SU1550379A1 - Способ определени мутности воды акватории - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к инженерной экологии и может быть использовано дл  оценки состо ни  водной среды акватории в местах интенсивного антропогенного воздействи , преимущественно при производстве работ гидромеханизированным способом. Цель изобретени  - повышение достоверности способа посредством определени  качественности объекта по разности оптических плотностей белой и черной частей искусственного эталона. Использование способа позвол ет получать достоверную информацию о состо нии водной среды. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к инженерной экологии и.может быть использовано дл  оценки состо ни  водной среды акватории в местах интенсивного антропогенного воздействи , преимущественно при производстве работ гидро- механизированным способом.

Цель изобретени  - повышение достоверности определени  мутности воды акватории.

На фиг. 1 изображено расположение отдельных элементов технической системы и водной среды - объекта контрол ; на фиг. 2 - детали скжета на фотопленке; на фиг. 3 - характеристическа  крива .

Техническа  система,. обеспечивающа  определение мутности воды акватории данным способом, включает дистанционный носитель 1 с фотоаппаратурой 2 и фотопленкой 3, соединенный посредством гибкого и эластичного шну- ра 4 с искусственным черно-белым эталоном 5, расположенным над загр з- ненной водной, поверхностью 6 водоема (фиг. 1).

Дистанционный носитель 1 обеспечивает перемещение фотоаппаратуры 2 с фотопленкой 3 и черно-белым искусственным эталоном 5 над загр зненной водной поверхностью 6 водоема. В качестве дистанционного носител  1 могут быть использованы различные плавсредства и аэрокосмические аппараты.

Фотоаппаратура 2 .представл ет собой оптико-механическое устройство, предназначенное дл  фотографировани  объекта съемки с дистанционного носител  1, накоплени  и хранени  полученной информации. Фотопленка 3 предсл

ел

со vj

назначена дл  регистрации объекта съемки с различной  ркостью отдельных деталей сюжета - черно-белого эталона 5, загр зненной водной поверхности 6 водоема, сенситометрического клина 7. Дл  съемки могут быть использованы обычные фотопленки чувствительностью 32-250 ед. ГОСТ с фотографической широтой L не менее 1:32.

Гибкий и эластичный шнур 4, соедин ющий дистанционный носитель 1 с корпусом черно-белого искусственного эталона 5, обеспечивает Фиксирование посто нного рассто ни  над загр зненной водной поверхностью в случае незначительного удалени  дистанционного носител  1 от объекта съемки, например, при определении мутности воды с плавсредств, и правильную ориентацию эталона по отношению к фотоаппаратуре 2. При определении мутности воды с аэрокосмических аппаратов , черно-белый искусственный эталон 5 устанавливают на плавсредствах непосредственно над водной поверхностью 6 водоема.

Черно-белый искусственный эталон 5, соединенный посредством гибкого и эластичного шнура 4 с дистанционным носителем 1, служит дл  оценки качественности объекта съемки на всей площади контролируемого участка водной поверхности. Этот эталон представл ет собой легкую пластинку, с укрепленной на ней черной (сажа) и белой (баритовой) бумагой.

На эмульсионной поверхности фотопленки 3 за пределами основного изображени  с черно-белым искусственным эталоном 5 и участком загр зненной , водной поверхности 6 водоема впечатан сенситометрический клин 7 (фиг. 2). Последний предназначен дл  контрол  качественности фотопленки, правильности ее экспонировани  и про влени . Он представл ет собой узкую полоску на фотографическом эмульсионном слое фотопленки 3, разделенной на ступени со строго фиксированной экспозицией каждой ступени, измен ющейс  в геометрической прогрессии .

Техническа  система, обеспечивающа  определение мутности воды акватории , включает также лабораторный денситометр (не показан), предназначенный дл  измерени  оптической плот

ности эмульсионного сло  про вленной фотопленки 3.

Определение мутности воды аквато- рии, например, при использовании плавсредств, осуществл ют следующим образом.

Сначала выбирают фотопленку с фотографической широтой L, превышающей интервал  ркостей между черной и белой част ми искусственного эталона, т.е. . В этом случае выдержка при съемке объекта контрол  может изi г L мен тьс  в п раз (где (п - , AV интервал  ркостей между черной и белой част ми искусственного эталона, интервал AV всегда превышает интервал  ркостей между абсолютно чистой и

0 абсолютно мутной водой) без искаже ни   ркостного контраста &v на

фотопленке, который определ ет

диапазон оптических плотностей

ее эмульсионного сло  и  вл етс  од-

5 ним из основных критериев при определении мутности воды акватории данным способом.

В других случа х, например, при или/iv L, возможно либо одно

0 значение выдержки, либо пропорциональна  передача  ркостного контраста вообще невозможна.

Затем фотографируют черно-белый эталон 5 на фоне участка загр знен ной водной поверхности 6 водоема, а за пределами изображени  черно-белого эталона 5 и загр зненной водной поверхности 6 впечатывают сенситометрический клин 7. Далее про вл ют фо0 топленку 3 и получают негативы с дифференциальной оптической плотностью отдельных деталей сюжета. Денситометром определ ют на фотопленке 3 оптические плотности эмульсионного сло 

5 с изображением отдельных ступеней сенситометрического клина; черного и белого частей искусственного эталона 5; отдельных участков загр зненной водной поверхности 6 водоема.

g Определение оптических плотностей эмульсионного сло  фотопленки 3 с изображением отдельных ступеней сенситометрического клина 7 позвол ет построить характеристическую кривую дл  выбранной фотопленки 3 и определить ее фотографическую широту L (фиг. 3).

Фотографическую широту L, соответствующую пр молинейному участку харак51550379

теристической кривой, вычисл ют как

разность дес тичных логарифмов экспозиций , соответствующих началу и концу пр молинейного участка характеристической кривой,

Нкон-1 Ннач

или в арифметической форме дл  бытовых фотопленок

т HKOH 32

и 7 нац.i

Фотографическа  широта L как проекци  пр молинейного участка на ось lg H определ ет интервал количества освещени , который может передаватьс  данным светочувствительным слоем без искажени  пропорциональности в различи х  ркостей объекта фотогра- фировани , в данном случае загр зненной водной поверхности 6 и черно- белого эталона 5.

Определение качественности объекта съемки заключаетс  в установлении разности оптических плотностей UD эмульсионного сло  про вленной фотопленки 3 с изображением белой и черной частей искусственного эталона 5 из услови  Д.D 1,08 nAD const. Это условие выполнимо при съемке в  сную погоду, когда полезный интервал экспозиций фотопленки (фотографическа  широта L) превышает интервал плотностей AD, определ емый черно-белым эталоном 5; ДБ находитс  на пр молинейном участке характеристической крвой .

При ,7 и AD const объект съемки  вл етс  некачественным. Причинами этого  вл ютс  недостаточна  освещенность объекта съемки; неправильное определение экспозиции; неправильный выбор режима про влени  фотопленки 3; недостаточна  фотогра- фическа  широта L фотопленки 3.

На отобранных негативах с качественным объектом съемки наход т разность оптических плотностей AD1 эмульсионного сло  про вленной фото- пленки 3 с изображением белой части искусственного эталона Dg- и участка загр зненной водной поверхности DJ-. По установленной разности ДВ Djf-Dif определ ют мутность воды акватории С согласно зависимости

,1ADU5, где С - мутность воды акватории,мг/л.

Необходимо отметить следующее. На отобранных качественных«негативах воспроизведены дифференциальные  ркости отдельных пунктов участков контрол  с различной мутностью воды, в то врем  как с использованием фотометрической аппаратуры в соответствии с прототипом, можно получить лиш интегральную (осредненную)  ркость всего объекта съемки без выделени  отдельных пунктов контрол  с различной мутностью воды в пределах участка контрол , что значительно снижает достоверность получаемых результатов

Пример. tСъемка мутности воды участка акватории выполнена при следующих исходных данных: Освещенность объекта съемки В, люкс 0,0-50000 Характеристика черно- белого эталона:

коэффициент отражени  белой части Рб

черной части

РР, ft,

0,8 0,15

Характеристика фотопленки: оптическа  плотность вуали D00,2

оптическа  плотность начального участка характеристической кривой с нормальной экспозицией Ънац 0,3 оптическа  плотность конечного участка характеристической кривой с нормальной экспозицией ЪКоН 2,5 коэффициент контрастности ft 1,5

Требуетс  определить мутность во- . ды на четырех участках акватории. В соответствии с предлагаемым способом определени  мутности воды выполн ют следующие операции.

Определ ют фотографическую широту L фотопленки

- |с° СЈлз Ј

Ц:&3.Мб. 1

Определ ют интервал  ркостей, например , при  сной погоде и максималь- ной освещенности Е черно-белого эталона

i«-p.a,,

Й.Е

где v и v -  ркость белой и черной

частей эталона

(приведенные зависимости справедливы при  сной погоде без учета состо ни  атмосферы - метеорологических условий ) . Имеют

v . т} 27 сб VS 3,14 С°

Ч-- 2U577P Г ;Ј

-1,5 0,,08.

л етс  возможным дифференциально определить мутность (по разности оптических плотностей негатива AD ) в

любой точке негатива, что значительно повышает достоверность конечного результата. Приведенные результаты показывают преимущества предлагаемого способа определени  мутности воды

акватории, его более высокую достоверность при проведении технологического контрол  за: состо нием водной среды.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Сопоставл ют фотографическую широту L фотопленки с интервалом  ркостей черно-белого эталона и устанавливают , что ЪДВ, т.е. 1,46 1,08 - объект съемки  вл етс  качественным.

   В этом случае при выполнении съемки мутности, выдержка может измен тьс  в 1,35 раза без нарушени  пропорциональности при передаче различных  ркостей соответствующим оптическим плотност м негатива.

   Фотографируют черно-белый эталон на фоне участка загр зненной водной поверхности, а за пределами изображени  (черно-белого эталона и загр зненной водной поверхности) впечатывают сенситометрический клин.

   Про вл ют негативы и определ ют на денситометре качественность объекта съемки,из услови  ADs 1,08 и &D «const дл  разности оптических плотностей эмульсионного сло  с изображением черной и белой частей искусственного эталона.

   На некачественных негативах определ ют причину выполнени  неправильной съемки с использованием сенситометрического клина и построени  характеристической кривой.

   На отобранных качественных негативах наход т разность оптических плотностей ДВ эмульсионного сло  про вленной фотопленки с изображением белой части искусственного эталона DJJ и отдельных пунктов участка загр зненной водной поверхности Dy, и по установленным разност м суд т о мутности воды акватории С согласно зависимости

   07,

   В предлагаемом способе определени  мутности воды акватории предствв0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   Способ определени  мутности воды акватории, заключающийс  в том, что сканируют и фотометрируют водную поверхность объекта контрол , определ ют относительный коэффициент  ркости водной поверхности объекта контрол  и искусственного белого эталона, по которому суд т о мутности воды акватории, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности определени  мутности воды акватории , фотографируют белый эталон, дополненный черной частью, на фоне участка загр зненной водной поверхности , при помощи предварительно выбранной фотопленки с фотографической шириной, превышающей интервал  ркости между черной и белой частью искусственного эталона, впечатывают на фотопленку сенситометрический клин за пределами изображени  черно-белого искусственного эталона и загр зненной водной поверхности, про вл ют фотопленку, определ ют качество негативов по разности оптических плотностей эмульсионного сло  про вленной ф9топленки с изображением белой и черной частей искусственного эталона из услови 

   ДБь 1,08 и &D con st,

   где UD Djf-D,,;

   Dt- и Dr - соответственно оптическа  плотность эмульсионного сло  про вленной фотопленки с изображением белой и черной частей искусственного эталона,

   ,да отобранных качественных негативах )наход т разность оптических плот- Тнбстей эмульсионного сло  про вленной фотопленки с изображением белой

   части искусственного эталона и участка загр зненной водной поверхности D и по разности ДВ , суд т о мутности воды акватории согласно зависимости

   , 1 х ДО

   М,5

   Фиг.1

   а а а/а а а ста

   а а а о а о а а а

   Фиг. 2

   379Ю

   где С - мутность воды акватории,

   мг/л;

   D- - оптическа  плотность эмульсионного сло  про вленной фотопленки с изображением загр зненной водной поверхности .

   ЬЪ Щ ЦП ФизЗ

   Щ

   кон.