Wpływ prędkości jednostki hydrograficznej na dokładność uzyskanych modeli dna

• Autorzy: Maleika W. , Pałczyński M.

Warianty tytułu

EN

The impact of the hydrographic ship's velocity on the accuracy of seabed models

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzone badania dokładności modeli dna morskiego uzyskane na podstawie danych z echosondy wielowiązkowej w zależności od prędkości jednostki pokazują, że dokładność tworzonych modeli maleje nieznacznie wraz ze wzrostem prędkości. Z tego punktu widzenia pomiary mogą być dokonywane przy dowolnych prędkościach jednostki pomiarowej, także dużych, bez znacznego pogorszenia dokładności. Nie brano jednak tutaj pod uwagę właściwości samej echosondy wielowiązkowej i metody jej działania, a jedynie zmianę liczby i rozkładu punktów pomiarowych. Jedynie w sytuacji gdy oczekuje się najwyższej możliwej dokładności, zwłaszcza dla urozmaiconych powierzchni dna, powinno się dokonywać pomiarów przy prędkości poniżej 5 węzłów. Zaleca się modelowanie powierzchni z wykorzystaniem metody interpolacji moving average dla powierzchni płaskich lub lekko urozmaiconych albo kriging dla powierzchni bardziej urozmaiconych. Dokładność wszystkich zbudowanych w czasie badań modeli była zgodna z normami IHO. Szacując rzeczywistą wartość średniego błędu pomiaru można powiedzieć, że dla powierzchni mniej urozmaiconych jest on na poziomie l cm przy niższych prędkościach pomiaru oraz 2 cm przy prędkościach wyższych. Dla powierzchni bardziej urozmaiconych rośnie ona do wartości odpowiednio 2 i 4 cm. Należy stwierdzić, że są to dokładności wystarczające dla większości obecnych zastosowań modelowania. Należy zauważyć, że w badaniach brany pod uwagę był jedynie rozkład punktów pomiarowych, błąd MSE pomiaru echosondy wielowiązkowej oraz dobór metody interpolacyjnej. W rzeczywistych pomiarach, na błąd modelowania przy różnych prędkościach zbierania danych, mogą wpływać także inne czynniki, takie jak: systemy pozycyjne, systemy stabilizacyjne, jak i sama konstrukcja echosondy. Autorzy planują weryfikację badań, dokonując rzeczywistych pomiarów tego samego obszaru przy różnych prędkościach statku badawczego.

EN

Maintenance of water areas such as ports, fairways, anchorages requires regular bathymetric measurements. In Poland, this task is performed by the Maritime Offices. At present, for this purpose mostly multibeam echosounders are used because of good accuracy of measurement. During a single survey, millions of measurement points are acquired. In order to process such data, DTMs (digital terrain models) are created, usually in the form of GRID network. The whole process of measurement and modeling should fulfill the requirements of IHO (International Hydrographic Organization), which define, among other things, the accuracy of maps based on DTMs. The error assessment, including errors made during data acquisition is thus one of the major problems in the mode ling process. In the paper, parameters of the bathymetric survey affecting the accuracy of DTM are presented. During extensive investigations, the authors developed a simulation technique of the research, named virtual survey. It allows to examine the influence of individual parameters on the model accuracy. In the paper, the results of the influence of a hydrographic ship's velocity on the DTM accuracy are presented. To this end, surveys done with several speed values (2, 5, 8, 12 and 16 kn.), using 4 bottom areas, were simulated. Based on the obtained data, the models of the seabed were developed using 3 interpolation methods. Finally, the accuracy of each DTM was calculated, and compared to each other. In the conclusion, the authors interpreted the results and proposed guidelines for making real surveys. Extensive works of the authors, including these presented in the paper, are aimed at precise error assessment of the DTM and optimization of real surveys in terms of time, costs and data accuracy.

Słowa kluczowe

PL

cyfrowy model terenu; sondaż batymetryczny; echosonda wielowiązkowa

EN

digital terrain model (DTM); bathymetric survey; multibeam echosounder

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
• Czasopismo: Roczniki Geomatyki
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 9, z. 2
• Strony: 67--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Maleika W.

autor

Pałczyński M.

• Katedra Systemów Multimedialnych, Wydział Informatyki,

Bibliografia

• 1. Calder B.R., Mayer L.A., 2003: Automatic processing of high-rate, high-density multibeam echosounder data, Geochemistry Geophysics Geosystems, vol. 4(6), 1048-1069.
• 2. Dinn D.F., Loncarevic RD., Costello G., 1995: The effect of sound velocity errors on multi-beam sonar depth accuracy, Oceans '95. MTS/IEEE Challenges of Our Changing Global Environment. Conference Proceedings, vol.2, 1001-1010.
• 3. Gao J., 2001: Resolution and accuracy of terrain representation by grid DEMs at a micro-scale, International Journal of Geographical Information Science, vol. 11, issue 2,199-212.
• 4. Golden Software - Technologically Advanced Mapping and Graphing Software, http://www.goldensoftware.com/, may 2011.
• 5. Hammerstad E., Asheim S., Nilsen K., Bodholt H., 1993: Advances in multibeam echo sounder technology, Oceans '93. Engineering in Harmony with Ocean. Proceedings, vol. 1,1482-1487.
• 6. Hamilton E.L., 1980: Geoacoustic modeling of the sea floor, Journal of the Acoustical Society of America, vol. 68, issue 5, 1313-1340.
• 7. IHO, 1998: IRO standard s for hydrographic surveys, International Hydrographic Organization, Publication No. 44, 4th Edition.
• 8. Łubczonek J., Borkowski M., 2010: Comparative analysis of digital seabed models prepared from single and multibeam sounding data, Polish Journal of Environmental Studies, vol. 19, No. 5, 1039-1043.
• 9. Maleika W., Pałczyński M. 2008a: Virtual multibeam echosounder in investigations on sea bottom modeling, Metody Informatyki Stosowanej, PAN o. Gdańsk, vol. 4/2008, 111-120.
• 10. Maleika w., Pałczyński M., 2008b: Virtual marine sounding, Polish Journal of Environmental Studies, vol. 17, No. 4C, 312-316,
• 11. Maleika W., Pałczyński M., 2011: Opracowanie symulatora echosondy wielowiązkowej, Biuletyn WAT, No. 3/2011.
• 12. Maleika W., Pałczyński M., Frejlichowski D., Stateczny A., 2010: Analiza danych pomiarowych echosondy wielowiązkowej Simrad EM3000, Metody Informatyki Stosowanej, PAN o. Gdańsk, No. 4/2010 (25),55-64.
• 13. Stateczny A. (red.), 2004: Metody nawigacji porównawczej, Gdańskie Towarzystwo Naukowe, Gdańsk.