книги из ГПНТБ / Методические рекомендации по измерению расходов воды рек аэрометодами

Наиболее равномерное проявление аэропленки обеспечивает проявительный прибор типа АПП-85 [15]. Обработка аэрофильмов на перематывающих приборах может быть значительно улучшена, если внутреннюю поверхность катушек сделать гладкой, без щеле­ вого приспособления для закрепления кондов пленки. При гладкой поверхности катушек концы фильма каждый раз заправляются вручную по ходу намотки пленки.

Для массовой обработки аэрофильмов могут быть также ис­ пользованы проявочные машины, обеспечивающие равномерность проявления по всему фильму. Существующие проявочные ма­ шины громоздки и рассчитаны на большую производительность и поэтому могут быть использованы только в стационарных усло­ виях.

Обработка аэрофильмов может быть выполнена на проявочных приборах с улитками и коррексами. Эти приборы хороши тем, что обеспечивают хорошую равномерность проявления по всему фильму.

Широкое распространение проявочные приборы с улитками и коррексами получили для проявления пленок шириной 19 см и длиной 30—35 м. Для аэрофильмов длиной 60 м они являются слишком громоздкими и практически неприемлемы. Необходимость разрезать 60 м аэрофильма для проявления на две части является существенным недостатком проявочных приборов с улитками и коррексами.

Проявление фильмов рекомендуется выполнять проявителем КЦ-1 (двойной проявитель Чибисова), являющимся стандартным контрастным проявителем аэрофотосъемочных партий граждан­ ской авиации.

12мин.

Хорошие результаты для повышения контрастности негатив­

ного материала дает замена в составе проявителя КЦ-1 броми­ стого калия бензотриазолом. При этом время проявления состав­ ляет 16 мин. Бензотриазол растворяется в части раствора, подо­ гретого до 50—60° С.

Рецепт проявителя КЦ-1 с заменой бромистого калия на бен­ зотриазол, как обеспечивающий высокую контрастность изображе­

20

ния, является оптимальным вариантом проявителя для большин­ ства гидрологических съемок.

Для выбора оптимального времени проявления используются пробные кадры, экспонированные в процессе съемки в начале или в конце фильма. Перед проявлением фильма их отрезают и про­

являют различное время в кюве­ те в том же проявителе, в кото­ ром будет обрабатываться весь фильм. Температура раствора при проявлении пробы и фильма должна быть одинаковой. При оценке пробных кадров удобно иметь для сравнения пленку с изображением оптического кли­

сколько оптимальный пробный кадр. При работе на перематываю­ щих приборах время проявления аэрофильма определяется по гра­

аэрофильма, полученного при правильно подобранной экспозиции. Для перехода от 8-минутного времени проявления к оптималь­ ному при съемках водных объектов (10—12 мин) время, получен­ ное по графику (рис. Г4) соответственно увеличивается на 25—

30%.

Проявление и всю дальнейшую обработку фильмов на ручных проявительных приборах с перемоткой необходимо выполнять с равномерной скоростью вращения катушек.

Фиксирование, промывка и сушка фильмов производятся по из­ вестной методике, которая применяется при обработке аэро­ фильмов.

21

Раздел II

ГИДРАВЛИКО-МОРФОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АЭРОГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ РАБОТ

Г Л А В А I

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИН С САМОЛЕТА С ПРИМЕНЕНИЕМ БУЙКОВЫХ СИСТЕМ

§ 1. Сущность метода

Для определения глубин предлагаемым способом применяется специальное устройство, которое в дальнейшем будем условно на­ зывать буйковой системой. Буйковая система имеет груз (якорь), к которому прикреплены на прочных нитях различной длины (Si и S 2) два буя. Длина более короткой нити Si превышает измеряе­ мую глубину.

Буйковая система, сброшенная с самолета, погружается на дно водоема, после чего специальное приспособление освобождает по­ очередно оба буя, которые всплывают на поверхность воды и, удер­ живаемые нитями, занимают некоторое равновесное положение на течении. Затем выполняется аэрофотосъемка всплывших буев с ре­ гистрацией высоты фотографирования. '

При нахождении буев в состоянии равновесия будем иметь кар­ тину изображенную на рис. II-1, где А и Б — буи, и Р — точка ме­

а расстояние, между буями а в натуре может быть вычислено по результатам измерений на аэроснимке

где а'-—измеренное на аэроснимке расстояние между изображе­ ниями поплавков; /к—'фокусное расстояние объектива АФА; Н — высота фотографирования; М — знаменатель численного масштаба аэрофотосъемки.

По данным Si и S 2 и а определяется глубина h водоема в точке Р и расстояние 1=АР. Значение I необходимо для нанесения на

22

аэроснимок точки измерения глубины Р'\ для этого вычисляют от­ резок

и откладывают его на аэроснимке от точки А по линии АБ в сто­ рону, обратную направлению течения.

Буйковые системы могут быть различной конструкции, но дол­ жны удовлетворять следующим основным требованиям.

1. Под воздействием течения буи, применяемые в системе, дол­ жны создавать такое натяжение нити, чтобы провис ее не сказы­ вался существенно на точности определения глубины.

Рис. II-1. Схема установки буйковой системы в потоке.

2.Буи должны обладать достаточным запасом плавучести, чтобы при наибольшей ожидаемой скорости течения они не притапливались под поверхностью воды.

3.Изображения буев должны легко обнаруживаться на аэро­ снимке и быть достаточно четкими при принятом масштабе аэро­

фотосъемки.

4. Сопротивление нити течению и ее растяжение под действием буя должны быть по возможности минимальными. Допустимые величины провиса и растяжения нити должны устанавливаться

взависимости от требуемой точности определения глубин.

5.Изготовление буйковой системы должно быть достаточно простым и дешевым.

Буйковая система, отвечающая наиболее полно перечислен­

ным выше требованиям, была разработана в ГГИ (см. приложе­ ние 3).

23

§2. Выбор оптимальных параметров буйковых систем

иаэрофотосъемки

Основными параметрами буйковых систем являются отношение глубины в точке измерения к длине нити первого буя (z = h :S 1) и отношение длин нитей первого и второго буя (Ks —S 2 : Si).

Значения параметров z и Ks должны быть такими, чтобы при прочих равных условиях обеспечивалась более высокая точность определения глубин. Практически это сводится к выявлению обла­ сти значений z и Ks, в которой имеет место более точное определе­ ние глубин h.

Прежде чем перейти к вопросу о выборе параметров z и Ks, от­ метим различие в требованиях к точности определения h и I. Прак­ тика гидрометрических работ требует, чтобы глубины измерялись с ошибкой не более чем 5—10 см. Точность же определения I может быть значительно ниже и исчисляется метрами. Поэтому параметры z и Ks можно выбирать, основываясь только на ис­ следовании точности определения глубин. При этом можно счи­ тать, что I будет определено надежно, если надежно определя­ ется h.

Значения h и I являются функциями трех величин a, Si и S 2. Однако влияние ошибок измерения этих величин далеко неравно­ ценно и доминирующее значение принадлежит ошибке измерения расстояния между буями на поверхности воды (величина а). Дело в том, что длины нитей Si и S2 могут быть измерены при изготов­ лении буйковых систем с точностью до 1 см, а значение а, изме­ ряемое по аэроснимкам, неизбежно получается с ошибкой, по крайней мере, в 10 раз превышающей ошибки измерения длин ни­ тей 6S 1 и 6S 2. В действительности влияние ошибок длин нитей 6S 1 и 6S2 будет несколько больше, поскольку в воде нить будет про­ висать и одновременно растягиваться под влиянием натяжения парашюта течением, однако это влияние будет в значительной мере компенсироваться. Компенсация происходит главным образом за счет того, что провис и растяжение нити вызовут изменения расстояния между якорем и буем с разными знаками.

Практически можно считать, что при скоростях течения более 0,2 м/с влияние провиса нитей на точность определения глубин пренебрегаемо мало. Поэтому точность определения h, по суще­ ству, будет определяться величиной ошибки измерения а, в соот­ ветствии с чем параметры z и Ks должны выбираться таким обра­ зом, чтобы значение ошибки ба было по возможности минималь­ ным. Расчет показывает, что ошибка измерения глубины 6ha при ба = const будет тем меньше, чем z будет ближе к единице. По­ этому нужно стремиться к тому, чтобы длина нити Sj по возмож­ ности меньше отличалась от глубины h. Однако принимать z слиш­ ком близким к единице рискованно, так как нам обычно не изве­ стны пределы изменения глубин, и длина нити Si может оказаться меньше h, и тогда буй будет затоплен. Поэтому z необходимо брать с некоторым запасом так, чтобы всегда было S \> h .

24

По мере уменьшения 2 значение ошибки 6ha быстро возрастает. Это увеличение особенно значительно при 2< 1 : 2.

От Ks ошибка 6ha относительно слабо зависит в пределах не­ которого интервала изменения Ks- По мере уменьшения Ks (при постоянных z и ба) значение 6ha возрастает, причем скорость воз­ растания будет тем быстрее, чем меньше Ks- При /Cs= 1,8^-2,0 это увеличение становится настолько быстрым, что использование си­ стем с K s < 2 во всех случаях нецелесообразно. В то же время не следует принимать K s > 3, так как по мере дальнейшего увеличения Ks ошибка 6ha уменьшается незначительно.

На основании вышеизложенного можно сформулировать сле­ дующие рекомендации:

1) при изготовлении буйковых систем следует брать такое со­ отношение длин нитей, прикрепляющих буи к якорю, чтобы зна­ чение параметра Ks лежало в пределах от 2 до 3;

2) нужно стремиться к тому, чтобы значение параметра 2 не было менее 1 : 2. Отсюда следует, что буи с заданной длиной нити 5; целесообразно применять в пределах участка, глубины на кото­ ром колеблются не более чем в два раза по сравнению со зна­ чением глубины, принятой для расчета 2. Допустимое значение 2Ыакс должно устанавливаться в зависимости от имеющихся сведе­ ний о колебании глубин в районе работ. Практически, по-види­ мому, не удастся брать 2макс более 1 : 1,5;

3) в случае отсутствия сведений о глубинах могут произво­ диться их предварительные определения при помощи тех же буй­ ковых систем, результаты которых используются для окончатель­ ного определения глубин с большими значениями 2. Такой прием осложняет производство работ, но одновременно позволяет повы­ сить точность определения глубин.

Влияние погрешности измерения отрезка а на точность опреде­ ления глубин, как указывалось выше, является доминирующим по сравнению с другими источниками ошибок, поэтому оптимальными параметрами аэрофотосъемки будут такие, при которых обеспечи­ вается наиболее точное получение а.

Величина ошибки ба определяется четырьмя основными факто­ рами: отклонением оси АФА от вертикального положения, дефор­ мацией фотоматериалов, погрешностью опознавания на аэро­ снимке, собственным измерением а.

Уменьшить отклонение оптической оси АФА практически можно применением гиростабилизирующей установки, однако в нашем случае это по многим причинам затруднительно.

Влияние ошибки, вызванной отклонением оптической оси АФА, может быть несколько уменьшено использованием аэрофотоаппа­ ратов с большими фокусными расстояниями.

Аэрофотосъемку следует выполнять в возможно более крупном масштабе. Желательно, чтобы масштаб аэрофотосъемки был не мельче 1 : 2000—1 : 2500. Продольное перекрытие аэроснимков

25

должно быть максимально возможное, что позволит получать изо­ бражения буев на аэроснимках вблизи центра хотя бы на некото­ рых кадрах.

§ 3. Камеральная обработка аэрофильмов

Измерения расстояний между буями следует выполнять непо­ средственно на аэронегативах с помощью измерительного микро­ скопа МИР-12, стереокомпаратора или прецизионного стереометра. Измерения должны производиться независимо двумя наблюдате­ лями с использованием каждый раз двух-трех соседних перекры­ вающихся снимков.

В полевых условиях измерение может выполняться с примене­ нием измерительного микроскопа МИР-2 или измерительной лупы, но также при условии многократного измерения и использования соседних снимков с изображением тех же буев. Изображения буев на снимках накалывать не рекомендуется.

Для нахождения h и I применяются следующие формулы:

h = l / 4 S ? S i - ( S ? + S l - a !)2,

нением таблиц тригонометрических функций. В этом случае вна­ чале находим угол <р.

:26

В табл. II-2 дан численный пример нахождения h и / по фор­ мулам (П-6) с применением пятизначных таблиц натуральных зна­ чений тригонометрических функций.

Упрощение вычислений может быть достигнуто путем примене­ ния соответствующей номограммы.

Запишем формулы (П-5) в следующем виде:

Номограмма для нахождения гиг! для различных р = а : S U из­ меняющихся от 0,6 до 3,0 и четырех значений Ks = 1,5; 2; 2,5; 3 изо­ бражена на рис. 11-2. Достаточно точное интерполирование по Ks

27

Таблица II-2

Пример вычисления А и / по формулам ( 11-6)

28

практически невыполнимо, и поэтому номограммой следует поль­ зоваться только для указанных четырех значений K s• Значения г и t находятся по данным р и Ks следующим образом: на гори­ зонтальной оси номограммы находится точка А (рис. П-2), отве­ чающая заданному значению р, после чего проводится вертикаль­ ная линия АВ до пересечения с кривой, отвечающей заданному значению Ks- Затем проводится прямая БД, параллельная оси р, и в точках С и Д отсчитывается искомое значение z и /, Численный пример определения h и I с помощью номограммы и формул (П-8) дан в табл. П-З. Точность определения z и / различна в разных частях номограммы и позволяет получать h и I с ошибкой по­ рядка 0,1—0,2 м. Поэтому номограмму следует использовать в ос­ новном для контроля вычислений h и / по формулам.

Таблица II-3

Пример определения h и I с применением номограммы

Исходные данные

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПОЙМЫ СПОСОБОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ АЭРОФОТОСЪЕМОК

§1. Сущность способа и производство полевых работ

Впрактике проведения аэрогидрометрических работ встреча­ ются случаи, когда требуется оперативно оценить величины акку­ муляции воды в русловой сети, например в период образования затора, в случае затопления поймы, при слабо выраженном стоке,

атакже измерить расход воды на пойменном створе, на котором трудно получить профиль поперечного сечения поймы наземным способом. Для ориентировочной оценки площади сечения потока по исследуемому створу можно рекомендовать способ последова­ тельных аэрофотосъемок, который рассмотрен ниже применительно

к пойменным условиям. Предлагаемый способ рекомендуется

29