«Специализации нашей кафедры не связаны напрямую ни с геодезией, ни с топографией, ни с промерными работами. Но мы считаем важным, чтобы студенты были знакомы с методами, которыми делаются эти работы, и чтобы у них были элементарные навыки их самостоятельного выполнения.

Ежегодно, в июне или в июле, студенты второго курса кафедры Картографии и геоинформатики Географического факультета МГУ составляют топографический план местности. Практика продолжается чуть больше трех недель и традиционно проходит на Беломорской биологической станции МГУ имени Николая Андреевича Перцова.

Весной этого года представители компании «ПРИН» предложили нам провести демонстрацию оборудования, и мы, разумеется, ответили согласием и постарались организовать поддержку приезда специалиста, который смог бы его продемонстрировать.

Выбор модели эхолота для нас был ограничен возможностями логистики. Биостанция удалена от крупных транспортных хабов, и была задача доставить этот агрегат поездом, силами одного-двух человек. Мы взяли самый компактный эхолот CHCNAV D270.

Задание для студентов

В море студенты должны были, во-первых, ознакомиться с конструкцией эхолота, во-вторых, самостоятельно выполнить промеры, в том числе в связке эхолота с высокоточным ГНСС-приемником. В-третьих, в итоге нужно получить цифровую модель небольшого фрагмента дна акватории.

Я считаю, что первые две задачи студенты выполнили успешно.

Сложность третьей задачи заключалась в отсутствии у нас, преподавателей, опыта выполнения такого рода работы. Это был «пилотный запуск», первый опыт работы с эхолотом в рамках ежегодной студенческой практики. Поэтому мы не могли сразу точно указать студентам, как нужно делать те или иные работы, как правильно выставлять параметры инструментов. И нам самим нужно дополнительно продумывать эти методические аспекты.

И, с другой стороны, мы не выбирали специально район работы. Мы вышли в ту часть акватории, до которой смогли относительно быстро дойти, и сделали промеры в относительно доступных местах. В окрестностях Беломорской биостанции очень большая литораль, или зона осушки. Уровень воды из-за приливов и отливов колеблется почти на два метра, и море в некоторых местах отступает на сотни метров.

Теоретическая часть – демонстрация эхолота

Задача Нины Старостиной заключалась в том, чтобы объяснить студентам техническое устройство эхолота: из каких деталей он состоит, как эти детали правильно собирать друг с другом, как его настраивать. Затем нужно было провести короткий экскурс в физические принципы работы инструмента, чтобы студенты понимали, какие параметры за что отвечают и что необходимо знать до того, как планировать работу на акватории.

Нина устроила «боевую» демонстрацию. Она выходила со студентами в море, настраивала там оборудование, следила за тем, чтобы студенты тоже принимали в этом участие – сами изменяли настройки, активировали нужные функции. Фактически, Нина осуществила грамотную демонстрацию инструмента и восполнила некоторый методический пробел в нашей программе практики.

Практическая часть – выход в море и обработка данных

Мы использовали эхолот D270, привезенный Ниной, пару ГНСС-приемников PrinCe i50, контроллер PrinCe LT700. Один из приемников служил в качестве базовой станции: он был установлен на точке с известными координатами. Второй такой же приемник был помещен на штангу к эхолоту. Контроллер мы использовали для первичной настройки базы и ровера, данные эхолота в поле собирали на свой ноутбук под управлением Windows 10, защищенный от влаги и морской воды.

Сначала мы должны были изобрести крепление, с помощью которого приемник и эхолот можно было бы закрепить на лодке. Это заняло некоторое время. Дальше в лодку садится судоводитель, инструктор – в нашем случае Нина – и от трех до пяти студентов, которые выполняют это упражнение. Эта компания на лодке выходит в море к участку, где запланированы работы, и делает несколько промеров по галсам, контролируя показания инструмента с помощью компьютера, который тоже взяли с собой».

 «Мы зафиксировали приборы на лодке, поняли, что всё держится крепко, и вышли в море. Сначала провели тренировку и установили необходимые параметры оборудования. Потом сделали пять рейсов за один день. В лодку помещается 7 человек, два из них – судоводитель и инструктор, остальные студенты. Всего было 20 картографов и 3 геоморфолога. Мы сажали группу студентов, делали съёмку и возвращались, и так 5 раз. Один рейс длился полчаса».

 «Район работ был небольшой, охват порядка сотни метров. Участки, которые сделали разные бригады, частично перекрывались. Но мы между собой эти данные не сводили, поскольку в рамках учебной практики задачу поставили чуть более скромно.

Полученные данные в виде точек с координатами и глубиной (x, y, h) мы выгружали и делали интерполяцию в ГИС-пакетах с помощью разных алгоритмов. Таким образом мы получали на основе промеров непрерывную поверхность с относительно плавными изобатами – рельеф дна.

Впечатления от работы с эхолотом

Мы не проводили промеры ручным инструментом, но можем сравнивать измерение с ГНСС-приемником и профессиональным эхолотом – тем, который нам был продемонстрирован, – и измерения, которые проводятся с «бытовыми» эхолотами для рыбалки. Разница огромная: и в точности, и в скорости, и в удобстве. Возможность обеспечить точки промеров высокоточными координатами – это очень хорошо и очень нужно».

«У студентов с собой была очень старая карта, на которой были проставлены глубины. Вероятно, ее составляли еще первые посетители биостанции с помощью ручного промерного лота: лот опускается в воду, пока не коснется дна, и на карту наносится отметка глубины. С помощью эхолота можно это сделать намного быстрее: мы сразу будем знать и позицию, и глубину. А программное обеспечение HydroSurvey, которое идет в комплекте к эхолоту, сразу соединяет эти данные, и мы можем экспортировать их в нужном формате».

«Конечно, нужно потратить время на то, чтобы поставить на берегу базовую станцию и соединить эхолот с ровером. Но затем, когда мы выходим в море, мы уже имеем координаты, соответствующие точности метода РТК. С «бытовыми» эхолотами такой точности не получается. В лучшем случае, нам удается их «подружить» с бытовыми GPS-приемниками, которые дают точность плюс-минус несколько метров. Это нас не устраивает.

От эхолота D270 мы ожидаем точности измерений не ниже первых десятков сантиметров. Это нормальная погрешность. У нас нет задачи высокоточного измерения глубин, но есть задача распознавания форм рельефа на дне. Проверить точность пока не можем, потому что у нас нет реперных данных для участка работы, куда мы выходили.

Основные настройки, с которыми нам нужно было работать, – заглубление трансдьюсера и высота установки ГНСС-приемника относительно уровня воды. Они нужны, чтобы от координат точки с приемника мы могли перейти к глубине под ней. При этом мы принимали, что в пределах нашего полигона остальные характеристики однородны по толще воды. Мы их настроили один раз и больше не меняли. 

Поскольку это был первый, экспериментальный выход, мы смотрели, какие факторы влияют на нашу работу и как мы можем их учесть, нивелировать или компенсировать. Например, галсы в этот раз лежали не очень плотно. В следующий раз мы будем их прокладывать ближе друг к другу, это поможет получить более плотное облако точек. Еще стоит учитывать, что на нашем участке акватории работы осложнены течениями. Мы были на моторной лодке, которая подвержена такому воздействию.»

Планы

«Мы рассматриваем вариант приобретения эхолота на баланс кафедры, чтобы у нас был постоянный доступ к этому инструменту. Вопрос в наличии сопутствующего оснащения. Чтобы самостоятельно выходить в море с эхолотом, нам нужна лодка: сейчас мы пользуемся теми, что есть на биостанции. Это сложность преодолимая, мы понимаем, как эту проблему решать.

Надеемся попробовать беспилотный гидрографический бот. Он снимает необходимость самим отправляться в море на достаточно большие расстояния и в этом смысле экономит наши силы и нервы. Мы возлагаем на него большие надежды, но нам нужна консультация грамотных специалистов, которые с этой техникой уже работают.

Мы очень давно являемся клиентами компании «ПРИН». Тахеометры и некоторые другие инструменты, с которыми студенты работают прямо сейчас, на практике, были приобретены в вашей компании. Оборудование вспомогательное: штативы, вешки и прочее – тоже стараемся приобретать у вас. Мы знаем «ПРИН» как надежного поставщика качественного оборудования».

Компания «ПРИН» ценит возможность помогать учебным заведениям, предоставляя им для тестирования современное оборудование. Мы открыты к сотрудничеству с различными вузами в рамках специальных программ поддержки образования и готовы рассматривать предложения по проведению практик и мастер-классов для студентов. Кроме того, для вузов действуют специальные условия на приобретение оборудования.

Наличие образовательной лицензии позволяет нам проводить курсы повышения квалификации для преподавателей вузов и профильных специалистов.