5D 
ХӨВСГӨЛ НУУРЫН ЁРООЛЫН ГЕОДЕЗИЙН ХЭМЖИЛТ, ЗУРАГЛАЛЫН АЖЛЫН ЗАРИМ АСУУДАЛД
Л.Бат-Эрдэнэ 1, Л.Базарзагд 2, Д. Мөнхцэцэг 3
1 - Тав Ди Ворлд ХХК, 5DWORLD@5DWORLD.mn
2 – ХААИС, Агроэкологийн сургууль, Газрын менежментийн тэнхим, bzagd10@muls.edu.mn
3 – ГЗБГЗЗГ, Геодези зураг зүйн хэлтэс, mdalkhaa@gmail.com
Хураангуй
Сүүлийн жилүүдэд огцом өсөн нэмэгдэж байгаа хүний хэрэгцээ, аялал жуулчлал, нуурт живсэн машин техник, хог хаягдал, нуурыг түшиглэн үйл ажиллагаа явуулж буй зарим нэг хариуцлагагүй аж ахуйн нэгж, иргэдийн зүй зохисгүй үйл ажиллагааны улмаас Хөвсгөл нуурын эко систем доройтох аюул нүүрлэж, нуурын ус ихээр бохирдож, байгаль орчинд сөргөөр нөлөөлөх болсон байна. Энэ хүрээнд МУ-ын ерөнхийлөгчийн санаачлагаар Хөвсгөл нуурын экосистемийг хамгаалах, тогтвортой аялал жуулчлалыг хөгжүүлэх, усны бохирдол, доройтлыг бууруулах, нуурт живсэн машин, техникийг татан гаргах, тулгамдсан асуудлыг шийдвэрлэх зорилт дэвшүүлэн ажиллаж байна. Эдгээр ажлыг гүйцэтгэхэд батиметрийн геодезийн хэмжилт, зураглалын ажлыг үйлдэх шаардлагатай бөгөөд уг ажлын үр дүнд нуур, гол, мөрний гольдрол, ёроолын гадаргуу, ёроолын гадаргуугийн хэлбэр (хотгор, гүдгэр)-ийг илэрхийлсэн 3 хэмжээст загвар, усны эзэлхүүн, ёроол дахь живсэн онгоц, автомашин, техникийн хог хаягдлын хэмжээ, байрлал тодорхойлогддог. Манай орны хувьд уламжлалт аргуудыг усны гүн тодорхойлох, батиметрийн зураглалд ашиглаж байгаа бөгөөд энэ нь эдийн засаг, ажиллах хүч, нарийвчлаллын хувьд хангалтгүй байсаар байна. Иймд бид Хөвсгөл нуурын ёроолын батиметрийн хэмжилт, зураглалыг үйлдэхэд тохиромжтой орчин үеийн, шинэлэг технологийн шийдлүүдийг харьцуулан судалсан болно. Харьцуулсан судалгааны дүнгээс олон цацрагт, автомат удирдлага бүхий CHCNAV/APACHE 6 USV-г батиметрийн хэмжилт, зураглалд нэвтрүүлэх нь эдийн засаг, аюулгүй байдал, нарийвчлал, техникийн үзүүлэлтүүдийн хувьд давуу гэдэг нь харагдаж байна.
Түлхүүр үг: Батиметр, усны гүн, ёроолын зураглал, Хөвсгөл нуур
Дэлхий дээрх гадаргын цэнгэг усны ихэнх хэсэг нь 100 сая гаруй нуур, ус хуримтлуулах байгууламжид хадгалагддаг бөгөөд эдгээр нь хүрээлэн буй орчин, экосистемийн бүхий л үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цаг уурын өөрчлөлт, хүний үйл ажиллагаанаас үүдэлтэй ус хуримтлалын багтаамж түүний цаг хугацааны өөрчлөлт нь байгалийн болоод физиологийн үйл ажиллагааг алдагдуулж усны чанар, хэмжээнд нөлөөлсөөр байна. Эдгээр өөрчлөлтүүд болон тэдгээрийн сөрөг үр дагавар нь сүүлийн жилүүдэд дэлхий даяар хурдацтай ажиглагдаж байна [1].
Монгол улсын гадаргын цэнгэг усны 75%, дэлхийн гадаргын цэнгэг усны 2 орчим хувийг бүрдүүлдэг Хөвсгөл нуур нь хоёр сая жилийн настай, нэн эртний, цэнгэг устай нууруудын нэг юм [2]. Сүүлийн жилүүдэд огцом өсөн нэмэгдэж байгаа хүний хэрэгцээ, аялал жуулчлал, нуурт живсэн машин техник, хог хаягдал, нуурыг түшиглэн үйл ажиллагаа явуулж буй зарим нэг хариуцлагагүй аж ахуйн нэгж, иргэдийн зүй зохисгүй үйл ажиллагааны улмаас Хөвсгөл нуурын эко систем алдагдах аюул нүүрлэж, нуурын ус ихээр бохирдож, байгаль орчинд сөргөөр нөлөөлөх болсон байна [3].
1950-аад оноос эхлэн өвлийн улиралд түлш, бордоо, шатахуун, бараа материал тээвэрлэдэг автомашин, техник хэрэгсэлүүд Хөвсгөл нууран дээгүүр зорчих үед нуурын мөс цөмөрч живснээр нуурын экосистемийг өнөөг хүртэл бохирдуулсаар байна. Онцгой байдлын Ерөнхий Газраас (ОБЕГ) мэдээлсэнээр Хөвсгөл нууранд нийт 49 тээврийн хэрэгсэл живснээс тус газраас татаж гаргасан 16, иргэд гаргасан 5, гаргаагүй 28 ширхэг тээврийн хэрэгсэл байгаа гэсэн судалгаа байна. Нуурын ёроолоос татаж гаргаагүй 22 тээврийн хэрэгслийн байршил, гүний хэмжээг урьдчилсан байдлаар таамаглаж тогтоосон бол 6 тээврийн хэрэгслийн байрлалыг тодорхойлж чадаагүй. Эдгээрээс 42тн шатахуун бүхий 5 автомашин живсэн гэсэн эмзэглүүштэй тоо баримт байдаг [4]. Нуурын ёроолд байгаа машин техникээс 100 литр шатахуун алдагдахад 1.1км3 ус бохирддог гэсэн судалгаа байна. Иймд Хөвсгөл нуур орчмын экосистемийн нарийвчилсан судалгаа хийх, нуурын ёроолыг зураглах, загварчлах, живсэн автомашин, техник хэрэгсэлийн байршилыг тодорхойлох, тэдгээрийг татан гаргах шаардлага үүсч байна. Энэ хүрээнд Хөвсгөл нуурын экосистемийг хамгаалах, тогтвортой аялал жуулчлалыг хөгжүүлэх, усны бохирдол, доройтлыг бууруулах, нуурт живсэн машин, техникийг татан гаргах, тулгамдсан асуудлыг шийдвэрлэх зорилгоор Монгол Улсын Ерөнхийлөгч санаачлан “Хөвсгөл нуурыг хамгаалах Үндэсний Чуулган”-ыг зохион байгуулж нуурт живсэн автомашинуудын байршлыг нарийвчлан тогтоож, осол аюулгүй татан гаргах үйл ажиллагааг үе шаттайгаар зохион байгуулж, 2024 он гэхэд нуурыг живсэн машин, техник
Судалгааны хэрэглэгдэхүүн, арга зүй
Хөвсгөл далайд живсэн автомашин, техник хэрэгслүүдийн байрлал гүнийг тодорхойлоход зайлшгүй хийгдэх эрэл хайгуул, усны ёроолын хэмжилт, батиметрийн хэмжилт, зураглалын ажлыг орчин үеийн, дэвшилтэт техник, технологи ашиглан эдийн засаг, цаг хугацааны хувьд хэмнэлттэй, өндөр нарийвчлалтайгаар үйлдэх боломжийг судлахад уг хэрэгсэл, хог хаягдлаас бүрэн цэвэрлэж дуусгах томоохон зорилтыг дэвшүүлсэн байна [3].
Сүүлийн жилүүдэд Газарзүйн мэдээллийн систем (GIS), зайнаас тандан судлал (RS), агаарын LiDAR болон оптик зураглалын салбарт нэвтэрсэн технологийн дэвшилүүд нь усан гадаргуугийн талбай, эзлэхүүн, урсац зэрэг цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг геометрийн параметрүүдийг тооцоолоход шинэ алхмыг бий болгосон хэдий ч мэдээний чанар, өгөгдлийн нарийвчлал, орон зайн шийд, хиймэл дагуулаас цацаргаж буй цахилгаан соронзон долгионы усан гадаргад нэвтрэх чадвар болон бусад шалтгаанаас үүдэн тэдгээрийг гидрологийн нарийн загварчлалд ашиглах боломж хязгаарлагдмал хэвээр байна [5]. Мөн түүнчлэн далай тэнгис, нуур, гол мөрөн, ус хуримтлуулах сан зэргийн түүхэн болон ирээдүйн динамикийг загварчлахад ашиглагддаг загварт-суурилсан /model-based/ физик болон гидрологийн загваруудыг ашиглах боломж манай орны хувьд нарийвчлал сайтай батиметрийн өгөгдөл дутагдалтай байгаас үүдэн хязгаарлагдмал байсаар байна [2]. Батиметрийн зураглал үйлдсэнээр голын гольдрол, нуурын ёроолыг зураглах, 3 хэмжээст гүний судалгаа хийх, эзлэхүүн тодорхойлох, гүүр, усны барилга байгууламж барих, төлөвлөхөд шаардлага анхдагч өгөгдлийг өндөр нарийвчлалтайгаар цуглуулах боломжтой болох юм. Иймд усан биетийн физик шинж чанарыг үнэн зөв, өндөр нарийвчлалтайгаар тодорхойлох батиметрийн өгөгдлийг цуглуулах, загварчлах зайлшгүй шаардлага тулгарсаар байна.
судалгааны ажлын зорилго оршино. Дэлхийн улс орнуудад далай, тэнгис, нуур, гол мөрний ёроолын зураглал үйлдэх, гүнийг тодорхойлох, живсэн машин, усан онгоц болон бусад эд зүйлсийг гаргаж авах ажилд төрөл бүрийн батиметрийн зураглалын арга, технологиудыг ашиглаж байна. Уг судалгааны ажлын хүрээнд эдгээр арга, технологиудыг харьцуулан судлах юм.
Судалгааны обьект
Хөвсгөл нуур нь далайн төвшний гадаргаас дунджаар 1645м өргөгдсөн, Монгол орны хамгийн гүн, талбайн хэмжээгээрээ хоёр дахь том нуур юм. 36,5км өргөн, 136км урт, 262м гүн, усан массын эзлэхүүн 383.3км3. Нийт 69 гол горхи цутгах боловч ганц Эгийн гол эх аван урсдаг. Хөвсгөл нуурын сав газрын газрын гадарга Зураг 1, нуурын морфометрийн үзүүлэлтүүдийг Хүснэгт 1-д үзүүлэв.
Батиметрийн хэмжилт, зураглалын аргууд
Батиметрийн хэмжилтийн үр дүнд голын гольдрол, нуурын ёроолын гадаргуу, ёроолын гадаргуугийн хэлбэр (хотгор, гүдгэр)-ийг илэрхийлсэн 3 хэмжээст загвар, усны эзэлхүүн, гол нуурын ёроол дахь живсэн онгоц, автомашин, техникийн хог хаягдлын хэмжээ, байрлал тодорхойлогддог. Батиметрийн хэмжилт, зураглал үйлдэх, ёроолын гүнийг тодорхойлоход тухайн ажилд тохиромжтой арга сонголт нь тухайн усан биетийн гүнээс шууд хамаардаг.
Хэрэв тухайн нуур, гол мөрний гүн харьцангуй бага бол усны гүний зураглалыг электрон тахеометр, GPS/GNSS зэрэг уламжлалт геодезийн хэмжилтийн аргаар гүйцэтгэх боломжтой. Мөн ОБГ-аас усанд живсэн объект хайх, усны гүнийг тодорхойлох ажиллагаанд өдийг хүртэл усны гүнд шумбах аргыг ашигласаар байна.
Хүснэгт 1. Хөвсгөл нуурын морфометрийн үзүүлэлтүүд
Уснаас эрэн хайх, аврах ажиллагааг зохион байгуулахад усны гүнд шумбах аргаар 25метр хүртэл гүнд объектыг хайж олох, усны гүнийг хэмжих боломжтой байдаг [4]. Харин усны гүн нэмэгдэх тохиолдолд нэг болон олон цацрагт эхолотийг тусгай зориулалтын завинд суурилуулан батиметрийн зураглал үйлдэх, гүнийг тодорхойлох боломжтой болох юм (Зураг 2). Уламжлалт аргаар батиметрийн хэмжилт хийх нь зардал ихтэй, цаг хугацаа хүн хүч их шаарддаг бөгөөд эрсдэл ихтэй, аюултайд тооцогддог. Батиметрийн хэмжилт, зураглалын аргуудын дэлгэрэнгүйг Хүснэгт 2-д үзүүлэв.
Зураг 1. Судалгааны обьект
Манай орны хувьд нуур, гол мөрний ёроолын зураглал үйлдэх, гүн тодорхойлох ажлууд төдийлөн их хийгдээгүй байна. Тодруулбал, 1970-1980 онуудад Хөвсгөл нуурын гүнийг тодорхойлох зорилгоор уламжлалт нэг цацрагт эхолотийн хэмжилтийг тодорхой шугамуудын дагууд (Зураг 1), 2003 онд Буйр нуурын хилийн зурвасын дагуу хэмжилт судалгааны ажлыг хийснээс өөр томоохон ажил хийгдээгүй байна. Дээрхи ажлуудад ашигласан арга, техник хэрэгслүүд нь Хөвсгөл нуурын (хамгийн гүн хэсэг 262м) ёроолын зураглал үйлдэх, гүнийг тодорхойлоход ашиглах боломжгүй, техникийн үзүүлэлт хангалтгүй учир орчин үеийн дэвшилтэт технологи, инновацийн ашиглах шаардлага тулгарч байна.
Зураг 2. Усны ероолын уламжлалт хэмжилтүүд
Хүснэгт 2. Балтиметрийн хэмжилт, зураглалын аргууд
Судалгааны үр дүн
Хөвсгөл нуурыг хамгаалах Үндэсний чуулганаас гаргасан зөвлөмж болон манай улсад нуур, гол мөрний ёроолын зураглал, гүн тодорхойлох ажилд цаашид ашиглагдах боломж, эдийн засгийн үр ашиг, багаж тоног төхөөрөмжийн техникийн үзүүлэлт, давуу байдлыг харгалзан уламжлалт хэмжилт, зураглалын аргуудыг дэлхийн бусад орнуудад батиметрийн зураглалд түгээмэл ашиглаж буй олон цацрагт автомат удирдлага бүхий CHCNAV/APACHE 6 USV (Unmanned Surface Vehicle) батиметрийн хэмжилтийн аргатай харьцуулан судаллаа.
Уг төхөөрөмж нь Норвеги улсад үйлдвэрлэсэн олон цацрагт төхөөрөмжөөр тоноглогдсон, GPS/GNSS-ийн өгөгдөл хүлээн авах, газрын суурин болон байнгын ажиллагаатай станцтай (CORS) холбогдож хэмжилтийн RTK горимд ажиллах боломжтой, 3 хэмжээст батиметрийн судалгаа, хэмжилт, хяналт мониторинг хийх, ёроолын, зураглал үйлдэх, усны гүн тодорхойлох, усан доорх объектын байрлал тогтоох, усан доорх археологи, онцгой байдлын үед аврах ажиллагаанд ашиглах боломж бүхий шинэлэг, бүрэн цогц шийдэл юм. Олон цацрагт CHCNAV/APACHE 6 USV төхөөрөмжийн техникийн үзүүлэлтүүдийг Хүснэгт 3, 4-т үзүүлэв.
Бусад оронд хийгдэж байсан батиметрийн зураглалын ажлын хэрэглээнээс харвал (Зураг 4) уг төхөөрөмж нь 275м хүртэл нуурын ёроолд живсэн машин, хөлөг онгоцны байршил гүнийг тодорхойлох, нуурын ёроолын байр зүйн зураглалын ажил, усны бохирдлын хэмжээг тодорхойлох ажил, хиймэл байгууламжийн судалгаа, усны төвшиний хяналт, усны гүнээс эрэн хайх, аврах хайх ажиллагаа зэрэгт шаардлагатай олон төрлийн өндөр нарийвчлал бүхий өгөгдлөөр хангах чадал бүхий автомат удирдлагатай төхөөрөмж юм.
Хүснэгт 3,4. APACHE 6 олон цацрагт USV-н техникийн үзүүлэлт
Зураг 3. APACHE 6 ашиглан гүйцэтгэсэн зарим ажлуудаас
Хэлэлцүүлэг
“Усны ёроолын зураглалын ажлын аргачлал”-д /ГХГЗЗГ-ын даргын 2014 оны 12-р сарын 05-ны өдрийн А/318 дугаар тушаалаар батлагдсан/ зааснаар хөдөлгөөнт гадаргуу болох нуур, гол, мөрний ёроолын зураглалын ажилд доорх багаж тоног төхөөрөмжийг ашиглахаар заасан байна [6].
Уг судалгааны ажлын хүрээнд санал болгож буй APACHE 6 олон цацрагт USV-г ашигласнаар дээрх олон төрлийн багаж шаардлагагүй бөгөөд зураглалын өргөн нь гүнээс хамаарч тодорхойлогддог. 100м гүнтэй батиметрийн зураглалд нэг замнал маршрутаар явахад 600м өргөн талбайг 2м/с хурдтай хэмжилт хийх боломжтой буюу нэг цагт 7200м урт газрыг хэмжих боломжтой юм. Өөрөөр хэлбэл Хөвсгөл нуурын хамгийн гүн хэсгийг (262м) зураглахад замналын өргөн 1572м болно.
Хүснэгт 5. Нуур, гол, мөрний ёроолын зураглалын ажилд шаардагдах багаж, тоног төхөөрөмж
Хүснэгт 6. Усны ёроолын зураглалын зарим ажлын аргачлалын харьцуулалт
Өнөө үед усан доорх батиметрийн хэмжилтийн түгээмэл хэрэглэгддэг арга бол нэг цацрагт, олон цацрагт эхолотыг тусгай зориулалтын завь, усан онгоцонд суурилуулах замаар мэдээлэл цуглуулах, хэмжих явдал юм. Эдгээр аргуудын сул тал нь шулуун шугамаар явахад хүндрэлтэй байдаг ба энэ нь ажлын бүтээмж үр дүнд шууд сөргөөр нөлөөлдөг байна. Мөн хүнтэй завь нь гүехэн устай газруудад хэмжилт хийх боломжгүй байдаг. Харин APACHE 6 USV нь автомат удирдлагатай, төлөвлөсөн замналын дагуу хэмжилтийг өндөр нарийвчлалтайгаар хийж гүйцэтгэдэг. Хүснэгт 7-д автомат удирдлагатай APACHE 6 олон цацрагт USV болон олон цацрагт эхолот суурилуулсан тусгай зориулалтын завь түрээслэх эсвэл худалдаж авах үеийн эдийн засгийн үр ашгийн харьцуулсан судалгааг үзүүлэв.
Хүснэгт 7. Арга хоорондын үр ашгийн харьцуулалт
Дүгнэлт
Дэлхийн цэнгэг усны нөөц болсон Хөвсгөл нуурын экосистемийг хамгаалах, бохирдол, доройтлыг бууруулах, нуурт живсэн машин, техникийг татан гаргах ажлуудыг үе шаттайгаар гүйцэтгэх шаардлага бидний өмнө тулгараад байна. Эдгээр ажлыг гүйцэтгэхэд батиметрийн геодезийн хэмжилт, зураглалын ажлыг үйлдэх шаардлагатай бөгөөд уг ажлын үр дүнд нуур, гол, мөрний гольдрол, ёроолын гадаргуу, ёроолын гадаргуугийн хэлбэр (хотгор, гүдгэр)-ийг илэрхийлсэн 3 хэмжээст загвар, усны эзлэхүүн, ёроол дахь живсэн онгоц, автомашин, техникийн хог хаягдлын хэмжээ, байрлал тодорхойлогддог. Манай орны хувьд уламжлалт аргуудыг усны гүн тодорхойлох, батиметрийн зураглалд ашиглаж байгаа бөгөөд энэ нь эдийн засаг, ажиллах хүч, нарийвчлаллын хувьд хангалтгүй байсаар байна. Уг судалгааны ажлын хүрээнд бид Хөвсгөл нуурын ёроолын батиметрийн хэмжилт, зураглалыг үйлдэхэд тохиромжтой инноваци шингэсэн, шинэлэг технологийн шийдлийг харьцуулан судаллаа. CHCNAV APACHE 6 USV-г батиметрийн судалгаанд хэрэглээнд нэвтрүүлэх нь аюулгүй хүний амь нас эрсдэх эрсдэлгүй, зардал бага, зөөвөрлөхөд хялбар, хүн хүч бага зарцуулж өндөр нарийвчлалтай үр дүн гарган авах боломжтой гэдэг нь харагдаж байна.
Abstract
In recent years, the ecosystem of Khuvsgul lake has begun to face severe risks as its water becomes increasingly polluted due to certain factors such as rapidly growing human needs, tourism, sunken vehicles, and irresponsible actions of specific entities and citizens operations based at the lake. In this context, the President of Mongolia has initiated a campaign to protect the ecosystem of Huvsgul lake, which aims to develop sustainable tourism, reduce water pollution and degradation, retrieve sunken vehicles and equipment, and address other pressing issues. Bathymetric surveying is a fundament for these works, in which 3D models of lakes, rivers, seabed, bottom surface shapes (depressions, convexities), water volume, and the location of sunken vehicles were determined. Nowadays, traditional hydrographic surveying methods are still being used for determining the depth of water and bathymetric surveying. However, they are considered insufficient in terms of economy, workforce and accuracy. Therefore, modern, innovative technological solutions for bathymetric surveying of Huvsgul lake were compared. The comparative study results show that the introduction of multi-beam CHCNAV /APACHE 6 USV has certain advantages for bathymetric surveying of Khuvsgul lake in terms of economy, safety, accuracy, and technical specifications.
Номзүй
[1] B. Khazaei, L. K. Read, M. Casali, K. M. Sampson, and D. N. Yates, "GLOBathy, the global lakes bathymetry dataset," Scientific Data, vol. 9, no. 1, p. 36, 2022/02/03 2022, doi: 10.1038/s41597-022-01132-9.
[2] M. L. Messager, B. Lehner, G. Grill, I. Nedeva, and O. Schmitt, "Estimating the volume and age of water stored in global lakes using a geo-statistical approach," Nat Commun, vol. 7, no. 1, pp. 13603-13603, 2016, doi: 10.1038/ncomms13603.
[3] Монгол Улсын Ерөнхийлөгчийн Тамгын газар. "Хөвсгөл нуурыг хамгаалах үндэсний чуулган." https://president.mn/
[4] Онцгой Байдлын Ерөнхий Газар, "Хөвсгөл нуурт живсэн тээврийн хэрэгсэлийн тоо, байршлын тойм судалгаа," 2022.
[5] G. Gubnitsky, "A Multispectral Target Detection in Sonar Imagery," ProQuest Dissertations Publishing, 2021.
[6] ГЗБГЗЗГ, "Усны ёроолын зураглалын ажлын аргачлал," 2014.
