РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНА РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ АЕРОЗНІМАЛЬНОГО КОМПЛЕКСУ НА БАЗІ ЛЛА
2.2 ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ ПРИ АЕРОФОТОЗНІМАННІ З ЛЛА
Аерофотознімання є важливою складовою отримання інформації дистанційного
зондування землі в цілому геоінформаційної технології. Особливе місце в цьому
комплексі займає великомасштабне АФЗ, яке виконується за допомогою легких
літальних апаратів. МДП є одним із типових представників ЛЛА [49;50], котрий є
найбільш ефективним за економічними витратами для забезпечення,
топографо-геодезичних, кадастрових робіт та моніторингу земель в Україні.
Розглянемо основні фактори, які впливають на якість виконання аерофотознімання
[11;35]:
- якість складання проекту та предпольотна підготовка до аерофотознімальних
робіт. Для великомасштабних АФЗ з використанням МДП необхідне особливо детальне
вивчення об’єкту знімання (площа, лінійні орієнтири та інше);
- точність виходу МДП на точки експозиції (ТЕ) – розрахункові точки маршрутів.
При зніманні МДП з невеликих висот (250 – 500м) порівняно незначні відхилення
координат положення МДП від розрахункових точок на маршрутах викликають
серйозні погіршення фотограмметричної якості аерофотоматеріалів, що вимагає
підвищення вимог до навігаційної точності та якості пілотування МДП.
Головним результатом АФЗ є отримання фотознімків в заданих по маршрутах точках
експозиції АФА. Точність виходу літального апарата на точки експозиції є
достатньо складною технічною задачею, зв’язаною з характеристиками, які
притаманні навігаційним і засобам, і методам. Вона також залежить від льотних
якостей літака та особливостей управління його польотом. При використанні для
АФЗ легких літальних апаратів, наприклад МДП, навігаційна проблема потребує
спеціального вивчення. Це пов’язано з наступними факторами:
для знімання на малих висотах (300 ё 600м), характерних для знімання з МДП, має
місце складний вітровий режим, який залежить від параметрів приземного шару
повітря і властивостей підстеляючої поверхні (відбиття та поглинання сонячної
енергії, утворюючих різницю тиснень повітря і відповідно турбулентні потоки);
конструкція МДП обумовлює малу масу машини і, відповідно малу інерційність, що
суттєво підсилює вплив руху повітряних потоків на стабільність польоту ЛЛА;
виготовлені промисловістю серійні АФА розраховані для встановлення на “важких”
літаках (Ан-2, Ан-30), тому АФА з гіростабілізуючою підвіскою як правило не
використовують на МДП;
через велику залежність орієнтації осей МДП від змін висоти та руху повітряних
потоків мають місце достатньо великі величини крену, тангажу, зміна швидкості й
відхилення курсу (рискання) від напряму маршруту. Це ускладнює пілотування,
утворює труднощі утримання МДП на маршруті і змушує виконувати автономну
орієнтацію АФА за напрямом маршруту;
певна суперечність між високою дозвільною здатністю топографічної зйомки з
малих висот і достатньо низькою точністю навігаційних приладів (висотомір,
компас, датчик вертикалі та інші), знижує ефективність АФЗ.
Похибки навігації і управління польоту безпосередньо впливають на встановлення
допусків по точності на:
- перекриття знімків;
- вихід МДП на точки експозиції;
- витримування маршрутів.
Розглянемо ситуацію, пов’язану з рухом повітряних мас у приземному шарі. Зміна
тиску з висотою приведена на рис.2.1.
Зміна тиску з висотою визначається барометричною формулою, яка має вигляд [22]:
(2.1)
де: z1 і р1 – відповідно висота і тиск на нижче лежачому рівні;
z2 і р2 - відповідно висота і тиск на вище лежачому рівні;
R – газова постійна повітря;
g – прискорення сили тяжіння;
Тm – середня температура стовпчика повітря між рівнями z1 і z2 в абсолютній
шкалі.
Для необхідних різниць висот, не більше 1ч2км, можна використовувати формулу:
(2.2)
де: tm – середня температура шару по Цельсію, .
Зміна тиску з висотою характеризується барометричним значенням рівня (n).
(2.3)
Р – середнє значення тиску у повітряному шарі.
Очевидно, що (n) збільшується з висотою (тобто із зменшенням тиску). На картах
ізобари проводяться через 5мб (проміжні ізобари). У приземному шарі ізобарична
поверхня має малий кут нахилу (кут.сек., рідко кут.хвилини), тому напрями
нормалей до баричних поверхонь приблизно співпадають із вертикаллю.
Градієнт тиску, визначений у баричному полі, точніше його горизонтальна
складова – горизонтальний баричний градієнт [23].
(2.4)
де: - різниця тиску між двома ізобарами;
- найкоротша відстань між цими ізобарами в області даної точки, вказує на те,
що в напрямку () тиск падає.
Рух повітряної маси має горизонтальну і вертикальну складову, яка направлена
уверх або вниз, причому вертикальна швидкість як правило у сотні раз менше
горизонтальної. Нагадаємо, що причиною виникнення вітру є нерівність тиску на
горизонтальному рівні, що призводить до появи сили баричного градієнту в цій
площині.
(2.5)
Якщо ізобаричні поверхні горизонтальні - баричний градієнт вертикальний і тоді:
(2.6)
де: с – коефіцієнт повітря.
За дослідженими даними через тертя біля поверхні землі вектор вітру спрямовано
не по ізобарі, а під деяким кутом до неї, при цьому швидкість вітру біля землі
значно менша по зрівнянню з градієнтним.
Вплив тертя о підстеляючу поверхню на швидкість потоку приблизно дорівнює:
(2.7)
де: - r – коефіцієнт тертя;
- V – швидкість не збуреного руху (тобто градієнтного вітру).
Коефіцієнт тертя залежить від шорсткості підстеляючий поверхні. При відсутності
тертя вітер відхиляється на 90є від баричного градієнту та спрямован по ізобарі
біля поверхні землі.
Сила баричного градієнта ()спрямована в сторону низького тиску, а в
протилежному напряму діє вектор суми двох інших сил .
А
- Київ+380960830922