
книги из ГПНТБ / Снежные лавины (прогноз и защита) [сб. ст
.].pdfВ последнем случае не удается отчетливо различать отдельные кристаллы.Причина этого заключается, на наш взгляд, в том, что свет , проникая внутрь кристалла, многократно отражается, и кристалл "светится изнутри", не создавая достаточного кон траста.Это подтверждается снимками, полученными в проходящем свете, которые по качеству мало отличаются от снимков в отра
женном свете.
Несущественно повысилось качество изображения |
и цри |
||
съемке под светофильтрами КЗС-5ДС-17, ОС-12 и КС- I , |
а цвет |
||
ная обратимая пленка дала обнадеживающие |
результаты. |
||
Кювета. Как уже |
отмечалось, при стереосъемке |
один-два |
|
кристалла помещались в |
кювету. Разумеется |
.условия |
в кювете |
должны быть близкими к естественным. Во всяком случае, влия ние различий во внешних уоловиях на изучаемый процеос должно быть ничтожно малым или учитываемым. Кроме того , устройство кюветы должно удовлетворять ряду стереофотограмметрических требований.Схема устройства кюветы изображена на рис.З . Кюве
та изготовлена на фрезерном станке из органического стекла. Исследуемый кристалл примораживается к дну размером 6x6 мм
основания |
кюветы. |
|
Для прохождения водяных паров в дне, |
съем |
||||||
ной |
крышке и стенках ( на рисунке |
не |
показаны.) сделаны венти |
|||||||
ляционные отверстия. |
|
|
|
|
|
|||||
|
На дне и ступенях кюветы нанесена миллиметровая сетка. |
|||||||||
Все опорные ступени сделаны строго |
одинаковой высоты, а их |
|||||||||
горизонтальные поверхности параллельны основанию кюветы. |
|
|||||||||
|
Опорные ступени служат для определения коэффициента С . |
|||||||||
Высота Ь |
|
опорной |
ступени, во-первых, |
должна быть достаточ |
||||||
ной для определения |
коэффициента |
С |
с |
необходимой точностью, |
||||||
но |
не чрезмерной, |
так чтобы непостоянство коэффициента |
С |
|||||||
не выходило за допустимые пределы, |
т .е . |
чтобы можно было при |
||||||||
нять |
С „ |
= |
С- . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Дисторсия объектива. Аппарат |
"Зенит", которым цроиз- |
||||||||
водилась съемка, снабжен объективом "Гелиос" с фокуоным |
|
|||||||||
расстоянием |
£ |
о(~ |
равным 58 |
мм. |
Этот |
объектив не рассчи |
||||
тан на получение |
измерительных |
снимков, |
да еще в условиях |
макросъемки. Поэтому,естественно, возник вопрос |
о влиянии |
||
дисторсии объектива на измеряемую разность горизонтальных |
|||
параллаксов д р = Р , ' р 2 |
‘.Для проверки |
была |
Сфотографиро |
вана эталонная миллиметровая шкала цри трех |
ее положениях на |
||
|
НО |
|
|
Рис,,3 . |
Фого и схема кювета |
для съемки |
кристалла |
I - |
основание кюветы; 2 |
- кристалл |
льда; 3 - крышка |
кюветы; 4 - вентиляционные отверстия; 5 - опорные ступени
снимке <. верхнее, никнее, центральное,1 (.рис. -ij.
Рис.4 . .мслидопапие i. лаяния диоторсш на разность горизонтатьных параллаксов
табл. 2, приводен;.: результаты измерения на стереоком
параторе |
расстояний между изображениями штрихов. |
|
|
Т а б |
л а ц а 2 |
Расстояние |
Р е между штрихами и разность |
расстояний Д |
ме -:ду со седа шли штрихами, мм
Аположение штрихов на снимке
|
верхнее центоальное нижнее верхнее |
центральное |
никнее |
||||||
|
|
расстояние |
Рр |
разность |
расстоянии |
Ре |
|||
1 |
8,726 |
8,731 |
8,749 |
2,905 |
г , ?LI |
|
2,916 |
||
2 |
I I ,o o i |
11,642 |
11,655 |
|
|||||
2,904 |
2.905 |
|
* , у13 |
||||||
3 |
14,535 |
14,548 |
14,578 |
|
|||||
2,900 |
2.905 |
|
2,911 |
||||||
4 |
17,435 |
ГУ, 453 |
17,489 |
|
|||||
з , у 01 |
2,903 |
|
3 ,9 П |
||||||
Ь |
20,326 |
20,356 |
20,400 |
|
|||||
2,898 |
й,901 |
|
2,906 |
||||||
6 |
зо,з34 |
23,257 |
23,307 |
|
|||||
2,827 |
3,d96 |
|
3.900 |
||||||
У |
26,131 |
26,153 |
25,207 |
|
|||||
2 ,8b7 |
2,893 |
|
3.901 |
||||||
8 |
з9,018 |
29,045 |
39,109 |
|
|||||
2,890 |
2,890 |
|
3,905 |
||||||
о |
31,908 |
3 1 ,9Уо |
32,014 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
среднее |
значение разности |
3,898 |
2,900 |
|
2,908 |
||||
|
Из табл .2 |
следует, что |
при параллаксах от 9 до |
32 |
мм |
||||
и |
коэффициенте |
увеличения |
уЗ = Р \ 5 |
влияние |
дисторсии |
объек |
тива "Гелиос" на разность горизонтальных параллаксов1Др =3 мм;
112
не превосходит 0,02 |
мм |
В нашем случае |
измеряемая разность горизонтальных па |
раллаксов в несколько раз меньшая, следовательно, и влияние дисторсии можно считать пренебрегаемо малым.
Обратим внимание, что этим экспериментом проконтроли
рована не только влияние дисторсии объектива,но и невыравни-
вания пленки в плоскость и ее деформации.
Об элементах ориентирования. При съемке о металличе скими переходными кольцами объектив,установленный "на беско
нечность" достаточно жестко соединен с корпусом фотоаппарата. Это дает основание считать, что элементы внутреннего ориенти
рования съемочной |
камеры остаются неизменными, хотя для нас |
и неизвестными. |
|
Поскольку во |
времени съемки фотоаппарат остается непод |
вижным, то угловые элементы взаимного ориентирования пары снимков равны нулю. В нашем случае углами наклона снимка сле дует считать углы,образованные плоскостью снимка и основанием кюветы. Устройство аппарата "Зенит" позволяет с помощью уров ня сделать эти плоскости взаимно параллельными с требуемой точностью.
Такое же замечание можно сделать и в отношении наклона базиса, который связан с непараллельностью направляющих препаратоводителя плоскости снимка.
Порядок операций при стереосъемке кристаллов льда. Стерео пары кристалла льда получают с помощью съемочной установки, которая состоит из фотоаппарата с.переходными кольцами, стой ки от микроскопа с крималъерой, препаратовоДителя и лампывспышки. Практические действия при работе на установке выпол няются в следующем порядке:
|
1) |
объектив |
с |
помощью |
шести |
переходных |
колец - № I |
|
(5 |
мм) - |
2 шт, I |
2 |
(8 мм) - |
I шт, |
J6 3 (16 мм) |
- 1 ш т ., |
№4 |
(26 |
мм) |
- 2 шт. - присоединяют к фотоаппарату, который |
с |
|||||
помощью переходного плато крепится к стойке; |
|
|
||||||
|
2) |
с помощью накладных |
уровней плоскость |
прикладной |
рамки и предметную плоскость приводят в взаимно параллельное положение;
Систематическое увеличение расстояния между штрихами при переходе' от верхнего к нижнему положению объясня ется перспективными искажениями.
ИЗ
8 - 1 1 5 9
3) устанавливается и присоединяется к фотоаппарату лампа-вспышка;
4; кювета с кристаллом устанавливается на црепарато-
водитель так, чтобы прямые, фиксирующие линии профилей, были перпендикулярны базисному движению;
5) при полностью открытой диафрагме и объективе,уста новленном " на бесконечность", фотоаппарат наводят на рез кость по средней ступени;
6) для получения левого снимка стереопары кювета о по мощью препаратоводителя перемещаются в крайнее правое (.при виде сверху) положение, которое контролируется по видоиска телю;
7) при полностью задиафрагмированном объективе произ водится съемка левого снимка;
8) для разделения снимков стереопары делают один-два "пустых" кадра;
9} перемещают препаратоводителем кювету на 15 мм и производят съемку правого снимка стереопары. При съемке лево го и правого снимков стереопары выдерживают одинаковое время зарядки лампы-вспышки, например 15 с е к .;
10)съемка дублируется;
11)пленка проявляется в метоловом мелкозернистом проя вителе е течение 30-35 мин, но соответствует значению коэффи циента контрастности К =3.
Для стереоскопического рассматривания с увеличением 3 -5 Х лучше всего использовать оригинальные негативы. По на
шему опыту наблюдение диапозитивов не повышает качества сте реомодели.
Ориентирование и измерение стереопар
На снимках, полученных фотоаппаратом “Зенит" отсутствуют координатные метки, фиксирующие систему координат снимка и положение главной точки. Поэтому,при данной схеме съемки не представляется возможным воспользоваться обычными для отереофотограмметрии приемами ориентирования снимков. Для решения этого вопроса обратим внимание на две особенности получаемых стереопар. Во-первых, поскольку угловые элементы ориентирова ния равны нулю, то базисные плоскости должны быть параллельны ДРУГ другу. Во-вторых, поскольку срэтоаппарат неподвижен, го снимки стереопары на неразрезанной пленке получаются взаимно-
114
А 5рис кристалла
J6 23
Рис.5. Графическое изображение кристалла.
115

ориентированными. Следовательно,прямые,соединяющие иден тичные точки на различных снимках стереопары, будут сле
дами базисных плоскостей.
В качестве примера укажем, что при измерениях с по мощью параллаксометра, взаимно ориентированная стереопара укрепляется на световом столе так, чтобы идентичные точки
проходили |
через |
штрих. |
|
|
|
|
Если использовать для измерений интерпретоскоп, то |
||||||
стереопары неразрезанного фильма ориентируют по оси XX |
||||||
прибора, |
которая осуществляется |
движением марки. |
||||
Для измерений можно применять и стереокомпаратор. |
||||||
Измерения |
стереопар |
сводятся |
к определению разности |
|||
горизонтальных |
параллаксов |
по прямым в фиксированных точках |
||||
(. и дополнительно в характерных;. |
Кроме того, для каждой |
|||||
прямой получают |
два значения Д р 0 |
.Если измерения выполня |
||||
ют не на стереокомпараторе, то расстояния между точками |
||||||
определяют по сетке с точностью |
до |
0,1 мм. (Рис. 5 .) |
||||
|
|
Вычисление |
превышений |
|
||
Как уже отмечалось, искомые превышения вычисляют по |
||||||
формуле |
К1 = |
д р 1Со |
|
|
,где |
С 0 = -Ьл |
Разность горизонтальных параллаксов опорной ступени'полу
чают |
как среднее из всех значений. Высоту опорком ступени |
|||||||||
h |
измеряют |
индикатором. |
|
|
|
|
||||
|
Разности горизонтальных параллаксов точек кристалла |
|||||||||
проще вычислять |
относительно плоскости дна кюветы: |
|||||||||
|
|
|
|
|
Д Р 1 = Р 1 - Р 0 , |
|
|
^ |
||
где |
р- |
-отсч ет по параллактическому винту |
при визиро |
|||||||
вании на текущую точку; |
р0 -о т сч е т , |
соответствующий дну |
||||||||
кюветы |
(начальный отсч ет ). Начальный отсчет |
р 0 |
получают |
|||||||
по формуле |
|
|
р ' +р |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Ро = |
1О Го |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
где |
Ро |
|
и Р0 |
|
° |
|
|
|
|
|
|
|
-начальные отсчеты на концах прямой. |
||||||||
В свою |
очередь |
Р0' = р ‘+ А Ро |
и |
р о" = р " + |
д р с |
|||||
где |
р |
и |
р |
- |
отсчеты по параллактическому счетчику па |
|||||
верх наиболее резко изображаемом ступени. Если величина |
||||||||||
0 |
|
|
I |
п |
|
|
|
|
|
|
с) Ро= Ро “ Р 0 |
превышает точность измерений,/то в |
|||||||||
разность |
горизонтальных параллаксов |
д.р ( .вычисляемых по |
||||||||
формуле |
|
(.4), |
необходимо |
ввести |
поправку |
|
, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
d Pl |
°р0 е |
116
где v i - |
расстояние от |
начальной точки до текущей, |
Е |
|
длина прямой. В этом случае принимают за начальный |
отсчет |
|||
или |
Р0 . Вычислив |
h ‘(, , мы можем построить |
про |
|
филь кристалла по фиксированной прямой. |
|
|
||
Здесь |
следует иметь |
в виду, что фиксированная |
на |
сним |
ке прямая профиля не будет прямой на кристалле, поскольку снимок является центральной проекцией, а объект съемки на является плоскостью. Однако, при приближенных измерениях величиной отклонения точек профиля от прямой на объекте можно пренебречь.
Для определения изменения размера кристалла (например,
в единицах объема) дальнейшие вычисления при значительном объеме работ целесообразно вести на ЭВМ.
Б.Л. Берри, Л.А.Суханов
ДАТЧИКИ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ. ПАРАМЕТРОВ И ПРОЦЕССОВ В ЛАВИННЫХ ОЧАГАХ
Необходимость совершенствования классификации и црогноза лавин, а также проверка различных гипотез в этой области тре буют получения новых и уточнения старых данных о физических параметрах и процессах, характерных для лавинных очагов. Ав торы рассмотрели возможности удовлетворения этих требовании на современном уровне научных знаний, технологии, серийной ап
паратуры и ограничения, вызываемые особенностями объекта иссле дования, а также экономические. Некоторые результаты этой ра боты приведены в настоящей статье.
Изучение лавин проводится дистанционно и контактно. В первом случае регистрирующие приборы и датчики находятся вне
лавиноопасной зоны, во втором |
- часть аппаратуры |
внесена |
|
в зону лавинного воздействия. |
При дистанционном |
изучении не |
|
нужны подготовительные работы |
в лавинных очагах, |
что |
является |
бесспорным достоинством, но используется дорогостоящая |
аппа |
ратура и проводятся обширные методические разработки по интер претации поступающей информации и выделению полезного сигнала из помех, обычных для такого способа регистрации. Сейчас лавины исследуются дистанционно, .лишь с помощью фхэтограммет-г рической съемки и обстрелов из орудий. При контактном изуче нии необходимо периодически проводить работы в лавинных оча гах, но тогда возможно прямое измерение параметров лавин и снега простыми и недорогими приборами, легче обеспечить боль шее отношение полезного сигнала к шуму. Это делает контактный путь наиболее приемлемым при лавинных исследованиях в настоя щее время. Однако развитие техники и внедрение ее новейших приборов в практику массовых работ, в частности, радиолокато ров, радиодальномеров, квантомеханических генераторов и других, могут в ближайшее время в корне изменить ситуацию и выдвинуть дистанционное изучение лавин на первое место '.
118
Контактный и дистанционным пути получения информации включают в себя пассивные и активные методы изучения явле ния. При пассивных методах исследуются естественные физичес
кие поля, связанные с процессами, протекающими в объекте.Актив
ные методы позволяют с помощью искусственно создаваемых |
физи |
|||||||
ческих полей выявлять интегральные физические параметры |
ооъек- |
|||||||
та по отношению к создаваемым полям, например, при изучении |
||||||||
проходящего электромагнитного излучения будет исследоваться |
||||||||
суммарное |
влияние плотности, |
мощности и влажности снеда,так ■ |
||||||
как увеличение значений этих |
параметров |
спосооствует затуха |
||||||
нию электромагнитных волн. Оба метода позволяют |
зафиксировать |
|||||||
время схода |
лавины о |
|
|
|
|
|
|
|
йиксировать время схода и параметры лавин целесообраз |
||||||||
ней с помощью пассивных методов. |
Активные методы |
более прием |
||||||
лемы для определения лавиноопасной ситуации по характерным |
||||||||
изменениям |
параметров лавинного |
снега. |
Поэтому |
активный и |
||||
пассивный методы исследования лавин не |
конкурируют, а допол |
|||||||
няют' друг друга. |
|
|
|
|
|
|
||
Ниже |
перечислены некоторые |
физические поля,которые |
сле |
|||||
дует изучать |
цри контактном |
исследовании |
лавинных очагов: |
|||||
механическое, тепловое, электрос татичес кое, эле ктромагнитное, |
||||||||
сейсмоакустич§ское. Сюда же,кроме перечисленных, может быть |
||||||||
отнесено гравитационное поле, которое в |
настоящее время нель |
|||||||
зя создать искусственно,и поле |
радиоактивного источника для |
|||||||
изучения плотности и влажности снега. |
|
|
|
|
||||
Используя указанные физические поля с помощью пассивных |
||||||||
методов принципиально можно изучать такие важные для лавин |
||||||||
ных исследований параметры: время схода |
лавины |
(электромеха |
||||||
нические контакты и сейсмоакустические |
датчики) ; |
распределение |
и изменение веса снега Над датчиками (электромеханические ве сы) {дальность выброса лавинного тела и скорость движения перед него фронта онежного потока (электромеханические контакты на линии схода лавины); силу и скорость воздушной волны;спектр частот движущегося лавинного тела и его энергетическую харак
теристику {наличие |
резких подвижек снега ( сеть сейсмоакусти- |
||
ческих датчиков); |
силу |
удара лавины |
о препятствие (тензометри |
ческие датчики), |
массу |
накопленного |
снега (гравиметры в лави- |
н осборе); температуру снега Iэлектротермометры) ; динамику теплового потока (термоэлементы); величину электростатическо го заряда свежевыпавшего снега (электростатические флюксмет-
119