§ 108. Гидроакустическая съемка

Современная гидроакустическая съемочная аппаратура позволяет проводить съемку рельефа дна как в прибрежных районах, на шельфе, так и на больших глубинах. С ее помощью можно вы­явить площади распространения различных грунтов и покрываю­щей их растительности, обнаружить подводные кабели и трубо­проводы, затонувшие суда, а также определять координаты над­водных и подводных судов и аппаратов.

В качестве гидроакустической съемочной аппаратуры исполь­зуют эхолоты, гидролокаторы, звуковизионные и голографические системы. Аппаратура может устанавливаться как на надводных, так и подводных судах.

Принцип работы эхолота основан на непрерывном промере глубин вдоль направления движения судна. При съемке площади судно движется параллельными курсами — галсами. Общую кар­тину рельефа дна составляют путем совместной обработки па­раллельных профилей. Такой вид съемки имеет многолетнюю ис­торию, в течение которой конструкция эхолотов непрерывно со­вершенствовалась. В современные эхолотные системы входят: радионавигационная система, фиксирующая координаты судна; устройства записи результатов измерений на магнитную и бу­мажную ленты; электронная вычислительная машина, обрабаты­вающая всю поступающую информацию и управляющая карто-составительским прибором. Точность определения глубин до 50— 60 м в зависимости от конструкции эхолота колеблется в пре­делах 0,05—0,25 м. Плановое положение судна при удалении от маяков на расстоянии 0,25—10 км определяется с точностью 0,1—1,0 м.

Недостатком эхолотных измерений является большая частота промерных галсов. Уменьшение их частоты приводит к пропус­кам форм рельефа в промежутках между галсами. Кроме того, с увеличением глубины происходят пропуски мелких форм рель­ефа и выписываемый эхолотом профиль представляет генерали­зованный рельеф.

Гидролокаторы бокового обзора (ГЛБО) производят съемку рельефа дна полосами слева и справа от движения судна. Прин­цип действия ГЛБО аналогичен принципу действия радиолока­тора бокового обзора (РЛБО), рассмотренного в § 104. Снимок, полученный с помощью ГЛБО, так же как и у РЛБО, пред­ставляет собой длинную полосу, составленную из строк профи­лирования дна перпендикулярно к направлению движения судна. В каждой строке регистрация изображения начинается от нуле­вой отметки, затем строится изображение контуров поверхности дна, начиная с наиболее близкой точки и кончая наиболее уда­ленной. Изображение записывается на магнитную и бумажную ленты, а также фотопленку.

При съемке на мелководьях антенны устанавливают по ле­вому и правому бортам судна, а при съемке глубоководных райо­нов — в носителе, буксируемом на тросе и погруженном на за­данную глубину с целью снижения влияния волнового ко­лебания и рефракции акустических волн в поверхностном слое.

В настоящее время для целей картографирования используют гидролокаторы с дальностью действия до 400—600 м. Увеличить дальность действия можно путем уменьшения частоты излучае­мых звуковых волн, но это приводит к уменьшению разрешаю­щей способности. Увеличение же частоты акустических колебаний приводит к их быстрому затуханию в водной среде. Увели­чить дальность действия при сохранении разрешающей способ­ности позволяют гидролокаторы бокового обзора с синтезиро­ванной апертурой (ГЛБОСА), в работе которых применен прин­цип акустической голографии. У ГЛБОСА по мере движения антенны амплитуда и фаза принимаемых сигналов записываются запоминающим устройством и когерентно суммируются с ранее принятыми сигналами. Вычислительное устройство обрабатывает информацию, представленную в цифровом виде, и формирует изображение элементарных участков поверхности дна. Разре­шающая способность у ГЛБОСА составляет примерно 1 м на дальностях до 1 км.

Звуковизионные системы позволяют получить изображение дна путем преобразования акустических волн в оптические и ре­гистрации их на фотопленке и экране электронно-лучевой трубки. Такие системы находятся на стадии экспериментальных работ и рассчитаны на применение на мелководье (до 50 м) при сильно замутненной воде.

Для съемок в таких же условиях разрабатываются голографические акустические системы. Акустические волны, созданные когерентным излучателем, отражаются от дна и после приема поступают в блок обработки, где они совмеща­ются с опорным сигналов. В результате полученная акустиче­ская голограмма с помощью цифровой или оптической техники преобразуется в оптическое изображение объекта. Особенность состоит в том, что при освещении голограммы опорным лучом происходит искажение изображения по глубине, так как длины волн, создаваемых оптическим лазером при восстановлении изо­бражения, не соответствуют длинам звуковых волн.

Подводя итог, следует отметить, что в настоящее время ра­боты по картографированию дна водных акваторий с помощью гидроакустической съемки находятся на начальной стадии: от­рабатываются конструкции съемочной аппаратуры, методика ее применения, принципы обработки полученной информации. Для данного вида съемки неприменимы методы традиционной фото­грамметрии, заключающиеся в измерении снимков, полученных при съемке, и последующем преобразовании результатов измере­ния в графический вид. Полученное изображение не является ос­новным и единственным носителем информации. Основной поток информации уже в ходе съемки проходит предварительную обра­ботку с учетом принципа работы съемочной аппаратуры, формул связи координат и записывается запоминающим устройством на магнитную ленту. Дальнейшая обработка информации в вычис­лительных устройствах позволяет определить в заданной си­стеме координат координаты каждой точки изображения и по­строить цифровую модель сфотографированного объекта, преоб­разовать исходное изображение в картографическую проекцию с одновременным повышением его качества, вычислить необхо­димые характеристики объекта: профили, площади и тому подоб­ное. Более подробные сведения даны в вып. № 60 обзорной инфор­мации ЦНИИГАиК «Гидроакустические методы и аппаратура для морских топографо-геодезических работ» (М., ГУГК, 1982).