Коротко и по делу — какие наблюдения и какие методы нужны, чтобы согласовать береговую нивелировку и эхозондирование в приливно-отливной зоне.

Необходимые дополнительные геодезические наблюдения

Непрерывные измерения уровня воды (приливный гониометр / автоматический приливомер) с высокоточной временной меткой. Периодические (и желательно непрерывные) наблюдения приливных шаблонов/маркиров на берегу (видимые рейки) для локальной верификации. GNSS-наблюдения на приливомере и на береговых реперах для привязки водного уровня к эллипсоиду (GNSS‑нивелировка). Традиционная точная нивелировка между береговыми реперами и привязочными точками вертикальной сети (чтобы связать местную систему с государственной вертикальной системой). Дополнительные краткосрочные GNSS-сессии на борту судна (либо RTK/PPP) для привязки эхограммы к эллипсоиду в каждой точке. По возможности — местная гравиметрическая съёмка или валидация гелоида для точного значения геоидного наступления (N).

Основные методы обработки и привязки

Привести все высоты к единой вертикальной системе: выбрать рабочий вертикальный датум (например, нивелированный ортометрический "chart datum" или эллипсоид).

Перевод эллипсоидной высоты (h) в ортометрическую: (H = h - N). Перевод эхозондированных глубин к датуму карты: (D{cd} = D{echo} + (Z{ref} - Z{wl}(t))), где (D{echo}) — измеренная глубина относительно датчика (с учётом осадки, поправок скорости звука и крена/тангажа/ролла), (Z{wl}(t)) — наблюдаемая высота воды в момент измерения, (Z_{ref}) — выбранный картографический нулевой уровень.

Тайдовая обработка:

Построить временной ряд уровня воды и выполнить гармонический анализ: (Z(t)=Z_0+\sum_j A_j\cos(\omega_j t+\phi_j)). Получить постоянные составляющие (M2, S2 и т.д.), средний уровень (MSL) и выбранные приливные датумы (LAT, MLLW и т.п.). Снимать нерегулярную (стокхастическую) компоненту: атмосферное давление, штормовые нагоны, сезонные сдвиги.

Привязка реперов и приливомера:

GNSS‑нивелировка: сбор кратких/длительных GNSS-сессий на приливомере и на реперах, последующее классическое нивелирование для проверки разницы между ортометрической/национальной вертикальной системой и уровнем приливомера. Определить постоянную разницу между береговой нивелировкой и гидрографическими глубинами и её пространственную неоднородность (смещение + наклон).

Коррекции при эхозондировании:

Поправки скорости звука в воде, датчика высоты над дном, осадки судна, крена/тангажа/ролла и heave. Синхронизация времени между эхолотом и приливомером (временные штампы).

Согласование массивов (геометрическая подгонка):

Сначала привести оба массива к одному вертикальному датуму (см. п.1–3). Оценить и удалить систематические смещения: аппроксимация разности высот между наборами как плоскость смещения/наклона: ( \Delta H(x,y)=a+bx+cy). Оценить параметры (a,b,c) методом наименьших квадратов по контролируемым точкам/пересечениям. Если высокочастотные локальные несовпадения — применять локальную калибровку (скользящая поверхность смещений, kriging / least‑squares collocation) с учётом ошибок наблюдений.

Учёт геоида и вертикальных систем:

Использовать современную модель геоида (региональную или глобальную, откалиброванную локальными измерениями). Проверить расхождение между модельным (N) и результатами GNSS‑нивелировки; при необходимости корректировать (N) локально. Прописать трансформации между используемыми вертикальными системами и задокументировать смещения/погрешности.

Контроль качества и оценка погрешностей

Построить бюджет погрешностей с суммированием вкладов: GNSS (h), геоид (N), нивелировка, приливомер (Z), эхолот (D). Выдать карты невязок и статистику (средняя, случайная, RMS) до и после подгонки. При больших остатках — проверить системные ошибки (неправильный геоид, неправильная модель приливов, временная несинхронность).

Практический порядок действий (кратко)

Установить автоматический приливомер и обеспечить синхронизацию времени. Провести GNSS‑сессии на приливомере и на береговых реперах + точная нивелировка между реперами и опорой сети. Собрать временной ряд воды, выполнить гармонический анализ и получить привязку приливомера к выбранному датуму. Привести эхограммы к датуму с использованием наблюдаемого (Z_{wl}(t)) и геоидных/эллипсоидных преобразований. Выполнить подгонку смещения/наклона между береговыми и акустическими данными и верифицировать по контрольным точкам. Документировать трансформации и неопределённости.

Этого набора наблюдений и алгоритмов обычно достаточно, чтобы согласовать береговую нивелировку и эхозондирование в приливно-отливной зоне с контролируемой точностью.