Система для выполнения топографической съемки скрытых и видимых объектов

Авторы патента:

7 G01S13/00 -

Полезная модель относится к измерительной технике для топографической съемки и может быть использована для сбора и обработки топографической и геофизической информации, картографирования наземных и скрытых природных и инженерных электропроводящих объектов. Задачей полезной модели является повышение точности измерения координат скрытых и видимых объектов при топографической съемке, повышение эргономических показателей эксплуатации системы. Система содержит стационарный и подвижной модули. Стационарный модуль включает базовый GPS-приемник 1, устанавливаемый на геодезическом пункте с известными координатами. Подвижный модуль включает передвижной GPS-приемник 2, эхолот промерный 3, трассоискатель судовой 4, импульсный профилограф 5, гидролокатор бокового обзора 6, блок управления и обработки информации 7, включающий управляющую информационно-вычислительную машину (УИВМ) с соответствующим программным обеспечением. Все функциональные блоки подвижного модуля системы (2, 3, 4, 5, 6), имеют проводную информационную связь с блоком управления и обработки информации 7. Кроме того, блоки 2, 3, 4, 5, 6, 7 соединены с автономным источником питания 8. Все перечисленные функциональные электронные блоки подвижного модуля системы вместе с УИВМ смонтированы в едином функционально-транспортном корпусе.

Известна система для выполнения топографической съемки (Патент RU 2165595, М. кл. G 01 C 7/04), включающая передвижной GPS-приемник, антенну, транспортное средство для перемещения GPS-приемника и антенны с элементами крепления этих модулей к транспортному средству, стационарный GPS-приемник, установленный на пункте с известными координатами, блок сбора и обработки данных, включающий стационарный компьютер. Измерение и уточнение координат точек объектов производится с помощью подвижного и базового GPS-приемников и системы спутников GPS.

Недостатком известной системы является невозможность определения координат скрытых объектов, например, дна акваторий и электропроводящих инженерных коммуникаций, расположенных ниже дна водоема или поверхности земли.

Известен также автоматизированный мобильный комплекс «Система картирования акваторий и трубопроводов» АМК «СКАТ-1», выпускаемый научно-производственным предприятием «Форт XXI» (г. Москва), предназначенный для обследования акваторий подводных переходов трубопроводов и устанавливаемый на судне.

АМК «СКАТ-1» содержит стационарный и подвижный модули, причем стационарный модуль включает базовый GPS-приемник с

антенной, а подвижный модуль - передвижной GPS-приемник, эхолот промерный и трассоискатель судовой, связанные с автономным источником питания и блоком управления процессом топографической съемки и обработки информации, а также транспортное средство для перемещения подвижного модуля.

Недостатком АМК «СКАТ-1» является недостаточная точность измерений координат скрытых объектов, обусловленная сложностью дифференциации электромагнитного излучения от близко расположенных подводных коммуникаций. Кроме того, конструктивное исполнение комплекса как набора разрозненных функциональных элементов, затрудняет его транспортировку и использование, т.к. требует трудоемких подготовительных сборочно-разборочных операций.

Задачей полезной модели является повышение точности измерения координат скрытых и видимых объектов при топографической съемке, повышение эргономических показателей эксплуатации системы.

Поставленная задача решена за счет того, что в системе для выполнения топографической съемки скрытых и видимых объектов, содержащей стационарный и подвижный модули, причем стационарный модуль включает базовый GPS-приемник, а подвижный модуль - передвижной GPS-приемник, эхолот промерный, трассоискатель судовой, связанные с автономным источником питания и блоком управления процессом топографической съемки и обработки информации, а также транспортное средство для перемещения подвижного модуля, согласно заявляемому техническому решению, подвижный модуль системы дополнительно снабжен импульсным профилографом и гидролокатором бокового обзора, соединенными с автономным источником питания и блоком управления процессом

топографической съемки и обработки информации, причем все блоки подвижного модуля смонтированы в едином функционально-транспортном корпусе.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена функциональная блок-схема системы для выполнения топографической съемки скрытых и видимых объектов.

Система содержит стационарный и подвижной модули. Стационарный модуль включает базовый GPS-приемник 1, устанавливаемый на геодезическом пункте с известными координатами. Антенна базового GPS-приемника закрепляется на устойчивом основании (штатив, веха с растяжками и т.д.) над данным геодезическим пунктом.

Подвижный модуль включает следующие функциональные блоки: передвижной геодезический фазовый GPS-приемник 2 с антенной (далее - передвижной GPS-приемник), эхолот промерный 3, трассоискатель судовой 4, импульсный профилограф 5, в качестве которого может быть использован акустопрофилограф или георадар, гидролокатор бокового обзора 6, блок управления и обработки информации 7, включающий управляющую информационно-вычислительную, машину (УИВ1У1) с соответствующим программным обеспечением. Все функциональные блоки подвижного модуля системы (2, 3, 4, 5, 6), имеют проводную информационную связь с блоком управления и обработки информации 7. Кроме того, блоки 2, 3, 4, 5, 6, 7 соединены с автономным источником питания 8.

Все перечисленные функциональные электронные блоки подвижного модуля системы вместе с УИВМ смонтированы в едином функционально-транспортном корпусе.

Система для выполнения топографической съемки скрытых и видимых объектов работает следующим образом.

Комплект из двух фазовых геодезических GPS-приемников (базового-1 и передвижного -2) предназначен для приема сигналов навигационных спутниковых систем - GPS-ГЛОНАСС и выполняет функцию измерителя пространственных геодезических координат XYH. Базовый GPS-приемник 1 устанавливается стационарно на пункте с известными координатами, а функционально-транспортный корпус с остальными блоками системы (2-7), а также автономным источником питания 8 (аккумулятором электроэнергии), устанавливаются на транспортное средство - носитель системы. При обследовании акваторий и подводных участков инженерных коммуникаций носителем системы может являться маломерное судно, которое перемещается под управлением водителя-оператора по обследуемой акватории промерными галсами, в которых автоматизирование происходит регистрация и первичная обработка ин4юрмации об исследуемых объектах, а также выдаются навигационные данные на мониторе ЭВМ для управления системой.

Базовый GPS-приемник 1 измерителя геодезических координат при синхронной работе с передвижным GPS-приемником 2 обеспечивают необходимую точность измерений, которая достигается при последующей автоматической обработке геодезических данных -уточняющей дифференциальной коррекции координат, выполняемой с помощью технологического программного обеспечения в УИВМ.

Эхолот промерный 3 осуществляет измерение расстояния (глубины) до дна водной преграды или поверхности незаглубленного трубопровода.

Трассоискатель судовой 4 регистрирует уровень сигналов электромагнитного излучения скрытых электропроводящих подводных и/или подземных коммуникаций.

По данным регистрации сигналов и по уточненным координатам от GPS УИВМ выполняет вычисления пространственных координат обследуемых коммуникаций.

Импульсный профилограф 5 вертикально зондирует воду и грунт дна, посылая звуковые (акустопрофилограф) или электромагнитные (георадиолокатор или георадар) импульсы и регистрирует отраженные волновые сигналы, передавая их в блок управления и обработки информации, который представляет в реальном времени на своем мониторе растровое изображение глубинного разреза (амплитудно-волновой профиль) зондируемой среды. При этом отличительные волновые признаки обследуемой коммуникации на амплитудно-волновом профиле позволяют инженеру-оператору идентифицировать место ее расположения и, при необходимости, откорректировать координаты этой коммуникации, вычисленные по данным электромагнитного трассирования.

Гидролокатор бокового обзора 6 зондирует воду и поверхность дна, посылая наклонно в противоположные стороны ультразвуковые импульсы и регистрируя отраженные от придонных объектов сигналы в блоке управления и обработки информации, который представляет в реальном времени на мониторе УИВМ растровое светотеневое изображение облучаемых объектов для выбора участков, нуждающихся в детальных промерах, и обнаружения мест подводных навигационных опасностей.

Результатом функционирования заявляемой системы является цифровой топографический план (ЦТП), смоделированный инженером-оператором в процессе логической обработки всех массивов метрической и описательной информации об отдельных элементах подводного объекта программными средствами топографического редактора, который входит в состав технологического программного обеспечения системы.

Таким образом, с помощью заявляемой системы может быть произведена топографическая съемка дна акваторий и скрытых инженерных электропроводящих коммуникаций.

Выходными данными системы являются результаты вторичных преобразований цифрового топографического плана (ЦТП):

- в цифровом виде трехмерной модели всех обследованных элементов подводного объекта;

- ЦТП в условных топографических знаках и в виде полутонового растра;

- профили трубопроводов и дна акватории;

- распечатки таблиц координат вычисленных точек любого из объектов и оценки точности промеров.

Таким образом, с помощью заявляемой системы может быть произведена с более высокой точностью, чем в аналогах, топографическая съемка дна акватории.

Повышение эргономических характеристик системы достигается компоновкой всех электронных блоков подвижного модуля системы в едином функционально-транспортном корпусе, что исключает необходимость проведения сборочных операций перед производством измерений.

Система для выполнения топографической съемки скрытых и видимых объектов, содержащая стационарный и подвижный модули, причем стационарный модуль включает базовый GPS-приемник, а подвижный модуль - передвижной GPS-приемник, эхолот промерный, трассоискатель судовой, связанные с автономным источником питания и блоком управления и обработки информации, а также транспортное средство для перемещения подвижного модуля, отличающаяся тем, что подвижный модуль системы дополнительно снабжен импульсным профилографом и гидролокатором бокового обзора, соединенными с автономным источником питания и блоком управления и обработки информации, причем все блоки подвижного модуля смонтированы в едином функционально-транспортном корпусе.