Вы здесь: Главная Материалы GPS / GNSS - оборудование Статьи Наблюдение за подвижными песками

Наблюдение за подвижными песками

Представьте, что вы находитесь на спокойном тропическом пляже. Утреннее солнце согревает тело. Чистейший до скрипа песок сыпется сквозь кожу пальцы…

Наслаждайтесь, пока есть такая возможность... потому что через неделю всему этому может прийти конец.

Таков сценарий для многих островов в Тихом океане, где песок непрерывно движется. Это естественный процесс, который в дальнейшем может ускориться в связи с глобальным потеплением и повышением уровня моря. Официальные власти на островах мало что могут сделать в этой ситуации, разве что строить свою инфраструктуру с учетом неизбежного влияния природы.

В попытке отыскать подходящий способ измерения и отслеживания движения песков на береговой линии региона, секретариат геофизической Комиссии по региону островов Тихого океана (SOPAC) недавно провел испытания эффективности современных технологий быстрого и точно слежения за полосой песков на рифах острова Фиджи в городе Сува.

В прошлом попытки SOPAC измерить и отслеживать движение песков на береговой линии основывались на традиционных методиках слежения по ходу ситуации, которая применялась для проведения обширных исследований многих островных государств. Работа была кропотливая и носила ограниченно успешный характер в плане получения значимых результатов.

В дальнейшем SOPAC опирался на одночастотные геодезические приемники GPS (сигнал со спутника LI C/A) для сбора данных для создания цифровой модели поверхности (ЦМП). Однако малое количество фиксированных точек наблюдения по всему региону на тот момент существенно ограничивало возможности применения этой технологии.

После этого SOPAC внедрил методику корректировки исторических воздушных снимков и привязки их к современным спутниковым снимкам высокого разрешения. Это позволило измерить рельефные изменения на земной поверхности, но измерить объемные изменения все равно не удавалось. Казалось, что измерять движение песков точно и быстро не получится.

На обычной местности без густой растительности базовая станция GPS, передающая сигнал коррекции на автомобиль, оснащенный портативным аппаратом Real-Time Kinematic (RTK) GPS, показывает крайне эффективные результаты. В глубоких водах, достаточных для прохождения судна, эхолотирование глубин с привязкой к GPS оказывается столь же эффективным в плане составления карты морского дна с указанием уровней. В отдельных случаях могут пригодиться снимки со спутников и (или) данные, собранные с летательных аппаратов.

Однако ни одна из обозначенных выше технологий не годится для работы в непроходимой гуши прибрежного кустарника или на мелководье.

Для применения данных, собранных со спутников или летательных аппаратов, нужны легко различимые наземные точки отсчета, которые в Тихоокеанском регионе фактически отсутствуют, так что эффективность этих методик для применения SOPAC весьма ограничена.

В рамках последних работ на песчаной косе рифа Сува, SOPAC применил базовую станцию Trimble R8 GNSS и мобильный приемник GPS Trimble R8 GNSS (ровер) для сбора данных на исследуемой территории в 4,4 гектара.

С помощью приемников GРS, используемых вкупе с RTK, данные собирались гораздо быстрее, что значительно ускорило топографический процесс и позволило добиться точности в 10-20 мм.

Базовая станция была установлена на треноге в середине песчаной косы, а ее положение зафиксировано для целей будущих исследований. Ровер собирал данные по осям X,Y,Z каждые 1,0-1,5 метра вокруг косы, что позволило группе исследователей отслеживать примерные контуры, обозначенные линией растительности, отметкой высокой воды и текущего уровня воды. После этого были собраны данные внутри густой растительности и вдоль линий воды. На фиксирование данных уходило всего 1-2 секунды.

Базовая станция Trimble R8 GNSS в центре песчаного наноса

Для работы с Trimble R8 GNSS Ровер достаточно одного человека

На весь процесс ушло порядка двух часов, включая время на установку базовой станции. Данные исследования были экспортированы в виде файла .CSV и содержали информацию о расположении в координатах X,Y,Z, а также идентификационные сведения по каждой точке и разные аннотации. Файлы .CSV пишутся в формате ASCII, что позволяет импортировать их в любые приложения для обработки, включая Maplnfo, Access и ERDAS.

На основании собранных данных SOPAC создал ЦМП, с размером ячейки 1 м x 1 м, что соответствует платным спутниковым снимкам высокого разрешения. Далее SOPAC смог составить изображения песчаной косы с указанием рельефа отмывкой, контуров и раскрашенного рельефа, а также рассчитать объем песка сверх выбранных значений.

После этого для воссоздания естественных движений песка, SOPAC создал новый файл с контурами, которые моделировали максимальную эрозию в 750 мм на одной стороне песчаной косы. Сравнив изображения и данные нового файла со снимками и данными оригинала, SOPAC обнаружил возможность измерения и более четкой визуализации влияния смоделированной эрозии.

Поскольку эффективность оборудования Trimble в сборе необходимых данных подтвердилась, SOPAC принял решение развернуть дополнительные геодезические приемники Trimble R8 GNSS с соответствующими контроллерами и радио ретрансляторами в тех местах, где уже наблюдается или ожидается эрозия.

По материалам журнала "Technology & more"