Сравните подходы геодезической привязки по среднему уровню моря и по современной геоидной модели при проектировании портовой набережной: какие факторы (приливно-штилевые колебания, локальные геоидные аномалии, требования нормативов) влияют на выбор метода и на расчет проектных отметок

8 Окт в 11:46
4 +2
0
Ответы
1

Кратко — суть выбора: «средний уровень моря MSLMSLMSL / приливная привязка» отражает реальное поведение уровня воды приливы,средниеуровни,экстремумыприливы, средние уровни, экстремумыприливы,средниеуровни,экстремумы, а «современная геоидная модель» даёт удобную, глобально совместимую систему вертикальных координат, пригодную для GNSS‑наблюдений. Оба подхода нужны, но применяются по-разному и требуют сопоставления и привязки друг к другу. Ниже — сравнение, влияние факторов и практические рекомендации по расчету проектных отметок.

1) Понятия и связи

Эллипсоидная высота h GNSSGNSSGNSS связана с ортометрической высотой H через геоид N: H = h − N.Геоид — поверхность постоянного гравитационного потенциала, близкая к «среднему морю», но не равная фактическому среднему уровню моря в конкретном месте из‑задинамическойповерхностиокеанаиз‑за динамической поверхности океанаиззадинамическойповерхностиокеана.MSL meansealevel,среднийуровеньморяmean sea level, средний уровень моряmeansealevel,среднийуровеньморя — статистический приливный датум, получаемый из длительных наблюдений на приливной станции; используются и другие приливные датумы: LAT, MHW, HAT и т. п.

2) Преимущества/ограничения подходов

Подход «по MSL / приливной привязке»:
Плюсы: отражает локальную гидрологию и приливную динамику; удобен для расчёта проектных уровней воды штиль,прилив,экстремумыштиль, прилив, экстремумыштиль,прилив,экстремумы.Минусы: требует длительных и корректных наблюдений; MSL может меняться во времени стабильностьпривязкизависитотпродолжительностирядастабильность привязки зависит от продолжительности рядастабильностьпривязкизависитотпродолжительностиряда; не всегда совместим с GNSS без дополнительных преобразований.Подход «по геоидной модели GNSS+геоидGNSS + геоидGNSS+геоид»:
Плюсы: обеспечивает быстрое получение ортометрических высот в полевых работах без сложного нивелирования; удобен для интеграции с национальной геодезической сетью.Минусы: геоидная модель имеет погрешности и может отличаться от локального MSL из‑за океанской динамической топографии, течений, температурно‑солёностных эффектов разницыдодесятковсантиметроввприбрежныхрайонахвозможныразницы до десятков сантиметров в прибрежных районах возможныразницыдодесятковсантиметроввприбрежныхрайонахвозможны; требуется проверка и локальная калибровка.

3) Влияющие факторы и как они меняют выбор и расчёт

Приливно‑штилевые колебания приливы,полупостоянныеотклонения,суточныеисезонныеколебанияприливы, полупостоянные отклонения, суточные и сезонные колебанияприливы,полупостоянныеотклонения,суточныеисезонныеколебания:
Для проектирования набережной необходимы приливные датумы HAT,MHW,MSL,MLW,LATHAT, MHW, MSL, MLW, LATHAT,MHW,MSL,MLW,LAT, средние уровни и экстремумы. MSL сам по себе недостаточен для определения экстремальных уровней.При сильных приливных амплитудах привязка к приливной системе и статистика экстремумов критична.Буревые/штормовые паводки и волновой накат:
Проектные отметки рассчитывают как комбинацию уровня штиля прилив+штормовойнагонприлив + штормовой нагонприлив+штормовойнагон + волновой накат/run‑up + запас freeboardfreeboardfreeboard. Геоид тут даёт только базовую вертикальную систему, но вычисление уровня штиля требует гидродинамики и статистики экстремумов.Локальные геоидные аномалии и динамическая поверхность моря:
Средняя геоидная модель может отличаться от фактического MSL на месте из‑за динамической поверхности моря stericeffects,теченияsteric effects, теченияstericeffects,течения. Если эта разность сопоставима с требуемой точностью (обычно > 5–10 см), геоид нужно калибровать по местным уровням моря.Горизонтальные и вертикальные движения земли:
Оседание/прибавка грунта, осадка причалов, тектонические движения, глобальное GIA glacialisostaticadjustmentglacial isostatic adjustmentglacialisostaticadjustment влияют на долгосрочную надежность проектных отметок. Эти движения учитываются в расчёте проектной отметки добавляютзапаснадеформациидобавляют запас на деформациидобавляютзапаснадеформации.Требования нормативов и заказчика:
Национальные стандарты часто предписывают ссылаться на конкретный вертикальный датум нац.уровень,привязанныйкопределённойстанциинац. уровень, привязанный к определённой станциинац.уровень,привязанныйкопределённойстанции. Гидрографические и строительные нормы задают методику определения проектных уровней например,статистикаэкстремумовсзаданнымпериодомвозврата,учётпрогнозируемогоповышенияуровняморянапример, статистика экстремумов с заданным периодом возврата, учёт прогнозируемого повышения уровня морянапример,статистикаэкстремумовсзаданнымпериодомвозврата,учётпрогнозируемогоповышенияуровняморя.Морские/гидрографические правила IHO,национальныегидрографическиеслужбыIHO, национальные гидрографические службыIHO,национальныегидрографическиеслужбы диктуют, какие приливные датумы использовать для навигационных карт и отметок причалов.Потребности эксплуатационной точности:
Для проектирования критичных конструкций требуется учесть и указать полный бюджет погрешностей: погрешность GNSS, погрешность геоида, погрешность нивелирования, погрешность определения MSL/экстремумов.

4) Практический порядок действий и формулы

Базовая формула перевода GNSS → проектная отметка:
H = h − N ортометрическаявысотанадгеоидомортометрическая высота над геоидомортометрическаявысотанадгеоидомЕсли национальный вертикальный датум отличается от геоида: H_datum = H + Δ_datum илиприменятьтабличныйсдвигили применять табличный сдвигилиприменятьтабличныйсдвиг.Расчет проектной отметки набережной примервобщемвидепример в общем видепримервобщемвиде:
Отметка проект = Базовый вертикальный уровень MSLилинациональныйdatumMSL или национальный datumMSLилинациональныйdatum + приплив/экстремум например,HATилиуровеньсзаданнымRPнапример, HAT или уровень с заданным RPнапример,HATилиуровеньсзаданнымRP + штормовой нагон + волновой накат + свободный борд/запас − ожидаемая ОСАДКА/субсидирование + запас на SLR sealevelrisesea level risesealevelrise за расчётный срок.Контрольная проверка:
Сравнить геоидно‑вычисленную MSL черезGNSSиNчерез GNSS и NчерезGNSSиN с наблюдаемой средней уровнем моря на ближайшей приливной станции; если расхождение превышает допустимый порог обычно2–5смдляточныхработ,нозависитоттребованийобычно 2–5 см для точных работ, но зависит от требованийобычно2–5смдляточныхработ,нозависитоттребований, ввести корректировку.

5) Конкретные рекомендации при проектировании портовой набережной

Всегда привязывайтесь к официальному национальному/локальномунациональному/локальномунациональному/локальному вертикальному датуму — это упрощает взаимодействие с службами и соблюдение норм.Используйте геоидную модель и GNSS для полевых работ экономичноибыстроэкономично и быстроэкономичноибыстро, но:
сделайте локальную верификацию: одновременно проведите непрерывные GNSS наблюдения рядом с приливной станцией и сравнительный анализ h − N vs наблюдаемый MSL;рассчитайте и документируйте локальный сдвиг offsetoffsetoffset и неопределённость.Для проектных уровней используйте гидродинамическое моделирование и статистику экстремумов включаянепредсказуемыештормывключая непредсказуемые штормывключаянепредсказуемыештормы, волновой накат и требуемые нормативные свободные борды.Включите в расчёт долгосрочные факторы: прогнозируемый подъем уровня моря, осадка сооружений, сейсмическую/тектоническую активность.Если геоидная модель несовместима с MSL более чем на допустимую величину, либо:
откалибруйте геоид по местным нивелирным/приливным наблюдениям, либоиспользуйте MSL‑привязку для всех гидрологических расчетов и сохраняйте GNSS/геоид как вспомогательный инструмент.

6) Пример допустимости/порогов ориентировочноориентировочноориентировочно

Для общих инженерных работ погрешности в 5–10 см могут быть приемлемы; для критичных портовых сооружений лучше требовать < 2–5 см неопределённости.Если локальная разница геоид ↔ MSL > 10–20 см, обязательна углублённая проверка и/или привязка по наблюдениям.

7) Краткая контрольная карта решений

Есть долгие приливные ряды, норматив указывает на прибрежный датум → работайте от приливного датума, но используйте геоид/GNSS для измерений с локальной калибровкой.Нет приливных наблюдений/нужна быстрая съёмка → используйте GNSS + национальный геоид, но включите проверку по ближайшей станции и добавьте консервативные запасы.В районах с сильной океанической динамикой/течениями/стоками → не полагайтесь на геоид как эквивалент MSL без локальной калибровки.

В заключение: геоидные модели — мощный инструмент для получения высот по GNSS, но при проектировании портовых объектов ключевые проектные отметки должны опираться на приливные датумы и экстремальные уровни воды, согласованные с нормативами. Лучший практический подход — работать в официальном вертикальном датуме, измерять с помощью GNSS+геоид, выполнить локальную верификацию и учесть все гидрологические и геодинамические факторы в запасах и расчетах. Если хотите, могу подготовить пошаговую методику расчёта проектной отметки для конкретного примера данныепоприливам,местныйгеоид,ожидаемоеповышениеуровняморя,периодвозвратаит.п.данные по приливам, местный геоид, ожидаемое повышение уровня моря, период возврата и т. п.данныепоприливам,местныйгеоид,ожидаемоеповышениеуровняморя,периодвозвратаит.п..

8 Окт в 15:45
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир