Стереофотограмметрический способ определения характеристик взволнованной поверхности моря

 

Способ определения характеристик взволнованной поверхности моря относится к области океанологии. С целью повышения достоверности и информативности измерений синхронно и многократно производят съемку взволнованной поверхности надводной 2 и подводной 3 стереокамерами. Измеряют расстояние L между передними узловыми точками объективов стереокамер 2, 3. Базисы стереокамер устанавливают равными друг другу. Оптические оси стереокамер совмещают. На границе раздела взволнованной поверхности устанавливают в зоне стереоизображения вертикально расположенные и наполовину погруженные в воду масштабные рейки 5. По изображениям характерных точек, масштабных реек 5, расстоянию между объективами камер и базисам определяют координаты характерных точек, по которым вычисляют требуемые характеристики взволнованной поверхности моря. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 Ц 4 С 01 С 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 41421 61/24-10 (22) 16.09.86. (46) 07.04.89.Бюл. У 13 (71) Ленинградский гидрометеорологи ческий институт (72) N.М.Усенков и Н.В.Хохловский (53) 528.72 (088.8) (56) Пугин А.А. и др. Исследование волнения на морях, озерах и водохранилищах методом стереофотограмметрической съемки. - Л.: Гидрометеоиздат, 1955, с.226.

Лобанов А. Фототопография. - N,:

Недра, 1983, с.157-167.

„„SU„„1471072 А1 (54) СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСК1Й СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗВОЛНОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ МОРЯ (57) Способ определения характеристик взволнованной поверхности моря относится к области океанологии. С целью повышения достоверности и информативности измерений синхронно и многократно производят съемку взволнованной поверхности надводной 2 и подводной 3 стереокамерами. Измеряют расстояние L между передними узловыми точками объективов стереокамер

2, 3. Базисы стереокамер устанавливают равными друг другу. Оптические

1471072 оси стереакамер совмещают. На границе раздела взволнованной поверхности устанавливают в зоне стереоизображения вертикально расположенные и наполовину погруженные в воду масштабные рейки 5. По изображениям хаИзобретение относится к стереофотограмметрии и гидрометрии и.может использоваться в океанологии.

Целью изобретения является повы5 шение достоверности и информативности измерений.

На фиг.1 изображена схема плановой встречной съемки границы раздела возволнованной поверхности моря; 1О на фиг.2 — схема съемки в перспективе. устройство содержит ферму 1,съе.мочную,надводную стереофотограмметрическую камеру (СФК) 2, подводную СФК З,,пульт 4 управления, масштабную рейку 5, стабилизатор 6„ световой прибор 7.

Способ осуществляется следующим

Ъ образом. 20

В районе работ на море устанавливается в вертикальном положении полупогруженная в воду ферма 1. В верхней части фермы в надводном положении монтируется надводная СФК 2 на 25 высоте Ht над поверхностью моря при штиле. В нижней части фермы на глубине Н монтируется подводная СФК 3.

Ферма 1 закрепляется на опорной мачте, установленной на морском дне, на 3р заякоренном буе.и т.п. Фотографирование камерами 2 и 3 при встречной съемке выполняется синхронно с управлением работой съемочных СФК с пульта 4 управления. 35

При плановой встречной съемке (фиг.1} объективы камер направлены один настречу другому, базисные плоскости совпадают, а оптические оси объективов попарно совмещены и па- .40 раллельны.. Для увеличения площади изучаемого участка при фотографировании склона волны целесообразна перспективная съемка, которая выполняетрактерных точек, масштабных реек 5, расстоянию между объективами камер и базисам определяют координаты характерных точек, по которым вычисляют требуемые характеристики взволнованной поверхности моря, 2 ил. ся при наклонном положении оптических осей СФК по отношению к плоскости горизонта (фиг.2), Съемочные

СФК для выполнения встречной съемки подбираются с одинаковыми значениями фокусных расстояний их объективов с учетом особенностей съемки в водной среде, Исходя из этого условия подводная СФК должна быть снабжена оптическими системами с коррекцией на воду, например гидрообъективами.

Должны иметь одинаковые значения и базисы съемки В ° Значения Н » и Н выбираются с расчетом фотографирования поверхности раздела вода — воздух как с воздуха, так и иэ-под воды в одинаковых масштабах съемки и охвата полями стереозрения обеих камер одних и тех же участков поверхности моря. Получение надводных и подводных стереопар в одинаковых масштабах съемки упрощает их камеральную обработку H повышает информативность визуального просмотра для качественного анализа.

По краям полей стереоэрения обеих

СФК устанавливаются масштабные рейки 5 в вертикальном положении наполовину под водой. При штиле на рейках замечаются опорные деления,-соответствующие границе раздела вода — воздух ° При условии, что ферма со съемочными камерами и масштабными рейками во время съемки практически неподвижна, по изображениям таких опорных делений на снимках можно .определить положение плоскости горизонта и найти элементы внешнего ориентирования — углы поворота оптических осей объективов обеих съемочных камер относительно плоскости горизонта.

Под воздействием волнения и ветра, особенно при работе с судна или ино1471072 го подвижного носителя, отклонения оптических осей объективов обеих съемочных камер и масштабных реек от вертикального или другого начального поло5 жения могут быть значительными. В этом случае для определения угловых элементов внешнего ориентирования необходимо применить дополнительные устройства и способы, например фотогра фирование на каждый момент съемки встроенных в съемочные камеры уровней.

После закрепления СФК на ферме и их взаимного ориентирования опре- 15 деляется расстояние Е между передними узловыми точками объективов надводной и подводнбй СФК вдоль их опти ческих осей (фиг.1 и 2). Для удобства монтаж, взаимное ориентирование 20 и юстировку СФК на ферме целесообразно выполнять на берегу. Монтаж съемочных камер может быть выполнен не на общей ферме, а иным способом, например с раздельным их креплением на 25 опорной мачте. Для исключения влияния фермы на водную среду и процесс волнения для обеспечения возможности съемки с наиболее целесообразной ориентацией базиса фотографирования В 30 по отношению к направлению движения волн предусматривается стабилизатор

6, который закрепляется на ферме в . надводном или в подводном положении.

В первом случае устройство разворачивается против ветра, во втором— навстречу движению волн. Ориентация базиса при этом может совпадать с направлением распространения волнения (фиг.1) или быть перпендикулярной 40 этому направлению (фиг.2).

Съемка может выполняться как при естественном освещении, так и с применением световых приборов в зависи- 45 мости от погодных условий, времени суток и прозрачности воды. Возможна съемка с комбинированным освещением — естественным (надводная съемка) и искусственным (подводная съем50 ка) с применением светового прибора

7 (фиг.2). Перед съемкой в зависимости от предполагаемой силы и степени волнения, задач исследований и освещенности, выбирается интервал между кадрами, величина выдержки и

55 другие параметры фотографирования.

Съемка выполняется преимущественно сериями.

Восстановленные стереомодели изучаются визуально с качественной оценкой объемных изображений отдельных фаз гидрофизических процессов, для чего устанавливают левые и правые снимки надводных и подводных синхронных стереопар попарно на левую и правую каретки стереокомпаратора или иного измерительного прибора. Измерения координат характерных точек объектов съемки на надводных и подводных стереопарах выполняются раздельно. По данным измерений пространственные координаты характерных точек объектов, изображенных на надводных стереопарах, определяются в прямоугольной фотограмметрической системе координат S,,,,Х,, У,, Z „ а пространственные координаты объектов, изображенных на подводных стереопарах — в фотограмметрической системе координат S+z, Х, Е,Р, УР

Вычисления этих координат выполняются по известным формулам.

Используя изображения масштабных реек и величину Е, приводят массив пространственных координат в частных системах координат к одному масштабу осуществляют их геометрическую привязку и преобразование к общей пространственной фотограмметрической системе координат Я, Х, Y,,Z+, за которую может быть принята одна из частных систем координат (фиг.1).

По найденным элементам внешнего ориентирования осуществляют ориентирование общей пространственной фотограмметрической системы координат относительно плоскости горизонта и горизонтирование надводной и подводной стереомоделей при обработке снимков на универсальных приборах. Для ориентирования общей системы координат относительно сторон горизонта используются данные о направлении ветра и волнения во время выполнения съемок в море.

Результаты стереоизмерений представляются в виде таблиц пространственных координат характерных точек изучаемых объектов на различные моменты времени. По этим данным осуществляется построение профилей волн по необходимым сечениям с отображением картины распределения брызг в воздухе и пузырьковых образований в воде, определяется структура и форма неоднократных образований и другие

1471072 пространственные, а также временные характеристики гидродинамических процессов на границе раздела взволнованной поверхности моря.

Формула изобретения

Составитель В.Лыков

Редактор В.Петраш Техред A.Êðàâ÷óê Корректор А.Обручар

Заказ 1580/44 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Стереофотограмметрический способ определения .характеристик взволнован- 10 иой поверхности моря,, включающий многократное синхронное фотографирование взволнованной поверхности с вертикальным расположением осей объективов с передними узловыми точ- 1б ками надводной стереокамеры с базисом, формирование стереоизображения, определение пространственных координат характерных точек объектов съемки и вычисление искомых характеристик, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и информативности измерений, при фотографировании производят синхронное и многократное встречное фотографирование подводной стереокамерой, базис которой устанавливают равным базису надводной стереокамеры, а перед определением пространственных координат измеряют расстояние между передними узловыми точками объективов стереокамер и производят отсчеты по изображениям на снимках вертикально установленных,flo краям полей стереозрения обеих стереокамер масштабных реек, пересекаемых взволнованной поверхностью.