Заочные электронные конференции
 
     
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ТОМОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ГИДРОАКУСТИЧЕСКОМ ПОЛИГОНЕ «МЫС ШУЛЬЦА»
Громашева О.С., Бачинский К.В.


Для чтения PDF необходима программа Adobe Reader
GET ADOBE READER

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ТОМОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ГИДРОАКУСТИЧЕСКОМ ПОЛИГОНЕ «МЫС ШУЛЬЦА»

О.С. Громашева, К.В.Бачинский

Тихоокеанский океанологический институт им.В.И.Ильичева ДВО РАН

Владивосток, Россия

Изучение законов распространения акустических волн в океане позволяет исследовать различные динамические процессы, происходящие в океанической среде. Эти процессы могут проявляться в виде различных явлений: течения, поверхностные волны, внутренние волны, фронтальные зоны, циклонические вихри и т.д. Все эти явления оказывают влияние на прохождение акустических сигналов в водной толще океана. Зная динамику изменения амплитуды и времен задержек прихода излученных акустических сигналов, можно, решив обратную задачу, найти характеристики процессов, вызывающих эти изменения, например, скорость и направление течения, высоту и период поверхностных волн, вертикальное распределение скорости звука и т.д. Такие задачи решаются методами акустической томографии.

Для разработки томографических схем на этапе подготовки к экспериментам нужно иметь предварительные оценки закономерностей формирования акустических полей в предполагаемых районах работ. Такие оценки позволяют оптимально подобрать параметры геометрии эксперимента: выбор глубин и местоположения источников и приемников звука, задать параметры регистрации сигналов, определить необходимые методы обработки принятой акустической информации.

Решить эту задачу, по крайней мере, в рамках полигонных исследований, позволяет использование информационных систем, позволяющих на этапе планирования эксперимента оценить пространственные и временные характеристики акустических сигналов при произвольно расположенных корреспондирующих точках в заданном районе океана.

Целесообразность разработки и создания такой информационной системы показали экспериментальные исследования по исследованию шельфовой зоны океана методами акустической томографии на акустико-гидрофизическом полигоне ТОИ ДВО РАН [1], проводимые в 2000-2009г.г.. Система реализована в виде пакета программ «МАКЕТ», в среде программирования МATLAB. Система предназначена для подготовки экспериментов по исследованию влияния гидрофизических и геоморфологических характеристик среды на свойства акустических сигналов методом дистанционного зондирования океана с приёмом сигналов полем радиогидроакустических буев (РГБ) и лазерным деформометром на акустико-гидрофизическом полигоне мыс Шульца. На данном этапе разработки ППП «МАКЕТ» выполняет предварительное определение координат расстановки компонент приемной и излучающей систем в интерактивном режиме, выдает значения глубин, а также данные по скорости звука, измеренные в этой точке в разные периоды времени.

Основой пакета является банк акустико-гидрофизических данных, содержащий информацию по скорости звука, глубине и характере донных осадков на исследовательском гидроакустическом полигоне в районе мыса Шульца.

При разработке базы знаний учитываются общие требования: минимальная зависимость от аппаратуры; простота и легкость перенастройки на новые аппаратные средства; возможность дополнения при расширении области исследования; доступный и интуитивно-понятный интерфейс с пользователем. Кроме того, учитываются и особенности акустико-гидрофизических данных и применяемой аппаратуры. Функционально базу знаний можно разделить на три части:

  • блок ввода информации,

  • банк данных,

  • блок анализа данных.

Все части независимы друг от друга и объединены единой структурой и формой хранения информации. На уровне пользователя информация доступна в виде акустико-гидрофизических параметров, таких как амплитуда, интенсивность и фаза сигнала, их спектры, корреляционные и другие функции статистической обработки данных.

Блок ввода обеспечивает ввод, сортировку, предварительную обработку и накопление поступающей информации как в режиме реального времени (температура, акустическое давление, скорость течения), так и по мере поступления (соленость, давление, волнение и другие параметры). Непосредственный ввод акустических данных в компьютер осуществляется через аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Предварительная обработка поступающей информации сокращает объем физически накапливаемых данных и позволяет проводить многосуточные эксперименты. Для достоверной интерпретации результатов исследований необходимо учитывать погодные условия и состояние водной поверхности (эти параметры вводятся в базу данных после окончания эксперимента).

Банк данных включает в свой состав:

  • базу акустико-гидрофизических данных (результаты гидроакустических измерений);

  • данные гидрологических промеров, рельефа дна и структуры донных осадков;

  • систему управления базой данных для централизованного управления данными, хранимыми в базе и доступа к ним

  • пакеты прикладных программ (ППП) для регистрации, обработки, систематизации и хранения информации.

Блок анализа данных включает функции исследования предметной области, корректировки и визуализации данных. Корректировка данных, осуществляемая как в автоматическом, так и в ручном режимах, позволяет устранять сбойные значения.

Применение пакета программ «МАКЕТ» на этапе планирования схемы расстановки компонент приемной и излучающей систем в интерактивном режиме дает возможность:

  • выбрать на карте полигона предполагаемое местоположение модулей системы;

  • получить значения глубин по заданным координатам;

  • данные по скорости звука, измеренные в этой точке в разные периоды времени,

  • провести модельный расчет распространения звука в лучевом приближении при выбранной расстановке с учетом геоморфологических особенностей дна.

В дальнейшем информационная система МАКЕТ будет дополнена возможностью численного моделирования, основанного на известных математических моделях, описывающих акустические параметры источника и приемника звука. В связи со сложными физико-географическими и гидролого-акустичёскими условиями (шельфовая зона и клиновидные области, зоны взаимодействия водных масс различной структуры) в систему будет включена проверка адекватности используемых моделей, полноты исходных данных о параметрах источника и приемника звука, канала распространения звука. На полигоне “Мыс Шульца” при проведении экспериментов по исследованию канала распространения звука были организованы и проведены эхолотные промеры интересующего района исследования, по данным измерений 2005-2009 г.г. создана база данных по глубине и характере донных осадков.

По мере развития методов полигонных исследований и технических средств для акустической томографии динамики и структуры вод на шельфе Японского моря база данных макета полигона дополнится исследованиями системы «атмосфера-океан-континент» дистанционными спутниковыми методами. Это позволит значительно повысить эффективность экспериментальных работ и существенно расширить круг решаемых задач. ЛИТЕРАТУРА

  1. Бачинский К.В. Громашева О.С. Юхновский В.А. Проект макета исследовательского гидроакустического полигона в районе мыса шульца // 19 сессия РАО. Т. 2. - М.: ГЕОС, 2007. С.270-273

Библиографическая ссылка

Громашева О.С., Бачинский К.В. ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ТОМОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ГИДРОАКУСТИЧЕСКОМ ПОЛИГОНЕ «МЫС ШУЛЬЦА» // III Международная научная конференция «Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях».
URL: http://econf.rae.ru/article/4650 (дата обращения: 21.10.2021).



Сертификат Получить сертификат