Угол наклона геодезия: Измерение углов. | Инженерная геодезия. Часть 1.

Измерение теодолитом вертикальных углов (углов наклона)

Подробности

Категория: Учебное пособие по инженерной геодезии

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

       Поскольку вертикальные углы измеряются в основном при тригонометри­ческом нивелировании, работу начинают с измерения высоты инструмента i. Каждый раз, наводя на наблюдаемую точку, отмечают высоту наведения ви­зирной оси v.

       Измерение углов наклона выполняется в следующей последовательности:

– при КЛ наводят на наблюдаемую точку, отмечают высоту наведения и сни­мают отсчет по вертикальному кругу;

–     при КП наводят на ту же точку, снимают отсчет по вертикальному кругу.

Вычисляют место нуля вертикального круга (МО) по формулам

для теодо­лита Т30:                     ,                                             (8.7)

для теодолита 2Т30, 4Т30:                .                                                 (8.8)

Вычисляют угол наклона по формулам

для теодолита Т30:                                                                                                         

                                                        или n = М0 – КП – 180°,                                         (8.9)

для теодолита 2Т30, 4Т30:

       Данные измерений заносят в табл. 8.3.

                                                                                                             Таблица  8.3                            

Журнал измерения углов наклона

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Измерение вертикальных углов теодолитами серии Т30

В геодезии используется два вида вертикальных углов: зенитные расстояния и углы наклона

Рис. 19 – Вертикальные углы: Z – зенитное расстояние; δ – угол наклона;

HH – горизонтальная плоскость; ZZ – отвесная линия; VV – линия визирования

Углом наклона называется вертикальный угол, заключенный между линией визирования и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Углы наклона принято обозначать греческими символами (дельта) или (ню).

Зенитным расстоянием называется вертикальный угол, заключенный между зенитным направлением отвесной линии, проходящей через точку стояния, и линией визирования. Зенитные расстояния принято обозначать латинским символом Z.

Угол наклона и зенитное расстояние для одного и того же направления визирования связаны между собой следующим соотношением

(4.5)

Углы наклона измеряются после завершения приемов по измерению горизонтальных углов и измеряются для каждой стороны отдельно.

Измерение углов наклона производят при двух положениях вертикального круга: при круге слева (КЛ) и круге справа (КП).

Существуют особенности измерения углов наклона в зависимости от вида выполняемых работ: 1 — прокладка теодолитного хода при съемке местности и сама съемка; 2 — решение инженерных задач.

При измерении углов наклона сторон в теодолитном ходе и при съемке местности желательно, чтобы линия визирования была параллельна линии, соединяющей две соседние точки стороны хода, для которой измеряется вертикальный угол. Это условие может быть обеспечено в том случае, если высота визирования будет равна высоте прибора над точкой стояния теодолита. Для этого сначала измеряют высоту прибора над точкой стояния, а затем устанавливают на другой точке стороны веху (рис. 13, а) и откладывают на ней высоту прибора (отмеряют на вехе расстояние численно равное высоте теодолита над точкой). Место на вехе, соответствующее высоте прибора, закрепляют какой-либо меткой, например, обвязывают вокруг вехи в этом месте яркую ленточку. В дальнейшем визирование зрительной трубой выполняется уже на эту метку, т.е. на высоту прибора.

При выполнении измерений в инженерных целях визирование выполняют на специально установленные либо закрепленные на объекте визирные марки (рис. 13, б ).

Принята следующая методика измерения вертикальных углов.

1. При положении вертикального круга КЛ зрительная труба теодолита наводится на выбранную точку, после чего зажимают закрепительные винты алидады и трубы и более точная наводка производится наводящими винтами.

2. Проверяют положение пузырька уровня на установочном уровне: перед взятием отсчета по вертикальному кругу пузырек уровня должен находиться в нуль-пункте шкалы уровня, т.

3. Производят отсчет по вертикальному кругу (таблица 2, позиция ).

4. Зрительную трубу переводят через зенит и при положении вертикального круга КП выполняются действия, описанные в п.п. 1-3. При этом берется отсчет (таблица 2, позиция ).

5. Вычисляется место нуля (таблица 2, позиция 3).

6. Вычисляется угол наклона (таблица 2, позиция ).

Вычисление угла наклона производится обязательно по двум формулам: один раз, через КЛ — это основная формула, и второй раз — через КП — для контроля. Это объясняется тем, что значение не контролируется. Поэтому, неправильно вычислив место нуля, будет неправильно вычислен и угол наклона. При вычислении угла наклона по двум формулам неправильно вычисленное значение места нуля будет тут же обнаружено.

После измерения вертикального угла на заднюю точку в таком же порядке измеряют вертикальный угол на переднюю точку (таблица 2, позиции ).

Формулы для вычисления угла наклона для разных теодолитов могут быть разными. Это связано с особенностями оцифровки лимба вертикального круга, а также самого устройства вертикального круга и отсчитывания по нему.

В теодолите Т30 деления вертикального круга подписаны против хода часовой стрелки, а отсчитывание производится по одной стороне круга. Формулы для вычисления значения угла наклона и место нуля для теодолита Т30 имеют вид:

, (4.6)

, (4.8)

. (4.9)

При вычислении по формулам (5)-(8) надо к значениям , и , меньшим , прибавить

Для теодолита 2Т30 угол наклона и место нуля вычисляется по формулам:

, (4.10)

, (4.11)

, (4.12)

. (4.13)

В теодолите 2Т30М вычисление угла наклона и места нуля выполняется по формулам, аналогичным теодолиту Т30, т.е. по формулам (5)-(8).

Таблица 2. Журнал измерения вертикальных углов в теодолитном ходе

Угловые величины, Горизонтальное направление, Вертикальный угол

    Скачать с Depositfiles 

                   1.2.1.2 Угловые величины

Наибольшее недопонимание у студентов вызывают угловые величины.

При измерении угловых величин тахеометром важно понимать и помнить, что в горизонтальной плоскости измеряются горизонтальные направления, а в вертикальной плоскости – вертикальные углы.

Угол (имеется в виду плоский угол) – это часть плоскости, заключенной между двумя лучами, лежащими в этой плоскости и выходящими из одной точки (вершины). Т.е. для образования угла всегда необходимо два луча или два направления. Если этим двум направлениям соответствуют какие-то два отсчета  и , взятые по неподвижному измерительному кругу, находящемуся в одной плоскости с указанными лучами и центр которого совмещен с вершиной лучей, образующих угол, то тогда величина  этого угла может быть определена как

          (1.16)

Здесь можно провести аналогию с отрезками прямых. Для того, чтобы говорить об отрезках прямых необходимо первоначально ограничить эти прямые двумя параллельными друг другу линиями. Только в этом случае получится отрезок. Никакая одна прямая, пересекающая другую прямую, не может в отдельности образовать отрезок. Собственно, отрезок – это дуга, на которую опирается центральный угол, вершина которого находится в бесконечности.

1.2.1.2.1 Горизонтальное направление

Горизонтальное направление  — это отсчет по горизонтальному кругу тахеометра, соответствующий тому положению коллимационной плоскости  прибора, при котором она совмещена с измеряемой точкой.  Это не угол, это просто отсчет.

В случае измерения угловых величин в горизонтальной плоскости, при наведении визирной оси на точку можно говорить только об измерении горизонтального направления на точку, взятии отсчета по горизонтальному кругу, но не об измерении угла, так как нет второго горизонтального направления, нет второго отсчета. Чтобы получить второй отсчет надо развернуть коллимационную плоскость на вторую точку. Но это будет уже второе наведение, второе положение коллимационной плоскости. А одному положению коллимационной плоскости всегда соответствует только один отсчет по горизонтальному кругу.

На рис. 9 показано направление на точку , соответствующее ему положение коллимационной плоскости  и отсчет по горизонтальному кругу . Аналогичные элементы и величины показаны и для точки .

1.2.1.2.2 Вертикальный угол.

В отличие от угловых величин, измеряемых в горизонтальной плоскости, при измерениях в вертикальной плоскости можно говорить об измерении именно вертикальных углов, так как в этом случае всегда есть два направления, лежащих в одной коллимационной плоскости. Первое направление – это зенитное направление вертикальной оси вращения прибора, не связанное с наблюдаемой точкой, и которому соответствует отсчет , а второе направление – это направление визирной оси зрительной трубы  (рис. 10), которому соответствует отсчет . Т.е. в этом случае при одном положении коллимационной плоскости получается сразу два отсчета, что позволяет, используя формулу (1.12), сразу же вычислить вертикальный угол.

Для сравнения, чтобы измерить горизонтальный угол между направлениями на две точки необходимо навести коллимационную плоскость сначала на одну точку и взять отсчет, а затем на вторую точку и тоже взять отсчет, т.е. выполнить наведение и измерение дважды.

В геодезической практике используется два варианта вертикальных углов: зенитное расстояние и угол наклона.

Зенитное расстояние  – это вертикальный угол, отсчитываемый в отвесной (вертикальной) плоскости, проходящей через точку стояния, от зенитного направления отвесной линии до визирной (оптической) оси зрительной трубы прибора.

Угол наклона  — это вертикальный угол между визирной осью и ее ортогональной проекцией на горизонтальную плоскость.

Т.е. для определения вертикального угла вообще-то тоже необходимо два направления и, следовательно, два отсчета. И, если строго подходить к вопросу, то вертикальный угол, также как и горизонтальный, вычисляется. Однако здесь есть один очень важный нюанс.

С учетом данных выше определений вертикальных углов отсчет  по вертикальному кругу в обоих случаях соответствует такому положению оптической оси зрительной трубы в коллимационной плоскости, при котором оптическая ось направлена на снимаемую точку. На рис. 12-13 такому положению соответствуют линии .

В случае измерения зенитных расстояний отсчет  соответствует положению оптической оси зрительной трубы, при котором указанная ось совпадает с зенитным направлением отвесной линии (рис. 12), а в случае измерения углов наклона отсчет  соответствует положению оптической оси, при котором она находится в горизонтальной плоскости (рис. 13).

В первом случае отсчет  называется местом зенита , а во втором – местом нуля (рис. 12-13).

С учетом сказанного формула (1.16) может быть переписана под каждый из рассматриваемых случаев следующим образом:

(1.17)

или

. (1.18)

Угол наклона является дополнением зенитного расстояния до  и наоборот, т.е.

(1.19)

Теоретически значения места зенита или места нуля должно быть равно нулю. Однако практически это условие является трудно выполнимым даже в заводских условиях, так как требует физически выставления нулевого отсчета (индекса) шкалы вертикального круга строго в отвесное или строго в горизонтальное положение. Поэтому место зенита или место нуля практически всегда отличается от нуля. В связи с этим величина  или , определяется по результатам калибровки, и после ее выполнения значение соответствующей величины записывается в память прибора.

Обеспечение постоянства указанных величин гарантируется только в случае, если вертикальная ось вращения прибора будет занимать отвесное положение. Поскольку всегда есть небольшое отклонение вертикальной оси от отвесного положения (рис. 15), то это отклонение – угол наклона вертикальной оси вращения прибора — учитывается специальным устройством – компенсатором угла наклона вертикальной оси. Этот учет заключается в том, что по измеренному с помощью компенсатора углу наклона вертикальной оси вращения прибора, вычисляются поправки в

отсчеты по вертикальному и горизонтальному кругу. Таким образом, отсчеты по указанным кругам будут свободны от ошибок из-за угла наклона вертикальной оси вращения прибора.

Компенсатор угла наклона может находиться в 3-х состояниях:

— включен, компенсация производится по двум осям;

— включен, компенсация производится по одной оси;

— выключен.

При включенном компенсаторе гарантируется соблюдение значения места нуля, определенного при калибровке. Т.е. отсчет вертикальных углов ведется не от вертикальной оси вращения прибора, а от отвесной линии. Это обстоятельство и позволяет, используя формулы (1.17) либо (1.18), вычислять значение вертикального угла за одно наведение коллимационной плоскости [1], т.е. при одном положении вертикального круга. Это и есть тот важный нюанс, о котором было сказано выше.

При компенсации угла наклона вертикальной оси по двум осям поправки за наклон вводятся как в отсчеты по вертикальному кругу, так и в отсчеты по горизонтальному кругу.

Если компенсатор включен, но только для одной оси, то поправка за наклон вводится только в отсчеты по вертикальному кругу, а в отсчеты по горизонтальному кругу не вводится. Т.е. в этом случае отсчет вертикальных углов также производится от отвесной линии.

Если компенсатор угла наклона выключен, то отсчет вертикальных углов ведется от вертикальной оси вращения прибора. Это означает, что при углах наклона вертикальной оси превышающей приборную точность измерения вертикальных углов, значения последних будут содержать ошибки, которые невозможно исключить никакими методиками измерений. Ошибки будут тем больше, чем больше отклонение вертикальной оси вращения прибора от отвесной линии. Поэтому при выключенном компенсаторе необходимо постоянно следить за «пузырьком» электронного уровня, чтобы он находился в нуль-пункте уровня.

В современных электронных тахеометрах за исходное направление при измерении вертикальных углов принимается зенитное направление. Но отсчет по вертикальному кругу, соответствующий месту зенита, обозначается в некоторых случаях в руководствах пользователя, не как , а, как , и называется, естественно, местом нуля, хотя вертикальный угол определяется по формуле (1.17). Для перехода от зенитного расстояния к углу наклона используется формула (1.19).

В каком конкретно представлении будет индицироваться вертикальный угол на дисплее тахеометра, в виде зенитного расстояния или в виде угла наклона, зависит от выбора исполнителя при настройке параметров прибора перед измерениями.

Важно иметь представление также и о диапазоне изменений обоих углов.

Угол наклона это всегда угол, находящийся в пределах примерно  и колеблющийся вокруг , причем большие по абсолютной величине значения углов наклона встречаются значительно реже, чем близкие к . Чаще всего углы наклона находятся в диапазоне 

Зенитное расстояние это всегда угол, находящийся приблизительно в пределах от  до  и колеблющийся вокруг , причем значения углов близкие к , т.е. к середине диапазона, встречаются значительно чаще, чем значения, лежащие по краям диапазона.

Возвращаясь к рис. 9, можно сказать, что со станции  на точку  измеряется наклонная длина , горизонтальное направление  и, либо угол наклона , либо зенитное расстояние . А на точку  измеряется наклонная длина , горизонтальное направление  и, либо угол наклона , либо зенитное расстояние .

Только теперь, после измерения горизонтальных направлений  и , может быть вычислен горизонтальный угол  между направлениями на точки  и :

(1.20)

Формально это означает, что горизонтальный угол вычисляется, а не измеряется, поскольку по одному измеренному горизонтальному направлению нельзя получить горизонтальный угол между двумя направлениями.

Фактически же, с точки зрения метрологии, определение угла как разности отсчетов по двум направлениям — это один из методов измерений, называемый методом измерения путем сравнения с мерой. И поэтому, несмотря на то, что угол в данном случае получается как разность двух отсчетов, говорят, что горизонтальные углы измеряются, а не вычисляются.

В случае вертикальных углов наблюдается та же самая ситуация, что ив случае горизонтальных углов. Отличие состоит только в том, что все два отсчета получаются за одно наведение. К тому же, один из отсчетов берется неявным образом, что создает иллюзию взятия в случае вертикальных углов, только одного отсчета по вертикальному кругу.

Такая же ситуация возникает и при измерении длин отрезков. Отсчет по линейке, взятый напротив одного из концов отрезка, не может дать длину отрезка. Обязательно нужен второй отсчет напротив второго конца отрезка. Тогда разность отсчетов и даст длину измеряемого отрезка.

    Скачать с Depositfiles 

Измерение теодолитом горизонтальных углов и углов наклона » Страница 4 » Привет Студент!

Измерение углов наклона

Весьма важной характеристикой вертикального круга, а также параметром, определяющим работу теодолита, является место нуля (МО) вертикального круга.

Предположим, что при положении «круг лево» отсчет на точку местности по вертикальному кругу составил ВК(КЛ). Предположим также, что ноль вертикального круга смещен от положения горизонтальной плоскости на величину МО. При принятой на рисунке оцифровке и ее знаках то же самое можно проследить и при положении «круг право». Разность отсчетов даст значение угла наклона

v = ВК(КЛ) – МО; v = МО – ВК(КП)

С учетом формул (5. 5) можно записать, что

МО = 0, 5 [ВК(КЛ) + ВК(КП)]

Рис. 2. Измерение угла наклона

Последовательность измерения угла наклона (при установленном в рабочее положение теодолите).

При измерениях углов наклона теодолитами без компенсатора при вертикальном круге после грубого визирования на точку В (или С) с помощью прицельного приспособления зрительной трубы обязательно выполнить установку пузырька цилиндрического уровня на середину. Это можно сделать любым подъемным винтом подставки, который позволит это выполнить максимально быстро и с меньшими его поворотами. В теодолитах с компенсатором выполнять такую установку уровня не требуется.

1. Выполнить наведение на т. В или С при КЛ, переместив изображение точки наводящими винтами колонки и зрительной трубы на горизонтальную нить сетки нитей вблизи от центрального перекрестия (либо точно в центр сетки нитей). Взять отсчет по шкале вертикального круга (КЛ: т. В – +1°36, 5′; т. С –  3°18, 0′).

2. Поменять круг (на КП) и выполнить действия по п. 1. Отсчеты также записать в журнал.

Таким образом,

МОв = 0, 5 (КЛв + КПв) = 0, 5 (+1°36, 5′ – 1°38, 0′) = – 0, 75′ = – 45″;

МОс = 0, 5 (КЛс + КПс) = 0, 5 (- 3°20, 0′ + 3°18, 0′) = – 1, 0′ = – 60″.

Допускаются расхождения в значениях места нуля не более двойной точности отсчета по вертикальному кругу. В этом случае определяют значения углов наклона без усреднения величины МО по формулам (5. 5).

В примере:

vв = +1°36, 5′ – (-0, 75′) = +1°37, 25′ = +1°37’15”;

vc = – 3°20, 0′ – (-1, 0′) = – 3°19, 0′ = – 3°19’00”.

Обычно значения углов наклона вычисляют только при КЛ (при КП -контрольное вычисление) и записывают в соответствующей строке журнала.

Значение места нуля вертикального круга стремятся сделать равным или очень близким к нулю.

Используемая литература: В.Н. Попов, С.И. Чекалин. Геодезия: Учебник для вузов.- М.: “Горная книга”, 2007.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Что такое тахеометрическая съёмка – Геодезия и Строительство

15 мая 2019

С XIX века и по сегодняшний день, для получения топографических планов местности часто используется тахеометрическая съёмка. Планово-высотное положение точек при этом определяется, как правило, полярным способом, при котором измеряется полярный угол β, угол наклона ν и расстояние D (рис.1). Либо же, осуществляется угловая засечка тахеометром. Для этой цели используются оптические или оптико-электронные тахеометры.

Определение «тахеометр» впервые, в ХIХ веке ввел венгерский геодезист Тихи. В переводе с греческого это означает «быстро измеряющий».

С помощью оптического тахеометра угол β измеряется по горизонтальному кругу, угол наклона ν по вертикальному кругу, а расстояние D по нитяному дальномеру.

Рис 1

Во второй половине прошлого века были созданы светодальномеры компактных размеров. Это позволило устанавливать их на теодолит и с их помощью выполнять более точное измерение расстояний по сравнению с нитяным дальномером. Впоследствии, приборостроение эволюционировало так, что можно было интегрировать светодальномер и теодолит в единый корпус прибора.

Однако прорывом в геодезическом приборостроении по праву можно считать выпуск первого электронного тахеометра AGA-136 швейцарского производства. В этом инструменте оптическая система считывания была заменена на электронную. А так как прибор был оснащен светодальномером, то измерения и углов, и расстояний стали выполняться в автоматическом режиме.

Позднее, в электронный тахеометры стали внедряться вычислительные платы и полевые программы для выполнения геодезических работ. Приборы были дополнены встроенной памятью, что позволило исключить необходимость ведения полевого журнала. За счет всего вышеперечисленного, скорость выполнения работ повысилась в разы. Значительно увеличилась точность и надежность полученных результатов измерений.

Вернемся к основополагающим принципам выполнения тахеометрической съемки…

Тахеометрическая съёмка местности обычно осуществляется при круге право с опорных точек (станций), в качестве которых могут быть использованы пункты государственной геодезической сети, сети сгущения, а также пункты съёмочной геодезической сети. Последняя может быть создана различными способами:

• в виде теодолитно-нивелирных ходов, когда плановое положение опорных пунктов могут определять проложением теодолитных ходов, а их высоты получены из геометрического нивелирования;
• в виде теодолитно-высотных ходов, когда высоты определяют из тригонометрического нивелирования;
• в виде тахеометрических ходов, отличающихся от предыдущих тем, что измерения выполняют с помощью электронного тахеометра.

При выполнении съёмки оптическим (не электронным тахеометром) прибор устанавливают на точку В, центрируют и горизонтируют. Прежде чем начать работу на каждой станции, определяется значение МО и измеряется высота инструмента i. Затем наводят зрительную трубу тахеометра по вертикальной сетке нитей на заднюю опорную точку А (либо переднюю опорную точку) и ориентируют прибор так, чтобы при этом отсчёт по горизонтальному кругу был равен 0. После этого лимб закрепляют и начинают набор пикетов. При этом перекрестье сетки нитей наводят на рейку, установленную на точке местности, и измеряют горизонтальный (β) и вертикальный (ν) углы, а нитяным дальномером измеряют расстояние D до неё. Результаты измерений записывают в полевой журнал.

Превышение h вычисляют из тригонометрического нивелирования

Здесь l – высота знака (высота точки наведения на рейке, по которой берётся отсчет при измерении вертикального угла ν). Для простоты вычислений при обработке журнала обычно во время съёмки выбирают i = l. Для этого во время съёмки пикетов среднюю нить сетки зрительной трубы прибора наводят на точку рейки, соответствующую высоте инструмента.

Снимаемые точки (пикеты), в которых устанавливают рейку во время съёмки, выбирают таким образом, чтобы при минимальном их количестве правильно изобразить снимаемую ситуацию и рельеф. Одновременно с выполнением работы рисуют абрис (рис.2). На нём отображают станцию, направление ориентирования горизонтального круга, ситуацию и расположение снимаемых пикетов, их номера и соответствующими условными знаками отмечают ситуацию местности. Здесь же пунктирными линиями изображают схему рельефа, а стрелками указывают направления склонов местности. Высотные пикеты должны быть установлены по всем основным линиям направления рельефа: водоразделам, водостокам, линиям скатов.

Рис 2

По завершению съёмки на станции прибор вновь визируют на начальное направление, чтобы проверить, не сместился ли во время работы лимб инструмента. Этот отсчёт может отличаться от исходного не более чем на угловую величину, установленную инструкцией для съемки конкретного масштаба.

Как правило, это несколько угловых секунд. Если допуск превышен, все измерения на данной станции выполняют заново. Аналогичную операцию следует выполнять и в процессе съёмки каждых 10 – 15 точек, чтобы исключить переделку большого объёма работ.

Обработку тахеометрической съёмки производят в следующем порядке:

1. Вычисляют углы наклона с учётом МО, измеренного на каждой станции;
2. Вычисляют расстояние для каждого пикета из дальномерных измерений;
3. Вычисляют превышение h;
4. Вычисляют отметки пикетов

Hi = Hст + hi,

где Hi – отметка пикета, Hст – отметка станции, hi – вычисленное превышение между станцией и пикетом.

Рис 3

При построении плана тахеометрической съёмки (классическими, не компьютеризированными способами) предварительно строят координатную сетку и наносят по координатам точки хода. Нанесение на план снятых точек выполняют с помощью транспортира, совмещая его нуль с направлением, принятым на станции за начальное. После этого отмечают направление для каждой снятой точки и, затем, по поперечному масштабу откладывают расстояние от станции до пикета и накалывают точку. Рядом с наколотой точкой пишут номер пикета и отметку точки.

По результатам съёмки накладывают на план ситуацию местности и проводят горизонтали, интерполируя между соответствующими нанесёнными точками. План тахеометрической съёмки вычерчивают, используя условные знаки. Пример выполнения плана тахеометрической съёмки показан на рис 3.

Угловые измерения в геодезии методические указания к выполнению лабораторных работ по учебной дисциплине

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Кемеровской области

Кузбасский техникум архитектуры, геодезии и строительства

УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ГЕОДЕЗИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ ОП.05 ГЕОДЕЗИЯ
для студентов очной формы обучения

специальности: 270831 Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов

Кемерово, 2014
СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Занятия по изучению устройства теодолита, выполнению поверок и юстировок теодолита, а также по измерению горизонтальных и вертикальных углов являются первыми лабораторными занятиями по учебной дисциплине ОП.05 Геодезия. Это объясняется важностью данного вида измерений и
необходимостью знаний и навыков, полученных на этих занятиях для
формирования профессиональной компетенции ПК 1.1. Участвовать в геодезических работах в процессе изыскания автомобильных дорог и аэродромов и для усвоения последующего материала по дисциплине.

При изучении курса «Геодезия» будущим техникам- дорожникам очень важно понять её практическое место и значение в
выбранной профессии. Изучение и освоение теодолита, одного из наиболее
применяемых в строительстве геодезических приборов, приоткрывает
дверь в их будущую профессию.

Лабораторные занятия проводятся после лекции по изучаемой теме.
Изучаются наиболее применяемые в строительстве марки теодолитов и
методы измерения горизонтальных и вертикальных углов. Занятия
проводятся с подгруппой, которая, в свою очередь, разбивается на бригады
численностью не более 3-х человек. Каждая бригада получает на занятие
теодолит, штатив, журнал для записи измерений, технический паспорт
теодолита.

1 Основные достоинства оптических теодолитов
Главное преимущество оптического теодолита перед своими высокотехнологическими электронными собратьями – простота конструкции и независимость от элементов питания. Разумеется, цена оптического теодолита значительно ниже электронных аналогов, что также объясняет его популярность среди геодезистов, ведь зачастую от прибора требуется выполнение его изначальной функции – исключительно измерения направлений и вычислений углов. При этом пользователь не видит смысла переплачивать огромные деньги за большое количество дополнительных функций, таких как большой объем памяти, наличие фотокамер или беспроводных интерфейсов передачи данных. Оптический теодолит обладает минимальным набором возможностей – но эти возможности являются ключевыми, и этот прибор справляется с поставленными задачами на все сто процентов. Оптические теодолиты – надежные приборы, проверенные временем. Благодаря отсутствию в своей конструкции электронных элементов, оптические теодолиты могут работать в таких условиях, где применение электронных теодолитов и тахеометров не представляется возможным. Эти приборы успешно эксплуатируются в условиях экстремально низких температур и даже сильного радиационного заражения местности.

Именно оптические теодолиты пришли на помощь во время ликвидации последствий аварии на АЭС Фукусима в Японии, несмотря на то, что эта страна является признанным лидером в производстве высокотехнологических электронных приборов. Оптические теодолиты имеют прочный и надежный корпус, обеспечивающий превосходную защиту от внешних факторов. Даже в условиях проливного дождя, пыльной бури, крепких морозов или вибраций на строительной площадке эти приборы сохраняют работоспособность и гарантируют получение точных результатов измерений.

Принципы измерения углов на местности

Пусть на местности закреплены три геодезических пункта т1, т2 и т3 (рис. 2.1). Через эти пункты можно единственным образом провести некоторую наклонную плоскость и измерить плоский угол между двумя направлениями. Однако измеренная величина угла будет недостаточна для достижения поставленных целей.

Прежде всего, требуется знать проекцию этого угла на горизонтальную плоскость, то есть, измерению подлежит двугранный угол между отвесными плоскостями, которым принадлежат геодезические пункты. Такие плоскости в геодезии называются коллимационными.

Физически коллимационная плоскость реализуется в приборе за счет вращения зрительной трубы вокруг горизонтальной оси. Мерой указанного двугранного угла служит плоский горизонтальный угол, который измеряется следующим образом. С помощью отвеса центр градуированного круга размещается над вершиной измеряемого угла.

Рис. 2.1. Общая схема измерения углов на местности

Плоскость градуированного круга приводится в горизонтальное положение. Неподвижная часть круга называется «лимбом». Подвижная часть, которая вращается совместно со зрительной трубой вокруг вертикальной оси и несет на себе элементы отсчетного устройства, называется «алидадой». По шкале лимба можно наблюдать горизонтальное направление коллимационной плоскости.

Для определения высотного положения предметов в коллимационных плоскостях последовательно располагается плоскость вертикального круга, центр которого совмещен с горизонтальной осью вращения трубы. На вертикальном круге вращается лимб, а алидада остается неподвижной. По шкале вертикального круга можно наблюдать направления визирной оси в вертикальной плоскости.

Таким образом, теодолит обеспечивает наблюдения двух направлений из некоторой точки местности.

Измерение горизонтальных углов. Геодезическое понятие горизонтального угла отличается от понятия геометрического. В геометрии плоский угол – это меньшая часть плоскости между двумя лучами, выходящими из одной точки. То есть область изменения геометрических углов от 0 до 180 градусов.

Рис. 2.2. Схема измерения горизонтальных углов

В геодезии угол целесообразно понимать как меру вращения, без ограничения области изменения. На местности, где производят угловые измерения, различают верх и низ, или иначе говоря, направления зенита и надира. Если определены верх и низ, то соответственно возникают понятия «право» и «лево» (рис. 2.2).

Нетрудно заметить, что между коллимационными плоскостями существуют два угла, которые в сумме образуют полный круг, то есть 360°. Выйти из неопределенности можно двумя путями.

Первый путь состоит в том, что угол считается ориентированным по направлению вращения. За положительное принимается направление по часовой стрелке, если на угол смотреть сверху. При расположении наблюдателя над вершиной измеряемого угла и лицом к области этого угла по левую руку будет исходная сторона угла, а по правую – конечная сторона. В этом случае горизонтальный угол вычисляется по правилу «правое горизонтальное направление минус левое».

Второй путь – это ориентирование по направлению теодолитного хода. Положительным считается обход контура по часовой стрелке, поэтому, как правило, измеряются правые по ходу горизонтальные углы. Для того чтобы вычислить значение правого по ходу горизонтального угла, следует использовать (рис. 2.2) соотношение

β = З – П, (2.1)

где З – значение заднего горизонтального направления,

П – значение переднего горизонтального направления.

Если значение З оказывается меньше, чем значение П, то при вычислении угла к З следует прибавлять 360 градусов.

Измерение вертикальных углов. Геодезическое понятие вертикальных углов принципиально отличается от геометрического толкования. В геометрии вертикальными считаются накрест лежащие углы между двумя пересекающимися плоскостями. В геодезии это углы между направлениями в вертикальной плоскости.

Существует два принципа определения вертикальных углов (см. рис.2.3).

Рис. 2.3. Схема измерения вертикальных углов

1. Измерение зенитного расстояния z – угла в вертикальной плоскости между заданным направлением и направлением зенита. Такой принцип используется при точных угловых измерениях. Область изменения зенитного расстояния от 0 то 180 градусов. Зенитное расстояние – это плоский угол в традиционном геометрическом понимании.

2. Измерение угла наклона ν – угла в вертикальной плоскости между заданным направлением и линией горизонта, которая лежит в горизонтальной плоскости. Углы наклона считаются положительными, если наблюдаемое направление выше линии горизонта, и, соответственно, отрицательными, если ниже. Область изменения угла наклона -90º ≤ ν ≤ 90º.

Углы наклона и зенитные расстояния связаны зависимостью

ν = 90º – z . (2.2)

При измерении вертикальных углов используются понятия «место нуля» и «место зенита».

Место нуля (М0) – это отсчет по шкале вертикального круга в том случае, когда визирная ось зрительной трубы горизонтальна. Для определения М0 теодолит приводят в рабочее положение и выполняют визирование на удаленную цель при двух положениях вертикального круга. Сравнивая отсчеты по вертикальному кругу при круге лево (Л) и круге право (П), определяют место нуля и угол наклона. В зависимости от устройства шкалы вертикального круга используются различные зависимости для определения М0. После определения М0 данного прибора, измерение углов наклона можно производить при одном положении вертикального круга, а также производить с помощью теодолита геометрическое нивелирование.

Косвенные измерения горизонтальных углов. Измерив три стороны треугольника, можно вычислить все три угла при вершинах. Понятно, что такие действия можно считать косвенным измерением углов. Полученный этим путём результат может оказаться точнее, чем непосредственные измерения.

Рис.2.4. Схема косвенного измерения горизонтальных углов

Рассмотрим принципиальную схему косвенного измерения горизонтального угла (рис. 2.4).

Пусть лазерным прибором измерены горизонтальные проложения трёх сторон треугольника B, l₁, l₂. В системе прямоугольных координат К1, К2 правый по ходу горизонтальный угол U может быть определён в следующем виде

(2.3)

(2.4)

Использование косвенных угловых измерений позволяет производить горизонтальные съёмки без использования теодолита.

Узнать еще:

Определения углов для геодезистов

angle— Разница в направлении между двумя сходящимися линиями. Классифицируются как горизонтальные, вертикальные, наклонные, сферические или эллипсоидальные, в зависимости от того, измеряется ли он в горизонтальной, вертикальной или наклонной плоскости или на изогнутой поверхности.

острый угол – Угол меньше прямого (90 ° или π / 2 радиан). См. Также угол , дополнение к

угол, отрегулированный – Установленное значение угла.Скорректированный угол может быть получен либо из наблюдаемого угла, либо из заключенного угла.

угол, азимут – Направление одной точки или объекта относительно другого, где направление линии выражается как угол по часовой стрелке от 0 ° до 360 ° от опорного меридиана. Азимутальный угол отсчитывается от юга в геодезии и от севера в навигации. При кадастровой съемке допускается любой вариант. Квадрантальные азимуты правильно называются пеленгами; Азимуты полукруга используются в астрономии.Базовый меридиан может быть координатным, магнитным, астрономическим или геодезическим. См. Также угол , зенит.

угол, центральный – ¹ Угол в центре радиуса дуги окружности, заключенный между радиусами, проходящими через начало (P.C.) и конец (PT) дуги. Этот угол равен изменению направления касательных к дуге, проходящих через ПК. и П. При съемке выравнивания его обычно называют дельта-углом (). ² Угол в системах кривых, содержащих составные кривые или спиральные и круговые кривые, между начальным и конечным радиусами или начальной и конечной касательными.Для спиралей центральный угол называется тета (θ), или △ _s . См. Также угол , тета.

угол, дополнение до – Разница между острым углом и одним прямым углом (90 ° или π / 2 радиан). См. Также угол острый.

угол, заключенный – Внутренний угол между соседними сторонами замкнутой фигуры, полученный вычитанием суммы всех других внутренних углов фигуры из теоретического значения суммы всех внутренних углов.

угол, отклонение – Горизонтальный угол, измеряемый от продолжения предыдущей линии, вправо или влево, до следующей линии.

угол, дельта – См. Угол , центральный.

угол, углубление – Вертикальный угол, измеренный в центре перспективы между истинным горизонтом и перпендикуляром фотографии.

угол двугранный – Угол, образованный двумя пересекающимися плоскостями. Двугранный угол измеряется в плоскости, перпендикулярной каждой из двух пересекающихся плоскостей и линии их пересечения.

угол падения – ¹ При топографической съемке – вертикальный угол точки наблюдения между плоскостью истинного горизонта и линией визирования до видимого горизонта. ² В фотограмметрии – вертикальный угол на аэродроме между истинным и видимым горизонтом, который обусловлен высотой полета, кривизной Земли и рефракцией.

угол, прямой – Угол, измеренный непосредственно между двумя линиями, в отличие от угла отклонения при перемещении.См. Также угол вправо, угол влево.

угол, расстояние – Два угла в треугольнике, противоположные известной стороне и стороне, вычисляемой по закону синусов.

угол, расширение – Разница между углом и четырьмя прямыми углами (360 ° или 2π радиан).

угол, внешний —Угол между любыми двумя смежными сторонами на внешней стороне треугольника или многоугольника.

угол, горизонтальный – Угол в горизонтальной плоскости.Направления могут быть на объекты в горизонтальной плоскости; или они могут быть линиями пересечения горизонтальной плоскости с вертикальными плоскостями, содержащими объекты.

angle , включены —Внутренний угол между смежными сторонами в треугольнике или многоугольнике.

угол, внутренний- 1 Угол, образованный между двумя сторонами внутри треугольника или многоугольника. 2 Для выравнивания и / или описания границ внутренний угол составляет 180 градусов минус центральный угол, если угол равен или меньше 180 градусов; в противном случае это центральный угол минус 180 градусов.

угол, измеренный – Угол, измеренный с помощью инструмента без каких-либо поправок на местные условия.

угол, тупой – Угол больше одного прямого (90 ° или π радиан) и меньше двух прямых углов (180 ° или π радиан).

угол, правый— Угол, ограниченный двумя радиусами, которые пересекают четверть окружности. Угол 90 градусов в шестидесятеричной системе счисления. Угол 100 градусов по сотенной системе счисления.

угол, перекос – Острый угол, образованный между линией, перпендикулярной одной центральной линии, и другой центральной линией. Угол, на который две пересекающиеся линии отклоняются от прямого угла (90 ° или π / 2 радиан).

угол, сферический – Угол между большими кругами на сфере. Сферический угол измеряется либо двугранным углом плоскостей больших окружностей; или плоским углом между касательными к большим окружностям на их пересечении.

угол, сфероидальный – Угол между двумя кривыми на эллипсоиде, измеряемый углом между их касательными в точке пересечения.

угол, прямой – Два прямых угла (180 ° или π радиан).

угол, дополнение – Разница между углом и двумя прямыми углами (180 ° или π радиан).

angle, theta – ¹ В конформной конической проекции Ламберта – угол схождения на развитой поверхности конуса между центральным меридианом и меридианом, проходящим через точку. ² В спирали Эйлера (клотоида) – центральный угол спирали, измеренный в точке пересечения касательных, проходящих через T.S. и S.T точки спирали. Также известен как угол тета (θ) или △ _s . См. Также угол , центральный.

угол, вертикальный – Угол в вертикальной плоскости. При съемке одним из направлений, образующих вертикальный угол, обычно является либо направление вертикали (зенит), и в этом случае угол называется «зенитным расстоянием»; или линия пересечения вертикальной плоскости, в которой угол лежит с плоскостью горизонта, и в этом случае угол называется «углом возвышения» или «углом понижения», или просто «высотой».”

угол, зенит – Угол меньше 180 ° между плоскостью небесного меридиана и вертикальной плоскостью, содержащей наблюдаемый объект, отсчитываемый от направления поднятого полюса. Сферический угол в зените в астрономическом треугольнике, который состоит из полюса, зенита и небесного тела. См. Также угол , азимут.

Уравнение угла – См. Уравнение , угол.

угловой метод регулировки —См. регулировка углового метода.Угол схождения – см. Параллакс .

угол охвата – угол при вершине конуса лучей, проходящих через переднюю узловую точку линзы; угол поля. См. Также объектив , узкоугольный; линза нормальноугольная; широкоугольный объектив.

угол тока — Угловая разница между 90 ° и углом, образованным током с измерительной частью.

угол поля зрения —См. Угол обзора .

угол наклона – угол возвышения или угол наклона. См. Также высоту .

угловая точка – ¹ Памятник, обозначающий точку на нерегулярной линии границы, линии резервации, границе частного притязания или вновь установленной, не прибрежной меандровой линии, на которой происходит изменение направления. ² Маркер в точке хода, указывающий на изменение направления хода в этой точке. ³ Точка съемки, в которой трасса или граница меняют направление по сравнению с предыдущим курсом. ⁴ Маркер, устанавливаемый для обозначения точки, в которой есть изменение направления линии съемки.

угол влево —Горизонтальный угол, измеренный против часовой стрелки от предыдущей строки к следующей. См. Также угол, прямой.

угол вправо —Горизонтальный угол, измеренный по часовой стрелке от предыдущей строки к следующей.См. Также угол, прямой.

угловое искажение – см. Искажение , угловое; конформность.

Угловое возвышение —См. Высоту .

угловая ошибка закрытия —См. ошибка закрытия (определение 2).

Угловое увеличение —См. Увеличение , угловое [ОПТИКА].

угловой параллакс – см. Параллакс .

–

Источник: NSPS «Определения геодезических и связанных терминов», использовано с разрешения.

Часть набора текстов экзаменов LearnCST.

Файлы коэффициента солнечного освещения и угла обзора датчика

Вернуться в Landsat Collection 1 Информация

Файл угловых коэффициентов используется в качестве входных данных для инструментов, которые позволяют пользователям определять углы обзора датчика и солнца. Выходные файлы этих инструментов, называемые «диапазоном углов», представляют собой изображения, содержащие углы обзора Солнца и датчика.

На этой странице описывается архитектура и зависимости датчика и углов обзора от солнечного угла.Инструменты и документация по датчику и углу обзора находятся внизу страницы.

Landsat Collection 1 Продукты уровня 1 содержат радиометрически и геометрически скорректированные данные изображения для каждого спектрального диапазона и доставляются в виде цифровых чисел с фиксированной запятой (8-битные для Landsat 4-5 и Landsat 7; 16-битные для Landsat 8).

Их можно преобразовать в яркость или отражательную способность на уровне датчика с помощью параметров аддитивного и мультипликативного масштабирования, содержащихся в файле метаданных, который поставляется с продуктами.Данные точно регистрируются в сетке проекции карты Универсальной поперечной проекции Меркатора (UTM) (или для Антарктиды – полярной стереографической (PS)), что упрощает построение пиксельных наземных координат из углов продукта.

Некоторым приложениям требуется дополнительная информация о геометрии сцены, включая высоту, уклон / аспект, углы обзора датчика (возвышение и азимут) и / или углы солнечного освещения.

Известные проблемы

В апреле 2020 года Геологическая служба США обнаружила проблему с инструментами создания углов Landsat, которые предоставляются для помощи некоторым пользователям в создании диапазонов солнечного освещения и углов обзора датчиков из файла угловых коэффициентов <* _ANG.txt> поставляется с продуктами Landsat 4-7 Level-1 из коллекции 1. При определенных обстоятельствах могут возникать разрывы в зенитной и азимутальной полосах сенсора, создаваемые этими инструментами. Это влияет на более широко используемые диапазоны углов солнечного излучения, которые используются для попиксельной корректировки солнечного излучения для преобразования коэффициента отражения от верхних слоев атмосферы (TOA), хотя они менее заметны. Сбор 1 на информационные продукты Landsat 8 эта проблема не влияет. Это было исправлено в Landsat Collection 2 и не повлияет на диапазоны углов, которые входят в состав продуктов Collection 2 Level-1.

Посетите страницу известных проблем с диапазоном углов обзора датчика Landsat для получения дополнительных сведений об этой проблеме. Инструмент создания 4-7 углов Landsat был обновлен, чтобы исправить эту проблему. Пользователи этих инструментов, особенно те, кто полагается на углы обзора датчика, должны загрузить и использовать обновленные версии этих инструментов.

Следующие технические детали определяют результат диапазонов углов обзора для продукта, в котором они созданы:

1. Геометрия обзора датчика и солнечного освещения изменяется в зависимости от времени и местоположения из-за положения и движения солнца; положение, ориентация и движение спутника; и расположение отображаемого объекта на (вращающейся) поверхности Земли.
2. Датчик и солнечные углы определены относительно местной системы координат с центром в отображаемой точке на поверхности Земли. Ось z представлена ​​вектором, перпендикулярным эллипсоиду Земли в точке, ось y – геодезический север, а ось x – геодезический восток.
3. Архитектура визуализирующего прибора, включая расположение и компоновку фокальной плоскости, влияет на результаты. Результаты выглядят существенно по-разному в зависимости от архитектуры прибора.Например, сканер-метелка от Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +), Landsat 4-5 Thematic Mapper (TM) и Landsat 1-5 Multispectral Scanner (MSS) для инструментов Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) и тепловизора. Инфракрасный датчик (TIRS) в фокальной плоскости.

4. Угловые диапазоны определяются как азимутальный и зенитный углы для спектрального диапазона каждого продукта. Пользователи могут найти эту информацию полезной в виде векторных направлений X-Y-Z. Хранение этой информации в виде двух углов, а не трех компонентов вектора, уменьшает размер набора данных, связанного с этой информацией, и делает его более управляемым как с точки зрения хранения, так и с точки зрения распределения.На рисунке 1 ниже показаны эти отношения (θz = зенитный угол θA = азимутальный угол).

   Рис. 1. Углы и векторы, связанные с полосами изображения

Угловые диапазоны позволяют пользователю лучше понять, как геометрия обзора датчика и геометрия солнечного освещения влияют на объект, воспринимаемый прибором.Эта информация важна для анализа эффектов, таких как функция распределения двунаправленного отражения (BRDF).

На рисунке 2 показана местная система координат, в которой определены углы обзора, где θ представляет зенитные углы, а ϕ представляет собой азимутальные углы. Эта система координат представлена ​​осью z, перпендикулярной эллипсоиду Земли, и осью x / y, определяемой геодезическими направлениями восток и север.

Одним из факторов, влияющих на вычисленные зенитные углы, является кривизна Земли.Рисунок 3 демонстрирует кривизну, показывая, как изменяется местная вертикальная ось, когда наблюдаемый объект удаляется от надира по отношению к спутнику. Кривизна Земли заставляет ось z отклоняться дальше от вектора обзора спутника в надире. Эта кривизна оказывает заметное влияние на зенитные углы обзора. Что касается полосы обзора в зените Солнца, это основной источник отклонений, поскольку положение солнца меняется относительно медленно в течение времени съемки одной сцены.

Архитектура фокальной плоскости сенсора также играет роль в определении выходных значений угловых диапазонов. На рисунке 4 ниже показаны схемы расположения фокальной плоскости приборов Landsat 8 OLI и Landsat 7 ETM. Приборы Landsat 8 OLI и TIRS представляют собой формирователи изображений с подвижной щеткой с фокальными плоскостями, охватывающими всю ширину полосы обзора Landsat. Полное покрытие полосы пропускания достигается за счет использования нескольких сборок микросхем датчика (SCA) по всей трассе с достаточным перекрытием между соседними SCA, чтобы избежать пробелов в покрытии.Это перекрытие между SCA и SCA достигается за счет смещения альтернативных SCA вдоль пути, так что смежные SCA могут покрывать перекрывающиеся части поперечного поля обзора (FOV). Landsat 8 OLI использует 14 SCA для покрытия всей полосы, причем 7 нечетных SCA (с 1 по 13) расположены немного впереди надира. 7 четных SCA (от 2 до 14) расположены немного кормой. Для Landsat 8 TIRS центральный SCA-C указывает вперед, а подвесные SCA (A и B) – назад.

Сканирующее зеркало Whiskbroom в приборе Landsat 7 ETM + выполняет двунаправленное сканирование в поперечном направлении спутника.Детекторы в фокальной плоскости расположены в параллельных рядах, один столбец покрывает ширину полосы вдоль траектории одного сканирования, при этом нечетные, четные детекторы и полосы разделены в направлении вдоль сканирования. Компоновка фокальной плоскости Landsat 4-5 TM очень похожа, за исключением набора детекторов панхроматического диапазона, а тепловой диапазон будет содержать 4 детектора, а не 8.

Рис. 4. Схемы фокальной плоскости Landsat 8 OLI и Landsat 7 ETM +

Ключевой проблемой при анализе геометрии обзора для датчиков OLI и TIRS является смещение вдоль пути между соседними SCA, поскольку эта геометрия фокальной плоскости приводит к неоднородностям в геометрии обзора на границах SCA.Угол обзора изменяется за счет чередования четной / нечетной геометрии SCA. Распределение спектральных полос вдоль трассы приводит к тому, что углы обзора различны для каждой спектральной полосы. Комбинация этих эффектов, смещения вдоль пути для каждого диапазона, а также смещения вдоль пути и поперек пути для каждого SCA, создает набор азимутальных углов, которые меняются по значению для каждого SCA.

Эффект проецирования вектора прямой видимости датчика (LOS) в местную систему координат вызывает скачкообразное изменение азимутальных углов для соседних SCA (см. Рисунок 5).Переменный вид спереди / сзади SCA дает картину чередования более высоких (более светлых) и более низких (более темных) значений в поле обзора инструмента (IFOV).

Рис. 5. Азимутальные углы Landast 8 OLI для точек, отображаемых одновременно в двух OLI SCA.

На рисунке 6 ниже показан диапазон азимута и зенитного угла датчика для изображения Landsat 8 с трассы / ряда 163/047, полученного в 175-й день 2014 года для диапазона 6. Переменная диаграмма в диапазоне углов обзора спутника по азимуту и ​​переход от светлого к темному в центре изображения – результат датчика движения SCA Landsat 8.Переход от более темного к более светлому переходу от центра полосы зенитных углов к внешним краям обусловлен локальной системой координат, имеющей ось z, нормальную к поверхности земного эллипсоида.

Рис. 6. Диапазон углов обзора датчика Landsat 8 OLI Azimuth (слева) и зенита (справа) для диапазона 163/047 Band 6, полученный в день 175 2014 г.

В качестве окончательной демонстрации этих эффектов, образцы профилей координат отображаются как для азимутального, так и для зенитного углов (см. Рисунок 7).По оси ординат графиков профиля указаны сотые доли градуса. Переходы между SCA можно увидеть в обоих наборах профилей, однако изменения гораздо более заметны в профиле азимутального угла. Наибольшая изменчивость углов обзора сенсора сцены связана с азимутальным углом.

Рис. 7. Образцы профилей направления Landsat 8 OLI для азимутального и зенитного углов датчика

По сравнению с пониманием характеристик углов обзора датчиков инструментов Landsat 8, датчики Landsat 7 ETM + и Landsat 4-5 TM представляют меньшую проблему.Для азимутального угла датчика эффект проецирования вектора LOS датчика в местную систему координат вызывает скачкообразное изменение азимутальных углов только тогда, когда зеркало пересекает местоположение непосредственно надиром в положение космического аппарата (см. Рисунки 8 и 9).

Рис. 8. Азимутальные углы спутников Landsat 7 ETM + и Landsat 4-5 TM для точек, полученных в результате последовательных сканирований.

Рис. 9. Диапазон углов обзора датчика Landsat 7 ETM + Azimuth (слева) и зенита (справа) для диапазона 163/047 Band 5, полученный в день 294 2002 года.

На рис. 10 показаны примеры профилей изображений, просматриваемых датчиком. Как видно на азимутальном изображении ETM +, имеется только один переход от видимого света к темному, и это изменение происходит вдоль трека в позиции наблюдения датчика надира. Полоса зенитного угла обзора ETM + аналогична полосе обзора прибора OLI с небольшими неоднородностями, которые присутствуют при переходе от сканирования к сканированию, но имеют гораздо менее выраженный эффект, но аналогичны таковым для зенитного SCA-to-SCA. изменения в изображении OLI.

Рис. 10. Образцы профилей направления Landsat 7 ETM + для азимутального и зенитного углов датчика.

Зависимости от времени возникают во время захвата, поскольку углы обзора спутника и солнца меняются в пределах данной сцены. По той же причине, что каждый SCA имеет свой уникальный угол обзора, каждый SCA каждого диапазона просматривает один и тот же объект на земле в несколько разное время. Эта временная задержка между полосами SCA заставляет углы обзора солнца и спутника различаться, поскольку данный объект просматривается каждым диапазоном и SCA во время захвата; следовательно, положение спутника и солнца, связанное с объектом, различается.

Один из способов понять, как время влияет на солнце и углы обзора датчика, – это посмотреть на величину изменения задействованных временных зависимостей. На рисунке 11 ниже перечислены некоторые из этих временных зависимостей в рамках данного снимка Landsat 8. Изменчивость в зависимости от сцены, указывающая на изменение орбиты спутника, имеет гораздо большую величину, чем величина вращения Земли, которая намного больше, чем величина орбиты Земли вокруг Солнца.

Рисунок 11.Временные зависимости для диапазонов наблюдения за солнцем и датчиками.

SCA для каждой полосы также смещены, создавая задержку до 1,1 секунды между моментом, когда объект отображается на передней и задней полосах данного SCA. Комбинирование этой временной задержки, скорости изменения и углового смещения между полосами для данного SCA показывает, что наибольшее угловое изменение в пределах захвата можно ожидать в углах обзора датчика.

В отношении азимутального угла и местной системы координат наибольшая изменчивость углов обзора датчика сцены связана с азимутальным углом.Это поддерживается на рисунках 6 и 7, а также вычисляется статистика для угловых диапазонов набора данных 163/047, показанных в таблице ниже.

Таблица 1. Статистика диапазона углов обзора Landsat 8 OLI: 163/047 Полоса 6, данные получены в день 175 2014 г.

В качестве последнего взгляда на возможные вариации угловых диапазонов рассмотрим угловые диапазоны солнечного освещения. Из-за наклона полярной оси (z) Земли по отношению к плоскости орбиты движения вокруг Солнца и эксцентриситета, связанного с этой орбитой, наблюдается видимое движение Солнца по отношению к звездам.Это приводит к изменению геометрии солнечного освещения для данного наблюдаемого места на поверхности Земли от одного измерения к другому.

Когда Земля наклонена к Солнцу для данной точки наблюдения на Земле (местное лето), Солнце кажется выше над горизонтом, а когда Земля наклонена от Солнца для данной точки наблюдения (местная зима), Верно и обратное – Солнце кажется ниже в небе (см. рис. 12).

Рисунок 12.Наклон оси Земли и сезонные эффекты.

Влияние этих изменений положения Солнца на азимут солнечного освещения и зенитные углы для конкретного места на поверхности Земли – в центре сцены на пути / строке 163/047 Всемирной системы отсчета – показано на рисунке 13 и 14, на которых показано, что изменение положения Солнца по сезонам приводит к значительным изменениям углов солнечного освещения для этого участка.

Рисунок 13.Азимут и зенитный углы Солнца относительно центра сцены WRS 163/047 в динамике.

Рис. 14. Геодезическое положение Солнца для центра сцены WRS 163/047 во времени.

На рисунке 15 показаны диапазоны азимута и зенитных углов обзора датчика для 163/047 день 319 2014 года для диапазона 6. На рисунке 16 показаны диапазоны азимута и зенитных углов солнечного освещения для того же диапазона.

Рис. 15. Азимут (слева) и зенит (справа) датчика Landsat 8 OLI Диапазон углов обзора для диапазона 163/047 Band 6, полученный в 2014 г., день 319.

Рис. 16. Азимут Landsat 8 OLI (слева) и зенит (справа) Полоса углов обзора Солнца для диапазона 163/047, полоса 6, полученная в 2014 г., день 319.

Таблица 2 показывает статистику диапазона углов обзора за 163/047 день 319 2014 года для диапазона 6. Углы датчика выглядят так же, как в таблице 1, в то время как солнечные углы показывают различия, связанные с ожидаемыми сезонными изменениями.

Таблица 2. Статистика диапазона углов обзора Landsat 8 OLI: 163/047 Полоса 6, полученная в 2014 г., день 319.

Та же логика применяется при рассмотрении временных зависимостей, связанных с датчиками ETM + и TM – солнце ведет себя точно так же, и орбитальная динамика спутника по существу такая же, как у Landsat 8, поскольку Landsats 4-7 размещены и удерживаются в пределах на той же околополярной солнечно-синхронной орбите в соответствии с глобальной нотацией WRS-2. Разница между приборами Landsat 8 и ETM + / TM заключается в разнице между временем захвата детекторов и полосами, относящимися к архитектуре с выталкивающей щеткой и щеточной щеткой.Если у прибора OLI есть задержка до 1,1 секунды между моментом, когда объект отображается на передней и задней полосах данного SCA, время между последовательными сканированиями для прибора Whiskbroom составляет примерно 71,8 мс. Это приводит к очень небольшому изменению в пределах диапазонов солнечных углов относительно перехода между последовательными сканированиями для этих углов, особенно по сравнению с переходом между SCA для инструментов OLI и TIRS.

На рисунках 17 и 18 показаны диапазоны углов ETM + для сбора данных также более 163/047, так же, как в примере OLI, и в пределах трех недель после примера OLI.Как видно из рисунка 18, полосы углов OLI и ETM + очень похожи. Чтобы завершить это сравнение, в таблице 3 перечислены статистические данные, связанные с этими файлами угловых диапазонов, что также помогает продемонстрировать сходство между этими файлами для двух инструментов, особенно в отношении диапазонов наблюдения за Солнцем.

Рис. 17. Азимут (слева) и зенит (справа) датчика Landsat 7 ETM + Диапазон углов обзора для диапазона 5 163/047, полученный в 2002 г., день 294 .

Рисунок 18.Landsat 7 ETM + Азимут (слева) и зенит (справа) Полоса углов обзора Солнца для диапазона 5 163/047, полученного в 2002 г., день 294.

Таблица 3. Статистика диапазона углов обзора Landsat 7 ETM +: 163/047 Полоса 5, полученная в 2002 г., день 294.

Эта информация показывает, что для углов обзора датчика изменчивость, которая возникает в процессе захвата, намного больше, чем изменчивость от захвата к захвату. Принимая во внимание, что для углов солнечного света вариабельность невелика в пределах одного захвата, но меняется гораздо более резко в процессе захвата.

Инструменты создания углов Landsat, перечисленные ниже, позволяют пользователям создавать диапазоны углов в среде LINUX. В планы на будущее входит внедрение веб-инструмента для конечных пользователей. До тех пор пользователи несут ответственность за создание используемых угловых диапазонов.

Landsat 4-5 Thematic Mapper (TM) и Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +) (.tgz)
(README)

Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) / Тепловой инфракрасный датчик (TIRS) (.тгз)
(README)

Landsat TM и ETM + Solar and View Angle Generation Algorithm Description Document (ADD)
Landsat 8 Solar and View Angle Generation Algorithm Description Description Document (ADD)

Внутренние Кассини-состояния Луны и ее древнего динамо

Аннотация

Либрации и движения Луны были тщательно изучены, особенно в десятилетия после миссий Аполлона, когда ретрорефлекторы, установленные на поверхности Луны, позволяли проводить измерения с точностью до сантиметра.Ось фигуры Луны наклонена на 1,54 градуса по отношению к нормали эклиптики, а нормаль орбиты наклонена на 5,145 градуса по отношению к нормали эклиптики в противоположном направлении. Они обе прецессируют в ретроградном движении с периодом 18,6 года, сохраняя обе оси почти копланарными с нормалью эклиптики, тем самым сохраняя состояние Кассини. Мы представляем модель, которая описывает внутреннюю динамику вращения трехслойной луны, подверженной внешним крутящим моментам, и сосредотачиваемся на состоянии Кассини.Мы показываем, что, поскольку частота моды свободной нутации внутреннего ядра (FICN) находится в полосе резонанса 18,6-летнего периода воздействия, наклон внутреннего ядра по отношению к мантии, вероятно, будет большим, если отсутствует механизм диссипации. Точный угол наклона сильно зависит от частоты FICN, которая остается неизвестной. Внутреннее ядро ​​может быть наклонено дальше мантии на 17 градусов или в обратном направлении до 33 градусов. Наша новая модель состояния Кассини позволяет нам вычислить, как ориентация мантии, внутреннего ядра и оси вращения жидкого ядра могла измениться в зависимости от расстояния Земля-Луна.В частности, несовпадение осей вращения мантии и жидкого внешнего ядра приводит к разнице скоростей на границе ядра и мантии (CMB), что было предложено в качестве возможного источника энергии для древнего лунного динамо. Подобный механизм мог также иметь место на внутренней границе ядра (ICB). Мы представляем расчеты того, как магнитное число Рейнольдса, связанное с дифференциальными скоростями на CMB и ICB, могло измениться с расстоянием Земля-Луна для различных моделей лунных недр.

Дистанционное зондирование | Бесплатный полнотекстовый | Влияние положения Солнца и ориентации платформы на качество изображений, получаемых с беспилотных летательных аппаратов

Рисунок 1. Место, где выполнялись полеты беспилотных летательных аппаратов.

Рисунок 1. Место, где выполнялись полеты беспилотных летательных аппаратов.

Рисунок 3. Фотосъемка с помощью камеры ( a ) надира ( b ) наклонной камеры.

Рисунок 3. Фотосъемка с помощью камеры ( a ) надир ( b ) наклонной камеры.

Рисунок 4. Примеры трех фотографий одной миссии с разных ракурсов платформы.

Рисунок 4. Примеры трех фотографий одной миссии с разных ракурсов платформы.

Рисунок 5. ( a ) предполагала трехмерную систему координат на изображении ( b ), проекцию системы в двумерное пространство изображения.

Рисунок 5. ( a ) предполагала трехмерную систему координат на изображении ( b ), проекцию системы в двумерное пространство изображения.

Рисунок 6. Изображение настройки vL отображается в двоичной и в оттенках серого.

Рисунок 6. Изображение настройки vL отображается в двоичной и в оттенках серого.

Рисунок 7. Точка P – пересечение оси настройки с краем изображения.

Рисунок 7. Точка P – пересечение оси настройки с краем изображения.

Рисунок 8. Изображения до настройки (слева) и после настройки (справа), а также изображения их корректировок (внизу) в двоичной форме и в градациях серого для четырех образцов изображений ( a ), случай 1: рыскание = 6.75 °, тангаж = 3,77 °, крен = 2,90 ° ( b ) случай 2: рыскание = 358,17 °, тангаж = -0,22 °, крен = -2,97 ° ( c ) случай 3: рыскание = 358,96 °, тангаж = 12,20 °, крен = -1,21 ° ( d ) случай 4: рыскание = 173,39 °, тангаж = 8,60 °, крен = 2,61 °.

Рисунок 8. Изображения до настройки (слева) и после настройки (справа), а также изображения их корректировок (внизу) в двоичной форме и в градациях серого для четырех образцов изображений ( a ), случай 1: рыскание = 6,75 °, шаг = 3,77 °, поворот = 2 .90 ° ( b ) случай 2: рыскание = 358,17 °, тангаж = -0,22 °, крен = -2,97 ° ( c ) случай 3: рыскание = 358,96 °, тангаж = 12,20 °, крен = -1,21 ° ( d ) случай 4: рыскание = 173,39 °, тангаж = 8,60 °, крен = 2,61 °.

Рисунок 9. Продольный разрез (вверху) и поперечный разрез (внизу) для изображений до настройки (слева) и после настройки (справа) для четырех образцов изображений ( a ), случай 1: рыскание = 6,75 °, шаг = 3,77 °, крен = −2,90 ° ( b ) случай 2: рыскание = 358.17 °, тангаж = -0,22 °, крен = -2,97 ° ( c ) случай 3: рыскание = 358,96 °, тангаж = 12,20 °, крен = -1,21 ° ( d ) случай 4: рыскание = 173,39 °, шаг = 8,60 °, крен = 2,61 °.

Рисунок 9. Продольный разрез (вверху) и поперечный разрез (внизу) для изображений до настройки (слева) и после настройки (справа) для четырех образцов изображений ( a ), случай 1: рыскание = 6,75 °, шаг = 3,77 °, крен = −2,90 ° ( b ) случай 2: рыскание = 358,17 °, тангаж = -0,22 °, крен = -2,97 ° ( c ) случай 3: рыскание = 358.96 °, тангаж = 12,20 °, крен = -1,21 ° ( d ), случай 4: рыскание = 173,39 °, тангаж = 8,60 °, крен = 2,61 °.

Рисунок 10. Изображения до настройки (слева) и после настройки (справа), а также изображения их корректировок (внизу) в двоичной форме и в градациях серого для четырех образцов изображений ( a ) случай 1 рыскание: = 273,50 °, шаг = 5,33 °, крен = 2,27 ° ( b ) случай 2: рыскание = 277,55 °, тангаж = 12,51 °, крен = -3,42 ° ( c ) случай 3: рыскание = 89,32 °, тангаж = 5,16 °, крен = -4.62 ° ( d ), случай 4: рыскание = 269,68 °, тангаж = 7,75 °, крен = 1,23 °.

Рисунок 10. Изображения до настройки (слева) и после настройки (справа), а также изображения их корректировок (внизу) в двоичной форме и в градациях серого для четырех образцов изображений ( a ) случай 1 рыскание: = 273,50 °, шаг = 5,33 °, крен = 2,27 ° ( b ) случай 2: рыскание = 277,55 °, тангаж = 12,51 °, крен = -3,42 ° ( c ) случай 3: рыскание = 89,32 °, тангаж = 5,16 °, крен = -4,62 ° ( d ) случай 4: рыскание = 269.68 °, шаг = 7,75 °, крен = 1,23 °.

Рисунок 11. Продольный разрез (вверху) и поперечный разрез (внизу) для изображений до настройки (слева) и после настройки (справа) для четырех образцов изображений ( a ) случай 1 рыскание: = 273,50 °, шаг = 5,33 °, крен = 2,27 ° ( b ) случай 2: рыскание = 277,55 °, тангаж = 12,51 °, крен = -3,42 ° ( c ) случай 3: рыскание = 89,32 °, тангаж = 5,16 °, крен = -4,62 ° ( d ) случай 4: рыскание = 269,68 °, тангаж = 7,75 °, крен = 1,23 °.

Рисунок 11. Продольный разрез (вверху) и поперечный разрез (внизу) для изображений до настройки (слева) и после настройки (справа) для четырех образцов изображений ( a ) случай 1 рыскание: = 273,50 °, шаг = 5,33 °, крен = 2,27 ° ( b ) случай 2: рыскание = 277,55 °, тангаж = 12,51 °, крен = -3,42 ° ( c ) случай 3: рыскание = 89,32 °, тангаж = 5,16 °, крен = -4,62 ° ( d ) случай 4: рыскание = 269,68 °, тангаж = 7,75 °, крен = 1,23 °.

Рисунок 12. Изображения до настройки (слева) и после настройки (справа), а также изображения их корректировок (внизу) в двоичной форме и в градациях серого для четырех образцов изображений ( a ), случай 1 рыскание = 143.65 °, шаг = 4,60 °, крен = 2,17 °, A _S = 127,90 °. Случай 2: рыскание = 72,99 °, тангаж = 5,14 °, крен = -1,6 °, A _S = 130,15 °. Случай 3: рыскание = -67,50 °, тангаж = 5,58 °, крен = 0,74 °, A _S = 134,05 °. Случай 4: рыскание = 144,23 °, тангаж = 5,55 °, крен = -0,80 °, A _S = 127,90 °.

Рисунок 12. Изображения до настройки (слева) и после настройки (справа), а также изображения их корректировок (внизу) в двоичной форме и в градациях серого для четырех образцов изображений ( a ), случай 1 рыскание = 143.65 °, шаг = 4,60 °, крен = 2,17 °, A _S = 127,90 °. Случай 2: рыскание = 72,99 °, тангаж = 5,14 °, крен = -1,6 °, A _S = 130,15 °. Случай 3: рыскание = -67,50 °, тангаж = 5,58 °, крен = 0,74 °, A _S = 134,05 °. Случай 4: рыскание = 144,23 °, тангаж = 5,55 °, крен = -0,80 °, A _S = 127,90 °.

Рисунок 13. Продольный разрез (вверху) и поперечный разрез (внизу) для изображений до настройки (слева) и после настройки (справа) для четырех образцов изображений ( a ), случай 1 рыскание = 143.65 °, тангаж = 4,60 °, крен = 2,17 °, As = 127,90 °, ( b ) случай 2, рыскание = 72,99 °, тангаж = 5,14 °, крен = -1,63 °, As = 130,15 °, ( c ) случай 3: рыскание = -67,50 °, тангаж = 5,58, крен = 0,74 °, As = 134,05 °, ( d ) случай 4: рыскание = 144,23 °, тангаж = 5,55 °, крен = -0,80 °, As = 127,90 °.

Рисунок 13. Продольный разрез (вверху) и поперечный разрез (внизу) для изображений до настройки (слева) и после настройки (справа) для четырех образцов изображений ( a ), случай 1 рыскание = 143.65 °, тангаж = 4,60 °, крен = 2,17 °, As = 127,90 °, ( b ) случай 2, рыскание = 72,99 °, тангаж = 5,14 °, крен = -1,63 °, As = 130,15 °, ( c ) случай 3: рыскание = -67,50 °, тангаж = 5,58, крен = 0,74 °, As = 134,05 °, ( d ) случай 4: рыскание = 144,23 °, тангаж = 5,55 °, крен = -0,80 °, As = 127,90 °.

Таблица 1. Основные параметры датчиков и полетов.

Таблица 1. Основные параметры датчиков и полетов.

Таблица 2. Влияние разницы между азимутом Солнца и углом рыскания на экспозицию изображения при одинаковых значениях тангажа и крена.

Таблица 2. Влияние разницы между азимутом Солнца и углом рыскания на экспозицию изображения при одинаковых значениях тангажа и крена.

Таблица 3. Изменение угла наклона оси коррекции в зависимости от соотношения тангажа / крена.

Таблица 3. Изменение угла наклона оси коррекции в зависимости от соотношения тангажа / крена.

Таблица 4. Статистика углов градиентных линий аппроксимирующих функций для поперечных и продольных сечений изображений, полученных с БПЛА до и после корректировки экспозиции.

Таблица 4. Статистика углов градиентных линий аппроксимирующих функций для поперечных и продольных сечений изображений, полученных с БПЛА до и после корректировки экспозиции.

Таблица 5. Сравнение среднего времени вычисления одного изображения (секунды).

Таблица 5. Сравнение среднего времени вычисления одного изображения (секунды).

(PDF) Определение оптимального угла наклона и ориентации для сбора солнечной энергии на основе данных измерения солнечной яркости

8 International Journal of Photoenergy

ориентаций. Оптимальный угол наклона составил

, что составляет около 20

◦

на юге, что даст

годовой солнечной энергии более 1598 кВтч / м

2

. Полученные данные подтверждают

, что солнечный коллектор с углом наклона, приблизительно равным

к широте места, может получать максимальное годовое солнечное излучение

.Ежемесячные данные о солнечной радиации на различных ver-

поверхностях были проанализированы с целью оценки применения систем BIPV. Южная вертикальная поверхность

оказалась оптимальной вертикальной поверхностью для получения пикового годового солнечного излучения

. Инструмент моделирования TRNSYS был применен для исследования рабочих характеристик мультикристаллической кремниевой фотоэлектрической системы

, установленной под оптимальным углом наклона и трех вертикальных плоскостей

, обращенных на восток, юг и запад.В зимние месяцы из-за низкой температуры окружающей среды

была получена высокая эффективность e-

. Наибольшая смоделированная выработка энергии

была обнаружена в октябре, что может быть связано в основном со стабильными погодными условиями и продолжительным солнечным светом. Для вертикальных поверхностей

были рассчитаны фотоэлектрические системы, ориентированные на юг, чтобы дать

наибольших выходов энергии среди всех ориентаций. Смоделированные выходы фотоэлектрической энергии

на восточных и западных поверхностях были почти идентичны

.С экологической точки зрения, годовые выбросы CO

2

, SO

2

, NO

x

, а также твердых частиц могут быть уменьшены, соответственно, на 102, 0,31 и

. 0,17 и 0,013 кг на единицу

квадратных метров фотоэлектрической панели, установленной под оптимальным углом, чтобы

производили электроэнергию в Гонконге. С финансовой точки зрения,

самая короткая денежная окупаемость в 77,5 лет была оценена как

для оптимального угла (наклонный угол 20

◦

на юге).Re-

новая энергия – одно из лучших решений для обеспечения чистой энергии

. Ожидается, что результаты этого исследования дадут возможность архитекторам и инженерам-строителям применить технологию

PV.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа, описанная в этой статье, была полностью поддержана грантом

Совета по исследовательским грантам Особого административного района Гонконг

, Китай (проект №

(CityU 116506)).T. N. T. Lam поддерживается Городским университетом –

Гонконг.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

[1] Х. Йошино, «Текущее состояние использования энергии и низкие стратегии выбросов парниковых газов –

стратегии для жилых зданий в Японии и Китае»,

Журнал Харбинского технологического института, вып. 14, вып. 1, pp. 1–

5, 2007.

[2] China Light Power Group, «Социальный и экологический отчет»,

China Light and Power Holdings Limited, HKSAR, Китай,

2005.

[3] Департамент электромеханических услуг, «Исследование потенциальных

практических применений возобновляемой энергии в Гонконге, первый этап:

отчет об исследовании», Департамент электротехнических и механических услуг,

Гонконг, Китай, 2002.

[4] П. Кларк, А. Дэвидсон, Дж. Куби и Т. Мунир, «За два года из

были измерены характеристики интегрированного фотоэлектрического объекта

в здании среднего размера в университете Нэпьер, Эдинбург» в Pro-

ceedings 3-й Международной конференции по солнечной радиации

и дневному освещению (Solaris ’07), т.1, стр. 382–386, Нью-Дели,

Индия, февраль 2007 г.

[5] Х. Гунерхан и А. Хепбасли, «Определение оптимального угла наклона солнечных коллекторов

для использования в строительстве»,

Строительство и окружающая среда, т. 42, нет. 2, pp. 779–783, 2007.

[6] К.К. Гопинатан, Н.Б. Малихе и М.И. Мфоло, «Исследование

перехваченной инсоляции как функции наклона и аз-

imuth поверхности», Энергия, т. 32, нет. 3, стр.213–220, 2007.

[7] Р. Тан и Т. Ву, «Оптимальные углы наклона для солнечных коллекторов

, используемых в Китае», Applied Energy, vol. 79, нет. 3, pp. 239–248,

2004.

[8] С. Каратасу, М. Сантамурис и В. Геро, «О расчете использования солнечной энергии для южно ориентированных плоских пластинчатых коллекторов

. торцы наклонены на угол, равный местной широте, Солнечная энергия,

т. 80, нет. 12, pp. 1600–1610, 2006.

[9] R. Perez, P.Ineichen, R. Seals, J. Michalsky и R. Stewart,

«Моделирование доступности дневного света и компонентов освещенности

от прямого и глобального излучения», Solar Energy, vol. 44, нет. 5,

pp. 271–289, 1990.

[10] D. H. W. Li и J. C. Lam, «Прогнозирование солнечного излучения на наклонных поверхностях

с использованием данных яркости неба», Energy Conversion

and Management, vol. 45, нет. 11-12, стр. 1771–1783, 2004.

[11] Д. Х. В. Ли и Дж. К. Лам, «Данные по вертикальной солнечной радиации и дневной освещенности

для Гонконга», «Исследования освещения и

Technology, vol.32, нет. 2, pp. 93–100, 2000.

[12] Всемирная метеорологическая организация (ВМО), «Руководство по метеорологическим приборам и методам наблюдений

(шестое издание

)», ВМО-№ 8 , ВМО, Женева, Швейцария, 1996.

[13] PR Tregenza, «Разделение полушария неба для измерений lu-

minance», Исследования и технологии освещения,

vol. 19, нет. 1, pp. 13–14, 1987.

[14] П. Р. Трегенза и С. Шарплс, Новый алгоритм дневного света, Uni-

версия Шельда, Шейлд, Великобритания, 1995.

[15] Б. А. ЛеБарон, Дж. Дж. Михальский и Р. Перес, «Простая процедура для корректировки данных полосы теней для всех условий неба»,

Solar Energy, vol. 44, нет. 5, pp. 249–256, 1990.

[16] Комитет CIE Division 3, «Руководство по рекомендуемой практике

измерения дневного света», Tech. Rep. CIE 108-1994, Commis-

sion Internationale de l’Eclairage, Вена, Австрия, 1994.

[17] DHW Li, GHW Cheung и JC Lam, «Анализ эксплуатационных характеристик и эффективности

. для фото-

tovoltaicsysteminHongKong, Energy Conversion and Man-

agement, vol.46, нет. 7-8, pp. 1107–1118, 2005.

[18] A. Balouktsis, TD Karapantsios, K. Anastasiou, D.

Paschaloudis, A. Bezergiannidou и N. Bilalis, «Sizing

stand-alone фотоэлектрические системы », Международный журнал

Фотоэнергетика, вып. 2006, ID статьи 73650, 8 страниц, 2006.

[19] SH Yoo, ET Lee и JK Lee, «Построение интегрированного фото-

вольтаики: корейский пример», Solar Energy, vol.64, no. 4, стр.

151–161, 1998.

[20] Т. Мунер, «Модель излучения и освещенности на склоне Переса: оценка

в сравнении с японскими данными», Lighting Research and Tech-

nology, vol. 29, нет. 2, pp. 83–87, 1997.

[21] Д. Х. В. Ли и Г. Х. У. Чунг, «Исследование моделей до

, определяющих использование излучения на наклонных поверхностях», Applied

Energy, vol. 81, нет. 2, pp. 170–186, 2005.

[22] Сертифицированный институт инженеров по обслуживанию зданий (CIBSE),

«CIBSE Guide A2», Сертифицированный институт инженеров по строительству

, Лондон, Великобритания, 1982.

[23] Д. Прасад и М. Сноу, ред., Проектирование с использованием солнечной энергии: A

Source Book for Building Integrated Photovoltaics (BIPV), Im-

age Publishing, Мельбурн, Австралия, 2005.

[ 24] JA Du e и WA Beckman, Solar Engineering of Thermal

Processes, John Wiley & Sons, New York, NY, USA, 1991.

Сферическая система координат – GIS Wiki

В математике сферическая система координат – это система координат для трехмерного пространства, где положение точки задается тремя числами: радиальное расстояние от фиксированной исходной точки, угол возвышения этой точки от фиксированная плоскость и азимутальный угол его ортогональной проекции на эту плоскость с фиксированного направления на той же плоскости.Угол возвышения часто заменяется углом наклона , измеренным от зенита, в направлении, перпендикулярном плоскости отсчета.

Радиальное расстояние также называется радиусом , радиусом или радиальной координатой , а наклон может называться широтой , зенитным углом , нормальным углом или полярным углом .

В географии и астрономии высота и азимут (или очень близкие к ним величины) называются широтой и долготой соответственно; а радиальное расстояние заменяется высотой (измеряется от центральной точки или от поверхности на уровне моря).

Понятие сферических координат может быть расширено на пространства более высоких измерений, и тогда они называются гиперсферическими координатами.

 >>> из ahrs.filters import Tilt
>>> tilt = Наклон (acc_data)
 

 >>> tilt.Q
массив ([[0,766, 0.60247641, -0,16815772, 0,13174072],
       [0,77310283, 0,59724644, -0,16
3, 0,1305612],
[0,7735134, 0,59644005, -0,1697294, 0,1308748],
...,
[0,7800751, 0,599, -0,14315079, 0.10993772],
[0,778, 0,59945374, -0,14520157, 0,11171197],
[0,77038613, 0,61061868, -0,14375869, 0,11394512]])
>>> tilt.Q.shape
(1000, 4)

 >>> tilt = Наклон ()
>>> num_samples = len (acc_data)
>>> Q = np.zeros ((num_samples, 4)) # Выделить массив кватернионов
>>> для t в диапазоне (num_samples):
... Q [t] = наклон.оценка (acc_data [t])
...
>>> tilt.Q [: 5]
массив ([[0,766, 0.60247641, -0,16815772, 0,13174072],
       [0,77310283, 0,59724644, -0,16
3, 0,1305612],
       [0,7735134, 0,59644005, -0,1697294, 0,1308748],
       [0,77294791, 0,59
5, -0,16502363, 0,127],
       [0,76936935, 0,60323746, -0,16540014, 0,12968487]])
 

 >>> tilt = Наклон (acc_data, as_angles = True)
>>> тип (tilt.Q), tilt.Q.shape
(<класс 'numpy.ndarray'>, (1000, 3))
>>> tilt.Q [: 5]
массив ([[8.27467200e-04, 4.36167791e-06, 0.00000000e + 00],
       [9.99352822e-04, 8.38015258e-05, 0.00000000e + 00],
       [1.30423484e-03, 1.72201573e-04, 0.00000000e + 00],
       [1.60337482e-03, 8.53081042e-05, 0.00000000e + 00],
       [1.98459171e-03, -8.34729603e-05, 0.00000000e + 00]])
 

 >>> tilt = Tilt (acc = acc_data, mag = mag_data, as_angles = True)
>>> tilt.Q [: 5]
массив ([[8.27467200e-04, 4.36167791e-06, -4.54352439e-02],
       [9.99352822e-04, 8.38015258e-05, -4.52836926e-02],
       [1.30423484e-03, 1.72201573e-04, -4.49355365e-02],
       [1.60337482e-03, 8.53081042e-05, -4.44276770e-02],
       [1.98459171e-03, -8.34729603e-05, -4.36931634e-02]])