1
AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE
INSTYTUT GEOINFORMATYKI
PRZEDMIOT
POMIARY HYDROGRAFICZNE
Geofizyka
6h
Pomiar magnetometrem morskim – dane w trakcie akwizycji Przetwarzanie i analiza danych z magnetometru morskiego Opracowanie mapy anomalii magnetycznej – interpretacja danych
Opracował: mgr inż. Izabela Bodus-Olkowska Zatwierdził: dr inż. Arkadiusz Tomczak
Obowiązuje od: 2018
2
Spis treści
1. POMIAR MAGNETOMETREM MORSKIM - DANE W TRAKCIE AKWIZYCJI ... 3
2. PRZETWARZANIE I ANALIZA DANYCH Z MAGNETOMETRU ... 7
3. OPRACOWANIE MAPY ANOMALII MAGNETYCZNEJ – INTERPRETACJA DANYCH... 11
3
1. POMIAR MAGNETOMETREM MORSKIM - DANE W TRAKCIE AKWIZYCJI
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności związanych z realizacją pomiarów magnetometrem morskim.
Zakres obejmuje zapoznanie studenta z oprogramowaniem SeaLINK – oprogramowaniem sterującym pomiarami.
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Magnetometr morski przeznaczony jest do wykrywania i lokalizacji obiektów o charakterystyce ferromagnetycznej (żelaznej) wszystkich rozmiarów dzięki ich polu magnetycznemu. Wykrywanie obejmuje takie przedmioty jak: kotwice, łańcuchy, kable, rurociągi, wraki statków oraz samolotów, niewybuchy wszystkich rozmiarów, silniki oraz inne obiekty. Magnetometr morski jest urządzeniem holowanym (rys. 1).
Rys. 1. Magnetometr morski SeaSpy firmy Marine Magnetics (źródło: http://www.marinemagnetics.com/brochure/seaspy-2-brochure/)
a) b)
Rys. 2. Przykład prezentacji danych w trakcie akwizycji
(źródło: a) http://www.2kozak.com/page72.html b) http://watson-gyro.com/project/solar-storm-detection/
4
a) b)
Rys. 3. Mapa rozkładu pola magnetycznego
a) na d wrakiem statku (źródło https://paleomag.uqar.ca/spip.php?article130 b) rozkład anomalii magnetycznej na akwenie (źródło: http://www.2kozak.com/page72.html)
Magnetometr morski rejestruje wskazania pola magnetycznego ziemi w miejscu pomiaru. Przy odniesieniu tych wartości do wartości wzorcowego pola magnetycznego – pozyskanego ze stacji pomiarowej – możliwym jest określenie wystąpienia anomalii magnetycznej (zakłócenia pola magnetycznego) oraz jej wartości. Występowanie anomalii sugeruje występowanie na akwenie obiektu o charakterystyce ferromagnetycznej.
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA Zadanie 1:
1) W sprawozdaniu zamieść teorię dotyczącą pomiarów magnetometrem, opisz rodzaje magnetometrów oraz zasadę wykrycia obiektu ferromagnetycznego.
2) Znajdź i opisz w sprawozdaniu magnetometr SeaSpy. Jaki to jest rodzaj magnetometru?
Zadanie 2:
1) Zgraj dane z dysku sieciowego: S/Wykładowcy/Materiały/III/Pom_hydro/Magnetometr/Sealink 2) Uruchom program Sealink jako administrator, wprowadź parametry logowania:
Zadanie 3:
1) Praca w trybie odtwarzania danych. Otwórz dane: File -> Playback -> Open file -> dowolny plik Sample.
Kolejno wybierz opcje w menu Auto Playback Rate -> Start cyclink at: 2Hz/ 10 Hz/ 100 Hz. Odnotuj w sprawozdaniu różnicę w taktowaniu danych. Po dokonaniu obserwacji można konsolę Open ukryć.
2) Opisz interfejs użytkownika (sprawdź czy włączone są opcje ).
3) Zapoznaj się z właściwościami wyświetlania danych: Set Plot - plot line - dobierz kolorystykę
- range – przeskaluj wyświetlanie danych, tak aby pojawił się czytelny wykres - colours i grids – parametry tła i ustawienia siatki grid
4) Dokonaj analizy danych: wskaż pozycję anomalii magnetycznej wraz z jej wartością (skorzystaj w trakcie analizy z funkcji Stop plot) oraz wizualizacją. Sporządź raport z analizy.
5
5) Przy wsparciu podręcznika opisz ustawienia w trakcie akwizycji danych:Zadanie 4:
1)
Zapoznaj się z projektem INTERMAGNET. Czy Polska należy do projektu? Ile krajów do niego należy? Na czym on polega?
2)
Zapoznaj się ze stroną www.intermagnet.org:
a) znajdź na mapie lokalizacje stacji badawczych dla obszaru Bałtyku;
b) znajdź na mapie lokalizacje stacji badawczych najbliższych dla akwenu Zespołu Portów Szczecin – Świnoujście – dla akwenów portowych Szczecina;
c) scharakteryzuj Polską stację badawczą.
4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
a) opis osnowy magnetycznej kraju i Bałtyku
b) opis zasady pomiaru magnetometrem morskim oraz zasadę wykrycia obiektu ferromagnetycznego;
c) opis realizacji poszczególnych etapów zadań.
Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.
Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.
Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
a) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
b) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf.
c) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu.
d) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB.
e) unikać należy wysłania sprawozdania jako „anonim”.
5. EFEKTY KSZTAŁCENIA
6 6. INFORMACJE DODATKOWE
7. LITERATURA
IHO C-13
Help do oprogramowania SeaLINK
Broszury Techniczne magnetometrów morskich
Rozporządzeniu Ministra Administracji i Cyfryzacji z dnia 14 lutego 2012 roku w sprawie osnów geodezyjnych, grawimetrycznych i magnetycznych
Założenia programu INTERMAGNET
SeaSPY Overhauser Magnetometer Technical Application Guide, 2007
Camidge K., Holt P., Johns Ch., Randall L., Schmidt A., Developing Magnetometer Techniques to Identify Submerged Archaeological Sites. Theoretical Study Report, Report No:2010R012, Historic Enviroment Projects, 2010
Brzezińska A., Cichowska D., Gajewski Ł., Konieczny W., Kubacka M., Nowak J., Raport z magnetometrycznych pomiarów morskich w rejonie Głębi Gdańskiej, Zakład Oceanografii Operacyjnej Instytut Morski w Gdańsku, Gdańsk 2012 Plets R., Dix J., Bates R., Marine Geophysics Data Acquisition, Processing and Interpretation: Guidance Notes, 2013
Zięba M., Kamiński K., Dziedzic Z., Dzierga H., Raport z Badań Ferromagnetycznych Wykonanych na Potrzeby Przeprowadzenia Robót Budowlanych w Ramach Projektu „Modernizacja Toru Wodnego Świnoujście - Szczecin do Głębokości 12,5 M”, 2017
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
7
2. PRZETWARZANIE I ANALIZA DANYCH Z MAGNETOMETRU
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności w zakresie processingu danych magnetometrycznych oraz analiza danych.
Zakres ćwiczenia obejmuje opracowanie danych zarejestrowanych magnetometrem morskim w oprogramowaniu Hypack 2015, wskazanie źródeł zakłócenia pola magnetycznego oraz sporządzenia raportu z „targetowania” magnetometrycznego.
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Help oprogramowania Hypack 2015.
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA Zadanie 1:
1) Zgraj dane z dysku sieciowego: ścieżkę wskaże prowadzący zajęcia.
2) W aplikacji Hypack 2015 załóż nowy projekt, zmień ustawienia geodezyjne projektu na:
Elipsoid: WGS84, Grids: UTM North, Zone: 33.
3) Wgraj dane do projektu: PPM folder RAW – Add data – plik *.raw
4) Uruchom aplikację Magnetometer Editor (Menu Processing). Otwórz plik *.raw dostarczony przez prowadzącego.
Zadanie 2:
1) Ustaw parametry wejściowe danych:
- Selection: odczyty z odpowiednich urządzeń dla magnetometru i pozycjonowania - Offsets – zapoznaj się z zakładką, jakie informacje można wprowadzić?
- Survey info – sprawdź datę i miejsce pomiaru
2) Ściągnij poprawki dla danych pomiarowych ze strony:
http://www.intermagnet.org.Parametry stacji brzegowej: najbliższa akwenu pomiaru - zapisz dane w odstępie minutowym;
- data format IAGA2002;
- dzień pomiaru: odczytany z danych;
Poprawki zapisane zostaną w formacie *.min
3) Wyczytaj kolejno dane z uwzględnieniem funkcji Final Corrections. Opisz w sprawozdaniu wpływ tych funkcji na tabelę z danymi (spreadsheet):
a) NONE b) IGRF
c) Shore base station
Opisz poprawki IGRF oraz Shore Based Data na podstawie prezentacji Hypack udostępnionej razem z danymi do zajęć.
Dostosuj widok tabeli danych (opcje tabeli: spreadsheet) zgodnie ze schematem poniżej:
8 4) Opisz widok interfejsu użytkownika:
- Spreadsheet: wskaż wartość zarejestrowanych surowych danych, wartość IGRF boat, całkowitą sumę poprawek uzyskanych ze stacji brzegowej, oraz wartość obliczonej anomalii magnetycznej;
- Wyeksportuj wartości poprawek ze stacji brzegowej wraz z wykresami;
- Profile window: zapoznaj się z właściwościami generowania wykresu danych (Options – draw Raw Anomaly – kolor dowolny)
- Wprowadź poprawkę na layback: +11 m Zadanie 3:
1) Edycja danych nawigacyjnych:
- Zmierz długość profila pomiarowego (okno Survey);
- jeśli to konieczne dokonaj korekcji danych nawigacyjnych ( ) 2) Edycja danych magnetometrycznych (okno Profile window ->Gamma):
- usunięcie pojedynczego wskazania (punktu) – wskaż miejsce na wykresie i użyj narzędzia ;
- usunięcie fragmentu - wybierz i wskaż obszar;
- Czynności te będą poprawnie działały po uruchomieniu Delete Removes Gamma.
- Zapoznaj się z możliwościami zakładki filters, przetestuj filtrację automatycznego usunięcia spike dla dowolnej wartości. Zmiany/ spostrzeżenia opisz w sprawozdaniu.
3) Przetwarzanie danych – analiza danych:
- Ustaw widok profilu na wyświetlanie całkowitego pola magnetycznego (Total Field) i wyszukaj dużych wychyleń poza średnią wykresu.
- Za pomocą opcji wyrysuj przekątną na całej szerokość wychylenia.
- W oknie WMA (Whole Magnetic Analysis) znajdują się informacje o położeniu, nazwie i parametrach obiektu. Za pomocą strzałek dopasuj miejsce wychylenia.
- Utwórz grupę dla których obiekty mają zostać przypisane, grupie nadaj nazwę składającą się z inicjałów swojego imienia i nazwiska oraz daty realizacji ćwiczenia w formacie: YYMMDD;
- Za pomocą Mark Target – punkt z wyselekcjonowanym obiektem zostanie naniesiony na linii pomiarowej.
Zadanie 4:
1) Sporządź raport z wykrytych obiektów ferromagnetycznych: Write to RTF;
2) Wyeksportuj dane w postaci XYZ, gdzie Z to raw anomaly oraz total field;
9 3) Wyeksportuj arkusz z danymi;
4) Zapisz swoją pracę – format *.MAG – w razie konieczności dokonania poprawek.
4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
a) charakterystykę stacji brzegowej b) opis poprawek ze stacji brzegowej c) wykaz całkowitej anomalii magnetycznej
d) raport z targetowania – z uzasadnieniem dlaczego oznaczono miejsce jako potencjalny obiekt Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.
Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.
Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
f) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
g) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf.
h) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu.
i) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB.
j) unikać należy wysłania sprawozdania jako „anonim”.
5. EFEKTY KSZTAŁCENIA
10 6. INFORMACJE DODATKOWE
7. LITERATURA
IHO C-13
Help do oprogramowania Hypack 2015
Camidge K., Holt P., Johns Ch., Randall L., Schmidt A., Developing Magnetometer Techniques to Identify Submerged Archaeological Sites. Theoretical Study Report, Report No:2010R012, Historic Enviroment Projects, 2010
Brzezińska A., Cichowska D., Gajewski Ł., Konieczny W., Kubacka M., Nowak J., Raport z magnetometrycznych pomiarów morskich w rejonie Głębi Gdańskiej, Zakład Oceanografii Operacyjnej Instytut Morski w Gdańsku, Gdańsk 2012
Inne artykuły i opracowania związane z tematyką
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
11
3. OPRACOWANIE MAPY ANOMALII MAGNETYCZNEJ – INTERPRETACJA DANYCH
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem zadania laboratoryjnego jest nabycie umiejętności opracowywania produktu końcowego z realizacji prac pomiarowych magnetometrem morskim.
Zakres obejmuje zadania związane z eksportowaniem danych oraz wizualizacji danych poprzez opracowanie mapy konturowej i powierzchniowej rozkładu anomalii magnetycznej.
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Oprogramowanie Hypack 2015/ ArcGIS/ QGIS 3. PRZEBIEG ĆWICZENIA
Zadanie 1:
1) Otwórz uprzednio zapisany projekt w oprogramowaniu Hypack 2015.
Zadanie 2:
1) Sporządź model powierzchni i mapę konturów w dowolnym oprogramowaniu kartograficznym:
- Hypack: (final products). Wynik finalny prac w Hypack zamieść w sprawozdaniu;
- ArcGIS - QGIS
2) Na produkt końcowy nanieś wyselekcjonowane w procesie targetowania obiekty. Zastosuj odpowiednią symbolizację:
- w Hypack: zmień wyświetlanie zapisanych obiektów z symbolu domyślnego na symbol wraku, kotwicy, rurociągu (preparations -> editors -> target editors);
- w ArcGIS dodatkowo dodaj atrybut stanowiący o wartości anomalii magnetycznej.
Zadanie 3:
1) opracuj produkt końcowy stanowiący informację graficzną zbiorczą z pomiarów na akwenie:
a) w centralnym miejscu kompozycji mapowej zamieść opracowaną wizualizację;
b) uzupełnij wizualizację o dane podkładowe, np. zdjęcie lotnicze, base map, ortoforomapę;
c) w prawym dolnym rogu zamieść tabelkę z informacjami nt.: projektu zgodną z załącznikiem do instrukcji do zajęć;
d) wyeksportuj projekt do *.pdf/ *.tiff – plik nazwij inicjałami swojego imienia i nazwiska wraz z datą realizacji.
Zadanie 4:
1) opracuj mapę anomalii magnetycznej na podstawie danych w formacie .XYZ.
2) wartość wzorcową pola magnetycznego w miejscu akwenu na dzień pomiaru ściągnij ze strony:
www.geomag.bgs.ac.uk zgodnie ze ścieżką:
12 4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
a) stronę tytułową zawierająca tytuł: Raport z pomiarów magnetometrycznych w akwatorium Zespołu Portów Szczecin – Świnoujście, Basen Młyński; imię i nazwisko, data opracowania;
b) opis zrealizowanych pomiarów, w tym:
- opis akwenu wraz ze wskazaniem graficznym akwenu pomiaru, - charakterystyką jednostki pomiarowej – Hydrograf XXI,
- opisem użytego sprzętu pomiarowego: magnetometr morski SeaSpy + GPS RTK Trimble R6;
- planem zrealizowanych profili pomiarowych.
c) opracowany produkt końcowy – zad 3 i zad 4;
d) wykaz lokalizacji wykrytych obiektów ferromagnetycznych wraz z atrybutami opisowymi – wykaz tabelaryczny;
e) interpretację jakościową i ilościową mapy – wyciągnięte wnioski.
Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.
Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.
Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
k) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
l) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf.
m) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu.
n) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB.
o) unikać należy wysłania sprawozdania jako „anonim”.
5. EFEKTY KSZTAŁCENIA
13 6. INFORMACJE DODATKOWE
7. LITERATURA
Help do oprogamowania Hypack 2015/ ArcGIS/ QGIS
Geomagnetic observations and models, IAGA Special Sopron Book Series Vol. 5 2011
Grabowska T., Magnetometria Stosowana w badaniach Środowiska Tom I i II, Kraków 2012/2013
Bright J. C., Conlin D., Wall S., Marine Magnetic Survey Modeling:Custom Geospatial Processing Tools for Visualizing and Assessing Marine Magnetic Surveys for Archaeological Resources, OCS Study BOEM 2014-615
Tontini F. C., Carmisciano C., Ciminale M., Grassi M., Lusiani P., Monti S., Stefanelli P., High- resolution marine magnetic surveys for searching underwater cultural resources, ANNALS OF GEOPHYSICS, VOL. 49, N. 6, December 2006
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
………
Nazwa firmy lub wykonawcy
Pionowy układ odniesienia
Układ współrzędnych
Odwzorowanie Urządzenie do pomiaru pola magnetycznego Urządzenie do pomiaru pozycji
………..
Pomiar wykonał:
hydrograf kat.
nr upr.
14
rejon prac (podpis)
Pomiar opracował:
hydrograf kat.
nr upr.
(podpis)
……….
nr planszetu
Raport opracował:
hydrograf kat.
nr upr.
(podpis)
……….
data wykonania prac
Oprogramowanie:
Pomiar i obróbka danych: nr licencji:
Opracowanie kameralne nr licencji:
………..
skala opracowania
15
AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE
INSTYTUT GEOINFORMATYKI
PRZEDMIOT
POMIARY HYDROGRAFICZNE
Sejsmoakustyka
Opracował: mgr inż. Izabela Bodus-Olkowska Zatwierdził: dr inż. Arkadiusz Tomczak
Obowiązuje od: 2018
16
Spis treści
1. ECHOSONDA PARAMETRYCZNA – DANE W TRAKCIE AKWIZYCJI ... 16
2. ECHOSONDA PARAMETRYCZNA – OPRACOWYWANIE I INTERPRETACJA DANYCH ... 20
17
1. ECHOSONDA PARAMETRYCZNA – DANE W TRAKCIE AKWIZYCJI
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności związanych z realizacją pomiarów sondą parametryczną.
Zakres obejmuje zapoznanie studenta z oprogramowaniem SESWIN – oprogramowaniem sterującym pomiarami.
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Opracowano na podstawie IHO C-13,
Publikacji firmy EscortEchosondy parametryczne pracują w oparciu o efekt parametryczny. Impulsy akustyczne transmitowane w wodzie na dwóch mało różniących się częstotliwościach powoduje ich wzajemne oddziaływanie. Powstają fale będące sumą i różnicą tych częstotliwości. Fale wysokiej częstotliwości hf = 100 kHz są wykorzystane do określenia głębokości akwenu. Generowana fala akustyczna o częstotliwości różnicowej lf = 4, 5, 6, 8, 10 lub 12kHz jest zdolna do penetracji dna. Na podstawie siły sygnału odbicia od poszczególnych warstw dna podawana jest informacji o jego strukturze. Warstwy litosferyczne o dużej twardości hydroakustycznej będą prezentowane na echogramie w postaci silnych refleksów – ciemne, wyraźne refleksy. Do nich zaliczyć można żwir, kamienie, głazy czy elementy konstrukcji hydrotechnicznych, m.in. rurociągi czy kable podwodne.
Warstwy typu piasek, muł czy warstwy przesycone gazami będą dawały słabsze odbicia, a co za tym idzie – ich ekranowanie będzie słabiej wyróżniające się.
Echosonda parametryczna wykorzystywana jest w trakcie realizacji prac związanych z pogłębianiem akwenu, gdzie ważną informację stanowi rodzaj osadu dennego oraz jego objętość;
oraz w trakcie ustalania posadowienia budowli hydrotechnicznych: nabrzeży, platform wiertniczych, staw, rurociągów, wiatraków, itp.
Przykładową echosondę wraz z ekranem programu sterującego zaprezentowano na rys. 1.
Rys. 2 echosonda parametryczna Innomar SES-2000 smart (po lewej) oraz widok ekranu oprogramowania sterującego SESWIN (po prawej) (źródło: https://www.innomar.com/products.php)
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA Zadanie 1:
1) Uruchom program – Seswin Demo.
2)
Upewnij się, że program jest w trybie File Mode (
domyślnie ustawiony jest w tryb akwizycji danych – System Mode)3)
Wskaż folder z danymi do oprogramowania - pliki z rozszerzeniem *.ses
(domyślnie: C/SBP/Seswin) – Program → File Browser →….
18
4) Za pomocą klauzuli File Selection → Date wybierz dowolny plik, który chcesz poddaćinterpretacji. Zapisz informacje nt.: pliku: czas trwania akwizycji, rozmiar pliku, częstotliwość pracy urządzenia.
5)
Uruchom odtwarzanie wybranego pliku – Load.
Zadanie 2:
1) Zapoznaj się z ikonami skrótów znajdującymi się na pasku skrótów. Dokonaj ich opisu.
2) Odczytaj parametry kołysania się jednostki w trakcie akwizycji – informacje znajdują się w lewym dolnym rogu. Wyjaśnij je.
3) Odnotuj parametry akwizycji danych – menu po lewej stronie oprogramowania, zakładki: General, Transmit, Gain, Range.
Zadanie 3:
1) Zapoznaj się z funkcjami zawartymi w zakładkach: Process i Threshold. Sprawdź wpływ zmiany parametrów na obraz. Swoje obserwacji umieść w sprawozdaniu.
2) Zapoznaj się z zakładką Depth. Zmieniaj ustawienia i sprawdzaj jak te zmiany wpływają na wykrywanie dna (pierwszego odbicia). Obserwacje, opisz w sprawozdaniu.
Zadanie 4:
1) Odtwórz plik Chile1.ses i określ następujące informacje:
głębokość minimalną i maksymalną;
zakres penetracji dna;
liczbę warstw (screen z opisem);
2) W sprawozdaniu odnotuj własne spostrzeżenia i wnioski.
4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:a) opis zasady działania sondy parametrycznej wraz z charakterystyką częstotliwościową;
b) dowolne urządzenie SBP wraz z parametrami technicznymi;
c) raportem ze zrealizowanych zadań laboratoryjnych;
d) interpretacji i wniosków z realizacji zadań.
Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.
Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.
Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
p) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
q) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf.
r) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu.
s) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB.
19
t) unikać należy wysłania sprawozdania jako „anonim”.5. EFEKTY KSZTAŁCENIA 6. INFORMACJE DODATKOWE
7. LITERATURA
IHO C13
Manual do oprogramowania Seswin
Wunderlich J., Müller S., High-resolution sub-bottom profiling using parametric acoustics, International Ocean SystemsVol. 7 No. 4, S. 6-11, 2003
Ramsay P., Sub-bottom Profiling Acquisition Techniques in HYPACK, 2017 Müller S., Wunderlich J., Hümbs P., Erdmann S., High-Resolution Sub-Bottom Profiling for the
“Shallow Survey” Common Data Set using the Parametric Echosounder SES-2000, 4thInternational Conference, 2005
Sub-bottom Profile Investigation to Support the Eis for Homeporting Surface Ships Navsta Mayport, Cl, 2008
Jones S. L. A., Petrel Sub-basin Marine Survey (GA0335/SOL5463) Sub Bottom Profiler Processing Report, 2014
KREIS B., RIEGLER S., HEINE E., Parametric Sub Bottom Profiler Measurements of the Subaquatic Portion of the Debris Fan of Gschliefgraben in Lake Traunsee, Austria, Bulgaria 2015
Inne opracowania dotyczące pomiarów SBP
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
20
2. ECHOSONDA PARAMETRYCZNA – OPRACOWYWANIE I INTERPRETACJA DANYCH
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności związanych z opracowaniem i interpretacją danych zebranych sondą parametryczną.
Zakres obejmuje zapoznanie studenta z procedurą opracowania danych z SBP, identyfikacją obiektów poddennych oraz opracowaniem produktu końcowego – mapy izopachytowej.
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Pomiędzy poszczególnymi warstwami osadów dennych występują granice, tzw. horyzonty refleksyjne (rys. 2). Im większa jest różnica w gęstości warstw osadowych, tym wyraźniejszy jest refleks/ odbicie. Interpretacja rejestracji sejsmoakustycznych polega na wskazaniu i wyznaczeniu horyzontów refleksyjnych, rozdzielających poszczególne warstwy budujące dno akwenu. Im bardziej jednostki różnią się pod względem twardości hydroakustycznej (zależnej od gęstości osadów), tym wyraźniejsze są na sejsmogramach refleksy powstające na granicy jednostek.
Rys. 3. Widok zarejestrowanych horyzontów refleksyjnych
(źródło: https://www.edgetech.com/products/sub-bottom-profiling/3100-portable-sub-bottom-profiler/) Horyzont refleksyjny powstaje, gdy na granicy osadów dennych występuje skokowa zmiana ich gęstości – twardości hydroakustycznej, np. przejście z drobnego piasku w żwir. Przejawia się to na sejsmogramie powstaniem wyraźnego refleksu, będącego rezultatem odbicia fal akustycznych od powierzchni granicznej pomiędzy osadami.
Interpretując sejsmogramy należy wziąć pod uwagę różnego rodzaju zakłócenia lub niekorzystne efekty wynikające ze specyfiki rozchodzenia się dźwięków w wodzie i osadach. Część zakłóceń związana jest ze środowiskiem wodnym, które przenosi falę akustyczną, a część wiąże się z prędkością rozchodzenia się dźwięku, odbiciem impulsu akustycznego, rozpraszaniem i pochłanianiem fali akustycznej w poszczególnych osadach. W konsekwencji, należy mieć na względzie, iż nie wszystkie pojawiające się refleksy są odzwierciedleniem budowy geologicznej dna akwenu.
Innym zjawiskiem, które może utrudniać interpretację zapisów, jest ekranowanie warstw niżej leżących przez warstwy wyżej leżące, silnie pochłaniające lub rozpraszające energię fali akustycznej. Zjawisko ekranowania/zasłaniania występuje, gdy na warstwach osadowych dna
21
znajdują się warstwy piaszczyste oraz osady przesycone gazami. W efekcie, możliwym jest nie uzyskanie odbić od warstw leżących poniżej warstwy silnie ekranującej.W przypadku piasków, które silnie pochłaniają energię fali akustycznej, obserwuje się rozjaśnienie zapisu na sejsmogramie. Z kolei, silne odbijanie i rozpraszanie energii akustycznej przez osady żwirowe, przejawia się pociemnieniem zapisu poniżej.
Kolejnym ważnym w interpretacji sejsmogramów zjawiskiem jest zniekształcenie obrazu.
Szczególnie duże deformacje rzeczywistych granic geologicznych występują przy stromo nachylonych warstwach.
Analizując zapisy sejsmoakustyczne należy mieć na uwadze, że nie przedstawiają one rzeczywistej geometrii struktur geologicznych. Stanowią one graficzną prezentację przebiegu fal akustycznych po najkrótszej drodze pomiędzy nadajnikiem, powierzchnią odbijającą i odbiornikiem. Na rys. 4 i 5 przedstawiono przykład sejsmogramu wraz z interpretacją.
Rys. 4. Prezentacja rurociągu na sejsmogramie
(źródło: https://www.innomar.com/application-pipeline-cable.php)
Rys. 5. Prezentacja horyzontów refleksyjnych warstw osadowych wraz z interpretacją (źródło:http://www.topoequipos.com/dem/general-acoustics/dslp-subbottom-profiler)
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA Zadanie 1:
1) zgraj dane – ścieżkę wskaże prowadzący zajęcia; dane z SBP zapisane są w formacie *.SEGY – opisz ten format w sprawozdaniu;
2) uruchom oprogramowanie Hypack 2015;
3) utwórz nowy projekt pod nazwą SBP_nazwisko. Przerzuć do folderu raw dane ściągnięte z dysku sieciowego lub dodaj je w projekcie;
22
4) z menu Utilites wybierz aplikację Sub-bottom processing;5) utwórz nowy projekt: file -> new project -> wyświetl pliki w formacie *.sgy -> wybierz dowolny plik.
Zadanie 2:
1) Zapoznaj się z zakładkami:
Display – w zakresie ustawień parametrów wyświetlania - opisz swoje spostrzeżenia w sprawozdaniu.
Dynamic Range – oceń w której dane wg Ciebie są najbardziej czytelne – opisz swoje spostrzeżenia w sprawozdaniu.
Time Varying Gain – sprawdź jaki wpływ na obraz mają wprowadzane przez Ciebie ustawienia – wnioski zamieść w sprawozdaniu. Sprawdź w Help oprogramowania co oznaczają parametry Slope i Gain.
Frequency Filters – pomiń w ćwiczeniu, ale opisz zasadę działania na podstawie Help oprogramowania.
Bottom tracking – za pomocą opcji Manual Pick seabed określ linię pierwszego odbicia od dna – LPM. Następnie wykorzystaj opcję Threshold i Smooth Bottom do lepszego dopasowania.
Sound Velocity – sprawdź jak zmiana poniższych parametrów wpływa na obraz.
Zadanie 3:
1) Interpretacja echogramu – definiowanie warstw:
Upewnij się, że opcja targets editting mode jest nieaktywna (zakładka Display).
Wybierając kolejno nr warstw wyrysuj je na echogramie
Za pomocą kursora kliknij w miejsce gdzie przypuszczasz, że znajduje się jakiś obiekt (trzymając shift i klikając w zaznaczony obiekt usuwasz znacznik).
Oznaczone obiekty wyświetlane są także w oknie View track.
Aby zakończyć rysowanie danej warstwy kliknij PPM na ostatnim vertex i wybierz z menu Toggle End Node.
Aby usunąć błędnie wyrysowaną warstwę, kliknij na jej nr PPM i wybierz opcję clear reflector.
2) Oznaczanie obiektów:
Upewnij się, że opcja show targets i targets editting mode są aktywne (zakładka Display).
Zastosuj poprawki związane z wartością layback – zakładka Layback Correctionsi, zastosuj poprawki o wartościach jak na obrazku poniżej.
Wprowadź poprawkę na opóźnienie czasowe o wartości 5s. W sprawozdaniu opisz czym jest ta poprawka.
23
Za pomocą kursora kliknij w miejsce gdzie przypuszczasz, że znajduje się jakiś obiekt (trzymając shift i klikając w zaznaczony obiekt usuwasz znacznik).
Oznaczone obiekty wyświetlane są także w oknie View track.
Zadanie 4:
1) Wyeksportuj dane z wszystkich wyszczególnionych warstw do pliku *.xyz, wartości DEPTH i ISOPACH. Dane zostaną zapisane w folderze sort projektu. W sprawozdaniu opisz co prezentuje mapa izopachytowa.
2) Dane dotyczące oznaczonych targets znajdują się w folderze projektu zapisane jako plik SBP.tgt – sprawdź jakie informacje plik zawiera
Sklonuj plik – w sklonowanym pliku zmień rozszerzenie na *.txt – zaczytaj dane do excel.
Wspomóż się Help oprogramowania Hypack.
3) Zamykając program, zapisz cały projekt. Projekt zapisze się w formacie *.xml.
4) Opracuj mapę w dowolnym oprogramowaniu GIS sporządź mapę izopachytową. Umieść na niej informacje o wyselekcjonowanych obiektach. Zaproponuj im dowolny symbol/marker.
4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:a) raport ze zrealizowanych zadań laboratoryjnych; wraz z wymaganym opisem i wnioskami;
b) interpretacji i wniosków z realizacji zadań;
c) opracowana mapa.
Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.
Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.
Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
a) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
b) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf;
c) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu;
d) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB;
e) należy unikać wysłania sprawozdania jako „anonim”.
24 5. EFEKTY KSZTAŁCENIA
6. INFORMACJE DODATKOWE 7. LITERATURA
Help oprogramowania Hypack
IHO C13
Osadczuk A., Geofizyczne metody badań osadów dennych, Studia Limnologica et Telmatologica 2007
Wunderlich J., Müller S., High-resolution sub-bottom profiling using parametric acoustics, International Ocean SystemsVol. 7 No. 4, S. 6-11, 2003
Ramsay P., Sub-bottom Profiling Acquisition Techniques in HYPACK, 2017 Müller S., Wunderlich J., Hümbs P., Erdmann S., High-Resolution Sub-Bottom Profiling for the
“Shallow Survey” Common Data Set using the Parametric Echosounder SES-2000, 4thInternational Conference, 2005
Sub-bottom Profile Investigation to Support the Eis for Homeporting Surface Ships Navsta Mayport, Cl, 2008
Jones S. L. A., Petrel Sub-basin Marine Survey (GA0335/SOL5463) Sub Bottom Profiler Processing Report, 2014
KREIS B., RIEGLER S., HEINE E., Parametric Sub Bottom Profiler Measurements of the Subaquatic Portion of the Debris Fan of Gschliefgraben in Lake Traunsee, Austria, Bulgaria 2015
Inne opracowania dotyczące pomiarów SBP
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
25
AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE
INSTYTUT GEOINFORMATYKI
PRZEDMIOT
POMIARY HYDROGRAFICZNE
Pomiar Sonarem
8 H Projekt realizacji prac sonarowych
Wykrywanie i identyfikacja obiektów podwodnych Opracowanie mozaiki sonarowej
Sprawozdanie z badania dna – raport realizacji pomiarów
Opracował: mgr inż. Izabela Bodus-Olkowska Zatwierdził: dr inż. Arkadiusz Tomczak
Obowiązuje od: 2018
26
Spis treści
1. PROJEKT REALIZACJI PRAC SONAROWYCH... 27
2. WYKRYWANIE I IDENTYFIKACJA OBIEKTÓW PODWODNYCH ... 30
3. OPRACOWANIE MOZAIKI SONAROWEJ ... 38
4. SPRAWOZDANIE Z BADANIA DNA – RAPORT Z REALIZACJI POMIARÓW ... 41
27
1. PROJEKT REALIZACJI PRAC SONAROWYCH
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest założenie bazy danych dla celów realizacji przeszukania sonarowego na wybranym akwenie.
W zakres ćwiczenia wchodzą:
- zdefiniowanie systemu hydrograficznego wraz z sensorami peryferyjnymi w oprogramowaniu QINSY;
- budowa bazy danych projektu w oprogramowaniu QINSY;
- zaplanowanie profili pomiarowych w oprogramowaniu QINSY;
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Pomiary sonarowe – to rodzaj hydrograficznej działalności pomiarowej wykonywanej w celu otrzymania informacji obrazowej na temat obecności, położenia i cech geometrycznych (kształt, wymiary) obiektów podwodnych mogących stanowić przeszkody i niebezpieczeństwa nawigacyjne lub w celu poszukiwania, lokalizacji oraz wstępnej identyfikacji czy weryfikacji obiektów podwodnych.
Obrazy sonarowe i informacje dzięki nim pozyskane stanowią dopełnienie pokrycia uzyskanych w wyniku pomiarów batymetrycznych SBES rozkładów głębokości akwenu w obszarach pomiędzy profilami lub uzupełnienie informacji na temat stanu dna i obecności obiektów podwodnych.
Lokalizacja i weryfikacja wykrytych obiektów podwodnych realizowana jest poprzez określenie wartości kierunku i odległości liczonej od przetwornika sonaru do obiektu podwodnego znajdującego się na dnie. Oznacza to konieczność określenia:
- położenia przetwornika (pozycji i kierunku osi głównej wiązki hydroakustycznej emitowanej przez przetwornik sonaru),
- wybranych parametrów hydrologicznych środowiska wodnego w rejonie wykonywania prac – występowanie roślinności, prędkość dźwięku w wodzie,
- doboru adekwatnej częstotliwości sygnału hydroakustycznego oraz - doboru zakresu pomiarowego.
Pomiary sonarowe realizowane są w oparciu o [5]:
a) sonar boczny: kadłubowych HMS – Hull Mounted Sonar;
b) sonar boczny holowany SSS typu Towfish – Side Scan Sonar;
c) sonar opuszczany VDS – Variable Depth Sonar (skanujące wielowiązkowe).
Bezpośrednio z sonarem wiążą się pojęcia:
- częstotliwość pracy sonaru, - zakres pracy sonaru,
- wysokość i prędkość holowania, - rozróżnialność sonaru,
- strefa martwa sonaru, - zasada wykrycia obiektu, - pozycjonowanie sonaru.
Informacje i zależności związane z wymienionymi parametrami odnaleźć można w publikacji IHO C13.
28 Rodzaje przeszukań sonarowych:
Projektując halsy trałowe dla przeszukań sonarowych należy wziąć pod uwagę następujące elementy
- pas przeszukania (swath width) – szerokość pasa dna równa podwójnej maksymalnej odległości ukośnej, na jaką rozchodzi się impuls akustyczny i powraca do przetwornika w postaci echa odbitego od dna (obiektu).
- krotność przeszukania hydroakustycznego (scanning coverage) – liczba hydroakustycznych przeszukań tego samego obszaru dna za pomocą wiązki sonarowej podczas przemieszczania się po profilach: 100%, 200%, 400%.
- obszar oświetlony wiązką sonarową (ensonification area) – obszar dna opromieniowany wiązką sonarową rozchodzącą się prostopadle do kierunku przemieszczania się.
- przysłon (overlap) – pas dna zbadany dwukrotnie (lub więcej) sonarem bocznym podczas przejścia na sąsiednich profilach, którego szerokość wyrażana jest jako procent całkowitego pasa przeszukania lub procent wybranego zakresu pracy sonaru.
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA
Zadanie 1:1. Uruchom oprogramowanie Qinsy i załóż nowy projekt nadając mu nazwę zgodną ze schematem:
nazwisko_grupa
2. Utwórz bazę danych projektu hydrograficznego za pomocą opcji Setup.
3. Ustaw parametry geodezyjne projektu zgodne z lokalizacją projektu – Szczecin, obszar Jeziora Dąbie.
4. Wprowadź parametry statku przy założeniu, że jednostka nie będzie mniejsza niż Hydrograf XXI i nie większa niż jednostki Urzędu Morskiego w Szczecinie.
5. Zdefiniuj system sonarowy holowany, wprowadź offsety sensorów uzupełniających informację hydrograficzną. Z jakich sensorów składa się system sonarowy holowany? Jak należy zdefiniować system?
6. Zdefiniuj parametry stanowiące o zależnościach związanych z częstotliwością pracy sonaru a jego zakresem działania, doborem wysokości i prędkości holowania oraz podaj definicje rozróżnialnością sonaru.
7. Sporządź raport z bazy danych. Zapisz swoją geobazę.
Zadanie 2:
1. Zaimportuj linię brzegową (dysk sieciowy) plik *.dxf.
2. Za pomocą Line Data Manager zaprojektuj plan halsów trałowych na wybranym obszarze Jeziora Dąbie oraz przy założeniu przyjętego przeszuka sonarowego równym 200%.
3. Oblicz statystykę prac hydrograficznych: na jednym halsie oraz realizując cały system halsów trałowych; przy założeniach:
- prędkość akwizycji danych 3,5 węzłów;
- czas powrotu na profil 12 min.
4. Opisz/ zilustruj w sprawozdaniu pozostałe rodzaje przeszukań sonarowych.
4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:a. opis systemu założonego dla celów realizacji projektu: charakterystyka jednostki, opis dobranego sprzętu, sylwetka jednostki wraz z offsetami poszczególnych sensorów;
b. plan halsów wraz ze statystykami dotyczącymi liczby halsów, odległości między nimi, długością, czasem realizacji pomiarów, itp.;
c. opracuj zagadnienia teoretyczne wymagane przebiegiem ćwiczenia.
29
Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.
Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
u) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
v) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf.
w) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu.
x) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB.
y) unikać należy wysłania sprawozdania jako „anonim”.
5. EFEKTY KSZTAŁCENIA
6. INFORMACJE DODATKOWE 7. LITERATURA
- Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiejz dnia 23 października 2006 r. w sprawie warunków technicznych użytkowania oraz szczegółowego zakresu kontroli morskich budowli hydrotechnicznych (Dz. U. z dnia 17 listopada 2006 r.)
- MON, Przepisy Służby Nawigacyjnej – Prace Hydrograficzne, Dowództwo Marynarki Wojennej, Gdynia, 1974.
- Kierzkowski W., Pomiary morskie, WSMW, Gdynia, 1985.
- Manual On Hydrography, C-13 IHO, www.iho.int - Menu HELP oprogramowania QINSY
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
30
2. WYKRYWANIE I IDENTYFIKACJA OBIEKTÓW PODWODNYCH
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest detekcja oraz identyfikacja obiektów podwodnych na podstawie obrazów sonarowych.
Zadanie laboratoryjne realizowane jest w oprogramowaniu QINSY. W zakres wchodzą zagadnienia związane z:
- opracowaniem danych nawigacyjnych;
- doborem parametrów wzmocnienia sygnału akustycznego – opracowaniu własnej krzywej TVG;
- zapoznaniem się i zastosowaniem algorytmów śledzenia pierwszego odbicia od dna;
- detekcją obiektów podwodnych wraz z ich zwymiarowaniem;
- sporządzeniem raportu wykrytych obiektów podwodnych.
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Wiedza o tym, co jest potencjalnym obiektem na obrazie sonarowym, a co stanowi tylko zakłócenie jest kluczowa w procesie interpretacji sonogramów. Na obrazie sonarowym można wyszczególnić następujące typy obiektów:
- obiekt leżący na dnie i wystający ponad dno, - obiekt leżący na dnie i nie wystający ponad dno, - obiekt leżący w zagłębieniu,
- wzniesienie, - zagłębienie,
- obiekt unoszący się w toni wodnej, - budowla hydrotechniczna.
Zasadniczo, celem pomiarów sonarowych jest lokalizacja i identyfikacja obiektów podwodnych, czyli pierwszych 3 z wymienionych powyżej. Niekiedy jednak koniecznym jest przeprowadzenie kontroli podwodnych części budowli hydrotechnicznych lub ukształtowania morfologicznego dna. Wówczas celem będą zagłębienia, wzniesienia lub elementy konstrukcji hydrotechnicznych.
obiekt wystający ponad dno
31
obiekt leżący nadnie, ale nie wystający ponad dno
wzniesienie
zagłębienie
obiekty
unoszące się w toni wodnej
32
konstrukcjehydrotechnicze
Szacowanie wysokości wystawania obiektu ponad dno na podstawie cienia hydroakustycznego Wysokość obiektu leżącego na dnie oszacowywana jest na podstawie jego cienia wg schematu na rys. i obliczana ze wzoru:
𝐻
𝑡=
ℎ𝑓∙𝐿𝑠𝑅𝑠∙𝐿𝑠
gdzie:
Ht – wysokość obiektu nad dnem [m], hf – wysokość holowania sonaru [m], LS – długość cienia akustycznego [m], RS – odległość nachylona do obiektu (punktu rzucającego najdłuższy cień) [m].
Rozporządzenia Ministra Gospodarki Morskiej z dnia 23 października 2006 r. w sprawie warunków technicznych użytkowania oraz szczegółowego zakresu kontroli morskich budowli hydrotechnicznych:
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA
Zadanie 1:1. Zgraj dane z dysku sieciowego – ścieżkę do danych wskaże prowadzący.
2. Uruchom oprogramowanie QINSY, otwórz projekt SSS.
3. Otwórz bazę danych projektu (Setup). Sporządź raport z bazy danych zrealizowanego projektu – zbierz informacje niezbędne do opracowania sprawozdania z badania dna (patrz załącznik).
Zadanie 2:
1. Uruchom Processing Manager, wybierz dowolny plik z folderu Survey Files i przejdź w Side Scan Viewer (zakładka Processing). Opcja Side Scan Viewer dostępna jest również w QINSY Console – Menu Replay.
Polskie Normy Hydrograficzne PDNO-06-A072:2009 75
33
2. Sprawdź działanie algorytmów śledzenia dna. Opisz je w sprawozdaniu. Wybierz najlepiej działający wg Ciebie. Algorytm śledzenia dna (Altitude) musi zostać zapisany dla poszczególnych halsów trałowych. Bez niego, niemożliwe jest utworzenie mozaiki sonarowej ani wykrywanie obiektów.3. Sprawdź możliwości ustalenia palety barw. Ustaw optymalną wg Ciebie.
4. Ustaw krzywą wzmocnienia sygnału akustycznego. Zapisz wygenerowaną krzywą – sprawdź ścieżkę jej zapisu, tak by można było do niej wrócić.
Zadanie 3:
1. Za pomocą menu Select stwórz nowa bazę danych dla wykrytych obiektów podwodnych.
2. Zaznacz opcję zapisywania screenów z obiektu w formacie geotiff wraz z georeferencją.
Dostosuj opis targetu zgodnie z uznaniem.
3. Dokonaj analizy danych – znajdź i zapisz wykryte obiekty podwodne, narzędzia:
- Range/height - New targets
4. Wygeneruj raport z wykrytych obiektów podwodnych – zgodnie z tabelą z załączników do instrukcji.
5. Sporządź mapę wykrytych obiektów podwodnych w dowolnym oprogramowaniu kartograficznym (ArcGis/ QGIS).
4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:a. opis algorytmów śledzenia dna wraz z ich wizualizacją;
b. opis narzędzia do opracowania krzywej wzmocnienia wraz z wizualizacją przed jej zastosowaniem i po;
c. opracowana strona tytułowa sprawozdania z badania dna – zgodna z załącznikiem;
d. opracowana tabela wykrytych obiektów podwodnych – zgodna z załącznikiem;
e. opracowana mapa wykrytych obiektów.
Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.
Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.
Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
z) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
aa) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf.
bb) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu.
cc) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB.
dd) unikać należy wysłania sprawozdania jako „anonim”.
34 5. EFEKTY KSZTAŁCENIA
6. INFORMACJE DODATKOWE 7. LITERATURA
- Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiejz dnia 23 października 2006 r. w sprawie warunków technicznych użytkowania oraz szczegółowego zakresu kontroli morskich budowli hydrotechnicznych (Dz. U. z dnia 17 listopada 2006 r.)
- MON, Przepisy Służby Nawigacyjnej – Prace Hydrograficzne, Dowództwo Marynarki Wojennej, Gdynia, 1974.
- Kierzkowski W., Pomiary morskie, WSMW, Gdynia, 1985.
- Manual On Hydrography, C-13 IHO, www.iho.int - Menu HELP oprogramowania QINSY
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
SPRAWOZDANIE Z BADANIA DNA Nr
z dnia
1. Nazwa i współrzędne akwenu:
2. Metoda:
3. Aparatura badawcza:
4. Parametry akwizycji:
częstotliwość:
zasięg:
35
layback:
5. Pomiar głębokości:
6. Pomiar pozycji:
7. Układ współrzędnych:
8. Odwzorowanie:
9. Głębokości odniesione do:
Wykryte przeszkody podwodne:
Nr obiektu
Pozycja przeszkody podwodnej
Głębokość min. nad przeszkodą
[m]
Przybliżone wymiary obiektów dł., szer., wys.
[m]
Uwagi
x, y [UTM 33N] ,
1 2 3 4 5
36
Tabela wykrytych obiektów podwodnych
Nr ob.
Przetwornik L/P
Nr profila Pozycja
UTM
Długość obiektu [m]
Szerokość obiektu
[m]
Wysokość obiektu
[m]
Wymiar przestrzenny obiektu [m3]
Screen obiektu
37
38
3. OPRACOWANIE MOZAIKI SONAROWEJ
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest opracowanie mozaiki sonarowej na podstawie danych zarejestrowanych sonarem holowanym w oprogramowaniu QISNY.
W zakres ćwiczenia wchodzi:
- zapoznanie się z parametrami związanymi z mozaiką sonarową;
- opracowanie mozaik sonarowych o różnych rozdzielczościach w oprogramowaniu QISNY;
- opracowanie produktu końcowego.
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Mozaika sonarowa jest graficznym sposobem przedstawiania stopnia pokrycia dna pomiarami sonarowymi.
Jest to obraz reprezentujący poziomy (siłę) odbicia sygnału hydroakustycznego od dna rejestrowane na równoległych profilach pomiarowych, w przypadku sonaru bocznego, lub w kolejnych punktach pomiarowych siatki pomiarowej, w przypadku sonaru stacjonarnego. Poszczególne pasy przeszukania dna lub obrazy łączone są ze sobą metodą georeferencji.
Głównym celem wizualizacji danych sonarowych w postaci mozaiki jest:
- prezentacja obszarów występowania różnorodnych osadów dennych;
- zobrazowanie miejsc zanieczyszczeń, szczątków pochodzących z zatopionych samolotów i jednostek pływających;
- prezentacja wraków statków, których rozmiary są większe niż szerokość pasa przeszukania dna;
- badanie habitatu dennego;
- inspekcja rurociągów i kabli podwodnych.
W procesie generowania mozaiki dna, oprogramowanie dokonuje korekcji geometrycznej i radiometrycznej danych, celem eliminacji zniekształceń powodowanych znacznymi różnicami geometrii sygnałów pochodzących z różnych odległości bocznych. Program w tym celu wykorzystuje informację o wysokości sonaru nad dnem.
Rozdzielczość mozaiki powinna określana jest przez operatora i nie może być większa niż rozdzielczość danych surowych. Mozaika sonarowa wysokiej rozdzielczości będzie miała duży rozmiar pliku, jednocześnie dając duże możliwości interpretacyjne. Mniejsza rozdzielczość wpłynie znacząco na jakość obrazu, a co za tym idzie i poziom interpretacji. Wybór rozdzielczości powinien być oparty na kompromisie pomiędzy wyborem wysokiej rozdzielczości mozaiki (co powoduje duży rozmiar pliku) a mniejszą rozdzielczością obrazu (pozwalającą na uzyskanie mniejszych rozmiarów pliku).
Mozaika sonarowa jest powierzchnią interpolowaną, dlatego też nie powinno się na niej dokonywać identyfikacji obiektów podwodnych.
39 3. PRZEBIEG ĆWICZENIA
Zadanie 1:
1. Uruchom aplikację QINSY z bazą danych projektu sonarowego.
2. Dokonaj analizy danych nawigacyjnych, wygładź/ przefiltruj dane dotyczące wskazań kursu z Edgetech (Replay – Actions - Analyze).
3. Utwórz pliki QPD, poprzez wykorzystanie funkcji Replay – Actions - Replay. Zanim przeanalizujesz dane, ustaw odpowiednie okna wyświetlania: Sidescan Viewer.
Zadanie 2:
1. Uruchom Processing Manager.
2. Opracuj 3 mozaiki sonarowe z środkowych profili pomiarowych: (New – Sidescan mosaic):
- zdefiniuj ich nazwy oraz jego rozdzielczości: 1.0; 0.5; 0.1;
- sprawdź parametry łączenia danych na poszczególnych profilach;
- zapoznaj się z pozostałymi parametrami ustawień i opisz je sprawozdaniu.
3. Porównaj ze sobą utworzone mozaiki, swoje spostrzeżenia zamieść w sprawozdaniu.
Zadanie 3:
1. Opracuj produkt końcowy: mozaika + tabela, jako osobny dokument *.pdf/ *.tiff 2. Czym jest mozaika sonarowa i w jakim celu się ją opracowuje?
3. Podaj przykładowe mozaiki (co najmniej 5 różnych) wraz ze wskazaniem ich źródła, użytym modelem sonaru oraz celem opracowania.
4. Czy możliwa jest interpretacja obiektów na podstawie mozaiki?
4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:a) procedura opracowania mozaiki sonarowej w oprogramowaniu QINSY;
b) porównanie opracowanych mozaik sonarowych, wybór najkorzystniejszej pod względem rozdzielczości a rozmiaru, uzasadnienie wyboru;
c) opracowany produkt końcowy;
d) odpowiedzi na zagadnienia teoretyczne.
Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.
40
Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
a) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
b) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf.
c) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu.
d) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB.
e) unikać należy wysłania sprawozdania jako „anonim”.
5. EFEKTY KSZTAŁCENIA
6. INFORMACJE DODATKOWE 7. LITERATURA
- Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiejz dnia 23 października 2006 r. w sprawie warunków technicznych użytkowania oraz szczegółowego zakresu kontroli morskich budowli hydrotechnicznych (Dz. U. z dnia 17 listopada 2006 r.)
- MON, Przepisy Służby Nawigacyjnej – Prace Hydrograficzne, Dowództwo Marynarki Wojennej, Gdynia, 1974.
- Kierzkowski W., Pomiary morskie, WSMW, Gdynia, 1985.
- Manual On Hydrography, C-13 IHO, www.iho.int - Menu HELP oprogramowania QINSY
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
41
4. SPRAWOZDANIE Z BADANIA DNA – RAPORT Z REALIZACJI POMIARÓW
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest uzupełnienie dokumentacji do autoryzacji zgodnej z wymogami BHMW.
W zakres realizacji ćwiczenia wchodzą:
- przygotowanie wniosku
- przygotowanie załączników do wniosku: sprawozdania z badania dna, tabeli wykrytych obiektów podwodnych.
2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA 3. PRZEBIEG ĆWICZENIA
Zadanie 1:
1. Opracuj dokumenty do autoryzacji BHMW zgodne z wzorami z załączników.
4. WARUNKI ZALICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:e) Komplet poprawnie wypełnionych dokumentów do autoryzacji pomiarów sonarowych.
Sprawozdanie zostanie odesłane do poprawy, jeśli zawiera znaczące błędy w realizacji ćwiczenia lub braki w treści sprawozdania. Sprawozdanie można poprawić jednorazowo.
Niedosłanie sprawozdania w terminie skutkuje nierozliczeniem się w terminie ze zrealizowanych zajęć, co skutkuje oceną cząstkową 2.0.
Nieobecność na zajęciach wymaga odrobienia zajęć w terminie ustalonym z prowadzącym. Konieczność odrobienia należy zgłaszać najpóźniej w dniu kolejnych zajęć laboratoryjnych.
Warunki wysłania sprawozdania:
f) sprawozdanie należy dosłać w terminie do następnych zajęć laboratoryjnych drogą e-mailową:
i.olkowska@am.szczecin.pl.
g) sprawozdanie powinno być w formacie *.pdf.
h) każdy rysunek/schemat/wykres w sprawozdaniu powinien być opatrzony komentarzem oraz podpisem. Zrzut ekranu powinien być zawierać całą treść pulpitu łącznie z nazwą projektu oraz datą i godziną – widok z pulpitu.
i) w temacie maila proszę umieścić: nazwisko_rok_pomhydro_nrLAB.
j) unikać należy wysłania sprawozdania jako „anonim”.
5. EFEKTY KSZTAŁCENIA
42 6. INFORMACJE DODATKOWE
7. LITERATURA
8. FORMULARZE, ZAŁĄCZNIKI
Wniosek
o sprawdzenie materiałów pomiarowych związanych z zapewnieniem bezpieczeństwa żeglugi jednostek pływających oraz z prowadzeniem kontroli morskich budowli hydrotechnicznych.
1. Dane dot. materiałów zgłaszanych do sprawdzenia:
Nr ewidencyjny
Ilość dołączonych opisów: szt. - -
………
Miejscowość, data przyjęcia wniosku Numer ewidencyjny powinien składać się z identyfikatora instytucji sprawdzającej, końcówki
roku, w którym nastąpiło zgłoszenie oraz kolejnego numeru sprawy. Przykład BH-07-0001 BHMW - BH, UM Gdynia - GD, UM Słupsk - SŁ, UM Szczecin -SZ
Wypełnia instytucja sprawdzająca
43
2. Dane adresowe (zleceniodawcy / wykonawcy):* - zaznacz ** - jeśli występuje *** - jeśli odmienny od adresu siedziby
3. Dane dotyczące przyczyn podjęcia i terminów wykonywania prac Rodzaj materiałów
Numer opracowania Data opracowania finalnego
materiałów dd-mm-rrrr
Obszar prac
(nazwa akwenu, portu, basenu, nr nabrzeża lub nazwa budowli hydrotechnicznej)
Plan batymetryczny*
Sprawozdanie z badania dna*
* niepotrzebne skreślić
Zleceniodawca prac Zgłaszający* Tak
NieWykonawca prac 1
Zgłaszający*
Tak Nie Wykonawca prac 2**Nazwa firmy / instytucji
(nazwa, numer w rejestrze przedsiębiorców lub ewidencji działalności gospodarczej oraz nazwa organu, który wydał zaświadczenie, Nr Regon, NlP)
Adres (siedziba), (do
korespondencji)***
telefon, e-mail, strona WWW
Zaznaczone pole będzie wskazywać adres, na który będzie wysłana odpowiedź - domyślnie
Zleceniodawca
□ □
44
4. Dane dotyczące osoby odpowiedzialnej za realizację pomiarów, jakość danych i ichopracowanie:
Adnotacje instytucji sprawdzającej
(wypełnia sprawdzający) Rodzaj
materiału Działania*
Data rozpoczęcia i zakończenia prac pomiarowych dd-mm-
rrrr
Kategoria wykonanych prac hydrograficznych*
Uwagi zgłaszającego
Plan
batymetryczny
3.1. Okresowe 3.2. Awaryjne 3.3. Kontrolne 3.4. Po pracach pogłębiarskich i umocnieniowych
3.5. Specjalna
□ kategoria 1a
□ kategoria 1 b
□ kategoria 2
(Zgodnie z IHO S44 edycja 5)
Sprawozdanie z badania dna
□ zgodnie z treścią § 98 (1)**
□ zgodnie z treścią § 98 (2)**
□ zgodnie z treścią § 98 (3)**
* - zaznacz □
** - dotyczy: Rozporządzenia Ministra Gospodarki Morskiej z dnia 23 października 2006 r. w sprawie warunków technicznych użytkowania oraz szczegółowego zakresu kontroli morskich budowli hydrotechnicznych (Dz.U. nr 206 z dnia 17 listopada 2006 r., poz. 1516)
Imię i nazwisko Numer uprawnień Funkcja*
Dyplom hydrografa kat. nr
Kierownik prac hydrograficznych Kierownik opracowania kartograf.
Dyplom hydrografa kat. nr
Kierownik prac hydrograficznych Kierownik opracowania kartograf.
* - niepotrzebne skreślić
45
Uwagi kancelariiOdpowiedź / Materiały odesłano dn ... (podpis) (pieczątka) Forma (przesyłka polecona/kurierska, e-mail)
Rodzaj materiałów do sprawdzenia
Nazwisko i imię sprawdzającego
Podpis sprawdzającego Data (dd-mm-rrrr)
Decyzja*
Plan batymetryczny
Numer ...
………
……….
____________________
Materiał wykonany poprawnie i przyjęty do zasobu ewidencyjnego
Materiał wykonany niepoprawnie i odesłany do wykonawcy
Sprawozdanie z badania dna
Numer ...
………
……….
____________________
Materiał wykonany poprawnie i przyjęty do zasobu ewidencyjnego
Materiał wykonany niepoprawnie i odesłany do wykonawcy
* niepotrzebne skreślić
Nr ewidencyjny - - -
………
Miejscowość, data przyjęcia opisu Numer ewidencyjny taki sam jak we wniosku.
W przypadku wykorzystania więcej niż jednej jednostki pływającej stosować dopełnienie literowe:
A - dla pierwszej jednostki, B - dla drugiej jednostki itd.
Przykład: BH-07-0001- A oraz BH-07-0001- B
Wypełnia instytucja sprawdzająca
46 Opis techniczny prac i wyposażenia
Związany z zapewnieniem bezpieczeństwa żeglugi jednostek pływających oraz z prowadzeniem kontroli morskich budowli hydrotechnicznych.
Rodzaj materiałów Plan batymetryczny* Sprawozdanie z badania dna*
*Niepotrzebne skreślić
1. Opis jednostki hydrograficznej w tym urządzeń i oprogramowania hydrograficznego stosowanego do pomiarów:
Ogólna konfiguracja jednostki pomiarowej / systemu pomiarowego (schemat blokowy systemu, rozmieszczenie sprzętu hydrograficznego, wprowadzone do systemu offsety).
W przypadku posiadania więcej niż jednej jednostki pomiarowej ww. schematy należy przedstawić dla każdej z jednostek, na osobnym formularzu Opisu technicznego prac i wyposażenia (str. 3,4) W przypadku dwóch tych samych urządzeń stosujemy następującą numerację, np.: POSi, POS2.
NAZWA:
