Wielkie Jeziora Mazurskie to największy kompleks zbiorników śródlądowych w Polsce. Ten jedyny w swoim rodzaju szlak żeglowny prowadzi z Węgorzowa poprzez jeziora Mamry, Kirsajty, Dargin, Kisajno, Niegocin, Boczne, Jagodne, Szymon, Tałtowisko, Tałty, Mikołajskie, Śniardwy, Seksty i Roś aż do Pisza. Piękno jezior, otoczonych w wielu miejscach lasem przyciąga tysiące turystów. W sezonie liczba osób przebywających na szlaku Wielkich Jezior Mazurskich dochodzi do 30 tysięcy dziennie. Z tego powodu niezwykle ważne jest zapewnienie bezpieczeństwa żeglugi i uprawiania sportów wodnych na tym terenie. Część akwenów na szlaku słynie z niebezpiecznych miejsc, szczególnie dla uprawiania żeglarstwa. Są to podwodne wypłacenia usiane różnej wielkości kamieniami, tzw. góry i rafy kamienne, a także pojedyncze głazy, których średnica może dochodzić nawet do kilku metrów.

Brak oznakowań wielu kamienistych płycizn na polskich śródlądowych drogach wodnych stanowi istotne zagrożenie, które praktycznie trudno jest wyeliminować w sposób bezpośredni. Na wielu jeziorach, często na powierzchni dziesiątków hektarów, dno leży na głębokości nie przekraczającej 1-2 m (Jezioro Śniardwy, Jezioro Mamry). W wielu przypadkach dno jest usłane kamieniami i głazami, które sięgają powierzchni wody stanowiąc istotne zagrożenie dla jednostek pływających. Tak jak w górach nie wyrównuje się niebezpiecznie stoków, tak w rejonie jezior nie powinno ingerować się w ukształtowanie dna. Należy jednak bezwzględnie dążyć do wyeliminowania zagrożenia, jakie stanowią podwodne przeszkody.

Istniejące mapy batymetryczne, mapy turystyczne i przewodniki, w przeważającej części oparte na pomiarach wykonanych w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych zeszłego stulecia dzięki wielkiemu wysiłkowi i nakładowi pracy Instytutu Rybactwa Śródlądowego zawierają nieaktualne i mało szczegółowe dane o ukształtowaniu dna zbiorników wodnych, zaś informacje o szczególnie groźnych kamieniach nie są pełne. Część z tych niebezpiecznych punktów jest oznakowana znakami w systemie kardynalnym przez Wodne Ochotnicze Pogotowie Ratunkowe w Giżycku. Boje znaków kardynalnych ustawiono na szlaku od Węgorzowa do Giżycka (Rys. 1). Niestety drogi wodne na południe od Giżycka nie mają oznakowania miejsc niebezpiecznych. Szczególnie niebezpieczny jest akwen największego zbiornika śródlądowego w Polsce - Jeziora Śniardwy.

W celu wykonania aktualnych, dokładnych cyfrowych map jezior opracowano i uruchomiono Zintegrowany System Batymetryczny do prowadzenia sondażu hydroakustycznego na wodach śródlądowych.

System uruchomiono w Katedrze Geodezji Satelitarnej i Nawigacji Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie. Opracowano i wdrożono technologię zintegrowanych pomiarów batymetrycznych, umożliwiającą nawigację jednostki pływającej po wcześniej zaprojektowanych profilach, badania kształtu dna zbiornika, zbieranie danych do obliczeń objętości mas wodnych oraz tworzenie map batymetrycznych naturalnych i sztucznych śródlądowych zbiorników wodnych. Podstawowe elementu systemu pomiarowego to: satelitarny system pozycjonowania jednostki hydrograficznej DGPS/RTK wykorzystujący teletransmisję danych GPRS do przesyłania poprawek DGPS/RTK, cyfrowa sonda ultradźwiękowa, sonar boczny holowany oraz specjalistyczna jednostka pływająca do prac hydrograficznych i inżynierii wodnej (Rys. 2).

Nowoczesny system satelitarnego pozycjonowania DGPS/RTK składa się z dwóch odbiorników geodezyjnych. Jeden z nich (Base Station) to aktywna stacja referencyjna zlokalizowana w Giżycku na Szlaku Wielkich Jezior Mazurskich. Stacja referencyjna transmituje w sposób ciągły, w interwale 1 sekundowym, ogólnie dostępne depesze radiowe pozwalające na pracę metodą DGPS oraz umożliwiające precyzyjne pozycjonowanie fazowe RTK/OTF. Drugi, ruchomy odbiornik określa pozycję anteny i poprawia ją wykorzystując odebrane ze stacji pakiety danych. Szybko rozwijające się techniki teletransmisji danych GPRS (General Packet Radio Services) - pakietowej transmisji danych otwierają coraz szersze możliwości stosowania systemu DGPS/RTK, a w szczególności eliminują zawodne techniki przesyłania danych poprzez radiomodemy. Orginalna technologia przesyłania poprawek poprzez GPRS opracowana w Katedrze Geodezji Satelitarnej i Nawigacji z wykorzystaniem terminali typu Cellbox firmy Biatel zapewnia ciągłość i niezawodność przesyłania danych a tym samym prawidłowe funkcjonowanie całego systemu.

Technika DGPS pozwala uzyskać współrzędne jednostki pływającej w czasie rzeczywistym z dokładnością do 1 metra. Wykorzystując pozycjonowanie fazowe przy zastosowaniu wysokiej klasy odbiorników i algorytmów obliczeniowych można osiągnąć dokładności rzędu 1-2 cm dla współrzędnych poziomych B i L oraz 1-5 cm dla współrzędnej wysokościowej h. Tak wysokie dokładności pozycjonowania w czasie rzeczywistym otwierają możliwości zbierania dużej ilości cennych danych pomiarowych dla tworzenia systemów informacji terenowej i topograficznych baz danych. Wyznaczona w czasie rzeczywistym pozycja jednostki pływającej umożliwia precyzyjną nawigację łodzi po wcześniej zaprojektowanych profilach pomiarowych (Rys. 3).

Kolejnym elementem Zintegrowanego Systemu Batymetrycznego jest cyfrowa sonda ultradźwiękowa. To wysokiej klasy urządzenie wykorzystuje fale dźwiękowe do określania głębokości zbiorników wodnych.

Zakupiona ze środków badawczych Uczelni echosonda Simrad EA 501P posiada przetwornik o częstotliwości 200 kHz umożliwiający pomiar głębokości do 600 m na zbiornikach słodkowodnych z dokładnością centymetrową (Rys. 4).

EA 501 P to echosonda cyfrowa, sterowana i kontrolowana przez komputer polowy. Dane z detekcji dna oraz echogramy są zapisywane w czasie pomiaru na twardym dysku laptopa. Dane pomiarowe mogą być odtwarzane w warunkach biurowych przy innych ustawieniach parametrów echosondy. Pozwala to wielokrotnie prześledzić oraz przeanalizować echogramy z ciekawych miejsc pomiaru (Rys 5).

Sonda EA 501P transmituje tylko jedną wąską wiązkę fal dźwiękowych (7ox7o), co umożliwia precyzyjne określenie odległości od przetwornika do dna zbiornika. Pomimo swej wysokiej dokładności pomiaru głębokości, echosonda jednowiązkowa nie pozwala na efektywne szukanie niebezpiecznych przeszkód podwodnych.

Z tego powodu system batymetryczny wzbogacono o holowany dwustronny sonar cyfrowy SportScan 881 Imagenex umożliwiający lokalizację szczególnie niebezpiecznych miejsc: raf kamiennych i pojedynczych głazów (Rys. 6).

Na Rys. 7 przedstawiono przeszkodę na dnie zbiornika wodnego zobrazowaną na echogramie echosondy Simrad oraz na sonogramie Rys. 8.

Sondaż hydroakustyczny prowadzony jest z wykorzystaniem zakupionej dzięki pomocy finansowej Komitetu Badań Naukowych jednostki pływającej "Orbita" (Rys 9).

Zintegrowany System Batymetryczny wykorzystuje technologię pomiarów DGPS/RTK/GPRS, cyfrową sondę ultradźwiękową oraz sonar boczny holowany do prowadzenia badań jezior, rzek i śródlądowych zbiorników wodnych. Uruchomiona technologia umożliwia wyznaczenie kształtu dna zbiornika wodnego oraz identyfikację niebezpiecznych płycizn i kamieni. Wyniki sondażu hydroakustycznego są opracowywane w postaci numerycznej mapy batymetrycznej, zawierającej ukształtowanie dna zbiornika, jak również niebezpieczne dla żeglugi płycizny i kamienie (Rys 10).

Wykorzystując taką mapę oraz satelitarny system pozycjonowania można bezpiecznie nawigować po jeziorze w warunkach złej widoczności, a nawet w nocy. Zintegrowany System Batymetryczny umożliwia także monitorowanie rzek, jezior i zbiorników wodnych w działaniach przeciwpowodziowych oraz kontrolę wypełniania zbiorników retencyjnych i poflotacyjnych.

Obecnie prowadzony jest sondaż hydroakustyczny na największym w Polsce zbiorniku śródlądowym - Jeziorze Śniardwy. Prace prowadzi zespół Katedry Geodezji Satelitarnej i Nawigacji UWM w Olsztynie w ramach projektu celowego KBN nr 6T12 2003C/06198 pt.: "System bezpieczeństwa powszechnego i ochrony środowiska dla rozwoju eko-turystyki z regionie Warmii i Mazur w oparciu o pomiary GPS, Bazy Danych Topograficznych, mapy oraz zobrazowania satelitarne i fotogrametryczne".

Po pierwszym etapie pomiarów terenowych można stwierdzić, iż zbiornik ten posiada niezwykle urozmaiconą rzeźbę dna. Ukształtowanie dna przypomina często głębokie kaniony, zagłębienia, strome wzniesienia (Rys. 11). Szczególnie niebezpieczne są nowo odkryte głazy i rafy kamienne. Jeszcze przed ostatecznym opracowaniem danych terenowych można zauważyć znaczne różnice prawdziwego kształtu dna Jeziora Śniardwy w stosunku do treści map tego jeziora powszechnie do tej pory dostępnych. Wyniki pomiarów w postaci fragmentów aktualnej mapy cyfrowej oraz przestrzennego modelu dna jeziora będą prezentowane po zakończeniu kampanii pomiarowej i opracowaniu danych.