RU2568152C1 - Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата - Google Patents
Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568152C1 RU2568152C1 RU2014120766/28A RU2014120766A RU2568152C1 RU 2568152 C1 RU2568152 C1 RU 2568152C1 RU 2014120766/28 A RU2014120766/28 A RU 2014120766/28A RU 2014120766 A RU2014120766 A RU 2014120766A RU 2568152 C1 RU2568152 C1 RU 2568152C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glacier
- spacecraft
- image
- speed
- distance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области дистанционного мониторинга опасных природных процессов и может быть использовано для определения скорости движения фронтальной части ледника. Сущность: определяют неподвижные характерные точки на склонах ледника. Осуществляют с космического аппарата съемку ледника и неподвижных характерных точек и получают изображение. Фиксируют контрольный створ в виде линии, проходящей через неподвижные характерные точки. В случае пересечения изображения ледника и контрольного створа измеряют по полученному изображению расстояние от контрольного створа до максимально удаленной крайней точки языка ледника. В случае если изображение ледника и контрольный створ не пересекаются, измеряют расстояние от контрольного створа до минимально удаленной крайней точки языка ледника. Повторяют съемку с космического аппарата при возникновении условий съемки. Определяют изменение расстояния от контрольного створа до крайней точки языка ледника. Рассчитывают скорость движения фронтальной части ледника. Технический результат: определение скорости движения ледника дистанционно, без присутствия специалистов на леднике или его склоне. 2 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при определении скорости движения ледника с космического аппарата.
Ледники играют важную роль в жизни нашей планеты. Движение - основной процесс, управляющий жизнедеятельностью ледника. Оно служит источником энергии для изменений структуры ледникового льда, влияет на его тепловое состояние, разгружает области аккумуляции от льда (С.В. Калесник. Очерки гляциологии. Государственное издательство географической литературы, Москва, 1963).
Бесконтрольное движение ледника может привести к катастрофическим последствиям (Л.В. Десинов. Снежный покров и ледники. М.: «Знание», 1988), (Л.В. Десинов. Агрессия горного ледника. «Земля и Вселенная», №1, 2003). Поэтому необходимо определять и контролировать скорость движения ледников.
Для быстрого определения скорости движения ледника пользуются своеобразными «ледниковыми часами» - криокинеметрами. Криокинеметр, приспособленный для непрерывной записи, называется криокинеграфом.
Сконструированный Швейцарской ледниковой комиссией Криокинеметр - это металлическая прямоугольная коробка (7×5×2,5 см), на двух узких сторонах которой два гнезда с нарезкой, отвечающей нарезке штатива обычного фотоаппарата. Одно гнездо помещается на короткой стороне, другое - на длинной, чтобы прибор можно было ставить как удобнее. Из одной крышки коробки выдается главная ось; на нее неподвижно насажен блок (диаметром около 16 мм) с плоским желобом. Вращение этого валика при помощи увеличительного механизма передается стрелкам двойного циферблата, который помещается за целлулоидным окошечком на противоположной стороне аппарата. Главный циферблат диаметром в 35 мм разделен на 100 равных частей, занумерованных через каждый десяток. Легко отсчитывается полделения. Малый циферблат суммирует десять оборотов главного (большого). Одно деление главного циферблата соответствует смещению обода блока на 0,1 мм.
Подставкой криокинеметра служит тренога фотоаппарата, теодолита и т.п. Передаточная нить (проволока) наматывается на один оборот на блок. На одном ее конце - бронзовый грузик весом в 200 г; он поддерживает нить, свисающую совершенно свободно, в натянутом положении. Грузику придана форма катушки, чтобы на нее можно было намотать излишек проволоки (или всю, когда прибор не работает). Другой конец проволоки связан с якорем - полным металлическим цилиндром высотой около 12 см (диаметром 3,5 см), несколько расширяющимся кверху. В этой расширенной части сделан венец из дырочек. Нить закрепляется в одной из них узлом.
Во льду высверливают отверстие (соответствующее диаметру цилиндра) и ставят в него вертикально цилиндр, наполненный охладительной смесью (2 части мелконакрошенного льда и 1 часть поваренной соли), предохраняющей лед от таяния, а яркость - от выпадения из гнезда.
Якорь укрепляют на каком-нибудь выступе конца ледника, а криокинеметр - на земле перед концом ледника. Схема действия прибора очень проста: ледник продвигается вперед, проволока, связывающая его с аппаратом, от этого ослабляется, но тотчас же через блок оттягивается грузиком книзу; вращение блока передается валику, а от последнего через механизм - стрелкам циферблата. Чувствительность прибора такова, что 1-2-х часов уже достаточно для получения заметного отсчета (Mercanton P. Le cryocinemetre de la Commission helvetigue des glaciers. «Ztschr. F. G.», XXII, 1935).
Криокинеметр (и криокинеграф) этой конструкции может мерить скорость движения ледника только по его краю, так при длине проволоки, превышающей 10 м, получаются крупные ошибки (длина проволоки под влиянием температурных колебаний изменяется).
Чтобы избежать подобного недостатка, Р. Гэлловей (Galloway R. W. Mechanical measurement of glacier motion. «Journ. Of Glaciology», №19, 1956) предложил несколько видоизменить схему криокинеграфа. Аппарат устанавливают на трубках, глубоко погруженных в лед и заполненных замораживающей смесью льда и соли. От горизонтального блока В прибора к двум точкам А и С склона долины протягивается длинная упругая проволока (например, струна длиною 500 м). Длины АВ и ВС равны, высоты точек А и С над В одинаковы - это обеспечивает одинаковое натяжение обеих половин проволоки, свободно висящей над поверхностью льда. Движение ледника увлекает аппарат с блоком В и заставляет блок вращаться в соответствии со скоростью движения ледника; блок (диаметр его 8 см) соединен с барабаном (диаметром 20 см), обернутым бумагой, на которой перо, связанное с часовым механизмом, чертит линию.
Если температура воздуха повышается, проволока просто больше провисает и это никак не влияет на отсчеты. Искажения могут получиться лишь тогда, когда вдоль АВ температура меняется иначе, чем вдоль ВС. Во избежание этого АВ и ВС располагаются как можно ближе друг к другу (однако так, чтобы угол между ними был не меньше 60), а прибор помещают на затененной стороне ледника.
По мере движения ледника сторона АВ укорачивается, ВС удлиняется, и тогда при данном повышении температуры ВС расширяется больше, чем АВ, что может внести ошибку в запись, если разница в длине АВ и ВС превысит 10 м. Чтобы избежать этого, блок В надо переставить (либо с самого начала сделать АВ на 10 м длиннее, чем ВС).
Причиной ошибок в показаниях прибора может быть и ветер, так как он меняет натяжение проволоки. Прибор успешно работает в тихую погоду или когда ветер дует параллельно оси ледника. Аппарат, конечно, не может учитывать движение льда вбок или вверх по течению ледника (это отразится только на регистрации им скорости движения вниз по течению: запись покажет уменьшенное значение скорости). Но этот недостаток пока непреодолим. Кроме того, использование приведенных способов-аналогов предполагает работу специалистов на ледниках.
Для определения скорости движения ледника чаще используют другой способ-прототип, основанный на определении перемещения ледника за заданный промежуток времени [1] С.В. Калесник. Очерки гляциологии, Государственное издательство географической литературы, Москва, 1963. В данном способе ставят две вехи, одну на языке ледника, другую - на склоне ледника, и с помощью угломерного прибора, размещаемого с наблюдателем на склоне ледника, измеряют перемещение ледника за заданный промежуток времени, и определяют скорость движения ледника. Для установки вех в леднике и его склоне бурят отверстия, в которые помещают, например, алюминиевые трубы. Данный способ также предполагает работу специалистов на леднике и его склоне, что не всегда выполнимо. При необходимости контроля движения нескольких ледников, эта задача становится просто не выполнимой.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является определение скорости движения фронтальной части ледника с КА.
Технический результат предлагаемого изобретений заключается в определении скорости движения ледника дистанционно с КА, т.е. без присутствия специалистов на леднике и его склоне.
Технический результат достигается тем, что в способе определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата, основанном на определении перемещения ледника за заданный промежуток времени, определяют неподвижные характерные точки на склонах ледника, осуществляют с космического аппарата съемку ледника и неподвижных характерных точек и получают изображение, фиксируют контрольный створ в виде линии, проходящей через неподвижные характерные точки, в случае пересечения изображения ледника и контрольного створа, измеряют по полученному изображению расстояние L от контрольного створа до максимально удаленной крайней точки языка ледника, а в случае если изображение ледника и контрольного створа не пересекаются - расстояние до минимально удаленной крайней точки языка ледника, через промежуток времени AT, больший или равный n=3·Δ/0.2, где n - количество суток, Δ - геометрическое разрешение съемочной системы космического аппарата, повторяют съемку с космического аппарата при возникновении условий съемки, определяют изменение δL измеряемого расстояния от контрольного створа до крайней точки языка ледника и определение скорости движения фронтальной части ледника осуществляют по формуле δL/ΔT. За счет выполнения предлагаемых действий определение скорости движения фронтальной части ледника осуществляется дистанционно, без присутствия специалистов на леднике и его склоне.
Суть предлагаемого изобретения поясняется на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 и 2 представлены схемы, иллюстрирующие определение скорости движения ледника в случае пересечения и непересечения ледника и контрольного створа.
На фиг. 1 введены обозначения:
А, В - неподвижные характерные точки на склонах ледника.
АВ - контрольный створ.
Lн, Lк - начальное и конечное расстояние от контрольного створа до максимально удаленной крайней точки языка ледника (до и после подвижки), так, что δL=Lк-Lн.
На фиг. 2 введены обозначения:
А, В - неподвижные характерные точки на склонах ледника.
АВ - контрольный створ.
Lн, Lк - начальное и конечное расстояние от контрольного створа до минимально удаленной крайней точки языка ледника (до и после подвижки), так, что δL=Lн-Lк.
Неподвижные характерные точки всегда могут быть найдены на склонах ледника. Ими могут являться кучи камней, отдельные крупные валуны и т.д. Фиксация контрольного створа в виде линии, проходящей через неподвижные характерные точки, с помощью современных оптических систем не представляет затруднений. Если контрольный створ пересекает изображение ледника, то определяется расстояние от контрольного створа до максимально удаленной крайней точки языка ледника. В случае отсутствия такого пересечения определяется расстояние от контрольного створа до минимально удаленной точки языка ледника.
Минимальная скорость движения ледников составляет 20 cм/cyтки. Поэтому для надежного определения перемещения ледника берется соотношение n=К·Δ/0.2, где Δ - геометрическое разрешение съемочной системы КА, n - количество суток до повторной съемки, К - коэффициент, выбираемый из условия надежности определения перемещения ледника (принимается К=3). Повторная съемка осуществляется через промежуток времени ΔT, не меньший n, при возникновении условий съемки. Условия съемки определяются известными соотношениями и зависят от взаимного положения трассы КА и объекта съемки на земной поверхности, угла возвышения Солнца и облачности [6]. Условия для съемки с КА типа МКС периодически возникают и съемки могут быть реализованы.
В настоящее время технически все готово для реализации предложенного способа на КА, например МКС. Для определения неподвижных характерных точек на склонах ледника и фиксации контрольного створа могут использоваться оптические приборы и визиры, применяемые на орбитальных станциях. Применяемые оптические приборы и визиры дают изображение характерных точек на склонах ледника. Это изображение отображается на компьютере, где может быть осуществлена фиксация контрольного створа. Для съемки и получения изображений ледника, характерных точек и контрольного створа могут использоваться съемочные системы орбитальной станции. Для определения по полученным снимкам измеряемых расстояний и определения скорости движения фронтальной части ледника по приведенной формуле могут использоваться вычислительные средства МКС.
Предлагаемый способ позволяет определять скорость движения фронтальной части ледника дистанционно, без присутствия специалистов на леднике и его склоне. Это является чрезвычайно полезным эффектом. Кроме того, в большом количестве случаев присутствие людей на леднике невозможно, а с учетом большого количества существующих ледников и необходимости контроля их перемещения предлагаемый способ является единственным способом решения данной задачи.
Литература
1. С.В. Калесник. Очерки гляциологии, Государственное издательство географической литературы, Москва, 1963.
2. Л.В. Десинов. Снежный покров и ледники. М.: «Знание», 1988.
3. Л.В. Десинов. Агрессия горного ледника. «Земля и Вселенная», №1, 2003.
4. Mercanton P. Le cryocinemetre de la Commission helvetigue des glaciers. «Ztschr. F.G.», XXII, 1935.
5. Galloway R.W. Mechanical measurement of glacier motion. «Journ. Of Glaciology», №19, 1956.
6. М.Ю. Беляев. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях, М.: «Машиностроение», 1984.
Claims (1)
- Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата, включающий определение перемещения ледника за заданный промежуток времени, отличающийся тем, что определяют неподвижные характерные точки на склонах ледника, осуществляют с космического аппарата съемку ледника и неподвижных характерных точек и получают изображение, фиксируют контрольный створ в виде линии, проходящей через неподвижные характерные точки, в случае пересечения изображения ледника и контрольного створа измеряют по полученному изображению расстояние L от контрольного створа до максимально удаленной крайней точки языка ледника, а в случае если изображение ледника и контрольный створ не пересекаются - расстояние до минимально удаленной крайней точки языка ледника, через промежуток времени ΔT, больший или равный n=3·Δ/0.2, где n - количество суток, Δ - геометрическое разрешение съемочной системы космического аппарата, повторяют съемку с космического аппарата при возникновении условий съемки, определяют изменение δL измеряемого расстояния от контрольного створа до крайней точки языка ледника и определяют скорость движения фронтальной части ледника по формуле δL/ΔT.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120766/28A RU2568152C1 (ru) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120766/28A RU2568152C1 (ru) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568152C1 true RU2568152C1 (ru) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014120766/28A RU2568152C1 (ru) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568152C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642544C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-01-25 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ определения положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата |
RU2643224C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-01-31 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ определения параметров движения наблюдаемого с космического аппарата ледника |
RU2644039C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-02-07 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Способ контроля положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата |
RU2650779C1 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-04-17 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ контроля движения наблюдаемого с космического аппарата ледника |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2075761C1 (ru) * | 1990-06-04 | 1997-03-20 | Владимир Иванович Матвеев | Способ определения скорости движения ледника и радиопередатчик |
-
2014
- 2014-05-22 RU RU2014120766/28A patent/RU2568152C1/ru active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2075761C1 (ru) * | 1990-06-04 | 1997-03-20 | Владимир Иванович Матвеев | Способ определения скорости движения ледника и радиопередатчик |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.А.Золотарев. Теоретические основы картографо-аэрокосмических технологий дистанционного мониторинга опасных гляциальных процессов высокогорных геосистем. Диссертация на соискание уч. степ. доктора географических наук. Москва, 2013 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642544C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-01-25 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ определения положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата |
RU2643224C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-01-31 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ определения параметров движения наблюдаемого с космического аппарата ледника |
RU2644039C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-02-07 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Способ контроля положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата |
RU2650779C1 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-04-17 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ контроля движения наблюдаемого с космического аппарата ледника |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2568152C1 (ru) | Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата | |
Hohenegger et al. | Predictability mysteries in cloud-resolving models | |
US20150260513A1 (en) | Antenna attitude measurement sensor and antenna attitude measurement method | |
Cavalagli et al. | Satellite radar interferometry and in-situ measurements for static monitoring of historical monuments: The case of Gubbio, Italy | |
Mason et al. | Atmospheric flow over a succession of nearly two‐dimensional ridges and valleys | |
RU2650779C1 (ru) | Способ контроля движения наблюдаемого с космического аппарата ледника | |
JP2011203057A (ja) | 飛翔体用距離測定装置及び飛翔***置測定装置 | |
Strozzi et al. | Frontal destabilization of stonebreen, edgeøya, svalbard | |
RU2605528C2 (ru) | Способ определения момента времени схода наблюдаемого с космического аппарата ледника | |
Wadge et al. | Lava dome growth and mass wasting measured by a time series of ground‐based radar and seismicity observations | |
Wolfe et al. | Boulder Atmospheric Observatory: 1977–2016: The end of an era and lessons learned | |
JP2019082435A (ja) | 風況の計測方法 | |
Zeller et al. | The ny-Ålesund turbulence fiber optic experiment (nytefox): investigating the arctic boundary layer, svalbard | |
RU2643224C2 (ru) | Способ определения параметров движения наблюдаемого с космического аппарата ледника | |
JP2010223752A (ja) | 飛翔体高度計測装置 | |
Welty et al. | Cameras as clocks | |
De Bruijn et al. | Measuring low-altitude winds with a hot-air balloon and their validation with Cabauw tower observations | |
CN206378262U (zh) | 一种自动敲击装置及空中机器人 | |
Freundorfer et al. | Distributed sensing of wind direction using fiber-optic cables | |
RU2742051C1 (ru) | Способ определения начальной стадии деформации наблюдаемого с космического аппарата ледника | |
RU2594950C1 (ru) | Способ определения погрешности геодезических приборов за неправильность формы цапф и боковое гнутие зрительной трубы | |
RU2642544C2 (ru) | Способ определения положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата | |
RU2644039C2 (ru) | Способ контроля положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата | |
Zeller et al. | NYTEFOX–The NY-Ålesund TurbulencE Fiber Optic eXperiment investigating the Arctic boundary layer, Svalbard | |
Wiesmann et al. | Terrestrial radar observations of dynamic changes in alpine snow |