Краткий план выполнения гидрографической геодезической съемки для реконструкции порта с пояснениями.
1) Предварительная подготовка (desk study)
- Сбор данных: существующие карты, батиметрия, гидрометео и приливные записи, профили ветра/давления, морское дно (геология).
- Определить требуемые точности и стандарт (рекомендуется соответствие IHO S-44; для подходов и причалов — порядок Special / Order 1a, вертикальная точность порядка $\pm 0.1÷0.25\text{м}$ в зависимости от назначения).
2) Система вертикальных отсчетов (ocean datum)
- Выбрать опорный chart datum (в зависимости от страны: LAT, MLLW, Mean Sea Level и т.п.) и зафиксировать его.
- Привязать к геоцентрической системе: измерить и зафиксировать связь между эллипсоидной высотой $h$, геоидным разделением $N$ и ортометрической высотой $H$ по формуле
$$H=h-N.$$ - Установить/проверить приливную станцию и связать её нулевую поверхность с выбранным chart datum (калибровка нивелированием или GNSS- нивелированием). Для точных привязок желательно использовать долговременные данные приливной станции или современные модели приливов.
3) Учёт приливно-отливных явлений и метеоэффектов
- Собрать синхронные показатели уровня воды в ходе съёмки: непрерывная запись уровня на береговой станции. Если долговременных данных нет — ставить станцию минимум $\sim 1\text{месяц}$ (оптимально $\ge 1$ лунный месяц $\approx 29\text{дней}$); при наличии действующей станции можно опираться на её долгосрочный ряд.
- Выполнить гармонический анализ при необходимости для получения приливных составляющих и предсказания $WL(t)$.
- Учитывать атмосферное влияние: коррекция уровня по давлению и ветровому наго́ну; простая оценка по формуле
$$\Delta h\approx -\frac{\Delta p}{\rho g},$$
где $\Delta p$ — изменение атмосферного давления, $\rho$ — плотность воды, $g$ — ускорение свободного падения.
- Внести поправки уровня воды к каждому звуковому измерению: все глубины приводить к выбранному chart datum.
4) Методы определения глубин (батиметрия)
- Основной метод для акватории порта: многолучевой эхолот (MBES) для полноформатной покрытия и картирования рельефа дна; требования: обеспечить перекрытие свипов $\ge 20\%-30\%$ и $100\%$ фактическое покрытие.
- Дополнительно: боковой обзорный сонар (SSS) для обнаружения обломков и классификации грунта; субботтомный профилограф (SBP) при необходимости изучения донных отложений/интерстраты.
- Для мелководных и узких участков: одномерный эхолот (single-beam) с утолщением профилей и частой проводкой, либо прибрежный батиметрический LiDAR (bathymetric LiDAR) для мелководья.
- Регулярные замеры скорости звука в воде (SVP/CTD) — до начала и в ходе работ, поправка данных эхолота.
5) Методы определения береговой полосы
- Высотная привязка береговой линии: GNSS RTK/RTN нивелирование по линии уреза воды (mean high water, mean low water — в зависимости от задачи) с привязкой к chart datum.
- Аэрофотосъемка/дрон-фотограмметрия и/или прибрежный LiDAR для покрытия надводной части и совместной обработки с батиметрией.
- Совмещение береговой топографии с батиметрией в единой системе координат и вертикали.
6) Прямые формулы приведения измерений (образец)
- Пусть $R$ — измеренный радиолокационный/акустический диапазон от трансдьюсера до дна (положительный вниз), $d_t$ — глубина трансдьюсера под уровнем воды (положительная), $h_v$ — моментальная компенсация подброса (heave, положительная вверх), $WL(t)$ — уровень воды относительно chart datum в момент измерения, $C_{svp}$ — поправка на скорость звука. Тогда глубина относительно chart datum:
$$D_{chart}(t)=R+d_t-h_v+WL(t)-C_{svp}.$$ - Преобразование высот между эллипсоидом и ортометрией: см. выше $H=h-N$.
7) Проект привязки и трассировка съемки
- План линий судна: вдоль и поперёк ориентированных каналов, шаг линий выбирается по глубине и аппарату; для MBES ориентируйтесь на обеспечение перекрытия и плотности точек; для single-beam используйте шаг, обеспечивающий требуемую латеральную разрешающую способность.
- Резервы времени для повторных проходов в ветровые/ветрово-волновые условия.
8) Безопасность навигации и морские меры
- До начала — публикация предупреждений (NOTICES TO MARINERS), ограничения хода в зоне работ, сопровождающие буксиры/пилоты.
- Обеспечить судовую навигационную безопасность: AIS, радиосвязь, буксиры, ограждение опасных зон; обозначение временных заграждений.
- Выявление опасных объектов: обязательный пролёт SSS и MBES для поисков обломков, подводных коммуникаций и препятствий; оперативное сообщение властям при обнаружении угрозы.
- Оценка минимального безопасного подводного клиренса (under-keel clearance): рассчитывать по глубинам, приведённым к chart datum, с учётом прогноза уровней и осадки судов.
9) Дополнительные работы для реконструкции порта
- Отбор донных проб, CPT, сейсмика для оценки грунта под дноуглубление и конструкции.
- Мониторинг оседания/изменения дна после дноуглубления: регулярные повторные профили.
10) Обработка данных и отчётность
- Обработка MBES/SSS: корректировки motion sensor (heave/pitch/roll), SVP, поправки временных уровней; QC по плотности и разнице проходов.
- Выдача результатов: геореференцированные батиметрические модели (DTM/DEM), изопсефы/глубинные шкалы, карты опасностей, привязка к chart datum, отчёт по точности и методикам.
- Предоставить метаданные: применённые датумы, времена измерений, SVP, аналитика приливов, качество данных.
Краткое резюме: использовать MBES + SSS + прибрежный LiDAR/RTK для береговой линии; обеспечить жёсткую привязку к выбранному chart datum через приливную станцию и GNSS; выполнять регулярные SVP и учитывать метеоэффекты; соблюдать стандарты точности (IHO S-44), а при выполнении работ обеспечить безопасность навигации через оповещения, ограждения и тщательный поиск препятствий.