Электронная гидрографическая информационная система Hypack Max - Гидрографическая деятельность

Программа Hypack Max, производства компании HYPACK Inc. (США), создавалась изначально для небольших катеров и ориентирована для работы в прибрежной зоне, на реках, каналах и других внутренних водоёмах.

В совокупности с датчиками информации (эхолоты, приемники спутниковой навигационной системы, гирокомпасы, лаги и т.д.) программное обеспечение HYPACK образует ЭГИС, различного уровня интеграции. Наиболее полная система - HYPACK MAX обеспечивает полный технологический комплекс гидрографической съемки, включая проектирование съемки, выполнение съемки в реальном масштабе времени, редактирование зарегистрированной информации и представления результатов.

В целом программное обеспечение семейства HYPACK может использоваться для решения следующего круга задач:

обслуживания всех этапов съемки, начиная с плана съемки и заканчивая батиметрическими картами и оценками объемов с выдачей карт и отчетов - HYPACK MAX;

проведения съемок многолучевым эхолотом - HYSWEEP;

обслуживания дноуглубительных работ в реальном времени - DREDGEPACK;

Большим преимуществом программного обеспечения HYPACK MAX, выгодно отличающим его от других систем аналогичного назначения, является поддержка большого количества форматов (всего девять) электронных карт, как морских, так и наземных, включая форматы наиболее популярных ГИС.

Способность программного обеспечения HYPACK MAX не только отображать в качестве картографических подложек морские электронные карты в формате S-57, C-MAP, VPF, BSB, но и своими средствами создавать морские электронные карты в форматах: S-57, DIG, DGW делает его уникальным средством, позволяющим эффективно проектировать и выполнять гидрографические работы в стесненных акваториях портов, в прибрежной зоне морей, а также на внутренних водоемах .

Рис. 1 Общий вид экрана пакета программ HYPACK МАХ

Программа Hypack Max представляет собой монолитный пакет. Рабочий проект пакета программы содержит следующие данные:

· Геодезические параметры (система координат, коэффициенты трансформации, модель геоида). В программе Hypack Max эти данные копируются из текущего рабочего проекта в новый.

· Оборудование судна (конфигурация судна, место расположения рабочего оборудования). Данные также копируются из текущего проекта в новый.

· Схема галсов. При создании нового проекта в пакетах программе Hypack Max схемы галсов создаются вручную по заданным координатам или же копируются из уже существующего проекта. Отличием Hypack Max от Hydro Pro в использовании этой программной функции является то, что в пакете Hypack Max есть возможность создавать галсы графическим способом.

· Файлы картографической основы. Программа Hypack Max поддерживает только определенные форматы электронных карт.

· Файлы, содержащие данные с результатами проделанной работы. Эти файлы содержат необработанную информацию.

В пакете Hypack Max есть возможность использовать следующие виды электронных карт:

BSB (BSB Chart Files (*.KAP), C-MAP (C-Map Chart Files (*.A, *.B,…*.G), DGN (DGN Microstation (*.DGN), DIG (DIG Hypack (*DIG), DXF (DXF Drawing Exchange Format (*.DXF), S-57 (S-57 Version 3 (*.000), TIF (TIF Ortophoto (*.TIF), VPF (VPF Vector Product Format).

Программа позволяет создать или выбрать референц-эллипсоид, используемый в данной стране, ввести имеющиеся или вычислить коэффициенты трансформации для перевода координат из одной координатной системы в другую на выбранном эллипсоиде, причём в программе возможен переход как из WGS-84 в систему X-Y, так и обратно из X-Y в WGS-84. А в пакете Hydro Pro вычисление координат возможно только из системы WGS-84 в систему X-Y. Также эта программа дает возможность выбрать картографическую проекцию из имеющихся в памяти программы или создать вручную необходимую для проведения работ проекцию. В памяти программы Hypack Max "зашито" 27 эллипсоидов, в том числе и референц-эллипсоид Красовского, также есть возможность создать свой эллипсоид и внести его параметры. Неудобством установки геодезических параметров в Hypack Max является то, что в меню "Проекции", содержащие 17 проекций не включена система координат СК-42 и пользователю приходится вручную вводить параметры системы и параметры трансформации.

Создание рабочих галсов в программе Hypack Max осуществляется с помощью редакторов позволяющих ввести прямоугольные координаты X-Y или географические B-L, либо скопировать координаты галсов из предыдущих проектов в рабочий.

Каждый галс съёмки может состоять из одного или нескольких сегментов, сегмент может быть как прямолинейным, так и изогнутым. Возможности программы Hypack Max в отличие от Hydro Pro позволяют создавать галсы и с помощью курсора непосредственно на электронной карте.Для упрощения задачи создания равноотстоящих друг от друга галсов в данном пакете программ существует функция "Создание смещений галса".

Создание замкнутых районов в программе Hydro Pro производится только введением координат точек границ района, а в пакете Hypack Max построение замкнутых районов осуществляется как введением координат, так и с помощью курсора.

В меню создания галсов в пакете программы Hypack Max есть возможность проектировать трёхмерное изображение канала.

Чтобы начать работу с программой Hypack Max необходимо выполнить настройку всего оборудования, которое будет использоваться при съёмке и указать его в соответствующих меню. Меню программы позволяет сделать установку вида оборудования (GPS- приёмники, эхолоты, Fix Box), какая информация требуется пользователю. Также необходимо установить Com- порты на персональном компьютере, через которые будут поступать данные с оборудования на компьютер. Для проверки поступающей информации в программах существуют тест-окна.

Создание судна в программе Hypack Max осуществляется двумя способами:

· Копирование формы судна из предыдущего проекта в текущий.

· Создание формы судна вручную по выбранным единицам измерения.

Причем центром системы координат в программе Hypack Max является антенна эхолота.

В процессе подготовки к съёмке программа Hypack Max в отличие от Hydro Pro позволяет реализовать следующие функции:

· Создание и редактирование точек-целей.

· Создание планшетных листов.

· Создание файла матрицы глубин.

Функция съемки осуществляется в программе Hypack Max в подпрограмме "Съёмка" (Survey), причём все данные из меню подготовки автоматически переносятся в подпрограмму "Съёмка".

Для проведения съёмки необходимо ввести навигационные параметры. В Hypack Max меню введения навигационных параметров выполнено более удобно и позволяет установить параметры, которые в Hydro Pro не устанавливаются. Окно "Навигационные параметры " в Max включает в себя:

· Автоматическое начало регистрации. Программа автоматически начинает регистрацию, когда дистанция от центра системы судна до начальной точки галса меньше, чем введённое расстояние.

Если ввести значение " 0.0", то начало регистрации осуществляется вручную.

При введении положительной величины параметра, то программа автоматически стартует, когда текущее расстояние от судна до стартовой точки станет менее введённого значения.

При отрицательном значении параметра старт галса произойдёт при пересечении линии, перпендикулярной галсу в стартовой путевой точке.

· Установка предела отклонения судна от галса. При отклонении судна от галса на расстояние больше заданного программа начинает сигнализировать об этом.

· Номер следующего маркера события. Есть возможность установить номер следующего маркера события. Подпрограмма " Съёмка" запоминает последний маркер события, когда работа была остановлена или перезапущена и начинает нумерацию маркера события с последнего, используемого маркера.

· Интервал между маркерами события. Представление дистанции или времени по выбору пользователя между маркерами события.

· Определение величины увеличения номера события. Определяется величина увеличения номера события при генерировании каждого очередного маркера события.

· Указание номера или имени текущего галса съёмки.

· Приращение номера галса. В этом окне показывается, какой номер галса будет принят в обработку после прохождения судном текущего галса.

· Время записи в одном файле. Определяется длительность записи данных в одном файле (в минутах). Используется на длинных галсах, когда желательно периодически сохранять регистрируемые данные в файле, чтобы избежать их потерю в непредвиденной ситуации.

· Установка времени записи в файлы матрицы. Определяется количество минут, по истечению которых программа делает промежуточную запись в файлы матрицы глубин. Используются для предотвращения непредвиденной ситуации, в результате которой данные могут быть утрачены.

· Скорость распространения звука используемая в системе Roxann. Используется только когда, когда идёт работа в Roxann.

· Установка минимальной глубины. Программа сигнализирует о том, что глубины меньше или равны введённым.

· Отличительным свойством пакета программы Hypack Max от Hydro Pro является возможность установить в окне " Навигационные параметры" способ регистрации в случае, когда галс состоит из не нескольких сегментов.

В программе Hypack Max для наглядности происходящей обстановки и контроля за работой оборудования во время съёмки используются окна реального времени. В обеих программах на экран можно вывести:

· Карта района работ

· Индикатор бокового отклонения.

· Дисплей текстовых данных. В этом окне отображается текстовая информация о съёмке. В Hypack Max окно состоит из двух колонок: первая колонка содержит данные, которые устанавливаются пользователем. вторая числовые значения этих данных. Текстовое окно можно редактировать по усмотрению пользователя.

· Окно данных эхолота.

В программе Hypack Max есть возможность дублировать изображение активных окон на мониторе установленном в рулевой рубке.

В случае возникновения нештатных ситуаций программы сигнализируют о том, какой вид информации вышел за пределы допустимого и требует корректировки.

В программе Hypack Max сигнализация о нештатной ситуации в подпрограмме "Съёмка" выдаётся на экран красным цветом с указанием вида параметра, вышедшего за пределы допустимой нормы.

Программа Hypack Max позволяет более обширно, чем в Hydro Pro, оперировать точками-целями. Точки-цели могут быть замаркированы, нажатием одной клавиши и точка-цель будет сохранена в соответствующей директории. Точку-цель можно также легко удалить или отредактировать.

Программа Hypack Max позволяет вводить значения и вносить поправки за уровень моря. Эта операция осуществляется в главном окне программы.

В программе Hypack Max имеется несколько методов получения поправок за уровень моря:

· Передача по каналу телеметрии в реальном времени.

· Ручной ввод в процессе съёмки

· Считывание предсказанных величин прилива в процессе съёмки.

· Использование ранее выполненных наблюдений за уровнем при обработке.

Использование технологии "Кинематика реального времени" для расчёта мгновенных значений уровня.

Программа Hypack Max позволяет производить съёмку многолучевым эхолотом и обрабатывать информацию, полученную в результате съёмки. Для этого используется подпрограмма Hysweep Survey.

Обработка результатов съёмки и получение окончательных данных является заключительным этапом в проведении производственных работ. Способы обработки в программах Hypack Max и Hydro Pro существенно отличаются друг от друга.

Перед тем как начать работу в редакторе однолучевого эхолота пакета Hypack Max необходимо проверить и убедится в правильности установки следующих параметров: геодезические параметры, поправки за уровень моря, параметры изменения скорости звука в воде на разных горизонтах. Также необходимо отредактировать корректор считываемых параметров, который позволяет управлять процессом считывания данных из входного файла в редактор однолучевого эхолота, основные элементы которого включают в себя:

· Преобразование глубин. Позволяет производить преобразование единиц измерения глубин (футы в метры или метры в футы). Выбор функции "Инвертирование" ведёт к присвоению измеренной глубине отрицательного значения. Это позволяет работать в режиме отметок глубин.

· Грубый фильтр глубин. Позволяет пользователю задать диапазон глубин от максимальной до минимальной. Все глубины вне заданного диапазона не будут прочитаны редактором. Можно задать фильтр для глубин при использовании двухчастотного эхолота. Также возможен особый случай, когда надо исключить все глубины, кроме тех которые, измерены в момент событий.

· Фильтр уклонения от галса. Исключает глубину в точке, которая имеет уклонение от галса более, чем допустимое значение. Выбрав определённые опции можно отфильтровать все введённые точки глубин или же отфильтровать все точки с глубинами, кроме тех, что связаны с событиями.

· Выбор корректируемой навигационной системы. Это меню позволяет выбрать, какая навигационная система будет использоваться при обработке.

· Тип устройства. В этом окне выбирается данные какого устройства (эхолот, магнитометр) поступят в обработку.

· Грубая сортировка. Позволяет сохранить только одно значение глубины на каждый блок данных. Меню также позволяет задать принцип выделения блоков данных( по времени, количеству глубин, пройденной дистанции). есть возможность определить какую глубину следует записать ( первую, минимальную, максимальную или среднюю).

Выполнив все необходимые установки можно переходить в " Редактор однолучевого эхолота" для выполнения непосредственной работы с " сырыми " данными.

Окно редактора однолучевого эхолота состоит из трёх секций:

1. Верхний график. Показывает отклонение судна от галса во время съёмки .

2. Средний график. Показывает профиль глубин.

3. Третья секция. В этом окне показаны численные значения "сырых" данных, которые требуют корректировки. Окно предоставляет возможность детально и внимательно просмотреть каждый загруженный файл.

Редактор включает в себя опции управления курсором, опции управления блоком и клавиши редактирования.

Для введения информации в " Редактор " необходимо открыть каталог файлов, содержащий список файлов " сырых " данных и выбирая из списка необходимые файлы по одному вносить их в окно " Редактора". После проведения необходимых корректировок файл сохраняется в каталог. После того как каждый файл будет откорректирован и записан дальнейшим шагом является сортировка значений глубин, которые будут отображены на отчётной карте. Сортировка глубин представляет собой операцию по обозначению только тех глубин. которые пользователь хочет отобразить на карте.

По результатам обработки строится карта глубин, которая и является результатом всей проделанной работы, карту можно сохранять на информационном носителе, а также распечатывать на бумагу.

Пакет HYPACK предназначен для проведения инженерных изысканий, выполнения съемки рельефа дна в прибрежных районах, на реках, каналах и других внутренних водоёмах, обеспечения мониторинга участков дноуглубительных работ в основном с небольших плавсредств, и получил широкую известность в гидрографических кругах благодаря своей функциональности, удобству в эксплуатации и ежегодным обучающим семинарам, проводимым фирмой-разработчиком во многих странах мира.

Начиная с версии 4.3 HYPACK частично русифицирован ГМА им. Макарова.

Гидрографическая деятельность

HYPACK - HYPACK Inc

Программное обеспечение HYPACK в данное время есть одним из наиболее широко используемым в мире гідрографических пакетов для выполнения съемки (число проданных лицензий HYPACK уже превысила 4 тысячи).

HYPACK позволяет выполнять гидрографические и магнитометрические съемки, а также осуществлять боковое скантрование. Для удовлетворения требований практически любой гідрографической съемки эта программа предоставляет универсальный инструментарий, который позволяет выполнять: планирование, сбор данных, использование разних поправок (за уровень воды, за скорость звука, за проседание судна и др.) для корректировки глубин, удаление выбросов, подготовки планшетов, экспорта данных в CAD системы, расчет объемов, создание контуров и мозаик бокового сканирования, а также создания и обновления электронних карт.

HYPACK имеет мощный инструментарий, который позволяет:

• задать геодезические параметры района съемки;
• импортувати подложки карт в разних форматах (DXF, DGN, S-57, TIF, MrSid, АРК и др.);
• конфигурировать используемое для съемки оборудование (датчики) с указанием типа, информации о подключении датчиков, информации о сдвигах (офсеты) датчиков;
• создать плановые галсы с помощью: ручного введения; сетки взаимно перпендикулярных линий; модуля CHANNEL DESIGN (Проектирование каналов), который автоматически создает плановые галсы и поперечные сечения профилей для каналов и басейнов розворота; модуля ADVANCED CHANNEL DESIGN (Расширенное проектирование каналов), который позволяет создать ссложные 3D поверхности для каналов сложной формы и других объектов.

Модуль Survey (Съемка) программы HYPACK предоставляет большие возможности и гибкость для быстрого выполнения разных съемок. Survey принимает исходные данные от GPS приемников, эхолотов, магнитометров, телеметрических систем определения водного уровня и от других датчиков. Этот модуль также предоставляет данные положения при выполнении съемки бокового сканирования и многолучевой съемки.

Survey может отслеживать надводные суда и подводные аппараты (и/или мобили - буксируемые устройства). Программа позволяет отслеживать свое промерное судно, или судно и забортное буксировальное устройство, или судно и ROV, а также несколько суден.

Одновременно с Survey может работать программа 3D визуализации, которая позволяет врежиме реального времени получить визуализацию положения судна (или ROV) над цифровой моделью поверхности дна.

HYPACK обеспечивает графическое редактирование и процедуру отбора глубин, что позволяет быстро подготовить данные съемки для печати, а также для экспорта в CAD и другие программы. Модуль SINGLE BEAM EDITOR (Редактор однолучевой съемки) программы HYPACK обеспечивает:

• графический просмотр, редактирование треков и профилей;
• выведение акустического профиля;
• выведение проектных шаблонов и предыдущих профилей съемки;
• корректирование глубин за счет учета поправок за водный уровень с помощью: телеметрических постов водного уровня (которые работают в режиме реального времени), ручного введения значений водного уровня, GNSS RTK приемника;
• корректирование водного уровня мжду водомерными постами;
• корректирование скорости звука в воде.

Программа имеет несколько опций сортировки, которые позволяют снизить число использованных при создании планшетов глубин, в зависимости от требований к конечной продукции.

HYPACK имеет отличную функциональность при расчете объемов, что позволяет вычислять объемы или по поперечных сечениях канала, или по цифровой модели поверхности дна (TIN модель).

Модуль CROSS SECTIONS AND VOLUMES (Расчет объемов по поперечным сечениям) позволяет быстро расчитывать объемы по профилям поперечных сечений (полученных по данным промеров) и по проектным шаблонами канала для каждого поперечного сечения. Доступны более 20 методов расчета объема и площади для каждого элемента профиля (левый откос, главный канал, правый откос). Модуль позволяет расчитывать объем за данными однолучевой съемки и проектного шаблона, а также за результатами съемки до и после дноуглубления.

Модуль TIN MODEL (TIN модель) программы HYPACK может быть ипользован для расчета объемов для следующих объектов и задач:

• Водохранилища. расчет объема и площади поверхности водохранилища для уровня воды, который задается пользователем;
• Каналы простой формы: расчет объема по TIN поверхности дна по набору запланированных галсов и проектным шаблонам канала;
• Каналы (объекты) сложной формы: расчет объемов по TIN поверхности дна и складной области, созданной модулем ADVANCED CHANNEL DESIGN ;
• Определение объма по результатам двух съемок: расчет объема между двумя разными TIN поверхностями, построенными по результатам двух съемок одной и той же области.

В качестве исходных данных для построения TIN модели могут быть использованы данные однолучевого или многолучевого эхолотов.

HYPACK есть единственной гидрографической программой, которая в качестве стандартной части пакета предлагает сбор данных бокового сканирования, создание мозаики и установку целевых маркеров. Программа SIDE SCAN SURVEY (Съемка бокового сканирования) поддерживает работу с аналоговыми и цифровими системами бокового сканирования.

Программа обработки бокового сканирования HYPACK позволяет импортировать данные от систем ГБО или от систем псевдо-бокового сканирования, доступного в разных многолучевых системах.

Маркирование целей может быть выполнено в реальном времени, или в пост- обработке в программе SIDE SCAN MOSAIC (Мозаика бокового сканирования). Инструменты измерения размеров целей могут использоваться для захвата GeoTIF изображения каждой цели, выполнения измерений его длины, ширины, высоты и сохранения его в журнале целей.

Начиная с 2008 года в стандартный инструментарий обработки данных бокового сканирования программы HYPACK был интегрован модуль Geocoder. что позволяет получать расширенную мозаику и классифицировать донные отложения.

ПОДГОТОВКА ОТЧЕТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Модуль HYPLOT (Подготовка планшета) программы HYPACK позволяет отправлять любую комбинацию файлов данных на плоттер или принтер или в PDF файл. Все подложки файлов, которые могут отображаться в HYPACK, также могут быть распечатаны или подготовлены к печати в HYPLOT. Это позволяет создавать ортофотопланы (TIF), инженерные планы (DXF/DGN), электронные карты (ENC, ARCS), что подкладываются под данные гидрографической съемки. HYPLOT имеет несколько опций установления границ и надписей. Пользователь имеет возможность отображать сетку прямоугольной системы координат (XY), сетку местной системы координат (широта-долгота) и сетку системы координат WGS-84 (широта-долгота).

Другой важной особенностью HYPLOT есть возможность отправки подготовленных материалов в файл DXF. Это позволяет передавать все подготовленные к печати материалы (с границами и надписями) в CAD/ГИС пакет.

В модуле EXPORT (Экспорт) есть возможность экспортировать данные съемки в AutoCAD, Microstation, ArcInfo и другие CAD/GIS пакеты. Этот модуль позволяет превратить в форматы DXF или DGN глубины, линии треков, контуры (однотонные и кодированные цветом), цели, запланированные галсы, границы и другие файлы.

Подготовленные к печати планшеты, созданные в HYPLOT. также могут быть экспортованы в DXF. Начиная с 2009, HYPACK обеспечивает поддержку импорта/экспорта в формат KML Google Earth, что позволяет наложить данные съемки в качестве слоя в Google Earth.

Модуль TIN MODEL (TIN модель) программы HYPACK создает модели поверхности дна по данным съемки. TIN модели обеспечивают чрезвычайно точную визуализацию дна и могут быть использованы для создания качественной графики и DXF контуров, координатной привязки наборов XYZ данных и расчета объемов. Этот модуль также позволяет пользователб наложить 3D поверхность дна на мозаики бокового сканирования или орто-TIF файлы.

TIN MODEL может принимать данные от однолучевых и многолучевых эхолотов. Программа позволяет пользователю контролировать типы линий, веса, цвета, цвета заливки и шаг изобат. Контуры сохраняются в формате DXF и могут быть отображены в HYPACK или экспортированы непосредственно в CAD/ГІС пакет.

HYPACK может поставлятся в пяти конфигурациях: