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

Необходимое количество аэрофотопленки определяется по числу снимков, которое подсчитывается по длине маршрутов и принятому продольному перекрытию снимков с помощью номограммы, поме­ щенной в приложении 4.

Приведенные выше расчеты предполетного планирования лет­ ных работ целесообразно выполнить в двух вариантах: на случай изменения предполагаемой высоты облачности или гидрологиче­ ской обстановки.

§ 2. Производство аэрофотосъемочных работ

Основные положения по производству аэрофотосъемочных ра­ бот при измерениях поверхностных скоростей течений были изло­ жены выше в главах I и II этого раздела. В этом параграфе оста­ новимся только на тех особенностях летных работ, которые при­ сущи маршрутным съемкам.

Производство аэросъемочных работ начинается с рекогносци­ ровочного полета. Целью этого полета является общее ознакомле­ ние с районом работ, тренировка экипажа, производство пробной аэрофотосъемки, выбор ориентиров.

При выполнении рекогносцировочного полета аэрофотосъем­ щик должен располагать программой работ и схемой расположе­ ния аэрофотосъемочных маршрутов.

Пробная аэросъемка должна выполняться по той же методике и в тех же условиях, как и производственная съемка. В целях эко­ номии летного времени и средств маркировки водной поверхности следует максимально возможно уменьшить длины маршрутов для пробной съемки. Материалы пробной аэросъемки обрабатываются так же, как и рабочие материалы, включая получение векторов течения. Пробные аэросъемочные работы могут не выполняться только в случае, когда аэросъемщик и экипаж самолета уже вы­ полнили совместно указанные работы.

В качестве ориентиров для самолетовождения выбираются объ­ екты, хорошо видимые на расстоянии и располагающиеся преиму­ щественно на возвышенностях. Ориентиры следует выбирать под тем же ракурсом, под которым они будут видны с рабочего марш­ рута.

В процессе штурманских промеров, предшествующих производ­ ству съемки, определяются: углы упреждения, курсы следования и путевые скорости на аэросъемочных маршрутах, интервалы сбра­ сывания поплавков и интервалы между снимками. Промеры про­ изводятся по известной методике (см. разд. I, § 2) на рабочей вы­ соте и заданной рабочей скорости.

Учитывая, что при маршрутных съемках интервал между двумя последовательными съемками является большим, а следовательно, и путь поплавков на поверхности воды значительно больше, чем при съемках отсеками, сброс поплавков целесообразно выполнять с высоты предполагаемой аэрофотосъемки. Небольшой разброс поплавков за счет неравномерности ветрового потока и их аэро­

60

динамических свойств в данном случае не будет иметь существен­ ного значения и в то же время значительно облегчит выполнение работ и сэкономит время.

По условиям обработки, в перекрывающуюся часть снимков должно попадать не менее двух поплавков. Однако частота их сброса, как правило, устанавливается больше и зависит от гидро­ логических задач. Сброс поплавков можно осуществлять с по­ мощью сбрасывателя, а также непосредственно через люк, по се­ кундомеру или по командному прибору АФА. В первом случае це­ лесообразно подбирать интервал времени, позволяющий проще снимать отсчеты по секундомеру.

Для обеспечения контроля опознавания поплавков на аэросним­ ках (особенно на маршрутах большой протяженности) следует че­ рез каждые 10—05 поплавков производить одновременно сброс двух поплавков. Такие двойные поплавки легко опознаются на фильмах и являются надежными контрольными точками.

Во всех случаях выполнения аэрофотосъемки выдерживание са­ молета на курсе осуществляется визуально, по поплавкам. Возмож­ ные развороты выполняются без крена самолета, плавными изме­ нениями курса. Визуальный контроль при полете по маршруту осу­ ществляется и за положением зоны блика относительно цепочки поплавков.

В случае выполнения съемок при положении Солнца впереди или сзади самолета должно быть увеличено продольное перекры­ тие снимков в зависимости от величины их забликованности.

Камеральная обработка материалов авиаизмерений состоит из двух основных этапов — получения планшетов с векторами пере­ мещения поплавков и вычисления расхода воды.

В принципе, камеральные работы при съемках поверхностных течений отдельными отсеками и маршрутами различны, однако, общими для них являются подготовительные работы и работы по вычислению расходов воды, которыми завершается обработка

всего материала.

Подготовительные работы начинаются с подбора материалов, необходимых для выполнения камеральной обработки. Сюда от­ носятся:

1)бортжурнал;

2)аэрофильмы;

3)паспорта к фильмам;

61

4)фоторегистрограмма радиовысотомера (если он приме­ нялся) ;

5)карта района работ или планшет с достаточно подробной нагрузкой;

6)контактные отпечатки с аэронегативов с изображением бе­ реговых опорных пунктов;

7)материалы визуальных наблюдений во время производства аэрофотосъемки.

Подготовка фильмов начинается с нумерации кадров с отмет­ кой начала и конца фильма, как это принято при аэрофотосъемке. Затем выполняется оценка фильма в отношении его пригодности для дальнейшей обработки. Для этого на световом столе одновре­ менно просматриваются фильмы первой и второй аэрофотосъе­ мок. При наличии нескольких съемок одного маршрута (более двух) просмотр фильмов выполняется попарно, в порядке очеред­ ности залетов. В случае выявления разрывов (при маршрутной съемке), когда по той или иной причине на перекрывающуюся часть аэроснимков не попадает изображение двух поплавков, вы­ ясняется возможность монтажа маршрута с использованием спе­ циальных приемов, которые будут изложены ниже.

Одновременно с подготовкой фильма на него составляется пас­ порт, образец которого дан в приложении 6.

Регистрограмма радиовысотомера используется для оценки ко­ лебания высоты фотографирования, а при маршрутной съемке одновременно и для расчета среднего масштаба аэрофотосъемки.

Нумерация поплавков осуществляется тушью на эмульсионной стороне фильма одинаково для съемок обоих залетов. Во избежа­ ние ошибок целесообразно, чтобы нумерация поплавков произво­ дилась отдельно для каждого створа одним исполнителем одно­ временно. Если нумерация поплавков на фильмах выполняется независимо двумя исполнителями, то предварительно, при про­ смотре фильмов, следует карандашом произвести контрольную нумерацию поплавков.

Недостаточно четкие изображения поплавков накалываются и

обводятся тушью.

В тех случаях, когда на фильмах обоих залетов не удается опознать идентичные поплавки, на этих участках выполняется только предварительная нумерация карандашом, а неопознанные поплавки, по возможности, не используются при производстве монтажа снимков. Только после построения общей схемы векто­ ров течений можно снова попытаться отыскать идентичные по­ плавки на фильмах обеих аэрофотосъемок.

Опорные береговые пункты, к которым производится привязка маршрутов, выбираются и отмечаются одновременно с нумера­ цией поплавков. Обычно для этой цели, как уже отмечалось выше, используют любые неподвижные контурные точки, хорошо опозна­ ваемые на фотосхеме (или аэроснимке) и крупномасштабной карте или другой плановой основе участка проведения работ. Чтобы исключить ошибку, вызванную рельефом местности, точки

62

для привязки следует выбирать вблизи уреза воды. Если это усло­ вие невыполнимо, то в таких случаях в положение точки на снимке по известным формулам [16] должна быть введена по­ правка, обусловленная смещением точки за счет рельефа местно­ сти. Поправку следует вводить, если ее величина превышает 2 мм. Превышение, необходимое для вычисления поправки, достаточно определить по топографической карте.

На этом заканчиваются подготовительные камеральные ра­ боты. Далее приступают к работам по определению векторов пути поплавков. При этом предварительно выбирают способ дальней­ шей обработки.

§2. Камеральная обработка материалов аэрофотосъемки при измерении расходов воды по отдельным отсекам

При измерении расходов воды по отдельным отсекам суммар­ ный расход воды складывается из расходов всех отсеков. Опреде­ ление расхода воды через каждый отсек производится отдельно.

Камеральная обработка материалов измерений состоит из двух этапов — получения планшетов с векторами перемещения поплав­ ков и вычисления расхода воды.

Основным исходным материалом на первом этапе являются аэронегативы с изображениями первого и второго положений по­ плавков, из которых выбирается рабочая пара снимков. Задача заключается в перенесении в определенном масштабе изображе­ ний поплавков с аэронегативов двух последующих съемок на планшет. В зависимости от наличия плановой топографической основы, наличия в распоряжении исполнителя фототрансформа­ тора выделяются следующие способы обработки аэроснимков:

—оптико-механическое трансформирование; —• графическое трансформирование;

—графическое редуцирование.

При наличии фототрансформатора, отсутствии плановой топо­ графической основы и съемке поплавков с учетом центра тяжести площади эпюры применяется оптико-механическое трансформиро­ вание по способу «кадр в кадр», а при отсутствии фототрансфор­ матора— графическое трансформирование или графическое реду­ цирование.

При выполнении летно-съемочных работ на участке с нали­ чием плановых координат опорных точек применяется оптико-ме­

ческое редуцирование. При отсутствии плановой основы могут быть использованы способы трансформирования «кадр в кадр». При отсутствии фототрансформатора применяются графические способы обработки.

Указанные способы отличаются друг от друга по точности и по затрате времени на обработку одной пары негативов. Наилучшие

63

результаты дает оптико-механическое трансформирование. Суще­ ствуют два варианта этого способа: трансформирование на пла­ новую основу и трансформирование «кадр в кадр». Первый ва­ риант предполагает наличие плановой основы рабочего участка съемки. Трансформирование снимков на плановую основу позво­ ляет исключить искажения за наклон снимка и за счет разности высот при съемках первого и второго положений поплавков, что повышает точность построения планшета по сравнению с транс­ формированием «кадр в кадр».

Второй способ обработки аэронегативов — графическое транс­ формирование применяется при отсутствии оптико-механического оборудования (фототрансформаторов). Этот способ имеет практи­ чески ту же точность, что и способ оптико-механического транс­ формирования, но требует больше времени, что связано с гро­ моздкими графическими построениями. Поэтому указанный способ применяется лишь при сравнительно небольшом числе точек изме­ рений. Так же как и предыдущий, способ графического трансфор­ мирования имеет два варианта, отличающиеся по точности — трансформирование на плановую основу и трансформирование «кадр в кадр».

Третий способ — способ графического редуцирования — также применяется только при отсутствии оптико-механического обору­ дования. По сравнению со способом графического трансформиро­ вания он требует меньше времени, но обладает и меньшей точно­ стью. Данный способ применяется в тех случаях, когда при отсутствии фотомеханического оборудования нужно обработать фотоматериалы с большим количеством точек измерения поверх­ ностных скоростей течения.

Независимо от способа обработки (за исключением трансфор­ мирования на плановую основу) в качестве основного из пары ра­ бочих аэроснимков выбирается тот, который удовлетворяет ус­ ловию

Uo— 6*| = min,

где /о и 6* — расстояния по линии гидроствора соответственно от берега до главной точки аэроснимка и центра тяжести модели фиктивного расхода воды в масштабе аэроснимка.

Величина 6* может быть подсчитана по формуле

П

b** = — п--------,’ 1—1

где Si — траектория t-того поплавка; Ьг — расстояние от берега до траектории t-того поплавка; он — площадь живого сечения, на ко­ торую распространяются показания t-того поплавка.

64

1. С пособ оптико-механического трансф орм и рован ия

Обработка аэроснимков этим способом производится при по­ мощи специальных оптико-механических приборов — фототранс­ форматоров (ФТБ, ФТМ). Ниже рассмотрены два варианта транс­ формирования — на плановую основу и методом «кадр в кадр».

При трансформировании на плановую основу обработка про­ изводится в такой последовательности.

1.На негативах с изображением двух положений поплавков дешифрируются и накалываются поплавки и трансформационные точки.

2.Заготовляется планшет, на который в определенном мас­

штабе наносится плановая основа участка (опорные точки I, II, III, IV).

3. Негатив с первым положением поплавков проектируется на планшет и трансформируется до полного совмещения его четырех трансформационных точек с идентичными точками планшета. После этого все поплавки перекалываются на планшет и подпи­ сываются в соответствии с нумерацией негатива.

4. В кассету фототрансформатора вставляется второй негатив, и после трансформирования на планшет перекалывается второе положение поплавков. Соединив соответственные точки первого и второго положений поплавков, получим в масштабе планшета векторы перемещения поплавков.

При отсутствии плановой основы рабочего участка применя­ ется метод обработки путем трансформирования «кадр в кадр».

Выбор трансформационных точек производится с учетом тре­ бований, перечисленных при описании способа графического трансформирования.

Обработка единичного авиаизмерения методом оптико-механи­ ческого трансформирования «кадр в кадр» производится в такой последовательности:

1.Дешифрируют и накалывают поплавки и трансформацион­ ные точки на негативах.

2.Первый рабочий снимок проектируется на строго горизон­

тальный экран фототрансформатора при двукратном увеличении, и его трансформационные точки и поплавки перекалываются на

планшет.

3. Второй рабочий снимок вставляется в кассету фототранс­ форматора. Трансформированием добиваются совмещения четырех трансформационных точек снимка с соответствующими точками планшета, и на планшет перекалывается второе положение по­

плавков.

4. Трансформируют первый рабочий аэроснимок на трансфор­ мационную основу второго аэроснимка для вторичного определе­ ния поверхностных скоростей течения и положения вертикалей на

створе.

5. На обоих планшетах строят векторы перемещения поплав­ ков, соединяя соответственные точки первого и второго положений поплавков.

Скорости течения и положения вертикалей определяются как среднее из двух трансформирований.

Более подробно вопросы трансформирования снимков изло­ жены в Методических указаниях, № 72.

2.С пособ граф и ческого тран сф орм и рован и я

Основу графического трансформирования составляет построе­ ние на негативах и планшете взаимно перспективных сеток, кото­ рые используются для перенесения со снимков на планшет иско­ мых точек (положений поплавков). Способ графического транс­ формирования применяется как при наличии плановой основы, так и без нее. Рассмотрим оба этих случая.

При наличии плановой основы работа выполняется в следую­

2.Трансформационные точки и поплавки переносят с каждого негатива на отдельный лист восковки.

3.Из плотной белой бумаги подготавливают рабочий планшет

инаносят на него в определенном (заданном) масштабе плано­ вую основу участка съемки (опорные точки I, II, III, IV).

4.На обоих листах восковки и на планшете строятся взаимно перспективные сетки, с помощью которых переносятся положения поплавков с восковок на планшет. Построения выполняются сле­ дующим образом.

Вначале на восковке первого положения поплавков из опорной точки I, принимаемой за полюс, проводят лучи на остальные опорные точки и на поплавки (рис. Ш -1в). Затем, используя узкую полоску бумаги, «рассекают» лучи, идущие из точки I, и отмечают штрихами точки пересечения лучей с полоской бумаги. Полоска бумаги переносится на планшет и укладывается на нем так, чтобы лучи на планшете, идущие из полюса / на опорные точки II, III, IV, совместились с соответствующими штрихами на полоске. После этого переносят с полоски на планшет точки, со­ ответствующие лучам, которые на восковке проходят через по­ плавки. Такие же лучи через эти точки проводят и на планшете.

Чтобы перенести положение поплавков с восковки на планшет, подобную операцию проводят трижды, каждый раз принимая за полюс новую опорную точку. Пересечение лучей, выходящих из двух разных полюсов, но соответствующих одним и тем же поплав­ кам, определит их положение на планшете уже после второй опе­ рации. Третье построение производится для контроля. Окончатель­ ное положение каждого поплавка определится треугольником

66

Рис. Ш-1. Графическое трансформирование аэроснимков.

треугольника не должна превышать 0,5 мм. Полученные точки обо­ значаются тушью и нумеруются.

Таким же способом осуществляют перенос с восковки на план­ шет второго положения поплавков. Предварительно, чтобы не за­ громождать чертеж, с планшета стирают все вспомогательные графические построения, использованные для нахождения первого положения поплавков. Соединив соответственные точки первого и второго положения поплавков (рис. Ш -1 д), получают векторы пе­ ремещения поплавков, построенные в масштабе планшета.

Точность графического трансформирования на плановую ос­ нову оценивается средней квадратической ошибкой порядка ±0,7 мм и в значительной мере определяется опытностью и акку­ ратностью исполнителя.

При отсутствии плановой основы графическое трансформиро­ вание осуществляется по методу «кадр в кадр». При этом способе обработки прежде всего необходимо выбрать на аэронегативах четыре трансформационные точки. Эти точки должны распола­ гаться на аэронегативах так, чтобы рабочий участок реки полно­ стью лежал в пределах четырехугольника, вершинами которого они являются. В качестве трансформационной точки может быть выбрана любая контурная точка или местный предмет, изобра­ жение которого хорошо дешифрируется на обоих аэронегативах (стог сена, развилка троп, отдельно стоящие деревья или кусты, характерный излом границы угодья или линии уреза воды и т. п.). При необходимости выбора за основу высоких объектов накол точки производится у их основания. Для исключения ошибок за рельеф местности трансформационные точки выбираются, по воз­ можности, вблизи урезов воды.

Дальнейшая обработка аэроснимков выполняется в следующем порядке.

Выбранные трансформационные точки и поплавки на обоих негативах обозначаются тушью и нумеруются. С каждого из не­ гативов точки и поплавки перекалываются на отдельный план­ шет. Один из них, например с первым положением поплавков, принимается за основу. Перенос поплавков второго положения осуществляют описанным выше способом, т. е. принимая за по­ люсы точки / и II обоих планшетов, прямой засечкой переносят положение каждого поплавка со второго планшета на первый. После этого за основу принимается другой планшет (со вторым положением поплавков) и таким же способом на него переносят положение каждого поплавка с первого планшета. В результате получают два планшета, каждый с двумя положениями поплав­ ков. В дальнейшем, при вычислении скорости перемещения по­ плавков полученные пары векторов осредняются.

3. С пособ граф и ческого редуци рован и я

Обработка аэроснимков способом графического редуцирования выполняется следующим образом.

68

На двух аэроснимках выбираются вблизи уреза берега две основные (/, II) и две вспомогательные (/', 2') контурные точки (рис. Ш -2а). При этом точки I, II составляют основной базис за­ сечек, а точки Г, 2' — вспомогательный базис засечек; все они должны лежать на одной прямой. На противоположном берегу вблизи линии створа и уреза воды в качестве контрольной выби­ рается третья контурная точка R. Все выбранные точки накалы­

Рис. Ш-2а. Восковки аэроснимков с первым (/) и вторым (II) поло­ жениями поплавков.

Протяженность основного базиса на рабочем планшете должна быть равна удвоенному среднему значению этих же базисов на рабочих аэроснимках. Положение точек вспомогательного базиса засечек определяется следующим образом: на обоих аэроснимках последовательно измеряются отрезки / —1', Г —2' и 2' —//; берут суммы значений из двух измерений каждого отрезка и последова­ тельно откладывают их по базисной линии планшета.

Перенесение положения поплавков с рабочих кадров аэро­ фильма на планшет осуществляется прямыми засечками. Порядок работы следующий.

1. Берут кадр аэрофильма с первым положением поплавков и накладывают его на планшет с таким условием, чтобы первая ба­ зисная точка кадра и планшета (/) была совмещена, а остальные точки (Г, 2', II) располагались на базисной линии планшета. В таком положении кадра перекалывают на планшет положения

69