Способ определения мутности воды акватории

 

Изобретение относится к инженерной экологии и может быть использовано для оценки состояния водной среды акватории в местах интенсивного антропогенного воздействия, преимущественно при производстве работ гидромеханизированным способом. Цель изобретения - повышение достоверности способа посредством определения качественности объекта по разности оптических плотностей белой и черной частей искусственного эталона. Использование способа позволяет получать достоверную информацию о состоянии водной среды. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 М 21/47

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4441902/25-25 (22) 17.06.88 ,(46) 15.03.90. Бюл. II .1О (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ (72) А.Н.Николаев, Ф.С.Зубенко и Е.Н.Сумина (53) 535.242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 811114, кл. С 01 N 21/25, 1979.

Методические указания "Авиационные наблюдения и контроль загрязненностью вод суши и морей", Л.: Гидрометеоиздат, 1975, с. 68, 75.

Изобретение относится к инженерной экологии и может быть использовано для оценки состояния водной среды акватории в местах. интенсивного антропогенного воздействия, преимущественно при производстве работ гидромеханизированным слособом.

Цель изобретения — повышение достоверности определения мутности воды акватории.

На фиг. 1 изображено расположение отдельных элементов технической системы и водной среды — объекта контроля; на фиг. 2 — детали сюжета на фотопленке; на фиг. 3 — характеристическая кривая.

Техническая система,. обеспечивающая определение мутности воды акватории данным способом, включает дистанционный носитель I с фотоаппара„,Я0„„1550379 А 3

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МУТНОСТИ ВОДЫ AKBATOPHH (57) Изобретение относится к инженерной экологии и может быть использовано для оценки состояния водной среды акватории в местах интенсивного антропогенного воздействия, преимущественно при производстве работ гидромеханизированным способом. Цель изобретения — повышение достоверности способа посредством определения качественности объекта по разности оптических плотностей белой и черной частей искусственного эталона. Использование способа позволяет получать достоверную информацию о состоянии водной среды. 3 ил. турой 2 и фотопленкой 3, соединенный посредством гибкого и эластичного шнура 4 с искусственным черно-белым эта- .фа лоном 5; расположенным над загрязненной водной поверхностью 6 водоема (д (фиг. 1). 4Р

Дистанционный носитель 1 обеспечивает перемещение фотоаппаратуры 2 с фотопленкой 3 и черно-белым искусственным эталоном 5 над загрязненной водной поверхностью 6 водоема. В качестве дистанционного носителя 1 могут быть использованы различные плавсредства и аэрокосмические аппараты.

Фотоаппаратура 2 представляет собой оптико-механическое устройство, предназначенное для фотографирования объекта съемки с дистанционного носителя 1, накопления и хранения полученной информации. Фотопленка 3 пред1550379 йазначена дпя регистрации объекта съемки с различной яркостью отдельйых деталей сюжета — черно-белого эталона 5 загрязненной водной поверхЭ

5 ности 6 водоема, сенситометрического клина 7. Для съемки могут быть исПользованы обычные фотопленки чувствительностью 32-250, ед. ГОСТ с фотографической широтой L не менее 1:32.

Гибкий и эластичный шнур 4, соединяющий дистанционный носитель 1 с корпусом черно-белого искусственного

Эталона 5, обеспечивает фиксирование йостоянного расстояния над загрязненной водной поверхностью в случае незначительного удаления дистанционного носителя 1 от объекта съемки, Например, при определении мутности йоды с плавсредств, и правильную ори- 20

Ентацию эталона по отношению к фотоаппаратуре 2. При определении мутности воды с аэрокосмических аппаратов, черно-белый искусственный эталон 5 устанавливают на плавсредствах 25

Непосредственно над водной поверхностью 6 водоема.

Черно-белый искусственный эталон

5, соединенный посредством гибкого и эластичного шнура 4 с дистанционным носителем 1, служит для оценки качественности объекта съемки на йсей площади контролируемого участка водной поверхности. Этот эталон

35 представляет собой легкую пластинку, с укрепленной на ней черной (сажа)

И белой (баритовой) бумагой.

На эмульсионной поверхности фотопленки 3 за пределами основного

Изображения с черно-белым искусственным эталоном 5 и участком загрязненной водной поверхности 6 водоема впечатан сенситометрический клин 7 (фиг. 2}. Последний предназначен для 45 контроля качественности фотопленки, правильности ее экспонирования и проявления. Он представляет собой узкую полоску на фотографическом эмульсионном слое фотопленки 3, разделен50 ной на ступени со строго фиксированной экспозицией каждой ступени, изменяющейся в геометрической прогрессии.

Техническая система, обеспечивающая определение мутности воды акватории, включает также лабораторный денситометр (не показан), предназначенный для измерения оптической плот. ности эмульсионного слоя проявленной фотопленки 3, Определение мутности воды акватории, например, при использовании плавсредств, осуществляют следующим образом.

Сначала выбирают фотопленку с фотографической широто" L превышающей интервал яркостей между черной и белой частями искусственного эталона, т. е .. L > g v. В этом случае выдержка при съемке объекта контроля может изL меняться в и раз (где (и= —, $ v—

Qv интервал яркостей между черной и белой частями искусственного эталона, интервал gv всегда превьппает интервал яркостей между абсолютно чистой и абсолютно мутной водой) без искаже-! ния яркостного контраста 5v на фотопленке, который определяет диапазон оптических плотностей ее эмульсионного слоя и является одним из основных критериев при определении мутности воды акватории данным способом.

В других случаях, например, при

g v=L или Д ч > L, возможно либо одно значение выдержки, либо пропорциональная передача яркостного контраста вообще невозможна.

Затем фотографируют черно-белый эталон 5 на фоне участка загрязненной водной поверхности 6 водоема, а за пределами изображения черно-белого эталона 5 и загрязненной водной поверхности 6 впечатывают сенситометрический клин 7. Далее проявляют фотопленку 3 и получают негативы с дифференциальной оптической плотностью отдельных деталей сюжета. Денситометром определяют на фотопленке 3 оптические плотности эмульсионного слоя с изображением отдельных ступеней сенситометрического клина; черного и белого частей искусственного эталона 5; отдельных участков загрязненной водной поверхности 6 водоема, Определение оптических плотностей эмульсионного слоя фотопленки 3 с изображением отдельных ступеней сенситометрического клина 7 позволяет построить характеристическую кривую для выбранной фотопленки 3 и определить ее фотографическую широту (фиг. 3).

Фотографическую широту L, соответствующую прямолинейному участку харак5

1550379 теристической кривой, вычисляют как разность десятичных логарифмов экспозиций, соответствующих началу и концу прямолинейного участка характеристической кривой, 5 т.=lg Н„,„-lg Н „, H„. 32

L- =——

Н нач., 0,2 или в арифметической форме для бытовых фотопленок

Фотографическая широта Ь как проекция прямолинейного участка на ось

1g H определяет интервал количества освещения, который может передаваться данным светочувствительным слоем без искажения пропорциональности в различиях яркостей объекта фотогра- 20 фирования, в данном случае загрязненной водной поверхности 6 и чернобелого эталона 5.

Определение качественности объекта съемки заключается в установлении 25 разности оптических плотностей ЬD эмульсионного слоя проявленной фото,пленки 3 с изображением белой и черной частей искусственного эталона 5 из условия b,D 1,08 и QD=const. Это 30 условие выполнимо при съемке в ясную погоду, когда полезный интервал экспозиций фотопленки (фотографическая широта L) превышает интервал плотностей ЬЭ, определяемый черно-белым эталоном 5; ДЭ находится на прямолинейном участке характеристической кривой.

При ЬD < 0,7 и .ЬD/const объект съемки является некачественным, При- 40 чинами этого являются недостаточная освещенность объекта съемки; неправильное определение экспозиции; неправильный выбор режима проявления фотопленки 3; недостаточная фотогра- 45 фическая широта L фотопленки 3.

На отобранных негативах с качественным объектом съемки находят разность оптических плотностей.ЬЭ

< эмульсионного слоя проявленной фотопленки 3 с изображением белой части искусственного эталона Dg и участка загрязненной водной поверхности Dy.

По установленной-разности QD =Эр"D, определяют мутность воды акватории

С согласно зависимости

С=7,1Ь0 где С вЂ” мутность воды акватории,мг/л.

Необходимо отметить .следующее. На отобранных качественных негативах воспроизведены дифференциальные яркости отдельных пунктов участков контроля с различной мутностью воды, в то время как с использованием фотометрической аппаратуры в соответствии с прототипом, можно получить лишь интегральную (осредненную) яркость всего объекта съемки без выделения отдельных пунктов контроля с разЛичной мутностью воды в пределах участка контроля, что значительно снижает достоверность получаемых результатов.

Пример. Съемка мутности воды участка акватории выполнена при следующих исходных данных.

Освещенность объекта съемки Е, люкс 0,0-50000

Характеристика чернобелого эталона: коэффициент отражения белой части б 0,8 черной части g> 0,15

Характеристика фотопленки . оптическая плотность вуали оптическая плотность начального участка характеристической кривой с нормальной экспозицией D ö 0,3 оптическая плотность конечного участка характеристической кривой с нормальной

I экспозицией D ш 2,5 коэффициент контрастности 1,5

Требуется определить мутность во ды на четырех участках акватории.

В соответствии с предлагаемым способом определения мутности воды выполняют следующие операции, Определяют фотографическую широту

L фотопленки

Определяют интервал яркостей, например, при ясной погоде и максимальной освещенности Е черно-белого эталона

vS, )5 E Р>Е AD) lg —; v -=; ч

1550379

40

ДЭ = 1,08 и QD=const, где vj и ч„ - яркость белой и черной частей эталона (приведенные зависимости справедливы при ясной погоде без учета состояния атмосферы — метеорологических условий) .

Имеют

08 50

v — — - 1, 27 сб

6 3,14

015 50 ч = - — — - --=0 239 сб

3,14

ЬЭ= )1g — 1,5 0,27=1,08.

vg

Сопоставляют фотографическую широту Ь фотопленки с интервалом яркостей черно-белого, эталона и устанавливаю г, что 1.>ДD т.е. 1 46) 1 08—

20 объект съемки является качественным.

В этом случае при выполнении съемки мутности, выдержка может изменяться в 1,35 раза без нарушения пропорциональности при передаче различных 25 яркостей соответствующим оптическим ппотностям негатива.

Фотографируют черно-белый эталон на фоне участка загрязненной водной поверхности, а за пределами изображЕния (черно-белого эталона и загрязнЕнной водной поверхности) впечатывают сенситометрический клин.

Проявляют негативы и определяют на денситометре качественность объекта съемки из условия.ДЭ«» 1,08 и ДЭ=

const для разности оптических плотнОстей эмульсионного слоя с изображением черной и белой частей искусственноro эталона.

На некачественных негативах определяют причину выполнения неправильной съемки с использованием сенситомЕтричеекого клина и построения характеристической кривой, 45

На отобранных качественных негативах находят разность оптических плотностей Э,эмульсионного слоя

i проявленной фотопленки с изображе. нием белой части искусственного эталона D6 и отдельных пунктов участка загрязненной. водной поверхности D и по установленным разностям судят о мутности воды акватории С согласно зависимости

С7,1.Ь D

В предлагаемом способе определения мутности воды акватории представляется возможным дифференциально определить мутность (по разности оптических плотностей негатива.60 ) в любой точке негатива, что значительно повышает достоверность конечного результата. Приведенные результаты показывают преимущества предлагаемого способа определения мутности воды акватории, его более высокую достоверность при проведении технологического контроля за. .состоянием водной среды.

Формула изоб ретения

Способ. определения мутности воды акватории, заключающийся в том, что сканируют и фотометрируют водную поверхность объекта контроля, определяют относительный коэффициент яркости водной поверхности объекта контроля и искусственного белого эталона, по которому, судят о мутности воды акватории, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения мутности воды акватории, фотографируют белый эталон, дополненный черной частью, на фоне участка загрязненной водной поверхности, при помощи предварительно выбранной фотопленки с фотографической шириной, превышающей интервал яркости между черной и белой частью искусственного эталона, впечатывают на фотопленку сенситометрический клин за пределами изображения черно-белого искусственного эталона и загрязненной водной поверхности, проявляют фотопленку, определяют качество негатйвов по разности оптических плотностей эмульсионного слоя проявленной фотопленки с изображением белой и черной частей искусственного. эталона из условия где Ь D--Эр-D

Э6 и Э„- соответственно оптическая плотность эмульсионного слоя проявленной фотопленки с изображением белой и черной частей искусственного эталона, Â отобранных качесТвенных негативах ,находят разность оптических плотйостей эмульсионного слоя проявленной фотопленки с изображением белой

1550379 где С

3-(,5

С7,) х QD

Фие/

Фиг.2 части искусственного эталона и участка загрязненной водной поверхности

D и по разности AD =Р -D судят о

Ъ мутности воды акватории согласно зависимости

5 мутность воды акватории, мг/л, оптическая плотность эмульсионного слоя проявленной фотопленки с изображением загрязненной водной поверхности.

1550379

Составитель А.Леонович

Редактор И.Касарда Техред А.Кравчук Корректор О. Ципле

Заказ 267 Тираж 510 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101