RU2515083C1 - Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера - Google Patents
Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515083C1 RU2515083C1 RU2012142887/28A RU2012142887A RU2515083C1 RU 2515083 C1 RU2515083 C1 RU 2515083C1 RU 2012142887/28 A RU2012142887/28 A RU 2012142887/28A RU 2012142887 A RU2012142887 A RU 2012142887A RU 2515083 C1 RU2515083 C1 RU 2515083C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slope
- horizontal plane
- azimuth
- projection
- angle
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Exposure Control For Cameras (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области метеорологии и гляциологии и может быть использовано при определении толщины снежного покрова на склонах для прогноза лавинной опасности и определения снегонакопления в горах.
Согласно заявленному способу с помощью лазерного дальномера, размещенного в долине, определяют расстояние до контрольной точки на склоне (L1), азимут (А1) и угол зондирования (β). Затем, сместив зондирующий луч на некоторое расстояние АВ по горизонтали влево или вправо, определяют расстояние (L2) до произвольной вспомогательной точки на склоне и азимут зондирования этой точки (А2). После этого из проекции на горизонтальную плоскость величин L1, L2 и АВ, образующих треугольник с соответствующими им сторонами b, а и с, определяют угол α между проекциями отрезков L1 и L2 на горизонтальную плоскость и по данному углу и проекциям сторон L1 и L2 находят истинное значение проекции АВ и углы φ и γ, образованные соответственно на стыке проекций отрезков L1 и L2 с проекцией отрезка АВ. Затем определяют экспозицию склона через азимут зондирования контрольной точки на склоне, либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне или через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне. Технический результат - повышение точности дистанционного измерения экспозиции склона. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области метеорологии и гляциологии, а именно к способам дистанционного определения экспозиции склона, характеризующего пространственную ориентацию элементарного склона относительно сторон света, и может быть использовано при определении толщины снежного покрова на склонах для прогноза лавинной опасности и определения снегонакопления в горах.
Экспозиция склона является одной из важнейших морфометрических характеристик рельефа. Экспозиция склонов - расположение склонов горных хребтов, холмов и др. элементов рельефа по отношению к странам света или преобладающим ветрам. Согласно определению экспозиция точки на склоне равна азимуту проекции нормали точки на горизонтальную плоскость и выражается в градусах.
Известны различные способы определения экспозиции склона в горах с помощью таких простейших приборов, как компас [1].
Суть способа заключается в том, что предварительно с помощью компаса измеряют положение склона относительно частей света, т.е. азимут горизонтали склона в точке измерения, а затем определяют экспозицию склона как азимут проекции нормали склона в этой точке на горизонтальную плоскость.
Известный способ прост в реализации. Однако он не приемлем для определения экспозиции склона при наличии глубокого снежного покрова на склоне, да еще при наличии серьезной опасности, связанной со сходом лавин.
В последнее время для лыжников создан миниатюрный компас, который позволяет, находясь на склоне, измерить экспозицию и крутизну склона с помощью откидывающейся крышечки и отметок на его корпусе [2]. Однако данный прибор имеет те же недостатки, что и обычный компас.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является способ дистанционного определения параметров склона и снежного покрова в лавинных очагах с использованием лазерной локации. Задача этих съемок - получение высокоточных цифровых моделей рельефа поверхности земли и поверхности снежного покрова [3].
К недостаткам известного способа можно отнести высокую стоимость авиационной техники и невозможность ее использования при снегопадах, что затрудняет реализацию способа для целей активного воздействия на снеголавинный режим в горах.
Техническим результатом, ожидаемым от использования заявленного способа, является снижение трудозатрат по его реализации и повышение точности дистанционного измерения экспозиции склона в лавинных очагах с использованием лазерного дальномера.
Технический результат достигается тем, что в известном способе дистанционного определения экспозиции склона в лавинных очагах путем измерения расстояния до контрольных точек (фиг.1, 2) с использованием лазерного дальномера, размещенного в долине, определяют расстояние до контрольной точки на склоне (L1), азимут (A1) и угол зондирования (β), затем, сместив зондирующий луч на некоторое расстояние АВ по горизонтали влево или вправо, определяют расстояние (L2) до произвольной вспомогательной точки на склоне и азимут зондирования этой точки (А2), затем из проекции на горизонтальную плоскость величин L1, L2 и АВ, образующих треугольник - А1В1С, определяют угол α между проекциями отрезков L1 и L2 на горизонтальную плоскость, а также значение проекции АВ и углы φ и γ, образованные соответственно на стыке проекций отрезков L1 и L2 с проекцией отрезка АВ на горизонтальную плоскость, после этого для случая А1>А2 определяют экспозицию склона (Э) через азимут зондирования контрольной точки на склоне по формуле
Э=А1+φ+90,
либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне по формуле
Э=А2+270-γ,
а для случая, когда точка «В» выбирается справа от точки «А» {А1<А2), экспозицию склона находят через азимут зондирования контрольной точки на склоне по формуле
Э=А1+270-γ,
либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне по формуле
Э=А2+γ+90,
где
А1 - азимут зондирования контрольной точки на склоне, град.;
А2 - азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне, град.;
φ - угол между проекциями на горизонтальную плоскость отрезков L1 и АВ, град.;
γ - угол между проекциями на горизонтальную плоскость отрезков L2 и АВ, град.;
90 - постоянная величина, характеризующая перпендикулярность нормали
к отрезку АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.
Технический результат достигается и тем, что проекцию L1 на горизонтальную плоскость (b) определяют по формуле
b=L1·cosβ,
а проекцию L2 на горизонтальную плоскость (b) определяют по формуле
а=L2·cosβ,
где β - угол зондирования контрольной и вспомогательной точек на склоне.
Технический результат достигается и тем, что угол α между проекциями на горизонтальную плоскость величин L1 и L2 находят: для случая А1>А2 по формуле
α=А1-A2,
а для случая А1<А2 по формуле
α=А2-A1.
Технический результат достигается также и тем, что проекцию отрезка АВ на горизонтальную плоскость определяют по теореме косинусов
где
с - проекция отрезка АВ на горизонтальную плоскость;
а и b - проекции величин соответственно L2 и L1 на горизонтальную плоскость.
Технический результат достигается и тем, что угол φ между проекциями на горизонтальную плоскость величин L1 и АВ определяют по теореме синусов
Сущность изобретения поясняется рисунками, где для случая А1>А2 представлена схема зондирования контрольной (А) и вспомогательной (В) точек на склоне (фиг.1) и проекции величин L1 L2 и АВ на горизонтальную плоскость (фиг.2).
На рисунке (фиг.3) представлена аналогичная схема для случая А1<А2 и проекции величин L1, L2 и АВ на горизонтальную плоскость (фиг.4).
На рисунках приняты следующие обозначения: L1 и L2 - расстояние, измеренное лазерным дальномером соответственно до контрольной (А) и вспомогательной (В) точек на склоне. Угол зондирования (он один и тот же для рассматриваемых точек) обозначен позицией β. Величины L1, L2 и отрезок АВ, соединяющий точки «А» и «В» на склоне, образуют на рисунках треугольник ABC. Стороны данного треугольника обозначены через а, b и с, где b и а - проекции на горизонтальную плоскость соответственно величин L1 L2, а с - проекция отрезка АВ, соединяющего контрольную и вспомогательную точки на склоне. Стрелкой на рисунках (фиг.1 и фиг.3) обозначено направление перемещения зондирующего луча лазерного дальномера влево или вправо от контрольной точки при зондировании склона. Буквой «N» обозначено направление на Север. На рисунках горизонталь обозначена через «х-х». Экспозиция склона, которая согласно определению равна азимуту проекции нормали склона
на горизонтальную плоскость, обозначена буквой «Э».
Предлагаемый способ реализуется следующим образом:
1) Предварительно в долине в точке «С», с которой хорошо просматривается контрольная точка «А» на склоне (фиг.1), устанавливается система измерений (теодолит с лазерным дальномером).
2) Затем с помощью лазерного дальномера определяют расстояние (L1) до контрольной точки «А» на склоне, азимут (А1) и угол зондирования (β).
3) После чего, сместив зондирующий луч на некоторое расстояние АВ по горизонтали влево (или вправо), определяют расстояние (L2) до произвольной вспомогательной точки (В) на склоне и азимут зондирования этой точки (А2). При этом расстояние АВ составляет ориентировочно 10-50 метров.
4) Затем определяют проекцию на горизонтальную плоскость величин L1, L2 (фиг.2) по формулам
b=L1·cosβ,
а=L2·cosβ,
где β - угол зондирования контрольной и вспомогательной точек на склоне.
5) После этого определяют угол α между проекциями на горизонтальную плоскость величин L1 и L2,
для случая А1>А2 по формуле
α=А1-A2,
а для случая А1<А2 по формуле
α=А2-А1,
где А1 и А2 - азимут зондирования контрольной (А) и вспомогательной (В) точек на склоне.
6) После этого, зная α, определяют проекцию отрезка АВ на горизонтальную плоскость по теореме косинусов
где
с - проекция отрезка АВ на горизонтальную плоскость; а и b - проекции величин соответственно L2 и L1 на горизонтальную плоскость.
7) Затем определяют угол ϕ между проекциями на горизонтальную плоскость величин L1 и АВ по теореме синусов
и угол γ между проекциями на горизонтальную плоскость величин L2 и АВ по формуле
φ=180-α-ϕ.
8) После этого определяют экспозицию склона в контрольной точке «А». При этом для случая А1>А2 экспозицию склона через азимут зондирования контрольной точки на склоне определяют по формуле
Э=А1+φ+90,
либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне по формуле
Э=А2+270-γ,
а для случая А1<А2 экспозицию склона находят через азимут зондирования контрольной точки на склоне по формуле
Э=A1+270-φ,
либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне по формуле
Э=A2+γ+90,
где
А1 - азимут зондирования контрольной точки на склоне, град.;
А2 - азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне, град.;
γ - угол между отрезками L1 и АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.;
φ - угол между отрезками L2 и АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град;
90 - постоянная величина, характеризующая условие перпендикулярности нормали к отрезку АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.
Пример выполнения способа
В качестве примера дистанционного определения экспозиции склона в контрольной точке с использованием лазерного дальномера приведем результаты измерений, полученные в летний период при зондировании склона горы «Кизиловка», расположенного вблизи г.Нальчика. В качестве примера рассматривался случай, ограниченный условием A1>A2. Отсутствие снега на склоне при этом не играет никакой роли.
В соответствии с заявленным способом в летнее время был выбран склон на горе «Кизиловка», у основания которого была установлена система измерений (теодолит с лазерным дальномером) и выбрана контрольная точка на склоне «А».
В результате зондирования контрольной точки «А» были получены следующие результаты:
расстояние до контрольной точки L2=800 м;
азимут А1=120°;
угол зондирования β=60°.
После этого, сместив зондирующий луч на некоторое расстояние по горизонтали влево от точки «А», выбрали произвольную вспомогательную точку «В» на склоне. В результате зондирования данной точки «В» на склоне были получены следующие результаты:
расстояние до вспомогательной точки L2=805 м;
азимут A1=118°;
угол зондирования (как и в первом случае) β=60°.
Затем определили проекцию на горизонтальную плоскость величин L1 L2 по формулам
b=L1·cosβ=800·cos60=400 м,
a=L2·cosβ=805·cos60=402,5 м.
Затем нашли угол α между проекциями на горизонтальную плоскость величин L1 и L2 по формуле
α=A1-A2=120-118=2 град.
После нахождения угла α определили проекцию отрезка АВ на горизонтальную плоскость по теореме косинусов
Затем нашли угол ϕ между проекциями на горизонтальную плоскость величин L1 и АВ по теореме синусов
и угол γ между проекциями на горизонтальную плоскость величин L2 и АВ по формуле
γ=180-α-β=180-2-81,58=96,42 град.
После нахождения углов α и ϕ перешли к определению экспозиции склона в контрольной точке «А». По первому варианту расчета экспозицию склона «Э» нашли через азимут зондирования контрольной точки на склоне 4 по формуле
Э=А1+ϕ+90=120+81,58+90=291,58 град.,
а по второму варианту - через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне А2 по формуле
Э=А2+270-γ=118+270-96,42=291,58 град.
По двум вариантам расчета получен один и тот же результат, что свидетельствует о правильности принципов, заложенных в основу способа.
Для случая А1<А2 расчеты производятся по соответствующим для этого случая формулам, приведенным выше.
Предлагаемый способ в отличие от известных существенно снижает трудоемкость операций и повышает точность дистанционного измерения экспозиции склона в лавинных очагах с использованием лазерного дальномера.
Источники информации
1. Сайт: 12/opredelenie-storon-sveta/#ixzz1GNEQZg4k.
2. Сайт: www.risk.ru/users/forest/9898/.
3. Бойко Е.С. Использование метода воздушной лазерной локации при оценке снегонакопления в горных условиях // Материалы VI международной конференции. «Лазерное сканирование и цифровая аэросъемка. Сегодня и завтра». - М.: 2006. С.29-30 - ПРОТОТИП.
Claims (5)
1. Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера, отличающийся тем, что предварительно с помощью лазерного дальномера, размещенного в долине, определяют расстояние до контрольной точки на склоне (L1), азимут (А1) и угол зондирования (β), затем, сместив зондирующий луч на некоторое расстояние АВ по горизонтали влево или вправо, определяют расстояние (L2) до произвольной вспомогательной точки на склоне и азимут зондирования этой точки (А2), затем из проекции на горизонтальную плоскость величин L1, L2 и АВ, образующих треугольник, определяют угол α между проекциями отрезков L1 и L2 на горизонтальную плоскость и по данному углу находят истинное значение проекции отрезка АВ и углы φ и γ, образованные соответственно на стыке проекций отрезков L1 и L2 с проекцией отрезка АВ, после этого для случая А1>А2 определяют экспозицию склона через азимут зондирования контрольной точки на склоне (Эк) по формуле
Э=А1+φ+90,
либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне по формуле
Э=А2+270-γ,
а для случая А1<А2 экспозицию склона находят через азимут зондирования контрольной точки на склоне по формуле
Э=А1+270-γ,
либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне по формуле
где
А1 - азимут зондирования контрольной точки на склоне, град.;
А2 - азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне, град.;
φ - угол между отрезками L1 и АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.;
γ - угол между отрезками L2 и АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.;
90 - постоянная величина, характеризующая условие перпендикулярности нормали к отрезку АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.
Э=А1+φ+90,
либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне по формуле
Э=А2+270-γ,
а для случая А1<А2 экспозицию склона находят через азимут зондирования контрольной точки на склоне по формуле
Э=А1+270-γ,
либо через азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне по формуле
где
А1 - азимут зондирования контрольной точки на склоне, град.;
А2 - азимут зондирования произвольной вспомогательной точки на склоне, град.;
φ - угол между отрезками L1 и АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.;
γ - угол между отрезками L2 и АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.;
90 - постоянная величина, характеризующая условие перпендикулярности нормали к отрезку АВ в проекции на горизонтальную плоскость, град.
2. Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага по п.1, отличающийся тем, что проекцию L1 на горизонтальную плоскость (b) определяют по формуле
b=L1·cosβ,
а проекцию L2 на горизонтальную плоскость (а) определяют по формуле
а=L2·cosβ,
где β - угол зондирования контрольной и вспомогательной точек на склоне.
b=L1·cosβ,
а проекцию L2 на горизонтальную плоскость (а) определяют по формуле
а=L2·cosβ,
где β - угол зондирования контрольной и вспомогательной точек на склоне.
3. Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага по п.1, отличающийся тем, что угол α между проекциями на горизонтальную плоскость величин L1 и L2 находят:
для случая А1>А2 по формуле
α=А1-А2,
а для случая А1<А2 по формуле
α=A2-A1.
для случая А1>А2 по формуле
α=А1-А2,
а для случая А1<А2 по формуле
α=A2-A1.
4. Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага по п.1, отличающийся тем, что проекцию отрезка АВ на горизонтальную плоскость определяют по теореме косинусов
,
где
с - проекция отрезка АВ на горизонтальную плоскость;
а и b - проекции величин соответственно L2 и L1 на горизонтальную плоскость.
где
с - проекция отрезка АВ на горизонтальную плоскость;
а и b - проекции величин соответственно L2 и L1 на горизонтальную плоскость.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012142887/28A RU2515083C1 (ru) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012142887/28A RU2515083C1 (ru) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012142887A RU2012142887A (ru) | 2014-04-20 |
RU2515083C1 true RU2515083C1 (ru) | 2014-05-10 |
Family
ID=50480368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012142887/28A RU2515083C1 (ru) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2515083C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7196777B1 (en) * | 2003-09-05 | 2007-03-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Global laser rangefinder profilometry |
EP2071281A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-17 | ViewServe AB | Varying snow depth monitoring system and method |
RU2454651C1 (ru) * | 2011-02-25 | 2012-06-27 | Государственное учреждение "Высокогорный геофизический институт" | Способ дистанционного определения толщины снежного покрова в лавинных очагах |
-
2012
- 2012-10-08 RU RU2012142887/28A patent/RU2515083C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7196777B1 (en) * | 2003-09-05 | 2007-03-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Global laser rangefinder profilometry |
EP2071281A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-17 | ViewServe AB | Varying snow depth monitoring system and method |
RU2454651C1 (ru) * | 2011-02-25 | 2012-06-27 | Государственное учреждение "Высокогорный геофизический институт" | Способ дистанционного определения толщины снежного покрова в лавинных очагах |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПОГОРЕЛОВ А.В., БОЙКО Е.С., РИЗАЕВ И.Г., "Применение воздушного лазерного сканирования для моделирования поля снежного покрова на горных склонах", журнал "ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ДАННЫЕ", 2007 г., N4, стр.34-38. БОЙКО Е.С., ПОГОРЕЛОВ А.В., "Оперативная оценка снегонакопления по данным воздушного лазерного сканирования", электронный журнал " ГЕОПРОФИ", 2008 г., N1, стр.48-50. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012142887A (ru) | 2014-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Joerg et al. | Uncertainty assessment of multi-temporal airborne laser scanning data: A case study on an Alpine glacier | |
Prokop et al. | A comparison of measurement methods: terrestrial laser scanning, tachymetry and snow probing for the determination of the spatial snow-depth distribution on slopes | |
Malet et al. | The use of Global Positioning System techniques for the continuous monitoring of landslides: application to the Super-Sauze earthflow (Alpes-de-Haute-Provence, France) | |
JP6179911B1 (ja) | 変状度判定方法及び変状度判定システム | |
Häuselmann | UIS mapping grades | |
Hauser et al. | Calibration and accuracy analysis of a low-cost mapping-grade mobile laser scanning system | |
Dietrich et al. | Jakobshavn Isbræ, West Greenland: Flow velocities and tidal interaction of the front area from 2004 field observations | |
CN105547241A (zh) | 一种具有激光测距仪接收机的测量方法 | |
Labant et al. | Robust adjustment of a geodetic network measured by satellite technology in the Dargovských Hrdinov suburb | |
RU2509288C1 (ru) | Способ дистанционного определения крутизны склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера | |
Zhou et al. | Subsidence analysis of ELH Bridge through ground-based interferometric radar during the crossing of a subway shield tunnel underneath the bridge | |
Manconi et al. | Surface displacements following the Mw 6.3 L’Aquila earthquake: One year of continuous monitoring via Robotized Total Station | |
RU2515083C1 (ru) | Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера | |
Chen et al. | Evaluating point cloud accuracy of static three-dimensional laser scanning based on point cloud error ellipsoid model | |
Maxwell et al. | Generating river bottom profiles with a dual-frequency identification sonar (DIDSON) | |
RU2515098C1 (ru) | Способ дистанционного определения экспозиции склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера | |
Lu et al. | Calibration method of rotation and displacement systematic errors for ship-borne mobile surveying systems | |
RU2454651C1 (ru) | Способ дистанционного определения толщины снежного покрова в лавинных очагах | |
RU2547000C1 (ru) | Способ определения толщины снежного покрова в лавинных очагах | |
Prokop | Terrestrial laser scanning for snow depth observations: An update on technical developments and applications | |
Būga et al. | Analysis of the calibration quality of the Kyviškės Calibration Baseline | |
Aguilar et al. | Assessing shoreline change rates in Mediterranean beaches | |
Tomaštik et al. | Compass measurement–still a suitable surveying method in specific conditions | |
Stiros et al. | Identification of nearshore wave characteristics using robotic total stations | |
Parrish et al. | New approaches for evaluating lidar-derived shoreline |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141009 |