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

УДК 556.535.3.08 : 629.73

Одобрено Техническим управлением ГУГМС

при Совете Министров СССР

10 мая 1973 г. (№ ТУ-543)

ГГос. ti •'

3 кр.учи-з-'

I еиб""1'’

читкль; *о > •

М 069(02)-74

ВВ Е Д Е Н И Е

В1966 г. вышло в свет первое в Гидрометслужбе «Методиче­ ское пособие по измерению расходов воды с самолета».

Применение авиационного способа измерения расходов воды на практике позволило выявить ряд недостатков этого нового способа

инаметить пути по его совершенствованию. Дальнейшая разра­ ботка метода измерения расходов воды с самолета велась по пути улучшения приемов измерений, изложенных в Методических ука­

заниях, № 72, и создания нового способа, основанного на интегра­ ционных измерениях элементарных расходов воды в отдельных точках гидроствора. Основной целью новых разработок являлось сокращение до минимума или полное исключение наземных работ. Большое внимание при этом уделялось вопросам выбора оптималь­ ных условий съемки, аппаратуры и фотоматериалов.

В настоящих Методических рекомендациях, являющихся допол­ нением к Методическим указаниям, № 72, рассматриваются опре­ деления расходов воды по измерениям поверхностных скоростей течения (усовершенствованный вариант) и интеграцией скоростей по вертикали. Сущность способа измерения расходов воды на ос­ нове измерений поверхностных скоростей течений подробно изло­ жена в Методических указаниях, № 72.

Усовершенствованный вариант этого способа предусматривает: 1) определение поперечного сечения потока непосредственно

ссамолета (в местах, недоступных для наземных средств);

2)уточнение определения коэффициента перехода К от поверх­ ностной скорости к средней по вертикали;

3)измерение расходов воды на широких реках (не покрывае­ мых одним кадром);

4)исключение наземных работ по оборудованию гидроствора. Для определения профиля гидроствора в настоящих Методиче­

ских рекомендациях предлагаются два способа. Первый из них основан на использовании буйковых систем и дает возможность измерять глубины в отдельных точках гидроствора. Второй способ предназначен для получения профиля гидроствора на пойме и ос­ нован на методике последовательных съемок зеркала водной по­ верхности потока на различных стадиях паводка с одновременной фиксацией высоты уровня на водомерных постах.

В Методических рекомендациях не рассматриваются возможно­ сти применения стереофотограмметрической съемки, требующей специального оборудования и наземного обеспечения, выходящих за возможности сетевых подразделений. Поэтому для плоских, ши­ роких и часто затапливаемых пойм стереоизмерения целесообразно заменить плановыми линейными измерениями положений урезных линий, фиксируемых аэрофотосъемкой при разных высотах уровня воды.

При изложении способа последовательных съемок в настоящих Методических рекомендациях были использованы известные по­ ложения аэрофотогеодезии о методах развития плановой фототри­ ангуляции [5].

Вполне понятно, что метод последовательных съемок может найти широкое применение только при измерениях расхода воды на пойменных створах на разных стадиях затопления, где могут быть хорошо поставлены уровенные наблюдения, и когда для этих съемок не требуются специальные вылеты самолета. При этом значения уровней воды на каждый момент съемки могут фикси­ роваться непосредственно с самолета.

В Методических рекомендациях рассматривается способ опре­ деления уровня воды путем аэрофотосъемки специальных наклон­ ных реек, который позволяет исключить наземные наблюдения в пе­ риод производства авиаизмерений расходов воды.

Для определения коэффициента К предлагаются как уже изве­ стные приемы (изложенные в Методических указаниях, № 72), так и новая методика, позволяющая получать в ряде случаев более точные результаты.

Для измерения расходов воды поплавочным способом на ши­ роких реках в Рекомендациях предлагаются два способа:

а) съемка гидростворов отдельными отсеками; б) съемка сплошными маршрутами, монтируемыми по самим

поплавкам.

В первом случае измерение расходов воды, по существу, ничем не отличается от проведения подобных работ на узких реках, ко­ гда створ захватывается одним аэроснимком (Методические ука­ зания, № 72). Разница заключается лишь в том, что здесь от­ дельные отсеки створа рассматриваются как самостоятельные по­ токи.

В случае проведения съемок маршрутным способом поплавки разбрасываются по всему створу или (при съемках на широких поймах) на отдельных его участках, покрываемых уже не одним, а целой серией последовательных аэроснимков (маршрутов).

Способ маршрутной съемки предназначен для створов, не имею­ щих естественных неподвижных пунктов для привязки большин­ ства отдельных снимков маршрута, а создание искусственных пунк­ тов привязки затруднено или нерентабельно.

Способ маршрутной съемки в различных вариантах ранее был разработан для изучения поверхностных течений в море [9] и впо­ следствии для изучения дрейфа льдов [1]. Применение маршрут­

4

Р а з д е л /

ЛЕТНО-СЪЕМОЧНЫЕ РАБОТЫ

Г Л А В А I

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АЭРОГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ РАБОТ И ВЫБОР УСЛОВИЙ СЪЕМКИ

§ 1. Самолеты, требования к ним и их оборудование

Аэрофотосъемочные работы в настоящее время осуществляются на модифицированных серийных самолетах, чаще всего АН-2, ИЛ-14, АН-24, а также на старых самолетах ЛИ-2. Из всех этих самолетов наиболее подходящими для аэрогидрометрических ра­ бот является экономичный легкий одномоторный самолет АН-2, не требующий специальных аэродромов. Для широких рек может быть также использован двухмоторный самолет ЛИ-2.

Для аэрогидрометрических съемок в фотоварианте АН-2 разме­ щается один АФА (над специальным фотолюком), оптический ви­ зир ОПБ (или палубный визир) и при съемках течений над химлюком устанавливается сбрасыватель поплавков. В случае необ­ ходимости в фюзеляже может быть установлен и радиовысотомер.

Для улучшения обзора из фюзеляжа самолета АН-2 два пло­ ских стекла левого и правого борта желательно заменить полусфе­ рическими прозрачными блистерами. Такой же блистер может быть установлен и вблизи фотолюка.

Самолет ЛИ-2 по своим летно-техническим данным относится к магистральным транспортным самолетам, обладает хорошей ус­ тойчивостью, имеет просторную кабину, из которой одновременно с аэрофотосъемкой можно производить и аэровизуальные наблю­ дения. В фотоварианте имеется два фотолюка. При аэрогидромет­ рических работах над одним из фотолюков устанавливается аэро­ фотоаппарат, над другим размещается сбрасыватель поплавков (при съемках течений). В фюзеляже самолета может быть также установлен и радиовысотомер.

Обзор из фюзеляжа самолета ЛИ-2 может быть улучшен (как и в АН-2) путем замены двух плоских стекол, расположенных сзади сидений летчиков и у фотолюка полусферическими прозрач­ ными блистерами.

6

Кроме сбрасывателя поплавков, все перечисленное оборудова­ ние в указанных самолетах размещается по схеме, общепринятой при производстве топографических аэрофотосъемок.

Помимо указанного оборудования в аэросъемочный самолет за­ гружается требуемое количество поплавков, гидробомб или буйко­ вых систем.

Для выполнения съемок (кроме экипажа самолета) привле­ кается аэросъемочная группа, состоящая из трех человек:

— гидролог — руководитель работ, одновременно помогает бортоператору при разбросе поплавков, гидробомб, буйковых си­ стем;

—штурман-аэросъемщик;

—бортоператор.

§ 2. Аэрофотоаппараты, светофильтры, фотопленка

При аэрогидрометрических работах производятся следующие съемки:

1)съемка поплавков с красителем (уранином);

2)съемка буйков (буйкового базиса и систем для измерения глубин);

3)одновременная съемка шлейфов масла и поплавков с кра­ сителем при измерении расходов воды интеграционным способом;

4)съемка наклонных реек (для определения уровней);

5)съемка урезов воды (для определения профиля створа на пойме).

Все перечисленные виды съемок должны выполняться только топографическими аэрофотоаппаратами (АФА-41, АФА-ТЭ,

АФА-37).

Выбор фокусного расстояния аэрофотоаппаратов определяется в первую очередь требованиями, предъявляемыми к точности изме­ рений снимаемых объектов. Однако эти требования довольно ча­ сто находятся в противоречии с необходимостью выполнять съемки с малых высот. Поэтому на практике выбирают оптимальные зна­ чения фокусных расстояний АФА с учетом требований как фото­ грамметрической обработки, так и летносъемочного процесса.

Для съемки поверхностных течений (поплавков с красителем) и урезов воды целесообразно использовать аэрофотоаппараты с /к от 55 до 100 мм. Применение аэрофотоаппаратов с фокусным рас­ стоянием более 100 мм практически не дает увеличения точности результатов, но создает ряд трудностей в выполнении летных ра­ бот (например, ограничивает время съемки из-за погодных усло­ вий, высокой облачности). Аэрофотоаппараты с fK< 55 мм могут быть использованы лишь в крайних случаях.

Съемки буйковых систем для определения глубин, плавающих базисов и бомб двойного интегрирования необходимо выполнять аэрофотоаппаратами с fK= 100ч-200 мм. Фокусное расстояние /к= = 200 мм в данном случае является оптимальным. Применение

7

ходимо подходить осторожно, так как водная поверхность и любая растительность на пленках этого типа изображаются одинаково черным цветом. В таких случаях все же лучше отдавать предпоч­ тение панхроматическим и изопанхроматическим пленкам.

Благодаря значительной разнице яркостей белых пенопластовых буев и водной поверхности съемка буйковых систем может произ­ водиться и на других пленках, в частности на РФ-3 или АС-1.

Хорошее качество изображения масляного шлейфа на водной поверхности можно получить только при съемках в облачную по­ году. В ясную погоду съемки шлейфов возможны только при низ­ ком положении Солнца. В принципе, съемки масляного шлейфа целесообразно выполнять на изопанхроматических пленках. Од­ нако при принятой в данных Методических рекомендациях мето­

ваться следующими положениями: при съемках на реках с малой мутностью (поток имеет небольшую яркость) необходимо приме­ нять панхроматические пленки, для съемок на мутных потоках следует отдавать предпочтение аэропленке РФ-3 и АС-1.

Для определения экспозиции при всех видах съемок водной по­ верхности или объектов, находящихся на ней, можно рекомендо­ вать пробные съемки. Применение для этих целей каких-либо фо­ тоэкспонометров невозможно, так как измеряемая или суммарная яркость подстилающей водной поверхности в основном будет опре­ деляться яркостью блика, в сотни раз превышающей яркость по­ верхности воды.

При съемках пятен красителя на пленку РФ-3 аэрофотоаппа­ ратом ТЭ или АФА-37 с дополнительным зеленым светофильтром (стекло ЗС-1,2 мм) в солнечную погоду при h@> 30° может быть применена выдержка 1/140 с, при /г® около 10°— 1/150 с, при на­ личии облаков, затеняющих район съемки, выдержки могут ме­ няться в пределах 1/50—1/100 с.

Так как яркость пятен красителя в зеленой области спектра во много раз превосходит яркость воды, то при применении зеленых светофильтров точный подбор выдержки не имеет существенного значения даже в случае мутной воды. Водная поверхность при этом получается, как правило, в области недодержек, а изображе­ ние на фильме пятен красителя с возможной небольшой пере­ держкой не ухудшает их дешифрируемость. Фильм рекомендуется проявлять с пробой.

§ 3. Выбор времени съемок

Время съемок водных объектов лимитируется не только темным временем суток, когда аэрофотосъемку вообще невозможно вести, а и величиной забликованности фотографируемой поверхности воды.

С отраженным прямым солнечным светом (бликом) приходится сталкиваться почти во всех случаях аэрофотосъемок водных объ­ ектов.

9