Науки о Земле (Geo-Science) №4-2013 by Geo Science

ISSN 2223-0831, Свидетельство Роскомнадзора Эл№Фс77-44805 от 29.04.2011

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ЖУРНАЛ

"НАУКИ О ЗЕМЛЕ" INTERNATIONAL SCIENTIFIC, TECHNICAL AND INDUSTRIAL ELECTRONIC JOURNAL "GEO SCIENCE" Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ)

04 - 2013 НОМЕРЕ РЕЧНЫЕ ПАЛЕОДОЛИНЫ ПРИУРАЛЬЯ

ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ ЭКРАНОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДАТЧИКОВ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

ОБ ОТНОШЕНИИ ГЕОИНФОРМАТИКИ И ГЕОМАТИКИ • УРАВНЕНИЕ РЕГРЕССИИ ОПИСАНИЯ ЗАКОНОМЕРН ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕ

s c iir i МЕТОД ПОДОБИЯ ПРИ УЧЕТЕ РЕФРАКЦИИ В НИВЕЛИРОВАНИИ

ОКОЛОЗЕМНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО - КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НАВОДНЕНИЯ ПОДАННЫМ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

http:// geo-science.ru

e-mail: jomal@ geo-science.ru

О ЖУРНАЛЕ / ABOUT JOURNAL Международный научно-технический и производственный электронный журнал «Науки о Земле» (International scientific, technical and industrial electronic journal «GeoScience») является периодическим электронным изданием, цель которого публикация статей ученых и специалистов, занимающихся изучением широкого круга проблем, объединенных общим объектом исследования - Землей. Выходит 4 раза в год. Свидетельство Роскомнадзора Эл№Фс77-44805 от 29.04.2011, ISSN: 2223-0831, Журнал включен в Российский индекс научного цитирования, DOAJ (Directory of open access jomals). РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ д.т.н., проф. Баранов Владимир Николаевич / Baranov Vladimir N. д.т.н., проф. Батраков Юрий Григорьевич / Batrakov Yuriy G. к.т.н., доц. Гаврилова Лариса Анатольевна / Gavrilova Larisa А. академик РАН, НАНБ, д.г-м.н., проф. Гарецкий Радим Гаврилович / Garetsky Radim G. к.т.н., гл.ред. Докукин Петр Александрович / Dokukin Petr А. к.г-м.н., с.н.с. Докукина Ксения Александровна / Dokukina Ksenia А. к.т.н., проф. Зайцев А.К. / Zaitsev А.К. д.т.н., проф. Карпик Александр Петрович / Karpik Alexandr Р. д.т.н., г.н.с. Кафтан Владимир Иванович / Kaftan Vladimir I. д.э.н., проф. Косинский Владимир Васильевич / Kosinskij Vladimir V. к.т.н., проф. Левин Евгений / Levin Eugene д.т.н., проф. Малинников Василий Александрович Malinnikov Vasily А. д.с-х.н., проф. Нагорный Виктор Дмитриевич / Nagorny Victor D. д.т.н., проф. Певнев Анатолий Кузьмич / Pevnev Anatoly К. д.с-х.н., проф. Плющиков Вадим Геннадьевич / Plushikov Vadim G. член-корр. РАН, д.т.н., проф. Савиных Виктор Петрович / Savinykh Victor Р. д.т.н., проф. Татевян Сурия Керимовна / Tatevian Suriya К. д.ф-м.н., проф. Харченко Сергей Григорьевич / Kharchenko Sergey G. к.э.н., проф. Чепурин Евгений Михайлович / Chepurin Eugene М. к.т.н., проф. Юзефович Александр Павлович / Yuzefovith Alexandr Р. РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ Докукин Петр Александрович / Dokukin Petr А. Подцубский Антон Александрович / Poddubsky Anton А. Подцубская Ольга Николаевна / Poddubsky OlgaN. Комков Дмитрий Сергеевич / Komkov Dmitry S. Главный редактор: Докукин Петр Александрович dokukin@geo-science.ru Шеф-редактор: Подцубский Антон Александрович poddubsky@geo-science.ru Редактор международного отдела: Подцубская Ольга Николаевна Учредитель (издатель): ООО «ГеоДозор», Россия, Москва, 109129, а/я 39 Генеральный директор: Семисчастнов Олег Ярославович Почтовый адрес редакции: Россия, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 8 корпус 2, каб. 445 Russia, Moscow, index 109129, РоВОХ 39 Электронный адрес: http://geo-science.ru Электронная почта: jomal@geo-science.ru Страница «В Контакте»: http://vkontakte.ru/geoscience Страница на Facebook: https://www.facebook.com/pages/edit/?id=297004870315291 Размещение статьи в номере журнала на его официальном интернет-сайте http://geo-science.ru является свидетельством публикации. Авторские права сохраняются в соответствии с международными правилами. Авторы статей несут ответственность за содержание статей и за сам факт их публикации. Редакция не всегда разделяет мнения авторов и не несет ответственности за недостоверность публикуемых данных. Редакция журнала не несет никакой ответственности перед авторами и/или третьими лицами и организациями за возможный ущерб, вызванный публикацией статьи. Редакция вправе изъять уже опубликованную статью, если выяснится, что в процессе публикации статьи были нарушены чьи-либо права или общепринятые нормы научной этики. О факте изъятия статьи редакция сообщает автору, который представил статью, рецензенту и организации, где работа выполнялась. МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

СОДЕРЖАНИЕ / CONTENTS

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS Тараборин Г.В., Демина Т.Я., Тараборин Д.Г.. Савинова Е.Б. ПОЗДНЕПЕРМСКИЕ РЕЧНЫЕ ПАЛЕОДОЛИНЫ ОРЕНБУРГСКОГО ПРИУРАЛЬЯ / Taraborin G.V., Demina T.Ya., Taraborin D.G., Savilova E.B. LATE - PERMIAN RIVERSIDE PALEOVALLEYS OF ORENBURG PRIURAL AREA

Доломанский К).К., Коноплин А.Д., Муравьев Л.А., Пономарев В.В. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ ЭКРАНОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ДАТЧИКОВ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ / Dolomansky Yu.К., Konoplin A.D.. Muravyev L.A.. Ponomarev V.V. APPLICATION OF MAGNETIC SHIELDS FOR TESTING MAGNETIC FIELDS SENSORS ГЕОДИНАМИКА / GEODYNAMICS Симонян В. В. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ УРАВНЕНИЯ РЕГРЕССИИ. ОПИСЫВАЮЩЕГО ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ / Simonyan V.V. EXPERIMENTAL STUDIES ON SETTING REGRESSION EQUATIONS DESCRIBING THE REGULAR CRUSTAL DEFORMATION DURING EARTHQUAKES

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY Мозжухин О.А. МЕТОД ПОДОБИЯ ПРИ УЧЕТЕ РЕФРАКЦИИ В НИВЕЛИРОВАНИИ

Майоров А.А. ОБ ОТНОШЕНИИ ГЕОИНФОРМАТИКИ И ГЕОМАТИКИ / Mayorov А.А. THE ATTITUDE GEOINFORMATICS AND GEOMATICS '

КуджС.А. ДВУХУРОВНЕВОЕ ОБУЧЕНИЕ И ТЕСТИРОВАНИЕ В НАУКАХ О ЗЕМЛЕ / Kuja S.A. SPLIT-LEVEL TRAINING AND TESTING IN EARTH SCIENCES

Соловьёв И.В. ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФИНИЦИЙ В ОБЛАСТИ НАУК О ЗЕМЛЕ / Solovjev I.V. FORMATION OF DEFINITIONS OF EARTH SCIENCES

Mozzhukhin О.A. SIMILARITY'S METHOD FOR THE REFRACTION IN LEVELING ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / SPACE RESEARCH Кудж C.A., Соловьев И.В, Цветков В.Я. ОКОЛОЗЕМНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ / Kuja S.A.. Solovjev I.V, Tsvetkov V.Ya. NEAR-EARTH SPACE AS RESEARCH OBJECT

ЛАНДШАФТНАЯ АРХИТЕКТУРА / LANDSCAPE A RCHITECTURE Кордюков П.С., Осинцева M.C. ВЫРАЩИВАНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА КРЫШАХ ЗДАНИЙ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ / Kordyukov P.S., Osintseva M.S. CULTIVATION OF CROPS ON ROOFS OF BUILDINGS OF THE EUROPEAN PART OF RUSSIA ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ SENSING AND LAND MONITORING

МОНИТОРИНГ

ЗЕМЕЛЬ

REMOTE

Чинъ Ле Хунг REMOTE SENSING TECHNIQUES FOR FLOOD MONITORING USING ENVISAT ASAR DATA / Trinh Те Hung КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НАВОДНЕНИЯ ПО ДАННЫМ РАДИОЛОКАЦИОНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ENVISAT ASAR

ГИПОТЕЗЫ И МИЕНИЯ / HYPOTHESIS A N D OPINIONS Всльгас Л.Б.. Яволинская Л.Л. ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ — ПРОСТОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ. ПРОСТОЕ. НО НЕ ПРИМИТИВНОЕ. (НЕТРАДИЦИОННЫЙ ВЗГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ) / Vclgas L.B.. Yavolinskaya L.L. THE EARTH'S ROTATION - THE SIMPLEST EXPLANATION IS SIMPLE BUT NOT PRIMITIVE. (UNCONVENTIONAL VIEW ON THE PROBLEM)

МЕЖДУНАРОД11ЫИ 11АУЧНО-ТЕХ1ШЧЕСКИИII ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS УДК 551

ПОЗДНЕПЕРМСКИЕ РЕЧНЫЕ ПАЛЕОДОЛИНЫ ОРЕНБУРГСКОГО ПРИУРАЛЬЯ LATE - PERMIAN RIVERSIDE PALEOVALLEYS OF ORENBURG PRIURAL AREA Тараборин Г.В. / Taraborin G.V. Кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геологии Оренбургского государственного университета / Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Associate Professor, Department of Geology of the Orenburg State University e-mail: mineral@mail.osu.ru Демина Т.Я. / Demina T.Ya. Доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологии Оренбургского государственного университета / Dr. Geo - Mineralogical Sciences, Professor, Department of Geology of the Orenburg State University

Тараборин Д.Г. / Taraborin D.G. Кандидат геолого- минералогических наук, начальник отдела ООО КНИ и ВЦ «Геоэкология», г. Оренбург / Candidate of Geological and Mineralogical Sciences ООО KNI and the exhibition center «Geoecology», Orenburg e-mail: minerali@mail.osu.ru Савилова Е.Б. / Savilova E.B. Аспирант, старший преподаватель кафедры геологии Оренбургского государственного университета / Graduate Student, Department Geological, Department of Geology of the Orenburg State University e-mail: mineral@mail.osu.ru

Аннотация

Abstract

Дается литологическая и фациальная характеристика речных палеодолин, приводятся подробно составленные фациально палеогеографические карты, наглядно показывающие изменение физико - географических условий, основные черты палеоландшафта с аномально высокими мощностями руслового аллювия и наиболее устойчивые элементы палеогеографии.

The article gives the lithological and facial characteristic of riverside paleovalleys. The detailed facialpaleogeographic maps are presented, demonstrating the change of physiographic conditions, the main features of paleolandscape with anomalously high capacity of riverbed alluvium and the steadiest elements of paleogeography.

Ключевые слова

Keywords

Речная палеодолина, Предуральский краевой прогиб, наземноравнинный фациальный пояс. Уральское палеоподнятие.

Riverside paleovalley, the Preural regional deflection, ground-flat facial belt, the Ural paleoraise.

При работах на медистые песчаники, геологической съемке и тематических исследованиях рядом исследователей

разрабатывались отдельные схемы расчленения позднепермских отложений (табл. 1).

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS Таблица 1 Сопоставление стратиграфических схем

В них выделялись седиментационные ритмы, свиты, толщи, пачки, горизонты, слои, которым не всегда давалась возрастная датировка из-за слабой изученности отдельных участков и площадей, а также разрозненных и недостаточных находок фауны п флоры при сложном полифациальном характере толщ. В принятой нами стратиграфической схеме сохранены старые названия свит, подсвит, толщ, горизонтов, намечены их возрастные соотношения, выделение которых позволило установить основную структуру стратиграфии и ее основные реперы. Рассматривалась литологическая характеристика разрезов с выполнением фациального анализа и установлением принадлежности выделенных типов осадков к конкретным фациальным поясам и зонам и вынесением их на погоризонтную картографическую основу. При этом использовалась методика В. И. Попова, основанная на применении стадийно динамического принципа фациального анализа, положенного в основу картирования литолого - фациальных комплексов покрова. [1] Эта методика в основе своей является комплексной, учитывающей факторы изменения климатических, гидрографических и геохимических условий, создающих ритмическое чередование осадочных пород.

Литолого - фациальные особенности породных комплексов покрова Верхнепермская толща мощностью до 2,5 и более тыс. метров, сложена красноцветными, сероцветными и пестроцветными осадками с преимущественным развитием русловых накоплений. В уфимское время все Приуралье охватывает континентальный режим с накоплением пачек лагунно континентальных преимущественно красноцветных и пестроцветных песчано глинистых пород, чередующихся с мергелями, известняками и доломитами. Отличительной особенностью осадков является значительное преобладание в их составе неслойчатых комковатых луговых алевролитов, образований луговых почв. МЕЖДУ11АРОД11ЫИ 11АУЧ1IO-TEXIМЧЕСКИИ II ПРОИЗВОДСТВЕН! 1ЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS трещины усыхания. Мощность осадков 160 350м, в Предуральском прогибе достигает 500 и более метров. По Н.Н. Форшу [2] в это время многократно происходили изменения физико-географических условий. Территория то превращалась в низменную равнину, по которой текли реки, то она заливалась водами пресноводных озер; к западу от Оренбурга располагался бассейн повышенной солености, в котором отлагались сильно загипсованные глины и алевролиты. С начала нижнеказанского времени в Оренбургское Приуралье после значительной нивелировки рельефа с севера, с берегов Белого моря и Тимана,

трансгрессирует море с накоплением волноприбойных карбонатно-терригенных и глинистых осадков. [3] В пределах прибойнообломочной зоны волноприбойного пояса, прослеженной в Оренбургском Приуралье в протяженной полосе уральского простирания шириной 2050км (рис.1) низменной линейной области прогибания накапливались терригенные осадки. В строении их принимают участие фациальные пачки конгломерато гравийных и песчаных пород с пологоволнистой и косой разнонаправленной слойчатостью, подчеркиваемой углефицированным растительным детритом.

Рис. 1. Фациально-палеогеографическая карта нижнеказанского подъяруса Оренбургского Приуралья. П оГ.В . Тараборину, Т.Я. Деминой, Д.Е. Тараборину. МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS А. Области поднятий: 1-границы поднятий. Б. Области накопления осадков. Подгорновеерный фациальный пояс: 2веернообломочная зона неотсортированные конгломераты и галечники с линзами гравелитов, разнозернистых песчаников и песчаных алевролитов с гравием и галькой, красноцветные, пестроцветные, сероцветные; 3-веерномелкоземистая зона алевролиты мусорные гравийно-галечные, песчаные, алевритовые песчаники с линзами разнозернистых песчаников с галькой, комковатые песчаные глины, неслойчатые алевролиты, красноцветные, зеленоцветные, пестроцветные; 4-веернозастойная зона глины алеврито-песчаные, алевролиты с обломками стеблей и веток растений, неслойчатые, красноцветные, пестроцветные, сероцветные. Равниннодолинный фациальный пояс: 5русловая зона пески, песчаники разнозернистые, мелко- и крупнозернистые, гравелистые, гравелиты песчаные с крупной корытообразной и диагональной косой слойчатостью, с обломками обуглившейся древесины, до прослоев угля, красноцветные, сероцветные, зеленоцветные; 6-стрежневая подзона конгломераты, галечники, переслаивающиеся с песчаниками и гравелитами с обломками обуглившейся древесины, красноцветные, сероцветные; 7пойменная зона - песчаники алеврито глинистые, алевриты, глины алеврито песчаные с косоволнистой, мелкой косой однонаправленной, волнистой, горизонтальной и линзовидной слойчатостью, с мелким растительным детритом, отпечатками стеблей и веток растений, красноцветные, пестроцветные, сероцветные; 8-болотная зона - глины алеврито-песчаные, алевролиты неслойчатые, комковатые с углефицированными растительными остатками, сероцветные, темнокрасноцветные, пестроцветные; 9луговая подзона - алевролиты, алевритовые песчаники, алеврито-песчаные глины с отпечатками корней растений и ходами червей, неслойчатые, комковатые, красноцветные, пестроцветные. Равнинно озерные отложения: 10-отложения

опресненных озер алевролиты, перемежающиеся с тонкогоризонтально - и волнистослоистыми глинами, реже известняками и песчаниками; 11-отложения засолоненных озер - глины, алевролиты, песчаники с прослоями ангидритов, доломитов и гипсов, сероцветные, пестроцветные. Подводно-дельтовый фациальный пояс: 12-песчаники, пески мелко- и средне- зернитстые косослойчатые, с прослоями алевролитов и глин. Волноприбойный фациальный пояс: 13прибойно-обломочная зона - песчаники мелко- и среднезернистые известковистые с косой перекрестной и горизонтальноволнистой слоистостью, с линзами и прослоями глин и известняков, сероцветные и зеленоцветные; 14-прибойноиловая зона а) глины, аргиллиты, алевролиты, обогащенные углефицированным растительным детритом с прослоями песчаников и известняков; б) глины алевритистые с фауной брахиопод и пелеципод, с углистой органикой, прослоями известняков и мергелей, сероцветные и темно-сероцветные; 15-прибойнокарбонатная зона: а) мергельно известняковые осадки с фауной мшанок, кораллов, крупнораковинных брахиопод; б) доломитовые известняки и доломиты. В. Литологические типы пород: 16конгломераты, щебень, гравелиты; 17песчаники, пески; 18-алевролиты, алевриты; 19-глины со щебнем, гравием и песком; 20глины алевритистые; 21-мергели; 22известняки; 23-доломиты; 24-чередование пород, количество которых в разрезе примерно равно; 25-чередование пород при значительном преобладании одной из них; 26-чередование пород с преобладанием двух из них; 27-граница фациальных поясов; 28граница фациальных зон и подзон; 29береговая линия морского бассейна; 30палеодолины мелких рек; 31-направление главных потоков речных вод; 32-изолинии мощностей; 33-граница отсутствия отложений в связи с предпозднетатарской и триасовой эрозией; 34-пирит; 35углефицированные растительные остатки; 36-гипс; 37-проявления медистых песчаников; 38-скважины и их номера; 39разрезы, изученные в поверхностных выходах и по литературным данным.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS В области прибрежного мелководья относительно удаленной от берега части морского бассейна песчаные осадки переслаивались с темно- сероцветными алевролитовыми и глинистыми, насыщенными углефицированной растительной органикой. Доминирующая иловая фациальная пачка, прослеживающаяся на расстоянии до 150 км вглубь моря, сложена глинами серыми и темно - серыми известковистыми, нередко осложненными текстурами взмучивания. В крайней западной части нижнеказанского моря они замещались мергелистыми и известково - доломитовыми накоплениями суммарной мощностью до 70- 100 м (рис. 1). На склонах Уральского палеоподнятия в это время в водной среде из разветвленной сети проток, русел рек, грязевых и каменных потоков сформировались мощные толщи пестроцветных, красноцветных и сероцветных валунно - мелкоземистых, гравелисто - песчаных и алеврито глинистых пород, выделенные в подгорновеерный фациальный пояс и полифациальный комплекс накоплений предгорных равнин, прослеженный в направлении области морского осадконакопления [4]. Этот комплекс накоплений рассекается вытянутыми поперек зоны ее распространения веернорусловыми потоками и русловыми палеодолинами, выносившими песчано гравийный и галечный материал на вклинивающиеся в них осадки равнинно озерного комплекса пород. Осадки подгорновеерного фациального пояса по составленной нами фациально палеогеографической карте (рис. 1) хорошо расчленяются на три фациальные зоны: веернообломочную, веерномелкоземистую и веернозастойную. Занимают значительную площадь развития, прослеживаясь непрерывной полосой шириной 5-15 до 40 км. Разрез осадков очень невыдержан. Гравелиты, алевролиты и разногалечные до валунистых конгломераты часто сменяют друг друга, образуя толщу премежающихся слоев. Такая перемежаемость больше характерна для тех частей разреза, где в их составе преобладают грубообломочные конгломерато-гравелитовые разности, обычно тяготеющие к нижней части

развития осадков нижнеказанского подъяруса. Веерномелкоземистые паттумные накопления более широко развиты. Характеризуются формированием смешанных гравийно-песчано-глинистых пород, алевролитов песчанистых, чередующихся с прослоями гравелитов и конгломератов. По мере удаления от Центрально-Уральского поднятия смешанные грубозернистые отложения сменяются глинами с гальками, песчаными глинами и песчаниками. Слойчатость в них отсутствует, иногда грубая, неясно выраженная. Сменяется имеющими широкое развитие однородноокрашенными неслойчатыми красноцветными алевропелитами, отложенными стекавшими с гор грязевыми водными потоками, не содержащими примесь песчаных и более грубых частиц. Веернозастойные алевропелитовые отложения представлены переслаиванием алевропелитов, алевролито песчаных и алевритовых глин, окрашенных в зеленоватые, красно-бурые и серые тона с охристыми пятнами. В них содержатся обуглероженные растительные остатки, развиты прослои ископаемых почв. Часть объема подгорновеерных отложений пролювиальных конусов выноса, представлена осадками крупных русел, сложенных песками, алевролитами, гравием, конгломератами, которые периодически прорезали конусы выноса и разносились по разветвленной системе временных русел. На Сакулакском, Старосейском, Джасбекском и Кучукбайском участках (рис. 1) в одноименных долинах значительную мощность разреза нижнеказанских отложений составляют сероцветные (серые, темнои светло-серые) мелкои среднезернистые русловые песчаники с прослоями углефицированного растительного детрита, пойменные и болотные алевролиты с прослоями известняков, слагающие ритмические серии.В разрезе нижней части самой северной - Сакулакской нижнеказанской палеодолины, залегают серые и буровато серые мелкои среднезернистые косослойчатые известковистые песчаники В вышележащей части разреза наблюдается чередование сероцветных песчаников и

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS алевролитов с редкими прослоями угля и красноцветных песчаников, аргиллитов, алевролитов, редко известняков, слагающих 15 макроритмов русловых, пойменных, болотных и луговых фаций, в которых наибольшая мощность (до 30 м) принадлежит русловым с обилием углистого растительного вещества. Общая мощность нижнеказанских отложений здесь превышает 500 м, из которых на долю сероцветных восстановленных пород приходится до 40% всего объема. Сходные типы разрезов прослежены в более южных районах рассматриваемой полосы. В разрезе Старосейской долины отмечается несколько больше грубозернистого песчаного материала. Верхнеказанские осадки охватывают подгорновеерную равнинную и мелкозаливную фациальные свиты наземного фациального комплекса. Они перекрывают почти всю площадь юго восточного погружения Русской платформы и Предуральского краевого прогиба. Накопление осадков на этой территории происходило неравномерно с меняющейся мощностью от одной структурно фациальной области к другой. Территория, занятая Предуральским краевым прогибом, испытывала наиболее сильное погружение по сравнению с территорией юго восточного окончания Русской платформы. Осадков здесь накопилось больше и мощность их в восточной части Предуральского краевого прогиба достигала свыше 800 м, сокращаясь до 300 м в его западной части и до 120 - 170 м на платформе. Нижнетатарские отложения в пределах широко развитого на востоке комплекса пролювиальной равнины [5] отчетливо прослежены веернообломочная, веерномелкоземистая и веернозастойная зоны. Первая из них сложена внизу валунистыми конгломератами и гравелистыми песчаниками, перемежающимися с замещающими их далее от гор неслойчатыми гравелисто песчанистыми алевропелитами, переходя, таким образом, в расслоенные конгломераты. Ширина этой зоны от 15(на юге) до 30 (на севере) км, что связано, видимо, с высотой разрушавшегося

Центрально - Уральского палеоподнятия. Веерномелкоземистая зона сложена алевропелитовыми осадками, в составе которой преобладают мусорные породы, иногда заболоченные, пятнистые, далее господствуют широко развитые алевропелиты без примеси песчаных и более грубых частиц с прослоями луговых почв. В этих зонах, заметней в веерномелкоземистой, прослежены сопровождающие их вытянутые в поперечном направлении линзы потоковых разнозернистых косослойчатых песчаников и песков. И, наконец, веернозастойная зона. расположенная по периферии пролювиальной равнины, имеющая неповсеместное развитие. В ней преобладают горизонтальнослойчатые и темно-сероцветные красноцветные с обуглероженными алевропелиты растительными остатками, с подчиненными линзами известняков, мергелей, редко отмечены линзы косослойчатого веерного аллювия. В северо-восточной части рассматриваемой территории выше границы эрозионного контакта с верхнеказанскими осадками с глубокими врезами и карманами, заполненными галечным пролювием мощностью до 13 м, прослежены красноцветные веерообломочные крупно- и среднегалечные конгломераты и веернорусловые гравелиты с бороздами размыва, ориентированные по аз. 220°. По распространению конгломератов оконтурена возвышенная область ЦентральноУральского поднятия, существовавшая в нижнеказанское время. Широкая полоса галечников и конгломератов, отличающихся исключительно местным составом слагающих пород, сменяется на удалении от палеоподнятия еще более широкой полосой развития неслойчатых смешанных накоплений, представляющих осадки селевых выносов площадных пролювиальных потоков, стекавших с этого палеоподнятия. В его прибортовых частях прослеживаются разнозернистые и отсортированные песчаники и пески, преобладающие в разрезах казанского яруса Джасбекской, Дубенской, Сакмарской, Саракташской, Старосейской и Новоивановской долин с накоплением на 9 МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS значительных площадях равниннодолинного комплекса осадков. Формирование этих долин обусловило сокращение площади, занимаемой подгорновеерными осадками, и расширение площади развития равниннодолинных накоплений. При этом в общих чертах сохраняется положение

основных широтных долин, намеченных во время формирования осадков в ранне - и позднеказанское время (рис 1, 2). В них наблюдается ритмичность от стрежневых русловых конгломератов до алевритистых песчаников, глинистых алевролитов, глин и известняков в кровле ритмов.

Рисунок 2. Фациально - палеогеографическая карта нижнетатарского подъяруса Оренбургского Приуралья для времени накопления осадков салмышской (каргалинской) и гребенской свит. По Г.В. Тараборину, Т.Я. Деминой, Д.Г. Тараборину (условные обозначения см. рис. 1). В Дубенской палеодолине в районе пос. Гиджал выделено до 30 ритмопачек алевролито-песчано-глинистых пород мощностью до 26 м и более. Свыше 25% в их составе составляют русловые песчаные и гравийно-песчаные накопления сероцветной и красноцветной окраски общей мощностью,

превышающей 500 м. До 96 ритмов и микроритмов сходного строения прослеживается в Саракташской палеодолине, также сероцветных и красноцветных. Иногда эти ритмы выражены не совсем четко в связи с присутствием в разрезах исключительно песчаных и

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS гравиино-песчаных русловых накоплении, сформированных в водных потоках с активной динамикой течения, периодическим врезанием русла в подстилающий слой осадков с частичным или полным срезанием алевропелитовых пород нижележащих ритмов, часто фациально изменчивых, преимущественно красноцветных. До 30% объема разрезов Вязовского и Белогорского участков сложены красноцветными алевролитами с гравием и песком, встречаясь как в виде самостоятельных слоев мощностью от 1 до 10 м., так и в ритмопачках (мощностью до 45 м.) переслаивания с красноцветными русловыми косослойчатыми песчаниками, гравелитами и конгломератами мощностью 5-6 м. В разрезах встречаются и мощные пачки русловых песчаников Сакмарской долины, присутствуют линзы стрежневых конгломератов и гравелитов. Озерно болотные и пойменные накопления широко представлены к югу от пос. Саракташ в пределах Саракташской палеодолины, составляя по данным Ю. А. Пестова до 78% их объема. Они представлены тонкополосчатыми алевролитами, в которых выделяются мощные (до 38 м.) пачки сероцветных мелкозернистых тонкослоистых сильно известковистых песчаников с обилием углистых прослоев. Разрозненные русловые потоки Джасбекской, Дубенской, Сакмарской, Саракташской, Старосейской долин, выходя равнину на предгорную в зоне Предуральского прогиба, краевого соединялись в потоки, единые прослеживающиеся широкими 2-мя участками долинами, разделенными луговых развития пойм, болот и пространств. Анализом ориентировки косой слойчатости в гравийно-песчаных отложениях установлено направление течения реки к западу и северо-западу [3]. Ширина северной долины составляла 60 - 90 км., южной- превышала 120 км. По территории Оренбургского Приуралья речная долина прослеживалась на протяжении около 600 км (рис. 2). В пределах юго-восточной окраины Русской платформы на Каргалинской

площади контакт нижнетатарских отложений с верхнеказанскими также имеет эрозионный характер. Глубина врезания в отдельных обнажениях составляет до 5 м. Вышележащие осадки мощностью до 130 м в районе Каргалинских рудников, выделенные А.И. Мушенко и П.Е. Оффман в свиту медистых песчаников и мергелистых глин (табл. 1), а В.Л. Малютиным в каргалинскую меденосную свиту, в основании представлены нижним горизонтом равниннорусловых песчаников серой, зеленовато-серой и желтой окраски мощностью до 30 м., перекрытых равнинно пойменными, болотными, луговыми и озерными сероцветными и пестро красноцветными глинами, алевролитами и песчанистыми мергелями, выше которых залегает второй (верхний) горизонт русловых медистых песчаников мощностью до 20 м, разнозернистых и гравелистых с линзами мелкогалечных конгломератов. Южная долина в отдельных разрезах скважин западней и юго-западней г. Оренбурга на 50 - 90% сложена буровато коричневыми русловыми косослойчатыми известковыми песчаниками различной крепости с маломощными прослоями конгломератов. Салмышская (каргалинская) свита (табл. 1), вскрытая большим количеством скважин почти по всей территории западной части Оренбургской области от р. Б Кинель до р. Самара уже в пределах единой долины приуральской палеореки, также представлена песчаниками красноцветной, реже сероцветной окраски, составляющими от 40 до 90% разреза, и содержащих, как правило, глинистые гальки и катуны, кости позвоночных, растительные остатки. В югозападной части западной половины территории выделяются 2 зоны осадконакопления: зона опресненных озер с преобладанием в разрезе глин и алевролитов (60 - 65 % мощности) и зона засоленных озер в крайней юго - западной части (рис. 2), где по всему разрезу прослеживаются желваки, отдельные прослои ангидрита и гипса, загипсованные глины, известняки и доломиты, свидетельствующие о повышенной минерализации вод. Мощности нижнетатарских отложений здесь возрастают с северо - запада на юго - восток от 130 до

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS 170м. Общая мощность осадков нижнетатарского подъяруса в платформенной части Предуральского краевого прогиба составляет 280 - 350м., на востоке прогиба - 900 м. Намеченная в казанской и раннетатарской истории дифференцированность строения территории сохраняется и в позднетатарскую эпоху с предгорнымиДжасбекской, Дубенской, Сакмарской долинами, несколько смещенной к северу Старосейской долине, по которым выносился терригенный материал с формированием озерных, дельтовых комплексов осадков и осадков крупной равнинной долины алеореки в Предуральском прогибе, прослеженной также на обширных пространствах юговосточного окончания Русской платформы (рис. 3). У поселка Г ирьял на площади, тяготеющей к Джасбекской и Сакмарской долинам, до 75% разреза составляют красноцветные пойменные и луговые осадки. Далее к западу у поселка Красногоры основной фон разреза представлен пачками переслаивания красноцветных аргиллитов, алевролитов и русловых песчаников с мощностью ритмопачек от 5 до 30 м. Алевролиты пойменные и озерные тонкополосчатые, составляют 23 % объема разреза, образуя пачки от 2 до 32 м. Песчаники параллельно-полосчатые и косослойчатые равниннорусловые зелегают слоями мощностью 2 - 25 м, составляя 35% всего разреза. До 16 % всего объема этого разреза в скважинах южнее поселка Саракташ составляют сероцветные породы. В целом, в Саракташской зоне разрез северодвинского горизонта (табл 1.) представлен пачками переслаивания алевролитов мощностью 40 - 50 м с горизонтами сероцветных песчаников мощностью 20 - 25м. В основании нижней границы вышезалегающих осадков вятского горизонта по глубоко врезанным углублениям прослеживаются стрежневые конгломераты или русловые косослойчатые песчаники, слагающие до 60% всего объема разреза. Пачки песчаников часто разделяются маломощными слоями гравелитов. Алевролиты слагают до 35%

всего объема разреза, представляя луговые и озерно-болотные неслойчатые породы с большой примесью песчаного материала. Устанавливается ритмичное строение сероцветных накоплений косослойчатых песчаников с обилием прослоев, содержащих обуглившуюся растительную органику, тяготеющих к основаниям ритмопачек. Общая мощность разреза верхнетатарского подъяруса по отдельным скважинам превышает здесь 600 м. (рис. 3). Наиболее выдержанным элементом ритмов разреза верхнетатарских отложений лево- и правобережной части р. Урал района г. Оренбурга и прилегающих территорий является нижняя часть вязовской свиты, представленная косослойчатыми равниннорусловыми песчаниками с линзами конгломератов, содержащих обломки костей рыб, рептилий и окремнелой древесины, трассирующимися в разрезах южной долины Приуральской палеореки. Выше по разрезу песчаники сменяются равниннопойменными алевролитами и глинами с прослоями озерных мергелей и известняков. Общая мощность этих пород по данным В. А. Горяйнова [6] 155-170 м. Накопление верхнетатарских осадков западных районов Оренбургской области также наследует условия, существовавшие в период нижнетатарского осадконакопления. Равнинные долины расширяются и достигают в этот отрезок времени максимального развития (рис. 3). Фациально-палеогеографические построения, выполненные впервые для Оренбурского Приуралья, в целом подтверждают высокую степень унаследованности его развития на протяжении верхнепермского времени. В период накопления мощных толщ осадков, выделенных в подгорновеерный фациальной пояс, многократно происходило изменение интенсивности колебательных движений, что обусловило ритмичность строения осадочной толщи. Максимальное развитие равниннодолинный комплекс осадков получает в татарское время, формируя две протяженные равнинные долины, прослеженные в северо-западном направлении за пределы рассматриваемой территории (рис. 2, 3).

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS

Рисунок 3 Фациально-палеогеографическая карта верхнетатарского подъяруса Оренбургского Приуралья для времени накопления осадков вазовской и кульчумовской свит. По Г.В. Тараборину, Т.Я. Деминой, Д.Г. Тараборину (условные обозначения см. рис.1) Наиболее широко они распространены в позднетатарское время с суммарной шириной площади развития равнинных долин в западной части Оренбургской области, достигавшей 450км. Выделенные на картах зоны повышенных и исключительно высоких мощностей аллювиальных отложений наметили основное и наиболее постоянное направление речных потоков, а также подтвердили разделение основных долин на две системы, связанные с двумя источниками сноса. Один из них расположен в восточной части рассматриваемой территории и является основным для

образования северной аллювиальной долины шириной 60-90 км. Со вторым источником сноса связана долина, выявляющаяся на юго востоке с преимущественным простиранием юго - восток - северо - запад. Наиболее активным был источник сноса, расположенный к востоку от исследуемой площади. Общие черты палеогеографии определились расположением суши к востоку от рассматриваемой территории и морского бассейна в западной и юго западной частях территории (рис. 1, 2).

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS Литература

1. Горяйнов В. А. Татарскоий ярус Общего Сырта и Оренбургского Приуралья // Матер, по геол. Ю. Урала. - Саратов, 1961. - С. 177 - 196. 2. Попов В. И., Макарова С. Д., Филиппов А. А. Руководство по определению осадочных фациальных комплексов и методика фациально палеогеграфического картирования. - Л. : Гостоптехиздат, 1963. - 714 с. 3. Тараборин Г. В., Демина Т. Я. Комплексное изучение осадочных толщ северной части Оренбургского Приуралья. Учебное пособие. - ПИК ГОУ ОГУ, 2004. - 112 с. 4. Тараборин Г. В., Демина Т. Я., Тараборин Д. Г. Особенности палеогеографии и рудоносности верхнепермских литолого - фациальных

комплексов Оренбургского Приуралья // Всерос. научи. - прак. конф. с межд. участ. «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование». Оренбург -Пермь, 2008. - С. 389 - 392. 5. Тараборин Г. В., Демина Т. Я., Тараборин Г. В. К проблеме формирования позднепермско мезозойскоих палеофациальных бассейнов территории Южного Урала и его обрамления // Тез. докл. V Всерос. литол. совещ. «Типы седиментогенеза и их эволюция в истории Земли» т. II Екатеринбург, 2008. С. - 316 -319. 6. Форш Н. Н. Пермские отложения. Уфимская свита и казанский ярус. Тр. ВНИГРИ, нов. серия, вып. 92. - Л., 1955. © Тараборин Г.В., Демина Т.Я., Тараборин Д.Г., Савилова Е.Б., 2013

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS УДК 550.380.8

ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ ЭКРАНОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ДАТЧИКОВ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ APPLICATION OF MAGNETIC SHIELDS FOR TESTING MAGNETIC FIELDS SENSORS Доломанский Ю.К. / Dolomansky Yu.K.

Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института геофизики им.Булашевича Уральского отделения Российской академии наук / Candidate of physical and mathematical sciences, research associate, Institute of geophisics Ural branch of Russian Academy of Sciences Коноплин А.Д. / Konoplin A.D. Кандидат технических наук, научный сотрудник Института геофизики им.Булашевича Уральского отделения Российской академии наук / Candidate of technical sciences, research associate, Institute of geophisics Ural branch of Russian Academy of Sciences e-mail: i3bs002@mail.ru Муравьев Л.А. / Muravyev L.A. Кандидат технических наук, научный сотрудник Института геофизики им.Булашевича Уральского отделения Российской академии наук / Candidate of technical sciences, research associate. Institute of geophisics Ural branch of Russian Academy of Sciences e-mail: mlev@mail.ru Пономарев B.B. /Ponomarev V.V. Ведущий инженер. Институт геофизики им.Булашевича Уральского отделения Российской академии наук / Chief engineer. Institute of geophisics Ural branch of Russian Academy of Sciences e-mail: pvv209@mail.ru Аннотация

Abstract

Рассмотрены физические принципы конструирования магнитных экранов, предназначенных для подавления техногенных магнитных помех в условиях городской лаборатории. Приведен пример построения такого экрана, представлены результаты испытаний в однородном постоянном и переменном магнитных полях современной магниточувствительной аппаратуры: ядерно-прецессионных модульных магнитометров POS, феррозондовых компонентных магнитометров MIPA и индукционных датчиков для магнитотеллурического зондирования.

Physical principles of designing of magnetic shields intended for technogeneous magnetic noises suppression in actual city laboratory practice are reviewed. An example of making such a shield is adduced. Results of testing up-todate magnetosensitive apparatus, such as: nuclear precession modulus magnetometers POS, flux-gate component magnetometers MIPA and inductive sensors for magnetotelluric sounding in constant and variable magnetic fields are presented.

Ключевые слова

Keywords

Магнитный экран, коэффициент экранирования, оверхаузеровский магнитометр, феррозондовый компонентный магнитометр, индукционный датчик МТЗ.

Magnetic shield, shielding factor, Overhauser magnetometer flux-gate magnetometer, inductive sensor for magnetotelluric sounding.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ и ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ о ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS Введение

При разработке и настройке аппаратуры, предназначенной для измерения постоянных и переменных магнитных полей требуется подавление техногенных помех до уровня чувствительности прибора. В условиях городских лабораторий величина колебаний магнитного поля может достигать десятков и сотен нанотесла. Наиболее приемлемым способом является экранирование магнитного поля с помощью ферромагнитных экранов. Такие устройства изготавливаются из магнитомягких материалов с большой величиной магнитной проницаемости. Подробный обзор приведен в [1]. Ранее применялись многослойные магнитные экраны цилиндрической [2] или сферической [3] формы. Недостатки этих изделий геометрически закрытая конструкция, требующая разборки экранирующего устройства для доступа в рабочий объем и малое расстояние между отдельными экранами. Пример современной конструкции - четырехслойный магнитный экран длиной 6 метров, созданный для международного проекта по определению электрического дипольного момента нейтрона [4]. Технология изготовления экранирующего изделия включает окончательный отжиг всей конструкции в вакууме или водороде при температуре 1125°С (ГОСТ 10160-75, [5]), поэтому изделия являются уникальными. Геофизические эксперименты зачастую производятся в разностном режиме, когда физическое явление наблюдается двумя идентичными датчиками приборов. Для одновременной калибровки рабочий объем магнитного экрана с однородным полем должен позволять размещение не менее двух датчиков. Конструкция магнитного экрана

Основными требованиями к экранирующим устройствам являются: необходимый коэффициент ослабления внешнего постоянного и переменного магнитных полей и высокая однородность создаваемого поля во внутреннем объёме. Желателен открытый доступ для размещения исследуемых датчиков внутри рабочего

объёма без изменения характеристик экрана. При такой постановке технического задания оптимальной является конструкция из нескольких соосных пустотелых круговых цилиндров с открытыми концами, размещенных один внутри другого. При конструировании нужно учитывать несколько физических параметров. Высокой магнитной проницаемостью, более 105, обладает прецизионный сплав с высоким содержанием никеля 79НМ (пермаллой). Поскольку у него малая коэрцитивная сила Нс не более 10’5 Тл, в геомагнитном поле материал входит в насыщение. При этом магнитная проницаемость уменьшается на порядок по сравнению с максимальной [6]. В магнитном экране, составленом из нескольких слоев внешние цилиндры ослабляют магнитное поле так, что магнитная восприимчивость внутренних цилиндров достигает оптимального значения. Коэффициент экранирования магнитного поля ферромагнитным цилиндром можно оценить следующей формулой [7]: О _

внеш

^внутр

№

где Ввнеш - внешнее магнитное поле, Венутр внутреннее магнитное поле, ju - магнитная проницаемость материала, d - толщина стенки, D - наружный диаметр. Общий коэффициент экранирования S для n-слойного магнитного экрана определяется выражением [7] при Ц. < Ц.+1:

где: S, - коэффициент экранирования i цилиндра. Отсюда следует необходимость увеличения разницы между диаметрами цилиндров. При открытых концах цилиндров величина постоянного магнитного поля внутри ферромагнитного цилиндра спадает экспоненциально. Это позволяет оценить размеры конструкции, то есть необходимое увеличение длины наружного цилиндра по отношению к соосному внутреннему при отказе от торцевых крышек.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS Такая конструкция позволяет применить оригинальную методику одновременного размагничивания всех экранов после их изготовления и отжига. По оси цилиндров размещается линейный проводник, длина которого в два раза больше длины максимального наружного экрана. По проводнику пропускается переменный ток с постепенно уменьшающейся до нуля амплитудой. Поскольку силовые линии магнитного поля от линейного проводника с током, расположенного на общей оси цилиндров параллельны к поверхности экрана, поле не ослабляется внутренним экраном по отношению к внешнему. Поскольку поле бесконечного линейного проводника обратно пропорционально расстоянию, легко оценить величину тока, требуемого для размагничивания наружного экрана данного радиуса. Для размагничивания конструкции с максимальным диаметром 0,5 м требуется пропускать переменный ток с максимальной амплитудой не менее 1200 А. Это легко достигается выбором диаметра линейного проводника, соединительных кабелей и сечением провода вторичной обмотки трансформатора для уменьшения внутреннего сопротивления. Амплитуда размагничивающего воздействия задается уменьшением сетевого напряжения на первичной обмотке. Для примера, падение напряжения на одном метре медного проводника диаметром 14 мм составляло 1,5 В при максимальной величине тока. Необходимо отметить, что при размагничивании таким способом одного цилиндра во внешнем геомагнитном поле, коэффициент компенсации постоянного о внешнего поля 50000 нТл составлял 10 . Это достигается суперпозицией вектора проникающего внешнего поля с противоположно направленным вектором поля, создаваемым намагниченностью самого цилиндра в рабочем объеме. Коэффициент экранирования одним цилиндром переменного магнитного поля амплитудой 10 - 100 нТл, с периодом 0,001 0,1 сек близок к расчетному значению 102. Это позволяет утверждать, что размагничивание происходит по частным циклам петли гистерезиса.

Учитывая изложенные принципы, сконструировано и изготовлено несколько многослойных цилиндрических магнитных экранов с различной величиной рабочего объема. На фото (рис. 1) показан двухслойный экран с устройством для позиционирования магниточувствительного датчика, который использован для определения однородности поля. Внутренний соленоид и каждый из экранов размещаются на собственных опорах из алюминиевого профиля для уменьшения статического и деформационного воздействия на пермаллой. Примеры применения

Экранирующая система для исследования физических эффектов в нулевом магнитном поле (10"9 Тл) состояла из четырех слоев [8]. Ось экрана располагалась перпендикулярно вектору лабораторного поля, и в этом положении происходило размагничивание. Измеренный поперечный коэффициент экранирования техногенных помех составлял 106, продольный коэффициент составлял 105. В этом случае наружный экран, находясь в насыщении, выполнял функцию перевода внутренних слоев в состояние с максимальной магнитной проницаемостью. Остаточное поле в центре рабочего объема составляло Вх = 2,5 нТл, ортогональное оси цилиндров и Вц= 10 нТл вдоль оси в направлении открытых концов. После размагничивания компоненты поля не превышали долей нТл и оставались постоянными с точностью 0,1 нТл в течение года при отсутствии механических воздействий на конструкцию (разборка сборка). В дальнейшем это поле в объеме сферы радиусом 50 мм компенсировалось тройной ортогональной системой колец Гельмгольца до величины менее 0,02 нТл. В этом комплексе могут выполняться исследования, требующие исключения внешнего магнитного поля. Исследование эффекта Хайле [9] позволяло наблюдать оптическую ориентацию ядер 3Не с шириной резонанса 0,2 нТл для создания трехкомпонентного квантового магнитометра.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS

Рис. 1. Фото (слева), схема конструкции (справа) магнитного экрана и топология поля внутри него: 1, 2- внешний и внутренний экраны, 3- соленоид, 4 - область однородного магнитного поля Для палеомагнитных исследований применялась трехслойная система наружной длиной 200 см и длиной внутреннего экрана 150 см. В части внутреннего экрана происходило температурное размагничивание одновременно десяти образцов. В дополнительно установленном четвертом цилиндрическом слое магнитного экрана проводилось охлаждение образцов потоком воздуха. Это позволило получить минимальный разброс направления векторов остаточной намагниченности образцов и более корректно сделать выводы о тектоническом движении блоков литосферы. Исследования аморфных сплавов [10] позволили целенаправленно улучшить фазовый состав и магнитную структуру материала сердечников первичных преобразователей (феррозондов) и расширить диапазон применения магнитометрической аппаратуры, включая высокотемпературные условия измерений в сверхглубоких скважинах. Испытания модульных протонных и квантовых, компонентных феррозондовых магнитометров проводятся в магнитных полях, сопоставимых по величине с земным. Для этого требуется создание магнитного поля внутри экранирующей системы.

Некоторые геофизические датчики имеет габариты более одного метра. К ним можно отнести приборы ядерного магнитного каротажа, индукционные датчики магнитотеллурического зондирования. В этом случае внутри экранирующей системы необходимо создавать рабочий объем с однородностью магнитного поля не намного хуже, чем геомагнитное поле. Однородность поля внутри соленоида была улучшена с помощью дополнительных соосных обмоток, геометрия которых рассчитывалась методами конечно элементного анализа. На рис.2 показано изменение топологии поля внутри экрана до и после включения дополнительных витков соленоида. В магнитном экране с увеличенным объемом однородности поля выполнены исследования по определению метрологических возможностей протонных высокочувствительные магнитометров POS. В данной аппаратуре применяется микропроцессорная обработка сигнала прецессии, благодаря чему прибор обладает отсчетной точностью 0,001 нТл. При этом эксперименты производителей приборов [11] и соавтора настоящей статьи [12] в условиях магнитной обсерватории показали, что

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS реальная чувствительность составляет 0,05 нТл.

магнитометра

Рис 2. Распределение модуля магнитного поля вдоль оси экрана: а) без включения дополнительных катушек б) с включением дополнительных катушек. L - расстояние от центра экрана Проводя одновременные измерения магнитного поля в экране несколькими датчиками, можно определить требования к точности синхронизации моментов

измерения приборами для улучшения достоверности разностных измерений на фоне вариаций геомагнитного поля. Кроме того, в результате долговременных измерений регистрируется дрейф приборов в силу внешних причин, таких как изменение температуры датчика. На рис. 3 приведен результат измерения магнитного поля двумя датчиками магнитометра-градиентометра с жесткой синхронизацией моментов измерений и разность показаний между ними. Изменение абсолютного значения магнитного поля можно объяснить нестабильностью питающего соленоид тока, изменение разности между показаниями датчиков вызвано именно особенностями прибора градиентом температуры внутри датчика [11]. Пиковая величина нестабильности разности показаний между приборами в окне длительностью 20 мин. составляет 0,2 нТл. На рис. 4 приведен результат измерения магнитного поля двумя разными магнитометрами при отсутствии жесткой синхронизации моментов измерений между ними.

20063

20062.75

20.75

20062.5

20.5

20062.25

20.25

20062

20 t, 4ас:мин

0:00 0:20 0:40 1:00 1:20 1:40 2:00 2:20 Рис. 3. Запись градиентометром POS-2 изменений поля в магнитном экране:

2:40

а, б - датчики (|В|, нТл), в - разность показаний между датчиками ( А |В|, нТл)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ о ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS 14

21985 21980

21975 12

21970 11

21965

21960 0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

t, час:мин

Рис. 4. Запись двумя магнитометрами POS поля в экране. Обозначения аналогичны

рис.З. Трехкомпонентный феррозондовый магнитометр можно применять не только для исследования скважин. Такой прибор был помещен в центр экрана, при этом параллельно оси экрана (ось z датчика магнитометра) медленно перемещается дипольный источник магнитного поля. На рис. 5 приведена запись магнитного поля при двух ориентациях перемещаемого объекта вдоль оси X и Y магнитометра.

движущимся прибором при поиске искусственных неоднородностей среды. Разработка аппаратуры для измерения переменных магнитных полей требует изменения конструкции соленоида. Для перехода в диапазон десятки килогерц, необходимо уменьшить индуктивность обмотки, сохраняя однородность поля в рабочем объеме. В этом случае обмотка выполняется не проводом, а медной лентой шириной не менее 15 мм с шагом между витками 1.5 мм. В такой установке проводились испытания индукционных датчиков [13]. В частотном диапазоне 1 10000 Гц была достигнута практически плоская (неравномерность 3 Дб) амплитудно-частотная характеристика индукционного датчика (рис. 6). Таким образом, в лаборатории, перед проведением полевых малоглубинных исследований индукционными методами удалось получить требуемые характеристики аппаратуры, необходимые при интерпретации.

Рис. 5. Запись компонент магнитного поля магнитометром MIPA в экране в нулевом поле. Параллельно оси z перемещается дипольный источник магнитного поля, ориентированный: а) вертикально б) горизонтально Эти исследования позволяют моделировать проведение магнитной съемки характеристика индукционного датчика МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИМ и ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА / GEOLOGY AND GEOPHYSICS Заключение

Таким образом, с помощью реализованных магнитных экранов можно проводить разработку и настройку датчиков высокочувствительной магнитометрической аппаратуры в лабораторных условиях, подавляя техногенные помехи до уровня 0,1 нТл. Это позволяет анализировать собственные шумы датчика и регистрирующего канала, создавать магнитное поле требуемой амплитуды в необходимом частотном диапазоне для тестирования аппаратуры перед полевыми работами. Литература 1.

Реутов Ю.Я. Классические магнитные экраны / Ю.Я. Реутов // Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, ИФМ. - 2006. - 70 с. Шапиро Д.Н. Основы электромагнитного экранирования/ Д.Н. Шапиро Л.: Энергия, 1975. - 108 с. Овчаренко П.С. Высокоэффективные магнитные экраны / П.С. Овчаренко // Геофизическая аппаратура. -№56. - 1974. -СС. 126-130. Александров Е.Б. Модельные испытания системы стабилизации нейтронного магнитного резонанса / Е.Б. Александров, М.В. Балабас, Ю.В. Борисов, С.П. Дмитриев, Н.А. Доватор, A. И. Иванов, И.А. Краснотцекова, В.Н. Кулясов, B. В. Марченков, А.С. Пазгалев, А.П. Серебров, В.А. Соловей, Г.Е. Шмелев // Письма в ЖТФ. т.ЗЗ, вып. 1. - 2007. - СС. 3-8. ГОСТ 10160-75. Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1976. Таблицы физических величин. Справочник / под ред. академика И.К. Кикоина // М.: Атомиздат. 1973.- 1006 с.

Фрик С.М. Экранирование слабых магнитных полей с помощью цилиндрических оболочек / С.М. Фрик, Т.А. Торп // Приборы для научных исследований. -№ 10. - 1971. - СС. 21-23. Доломанский Ю.К. Цилиндрический магнитный экран / Ю.К. Доломанский // Приборы и техника эксперимента. -№ 3. - 1983. -С С . 151-153. Доломанский Ю.К. Динамический эффект Ханле в 3Не / Ю.К. Доломанский, В.М. Рыжков // Письма в ЖТФ. - т. 3, вып. 8. - 1977. - СС. 377380.

10. Астраханцев Ю.Г. Перспективы применения современных магнитомягких материалов в магнитометрической геофизической аппаратуре / Ю.Г. Астраханцев, А.Г. Лавреньтев, В.Е. Щербинин, Г.С. Корзунин, B. Л. Нехорошков, А.П. Потапов, Т.А. Шерендо // Доклады Академии Наук. - т.406, №1. - 2006. СС. 89-94.

11. Sapunov V. Metrology of proton and Overhauser magnetometers / V. Sapunov, A. Denisov, O. Denisova // Contributions to Geophysics & Geodesy. -V .30, N.2. -2000. - P.149 12. Муравьев Л.А. Требования к точности синхронизации моментов измерения магнитного поля для выделения тектономагнитных сигналов / Л.А. Муравьев // IV Уральская молодежная школа по геофизике. Учебно-научные материалы. - Пермь: Горный институт УрО РАН. -2003. -СС.136-137. 13. Коноплин А.Д. Аппаратура высокочастотного магнитотеллурического зондирования / А. Д. Коноплин // Материалы 33 сессии Международного семинара им. Д.Г. Успенского “Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей”. - Екатеринбург, 2006, C. 147. © Доломанский Ю.К., Коноплин А.Д., Муравьев Л.А., Пономарев В.В., 2013

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДИНАМИКА / GEODYNAMICS УДК 551.2:528.481

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ УРАВНЕНИЯ РЕГРЕССИИ, ОПИСЫВАЮЩЕГО ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ

EXPERIMENTAL STUDIES ON SETTING REGRESSION EQUATIONS DESCRIBING THE REGULAR CRUSTAL DEFORMATION DURING EARTHQUAKES

Симонян B.B. / Simonyan V.V. Кандидат технических наук, доцент, Российский государственный строительный университет / candidate of Technics, assistant professor, Russian State University of Civil Engineering e-mail: simonyan@korolev-net.ru

Аннотация

Abstract

Представлены результаты экспериментальных исследований по установлению уравнения регресии для описания закономерности дщеформаций земной коры пои землетрясениях.

The results of experimental studies on the establishment of the regression equation to describe the regularities dscheformatsy poi crustal earthquakes. Keywords

Ключевые слова

Землетрясение, уравнение регресии, деформации земной коры.

Как показано в [2] деформационным признаком подготовки очага землетрясения является упругий сейсмогенный изгиб горных пород в этом готовящемся очаге. Предполагается, что закономерный изгиб горных пород описывается экспоненциальной функцией. Этот изгиб проявляется и на земной поверхности и потому может быть измерен геодезическим методом. По результатам этих измерений, являющихся исходными для анализа изучаемых процессов на объекте работ, возникает необходимость в их аппроксимации, те. в отыскании оптимальной функциональной закономерности рядов измерений. Подобные задачи возникают при изображении рельефа местности, определении площадей, математическом описании экзогенных процессов (эрозии, оползни и т.п.), эндогенных процессов (землетрясения) и т.д. В качестве экспериментальных геодезических данных взяты результаты повторных триангуляционных измерений, выполненных в эпицентральной зоне

Earthquake, deformation.

the

regression

equation,

crustal

землетрясения "Импириал-Вэлли" 1940 г. с магнитудой М= 7.10 (рис.1). Использовать для этих целей величины смещений геодезических пунктов позволяет то обстоятельство, что и после землетрясения (подвижки по разлому) характер смещения геодезических пунктов по обе стороны от разлома сохраняет конфигурацию накопленных ранее в очаге упругих смещений; вполне возможно с некоторыми искажениями из-за сейсмического удара (землетрясения). Известно достаточно много способов аппроксимации, которые находят широкое применение при решении задач прикладного характера. Однако, как показывают многочисленные исследования, успешное решение зависит во многом, как от выбора вида функции, так и от способа вычисления ее параметров. В результате обработки опытных данных получают эмпирические формулы, которые должны удовлетворять следующим требованиям: они должны быть надежными, простыми в применении и, самое главное, должны соответствовать физической

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДИНАМИКА / GEODYNAMICS сущности рассматриваемого процесса. Если последнее условие не принимать во внимание, то полученные формулы являются несостоятельными. При методе аналитического подбора функции используют метод наименьших квадратов. Сущность метода наименьших квадратов состоит в отыскании параметров функции, минимизирующих ее отклонение от точек исходного временного ряда (2А 2 = min'). Рассмотрим основные виды зависимостей: 1. Линейная аппроксимация - это прямая

линия, наилучшим образом описывающая набор данных. Уравнение прямой у ах+Ь, где а - тангенс угла наклона, b - точка пересечения прямой с осью Y. Линейная аппроксимация применяется в простейших случаях для переменных, которые увеличиваются или убывают с постоянной скоростью. 2. Логарифмическая

аппроксимация

хорошо описывает как положительные, так и отрицательные величины, которые вначале быстро растут или убывают, а затем постепенно стабилизируются. Логарифмическая аппроксимация использует уравнение y=alnx+b, где а и Ъ константы, In - натуральный логарифм. 3. Степенная аппроксимация дает хорошие результаты, если зависимость, которая содержится в данных, характеризуется постоянной скоростью роста. Примером такой зависимости может служить график ускорения автомобиля. Если в данных имеются нулевые или отрицательные значения, использование степенного приближения невозможно. Степенная аппроксимация описывается уравнением у=Ъ ха, где а и Ъ - константы. 4. Экспоненциальная

аппроксимация

используется в том случае, если скорость изменения данных непрерывно возрастает. Однако для данных, которые содержат нулевые или отрицательные значения, этот вид приближения неприменим. Экспоненциальная аппроксимация описывается уравнениему=Ьеах, где а и b константы.

5. Полиномиальная

аппроксимация

используется для описания величин, попеременно возрастающих и убывающих. Ее целесообразно применять для анализа большого набора данных нестабильной величины. Степень полинома определяется количеством экстремумов (максимумов и минимумов) кривой. Полином второй степени может описать только один максимум или минимум. Полином третьей степени имеет один или два экстремума. Полином четвертой степени может иметь не более трех экстремумов. Полиномиальная аппроксимация описывается уравнением y=arj-aix +citx2+... +аусп, где а, - константы. Для каждого из выше названных видов зависимостей найдем уравнения для одних и тех же опытных данных (табл. 1), полученных при землетрясении "Импириал-Валли" в 1940 г. [3]. За "х" приняты смещения пунктов триангуляции в зонах сейсмогенных разломов в зависимости от удаления геодезических пунктов, а за "у" - от разломов. Обработку данных, получение уравнений функций и их графиков будем осуществлять в программном комплексе Excel 2007. Нанесем данные табл. 1 на график (рис.1). Таблица 1. X, км

у, км

2,04 1,39 0,82 0,26 0,18 0,08

0,89 4,89 10,20 20,74 25,95 32,73

2,50 2,00 1,50 1,00

♦ ♦

о,ъо 0,00

♦

0,<D0 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

Рис. 1 Линейная аппроксимация и уравнение

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ о ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДИНАМИКА / GEODYNAMICS регрессии выглядят следующим образом (рис. 2 ):

Рис. 5. Экспоненциальная аппроксимация Полиномиальная аппроксимация второй степени и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 6):

Логарифмическая аппроксимация и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 3):

Рис. 6. Полиномиальная аппроксимация второй степени Полиномиальная аппроксимация третьей степени и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 7): Рис. 3. Логарифмическая аппроксимация Степенная аппроксимация и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 4):

Рис. 7. Полиномиальная аппроксимация третьей степени

Рис. 4. Степенная аппроксимация Экспоненциальная аппроксимация и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 5):

Выполним оценку точности интерполяции всех уравнений регрессии. Подстановка данных х из табл. 1 в полученные уравнения, вычисление разности Д между вычисленным значением увыч и исходным, а также Д2 дают следующие значения: для уравнения прямой - табл. 2, для логарифмической зависимости - табл. 3, для степенной зависимости - табл. 4, для экспоненциальной зависимости - табл. 5, для

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДИНАМИКА / GEODYNAMICS полиномиальной зависимости второй степени - табл. 6, для полиномиальной зависимости

третьей степени - табл. 7. Полученные данные сведены в табл. 8. Таблица 2 -0,190

Увыч.

1,680

1,444

1,132

0,512

0,206

2,040

1,390

0,820

0,260

0,180

0,080

Д = Увыч. - У д2

-0,363 0,132

0,051 0,003

0,311 0,097

0,252 0,063

0,025 0,001

-0,269 0,072

1 дг

0,367 км2

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

ЕД2 _

т = У

0,367 - — - = 0,271 км 6 -1

Таблица 3 0,092

Увыч.

2,160

1,183

0,761

0,353

0,225

2,040

1,390

0,820

0,260

0,180

0,080

0,117 0,014

-0,210 0,044

-0,060 0,004

0,093 0,009

0,044 0,002

0,013 0,000

Д = Увыч. - У д2

0,072 км2

1 дг

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

т = У

0,072 ЕД2 _ - — - = 0,120 км п - ! " л 6 —1

Таблица 4 0,160

Увыч.

3,404

0,803

0,430

0,236

0,195

2,040

1,390

0,820

0,260

0,180

0,080

1,361 1,851

-0,590

-0,391 0,153

-0,024 0,001

0,014 0,000

0,081 0,007

Д = Увыч. д2

см

2,364 км2

0 ,3 4 8

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

2,364 - — - = 0,688 км п - 1 _ л 6 —1 ЕД2 _

т = У

Таблица 5 Увыч.

2,076

1 ,3 8 6

0,811

0,28

0,165

0 ,0 8 3

2,040

1 ,3 9 0

0,820

0,260

0,180

0,080

0,03 0,001

-0 ,0 1

-0,01 0,000

0,02 0,000

-0,02 0,000

0,00 0,000

Д = Увыч. - У

Д2

0 ,0 0 0

Едг

0,002 км2

1,967

1,453

0,896

0,206

0,07

2,040

1,390

0,820

0,260

0,180

0,080

Д = Увыч. - У д2

-0,076 0,006

0,060 0,004

0,075 0,006

-0,054 0,003

-0 ,1 1 1

0,017

0 ,0 1 2

0 ,0 0 0

Едг

0,030 км2

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

т —

т =

ЕД2 _

Л 71 — 1

ЕД2 _

Л п —1

0,002 -— ^ 6 —1

0,020 км

Таблица 6 0,096

0,030

- — - = 0,077 км ^ 6 —1 Таблица 7 -0,027

2,041

1,401

0,809

0,240

0,119

2,040

1,390

0,820

0,260

0,180

0,080

Д = Увыч. - У д2

0,001 0

0,011 0

-0,011 0

-0,020 0,001

-0,061 0,004

-0,107 0,011

2>г

0,016 км2

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

т —

ЕД2 _

Л П —1

0,016 - — - = 0,056 км

^ 6 -1

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДИНАМИКА / GEODYNAMICS № п/п 1 (линейная) 2 (логарифмическая) 3 (степенная) 4 (экспоненциальная) 5 (полиномиальная 2-й степени) 6 (полиномиальная 3-й степени)

Уравнения регрессии у = -0,0588х+1,732 у = -0,5741п(х)+2,0938 '"i AO/io "0,848 у = 3,0842х у = 2,2714еили1х у = 0,0025х2-0,1428х+2,092 у = -8Е-0, 5xJ+0,0065x2-0, 1954х+2,2103

Анализ данных табл. 8 показывает, что наиболее достоверной является функция, полученная по экспоненциальной зависимости, Рассмотрим еще один ряд опытных данных (табл. 9), взятых из [1] по землетрясению 1954 г, в Неваде.

z,uu

X, км 1,80 1,09 1,08 1,44 0,85 0,63 0,92 0,68 0,46 0,16

у = - 0 ,0 2 8 6 х + 1,411

1,Ь0 1,00 0,50 0,00

Таблица 9 у, км 0,01 3,75 6,33 8,87 15,60 17,36 18,80 22,48 32,08 49,44

Таблица 8 £ Д 2,км 2 ш, км 0,271 0,367 0,120 0,072 0,688 2,364 0,020 0,002 0,077 0,030 0,056 0,016

♦

♦ ' х

"1 i i 1 i I 0,<DO 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

-и,эи

Рис. 9. Линейная аппроксимация Логарифмическая аппроксимация и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 10):

Нанесем данные табл. 9 на график (рис. 8). 2,00 <► 1,Ы)

Рис. 10. Логарифмическая аппроксимация

♦ ♦ 1,UU

♦ ♦ ♦ ♦

и,ъи

Степенная аппроксимация и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис.

♦ ♦

0,00 0, D0

1 1 1 ■ 10,00 20,00 30,00 40,00

11):

1 \ 50,00 60,00

Рис. 8 Линейная аппроксимация и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 9):

Рис. 11. Степенная аппроксимация МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДИНАМИКА / GEODYNAMICS Экспоненциальная аппроксимация и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 12):

Полиномиальная аппроксимация третьей степени и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 14):

Рис. 12. Экспоненциальная аппроксимация

Рис. 14. Полиномиальная аппроксимация третьей степени

Полиномиальная аппроксимация второй степени и уравнение регрессии выглядят следующим образом (рис. 13): 0,0005х2 - 0,0511х + 1,5703 1,Ы) v . 1,ии

>> ♦ 'Ч

0,50

и,ии

-------

0,<D0 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

Рис. 13. Полиномиальная аппроксимация второй степени

Выполним оценку точности интерполяции всех уравнений регрессии. Подстановка данных х из табл. 9 в полученные уравнения, вычисление разности Д между вычисленным значением yBbI4j и исходным, а также Д2 дают следующие значения: для уравнения прямой - табл. 10, для логарифмической зависимости - табл. 11, для степенной зависимости - табл. 12, для экспоненциальной зависимости - табл. 13, для полиномиальной зависимости второй степени - табл. 14, для полиномиальной зависимости третьей степени - табл. 15. Полученные данные сведены в табл. 16. Таблица 10

Увыч. У

Д=

Увыч. - У

д2

I 42

1,405 1,80 -0,395 0,156 0,431 км2

1,298 1 ,09 0 ,2 0 8 0 ,0 4 3

1,224 1,08 0,144 0,021

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

1,152 1,44 -0,288 0,083 т =

0,959 0,85 0,109 0,012

0 ,9 0 9 0 ,6 3 0 ,2 7 9 0 ,0 7 8

£ Д 2 _ 0,431 —----- = 0,219 км Л п —1 ^ 1 0 - 1 Таблица 11

Увыч.

1 ,9 6 5

1 ,0 1 6

0 ,9 3 2

0 ,8 7 8

0 ,7 8 8

1 ,8 0

1 ,09

1 ,0 8

1,4 4

0 ,8 5

0 ,6 3

0 ,1 7

-0 ,0 7

-0 ,1 5

-0 ,5 6

-0 ,0 6

0 ,1 4

0 ,0 2 7

0 ,0 0 5

0 ,0 2 2

0 ,3 1 6

0 ,0 0 4

0 ,0 2 0

0 ,6 6 5

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

Д = Увыч д2

I 42

км2

т =

ЕД2 _

Л п —1

0 ,7 7 1

0,665 —— - = 0,272 км

^ 1 0 -1

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДИНАМИКА / GEODYNAMICS Таблица 12 Увыч.

2 ,5 2 4

0 ,8 6 8

0 ,7 9 0

0 ,7 4 4

0 ,6 7 2

0 ,6 5 9

1 ,8 0

1 ,0 9

1 ,0 8

1 ,4 4

0 ,8 5

0 ,6 3

Д = Увыч. - У д2

0 ,7 2

-0 ,2 2

-0 ,2 9

-0 ,7 0

-0 ,1 8

0 ,0 3

0 ,5 2 4

0 ,0 4 9

0 ,0 8 4

0 ,4 8 4

0 ,0 3 2

0 ,0 0 1

1 ,4 1 6

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

км2

Увыч У

Д=

.Увыч

-0 ,1 2 1

1,424 1,09 0,334

0,015

0 ,1 1 2

1,679 1,80 -

д2

0,318 км2

Увыч. У

Д=

Увыч

д2

1,570 1,80 -0,230 0,053 0,329 км2

I *2

1,271 1,08 0,191 0,036

ЕД2 _

т =

Уп —1

1,138 1,44 -0,302 0,091

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

т —

1,386 1,09 0,296 0,088

1,156 1,44 -0,284 0,081

1,267 1,08 0,187 0,035

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

т =

1,416 —— - = 0,397 км ^ 10-1 0,845 0,85 -0,005 0 ,0 0 0

ЕД2 _

Лп —1

0,318 —— - = 0,188 км д 10-1 0,895 0,85 0,045 0,002

Таблица 14 0,834 0,63 0,204 0,042

0,329 — — - = 0,191 км

ЕД2 _

Лп —1

Таблица 13 0,782 0,63 0,152 0,023

д10-1

Таблица 15 Увыч. У

Д=

Увыч

Д2

0 ,0 2 8

1 ,2 3 8

1 ,1 1 2

0 ,8 4 4

1 ,0 9

1 ,0 8

1 ,4 4

0 ,8 5

0 ,6 3

0 ,2 9 4

0 ,1 5 8

-0 ,3 2 8

-0 ,0 0 6

0 ,1 5 7

0 ,0 8 6

0 ,0 2 5

0 ,1 0 8

0 ,0 0 0

0 ,0 2 5

№ п/п 1 (линейная) 2 (логарифмическая) 3 (степенная) 4 (экспоненциальная) 5 (полиномиальная 2-й степени) 6 (полиномиальная 3-й степени)

т = >

Уравнения регрессии у = -0,0286х+1,411 у = -0,161п(х)+1,2278 у = 1,1О18х0Д* у = 1,6795е'°’о44х у = 0 ,0 0 0 5 х 2- 0 ,0 5 1 1 х + 1 ,5 7 0 3

у = -2Е-0,5х3+0,001 7 х 2- 0 ,0 7 2 2 х + 1,6323

Анализ данных табл. 16 показывает, что наиболее достоверной также является функция, полученная по экспоненциальной зависимости, Таким образом, экспоненциальная зависимость является наиболее надежным и простым в применении и, самое главное, она соответствует физической сущности процесса землетрясений и совпадает с выводами, сделанными проф. А.К. Певневым [3] при рассмотрении упругих изгибов теоретических основ деформационной модели.

Среднеквадратическая погрешность интерполяции

0,437 км2

1 ,3 8 4

N ^1 < 1

2>г

1,632 1,80 -0,168

0 ,7 8 7

0,437 -------- = 0,220 км 10-1

Таблица 16 Т, Л2, км2 ш, км 0,431 0,219 0,665 0,272 1,416 0,397 0,318 0,188 0,329 0,191 0,437 0,220

Литература

1. 2.

Мовсесян Р.А. Сейсмическая геодезия. Ер.: "Центр Геокарт", 2007. - 136 с. Певнев А.К. Прогноз землетрясений геодезические аспекты проблемы //Изв.АН СССР, Физика Земли, 1988, №12., с.88-98. Певнев А.К. Пути к практическому прогнозу землетрясений. - М.:ГЕОС, 2003. - 153 с. © Симонян В.В., 2013

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ и ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY УДК 528.024

МЕТОД ПОДОБИЯ ПРИ УЧЕТЕ РЕФРАКЦИИ В НИВЕЛИРОВАНИИ SIMILARITY’S METHOD FOR THE REFRACTION IN LEVELING

Мозжухин O.A. / Mozzhukhin O.A. Кандидат технических наук, профессор, Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия / Candidate of Technical Sciences, Professor,.Nizhny Novgorod State Agricultural Academy e-mail: Mozzhuxin@yandex.ru

Аннотация

Abstract

На практических примерах рассмотрен способ учета рефракции в двустороннем тригонометрическом нивелировании, основанный на применении теории подобия и моделирования.

Using practical examples, you learned how to account of refraction in bilateral trigonometric leveling, based on the application of similarity theory and modeling.

Ключевые слова

Keywords

Метод подобия, рефракция, тригонометрическое нивелирование.

двустороннее

Результат определения превышения h односторонним тригонометрическим нивелированием, помимо искомой высоты h 0 , содержит переменную составляющую р , вызванную искривлением (рефракцией) оптического луча в атмосфере: h = h0 +p,

(1)

которую по аналогии с поправкой за кривизну Земли находят по формуле: p = 0,5-S2 -R-J = 0,5 -S-2 -R-x-k,

(2)

где S - расстояние между пунктами, Ro радиус траектории распространения оптического луча, к =R3/R 0- коэффициент земной рефракции, представляющий собой обратную величину переменной R выраженную в единицах земного радиуса, где выражение R:

fdN\

\ dz )

•lO'6 =

= 79 рТ~2(0,0342 - yz) •10‘6

(3 )

Method of similarity, trigonometric leveling

refraction

bilateral

представляет собой градиент показателя преломления[19], величина которого определяется интегральным градиентом температуры воздуха на пути распространения оптического луча у z= dT/dz (К/м), знак которого считается положительным, когда температура воздуха падает с высотой. Соотношение р-Т~ 2 выступает в роли постоянного множителя, поскольку изменения температуры Т (К) и атмосферного давления р (мб) в приземном слое относительно невелики. После подстановки (3) в (2) получим: р= 39,5рТ~2S~2(0,0342- yz)-10“6 , (4) где yz =0,0342- ( Р о - Т 2 \ ,39,5p - S 2 f

(5)

Градиент уz, по аналогии с определением коэффициента рефракции к, находят путем сравнения р о = h - hQ результатов измерения h , определяемых

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY односторонним тригонометрическим нивелированием, с геометрическим hQ Использование постоянного или заранее определенного значения к (или у z) не обеспечивает надежных результатов при определении поправок . Это связано с тем, что атмосфера находится в постоянном движении, а ее количественные характеристики, в том числе температура и ее производная по высоте (вертикальный градиент) испытывают непрерывные пространственно-временные изменения. Поэтому задача сводится к определению поправок в режиме реального времени (на момент геодезических наблюдений). Использование коэффициента к не обеспечивает реализацию такого условия. В связи с этим, начиная с шестидесятых годов прошлого столетия основные усилия специалистов, занятых проблемой рефракции, были направлены на изготовления приборов для непосредственного измерения угла рефракции [20], а затем на определение интегрального температурного градиента с использованием современных измерительных технологий[23,35,36], которые, однако, не нашли до сих пор практического применения. Можно добавить, что постоянная R 3 не входит в перечень величин, существенных для физического процесса. Поэтому переменная к утратила практический смысл и вызывает лишь исторический интерес. С конца семидесятых - начала восьмидесятых годов развитие проблемы рассматривается на пути применения методологии подобия и моделирования [811,24,28]. Метод физического подобия широко используется в науке[1] и ее технических приложениях, прежде всего связанных с движением жидкости или газа: в гидромеханике [22], теплотехнике [5], энергетике [2], метеорологии [7] и др. Методология теории подобия излагается при этом на примерах, относящихся к конкретным областям знаний. Предполагается, что читатель знаком с основами данной науки. В этой связи перед читателем, впервые знакомящемся с основами теории подобия, могут возникнуть определенные трудности. Успешное применение теории подобия в

новых областях техники всегда представляет собой новое техническое решение. При этом важно иметь достаточно глубокое представление о физической картине изучаемого явления. Понятие подобия, заимствованное из геометрии, применяют к физическим явлениям, имеющим одинаковую физическую природу, которые развиваются под влиянием одинаковых физических сил и описываются одинаковыми по форме дифференциальными уравнениями и краевыми условиями. Предпосылкой подобия физических явлений является геометрическое подобие систем, где эти явления протекают. Первым шагом на пути применения теории подобия является отбор участвующих в процессе величин. При этом важно отсеять второстепенные факторы. Имея сравнительно ограниченный ряд экспериментальных данных и обрабатывая их в безразмерных величинах (числах подобия), представляется возможность для переноса результатов опыта, полученных на одном объекте, на другие объекты, где такие измерения невозможны по определению. Любое уравнение, отражающее физический процесс, может быть представлено в безразмерном виде. Этим сокращается число аргументов под знаком функции, чем существенно упрощается процесс исследования явлений. Приемлемое решение задачи об учете рефракции удается найти путем обработки опытных данных в безразмерных величинах с использованием уравнения, отражающего физический процесс[ 18,29]: Т г-Т 2

Т.

Z -In z2 /Zj

( 6)

где ТХ,Т2 - температура воздуха, измеренная на высотах z1?z2 относительно земной поверхности; Г» - температурный масштаб в теории подобия Монина-Обухова. Формула (6) отражает логарифмическую закономерность изменения температуры воздуха с высотой в приземном слое. Максимальные градиенты образуются вблизи земной поверхности и резко уменьшаются с ростом высоты z, становясь соизмеримыми с погрешностями измерения температуры термометрами. У казанные погрешности 30 МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИМ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY вызваны пульсирующей структурой температурного поля, а также инструментальными погрешностями приборов, составляя в среднем -0,1-0,5 К[12]. В гидрометеорологической практике используются температурные градиенты у], относящиеся к высоте z=1m [4]: То______ - Т 27

1пг2Д 0

где АТ = Т0 - Т 2 - температурная разность между высотами z = 2 m и z a(уровень шероховатости подстилающей поверхности, исчисляемый сантиметрами). По стандартной методике [4,8,29] величина у, может быть определена на основе показаний аспирационного психрометра, что делает ее широко доступной в полевых условиях. Найденные таким образом градиенты являются репрезентативными (представительными) в радиусе десятков километров. Можно отметить, что определение градиента у\ ~ несложная техническая задача, легко реализуемая в современных условиях . Сущность решения задачи об учете рефракции методом подобия поясним следующим образом[29]. Рассмотрим два физических явления, описываемых одинаковыми по форме дифференциальными уравнениями (6): у\

у\

(8)

одно из которых ( с одним штрихом) назовем модельным, а второе - натурным. Разделим левые и правые части равенств одно на другое и решим полученное соотношение относительно у"2. Тогда

( т" \ ( Z \ " т’ / И * ) И

Заменим «локальные» градиенты

у2

интегральными y z , а параметры 1\

и z

аналогичными им величинами ух и z (средняя высота визирного луча над земной

поверхностью), С учетом этого полученное соотношение представим в виде:

У, =

у,-

( z ср ' \ m /у" \ ” п

(9)

\Уч

\ V /

где показатели степени т и п характеризуют степень влияния переменных ух и z на искомую (определяемую) переменную Или

у ъ.

( 10)

Опуская индексы, можем написать гг -« т ,'А ;.

о»

где постоянная а состоит из величин, измеренных на опытном объекте (модели), а именно: ( 12) а ср ! у гПорядок обработки экспериментальных данных, с целью установления функции перехода (11) от модельных определений к натурным, связанный с определением эмпирических коэффициентов а, т, п, подробно рассмотрен в [ 13,25-27]. Установлены значения: а~0,7-0,8: т=1; п=0,2. При высоте прибора J, существенно превышающем 1,5м, в качестве геометрического параметра предложено воспользоваться величиной z = (zcp-J )0'5 [14,25,27,29]. В этом случае функция (11) принимает вид: .

0,2

УТ ( J - z cp)

0,7

(13)

Параметры, входящие в формулы (1113), не являются независимыми. Между ними существуют внутренние физические связи. Поэтому применение известных правил оценки точности функции по ошибкам ее аргументов не дает положительного эффекта. Значения эмпирических коэффициентов сохраняются постоянными в пределах определенной системы «модельнатура». При обработке опытных данных в другой системе значения этих коэффициентов

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY может измениться, что однако не может оказывать влияния на конечный результат. Кроме этого, надо иметь в виду, что установленные зависимости (11-13) остаются справедливыми в пределах лишь тех изменений аргументов ух и z , какие имели место на модели. Модель всегда является неполной копией натурного объекта, что позволяет говорить о приближенном моделировании. Полное подобие (сходство), означающее тождество, встречается в относительно редких случаях. Уравнения (8) могут быть представлены в безразмерном виде:

^Г 1:

= -— г— или ^ - Z = idem, т,

т.

(14)

где символ “idem ” означает «соответственно одинаковый». Соотношение (14) указывает на то, что в приземном слое при одноименном типе термической стратификации (степени неоднородности распределения температуры по высоте) существуют безразмерные комплексы (инварианты), сохраняющие одно и то же числовое значение. Фактом существования подобия является логарифмическая закономерность изменения температуры по высоте, которая хорошо прослеживается в приземном слое в условиях неустойчивой стратификации и менее надежно в условиях устойчивости (инверсия). На рис. 1 представлена схема влияния рефракции в двустороннем тригонометрическом нивелировании [1618,30].

а Иг и

Гг

h‘

Рис. 1. Схема влияния рефракции в двустороннем тригонометрическом нивелировании при расположении оптического луча над слоем автоконвекции (а) и внутри его (б). МЮКДУНАРОДШШНЛУ 411( ТЕХ Н И ЧЕСКИ Й И ГООЮ 1Ю ДСТВШ ПЫЙЖУИ1АЛ «НАУКИ ( 131 М. II

№4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY Обозначению \ соответствуют превышения, измеренные в направлении положительного уклона, a h2 отрицательного. На рис. (а) показано расположение траектории оптического луча, когда плотность воздуха убывает с высотой, а на рис. (б) она возрастает, вследствие чего траектория луча оказывается обращенной выпуклостью вниз. Такое, весьма неустойчивое к вертикальному перемешиванию состояние воздуха, возникает в случаях, когда вертикальный градиент у г превышает по величине градиент автоконвекции ( у z >^=0,0342 К/м). На верхней границе слоя автоконвекции (-15-20 м) искажения р , согласно (4), стремятся к нулю. Образованию такого слоя вблизи земной поверхности сопутствует теплая погода в дневное время летом. Согласно рис. 1(a) имеем К = hV “ A = h2 + Р 2-

Отсюда получим: К = 0,5 •(hx +h2)-0 ,5 - (рх - р 2) = Кр - д . При ЭТОМ /*! - /*2 = р х + р 2 = р ъ . На основании рис. 1 (б]0 по аналогии получим: ho =hcp+t5 и /^ - / ^ = - р ъ . h

Таким образом, результат измерения содержит переменную компоненту:

Представим соотношение безразмерном виде [15,30,33,34]:

(15)

А -1

Са = ^ ---- = А Рг = 2д° , (17) Р± + 1 Р1+Р2 Р1+Р2 Pi

где С0 - коэффициент пропорциональности (множитель подобного преобразования), а д0 = h - ho разность результатов измерений превышения двусторонним тригонометрическим и геометрическим нивелированием. Рассмотрим возможности реализации метода на практических примерах. В табл. 1 (графа 4) представлены величины Зо = hcp - ho, полученные на 17 сторонах триангуляции, проложенной в степной зоне Украины. Исходные данные заимствованы из работы [3]. В графе 2 указаны длины сторон, а в графе 3 - известные разности измерений р ъ= hx - h2. При этом измерения /г, были выполнены преимущественно в летние месяцы (в период с 26.05 по 30.09), а обратные h2 - в осенние (с 8.10. по 21.11). В силу этого возникло закономерное неравенство величин p i =hl - h <

Р2 = К~ К

Или

8о = ° > 5 - ( Л -Pi)-

Измеренные превышения h оказались систематически заниженными в среднем на (15) 20 см ( с размахом от - 5 до - 48 см). - 0, 5 -(A + f t ) ' — — Используя данные первой строки, P j Pi + 1 после подстановки в (17), найдем завышающую превышение h (при условии, коэффициент С = - 17/79 = - 0,43. С учетом этого, на основании (16), подсчитаны что р 1> р 2), поскольку возникает величины д в графе 5. В последней графе неравенство вида hl >h0>h2, а при указаны разности чисел д0 - д , измерениях в слое автоконвекции характеризующие точность измерений после занижающую его. При этом обычно имеем введения поправок. Последние носят hl <h0<h2, При наличии сходства состояний знакопеременный характер. Среднее термической стратификации на модельном и квадратическое отклонение ряда составили натурном объектах, величина искомого 19 см. параметра может быть получена в виде: Таким образом, используя характеристику одного физического явления, д = 0,5-Са •p z , (16) выступающего в качестве образца (модели), получили искомые характеристики других где сумма параметров р ъ = р х+ p 2 =hx- h 2 натурных явлений путем простого пересчета. известна из двусторонних измерений. Это стало возможным благодаря наличию 33 МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИМ и ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ЖУРНАЛ «НАУКИ о ЗЕМЛЕ» № 4-2013 <5=

- h 0 = 0 , 5 - ( р 1~ р 2) =

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY подобия физических процессов (явлений), протекающих в системе «модель-натура». При этом имеет место достаточно значительное расхождение чисел в графе 6, что свидетельствует о приближенном подобии. Отдельные значения коэффициента Са в табл. 1 колеблются в пределах от - 0,18 до -1,44, составляя в среднем -0,46, что оказалось близким в принятому значению. Как видим, несмотря на приближенное подобие, использование метода позволило получить довольно простыми средствами полезные практические результаты. В то же время очевидно, насколько важно иметь более полную информацию о наличии

сходства (подобия) между явлениями. Полезную информацию на этот счет можно получить путем анализа состояния термической стратификации с использованием градиентов у , рассчитанных по формуле (5) с использованием известного параметра 0,5 p Y. Поделив части равенства (5) на характерное число уА=0,0342 К/м, получим после арифметических преобразований безразмерный параметр: К

Гср

1-0,37 ( f h ' T 2 \ ■10- 6

(18)

P ' S 2

Га

Таблица 1 №№ п/п 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 среднее

S, км 2 5,1 11,3 5,3 6,9 5,9 6,8 5,3 8,1 5,1 5,8 8,1 5,9 8,8 8,2 3,9 5,7 7,0 6,7

Рт.5см 3 79 164 66 111 36 118 51 139 26 142 147 41 105 105 22 44 69 86

Обращаясь к табл. 1, для средних значений S = 6.7 км и р^ = 0,86 м, принимая Г =288 К, р =1013 мб (стандартные значения «нормальной» атмосферы), получим К=0,42. Отсюда у ср= 0,0144 К/м. Это означает, что измерения производили выше слоя автоконвекции или при отсутствии его. Отрицательным значениям К отвечает устойчивый тип термической стратификации (инверсия). Условия, при которых градиенты у ср близки к -0,01 К/м являются 5 /

равновесными, а при К» 1 сверхравновесными. При этом значения

<5о , см

д , см 5 -17 -35 -14 -24 8 -25 -11 -30 -6 -30 -32 -9 -23 -23 -5 -9 -15 -19

4 -17 -41 -7 -12 -26 -36 -5 -10 -6 -16 -16 -20 -48 -44 -8 -13 -16 -20

градиентов

значительно

д 0 - (У,см 6 0 -6 7 12 -18 -11 6 20 0 14 16 -11 -25 -21 -3 -4 -1 0

превышают

величину уА. В следующем примере (табл. 2) представлены результаты исследования рефракции в двустороннем нивелировании, полученные в холмистом районе Львовской области (предгорье Карпат). Одновременные измерения с интервалом в один час производили на четырех линиях в дневное время на испытательном полигоне [6]. В таблице указаны величины p l =hx - h o и р 2 = h2 - h Q, полученные по каждому из восьми сроков наблюдений при измерениях на подъем и спуск.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ и ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ о ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY Таблица 2 S , km

1 3,95 5,61

А, 2>СМ 2 А Р2 Pi Р2 Pi

6,42 8,37

Р2 Pi Р2

1 3 24 20 90 40 99 56 115 96

4 31 16 80 36 90 68

99 75

3 5 23 17 53 23 81 40 125 73

Сроки наблюдений 4 5 6 7 18 30 24 11 54 45 24 27 89 83 47 48 120 101 75 65

В графе 11 указаны средние значения р х2 для каждого ряда из 8 измерений, что позволило подсчитать соответствующие значения 60,р х.Сй для каждой из четырех линий. При этом величины р оказались соответственно равными; 42, 84, 136 и 188 см. Они имеют тенденцию к росту с увеличением длины линий. Менее четко эта тенденция сказывается на систематических отклонениях 60, величины которых оказались соответственно равными: 4, 11, 18 и 18 см. Что практически не отразилось на изменениях коэффициента С0. Средняя величина последнего равна 0,22. Величина параметра К по линиям равна: 0,16; 0,14; 0,06; 0,15, чему соответствуют градиенты у ср: 0,0055; 0,0048; - 0,0020; 0,0051 К/м, близкие к нулевому значению. Таким образом, измерения производились в условиях равновесной термической стратификации. Введение поправок в результаты измерений hcp на основе использования модельных определений возможно, поскольку величина коэффициента ,С0 сохранялась достаточно стабильно. В следующем примере (табл. 3) приведены данные по изучению влияния рефракции в горной местности. Исходные данные (в графах 2-4), заимствованные из работы [21], размещены в порядке

6 8 28 16 40 17 77 42 105 75

7 9 18 15 24 37 95 55 117 68

Ср.

10 28 14 40 47 73 40 112 81

11 25 17 53 31 86 50 112 76

Са 12 0,19 0,26 0,26 0,19

возрастания длин линий. Величины р имеют тенденцию к росту с увеличением расстояний, чего нельзя сказать в отношении параметра до = hcp - h0. Величины да носят систематический характер: результаты двусторонних измерений, вследствие влияния рефракции, оказались завышенными. В графе 5 указаны коэффициенты С0, подсчитанные по данным граф 3,4. По формуле (16), с использованием данных в графе 3 с коэффициентом С0 = 0,19 из табл. 2, вычислены значения 6 в графе 6. В последней графе указаны разности д0 - д между измеренными и рассчитанными систематическими отклонениями. Откуда следует, что введение поправок позволило повысить точность результатов измерений, за исключением двух линий длиной 15,8 и 21,2 км (строки 13,14). Рассмотрим результаты двусторонних измерений из одного пункта на четыре других (табл. 4), отметки которых были определены геометрическим нивелированием 4 класса. Наблюдения производили 25 июля ( у, =0,09 К/м, Т = 293 К, р = 1003 мб) на севере Тюменской области. Обратные измерения были выполнены в другие дни и часы. Измерения велись со штативов на пункты с высотой визирования 3-4

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY Таблица 3 S,km 2 6,0 8,8 8,8 8,8 10,2 10,9 10,9 10,9 11,1 12,2 12,6 14,9 15,8 21,2 10,9

Pj, 3 1,10 1,85 2,05 2,08 1,25 3,42 3,66 3,45 2,02 3,52 4,08 5,44 6,60 12,08 3,54

8 ,м 6 0,10 0,18 0,19 0,20 0,12 0,32 0,35 0,33 0,19 0,33 0,39 0,51 0,62 1,15

■Со 5 0,24 0,23 0,19 0,22 0,32 0,27 0,17 0,23 0,03 0,40 0,09 0,13 0,03 0,08 0,19

4 0,13 0,21 0,20 0,23 0,36 0,47 0,31 0,39 0,03 0,71 0.18 0,36 0,10 0,49 0,30

1 о

№№ п/п 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ср.

7 0,03 0,03 0,01 0,03 0,24 0,15 -0,04 0,06 -0,16 0,38 -0,21 -0,15 -0,53 -0,66 Таблица 4

№ п/п 1 1 2 3 4

К, м 2 19,76 30,32 0,55 -20,60

hx.

h2,

^ср ’

3 20,01 30,95 1,18 23,39

4 19,43 29,39 0,05 20,35

5 19,71 30,17 0,62 21,87

Р?.’ м 6 0,58 1,56 U3 3,04

В графе 2 указаны превышения, измеренные геометрическим нивелированием, а в графе 7 отклонения 6о = hcp - ho двустороннего тригонометрического нивелирования от геометрического. Превышения /г, измерены в направлении положительного уклона с градиентом у \, определенным по показаниям аспирационного психрометра на пункте наблюдений (графа 8). Значения у" на противоположных пунктах указаны в графе 9. В графе 10 указана средняя высота визирного луча над земной поверхностью, подсчитанная по формуле Симпсона с помощью профиля, снятого с карты в масштабе 1:50 ООО. В последней графе указаны критерии состояния термической стратификации, подсчитанные по формуле (18). Согласно которым имеем величины у ср , соответственно равные: 0,0222; 0,0102; 0,0205; -0,0212 К/м. Приведенные данные, за исключением указанных в графах 2 и 7,

<50, м 7 -0,05 -0,15 0,07 1,27

y \. К/м 8 0,09 0,09 0,09 0,00

Yi> К/м 9 0,01 0,07 0,04 0,09

Z срм

10 15 36 20 17

S, км 11 7,30 8,51 8,04 7,78

К 12 0,65 0,30 0,60 -0,62

известны в процессе полевых измерений. На основании данных в графе 12, а также в графах 8 и 9, можно заметить, что наблюдения с обратного пункта (строка 4) выполнены в условиях температурной инверсии. Другие три измерения были получены в более сходных условиях. Это дает основание рассчитать величину у ъ по формуле (11), а затем, после подстановки в (4), найти значение р х, после чего величину р 2 можно найти в виде р 2 = р х - р г Кроме этого, по формуле (12) найдем значения коэффициента а с использование трех указанных выше величин 8 :0,54; 0,59; 0,66. Среднее значение а = 0,60. Результаты сведем в отдельную табл.5. Величина р х= 0,23 м в графе 6 подсчитана по формулам (4,11), а в графе 7 в виде разности чисел у02= /72-А - Им соответствует коэффициент С = -0,21, с помощью которого нашли величину 8 в

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИМ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY строке 2. Величины р х, р 2 в строке 3 определены также по формулам (4,11), а в строке 4 - по аналогии с расчетами приведенными в строке 1. Введение поправок позволило повысить точность результатов измерений и устранить недопустимую погрешность в измерении h на последней линии (строка 4). Рассмотрим возможности учета рефракции при измерениях на короткие расстояния (в турбулентном подслое, слое

автоконвекции). В табл.6 представлены данные, аналогичные приведенным выше, заимствованные из работы [3]. Одновременные двусторонние измерения производили в теплую погоду 13 июля ( Т=298 К, р= 994 мб) с концов базисной линии (S=1006 м, z ~3,0 м). Измерения /г, производили со штатива (J ~1,5 м) а в обратном направлении - с площадки сигнала (J ~2,4 м). Таблица 5

№№ п/п 1 1 2 3 4

Ро1’ м 2 0,25 0,63 0,63 2,79

Ро2 ’ м 3 0,33 0,93 0.50 0,25

• С

4 -0,14 -0,19 0,12 0,84

А> м 5 0,23 0,61 0,46 2,70

P i ’

м 6 0,35 0,95 0,55 0,34

6, м 7 -0,06 -0,16 -0,04 1,18

б 0

- д ,

м 8 0,01 0,01 0,11 0,09 Таблица 6

№ п/п 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Врем час 2 7,7 8,7 9,6 10,7 11,8 12,2 14,3 15,2 16,3

К/м 3 0,05 0,12 0,15 0,16 0,17 0,18 0,17 0,17 0,17

17,3

0,14

Yi,

Сумма

имеем

у =

6 мм 9 6 10 0 -9 0 -17 -7 0 4

мм 10 -4 -12 -33 -72 -102 -142 -184 -209 -227

6 мм 11 6 16 16 7 7 -10 -17 -17 -13

12 зд 4,9 5,5 7,3 7,4 6,0 8,4 6,2 5,7

-2 -229

-14 -228

12 0

-229

-1

4,0

Ро2 ’

А’

й0,

ММ

5 -30 -52 -48 -57 -68 -36 -71 -55 -54

мм 6 -68 -119 -138 -192 -195 -152 -227 -160 -145

-48 -973

-43 -514

-91 -1487

Значения коэффициента К существенно превышают единицу, что свидетельствует о наличии отрицательных величин р . Для К =5,8

мм 7 -4 -8 -21 -39 -30 -40 -42 -25 -18

д, мм 8 -10 -18 -21 -30 -30 -23 -35 -25 -22

Ро1’ мм 4 -38 -67 -90 -135 -127 -116 -156 -105 -91

0,1084

К/м,

что

значительно превышает у = 0,0342 К/м. Принимая во внимание суммарные значения чисел, найдем коэффициент подобного преобразования ,С0=0,308 и с его помощью рассчитаем искомые «погрешности» в графе 8. Расхождения между измеренными и рассчитанными величинами приведены в графе 9. Последние

носят знакопеременный характер и в сумме равны нулю. Накопления величин, указанных в графах 7 и 9, представлены в графах 10 и 11. Коэффициент С можно получить путем определения параметров р х и р 2 с помощью соотношения (13). В этом случае геометрический параметр в направлении hx составит 0,3489, а в обратном 0,2511. При среднем значении ух = 0,15 К/м соответственно имеем: -91 и -61 мм, чему соответствует С = 0,20. Это позволяет снизить влияние рефракции. Однако менее

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY эффективно по сравнением с использованием ,С0=0,31. Представленные в табл. 6 данные указывают на возможность расчета поправок на основе невязок f h, возникающих в замкнутых либо разомкнутых ходах. В табл. 7 представлен нивелирный ход, полученный неодновременным двусторонним тригонометрическим нивелированием h . превышения Ио между пунктами которого были получены также высокоточным нивелированием. Измерения выполнены 8 мая с 10 до 13 ч. в

№№ п/п 1 1 2 3

S, км 2 0,38 1,01 0,53

сумма

№№ п/п 1 1 2 3 4 5 6 7 сумма

S, км 2 0,24 0,21 0,45 0,36 0,32

кср,мм 3 4164 17622 13982 35768

yOz, мм 4 -15 -104 -99 -218

/г,, м 3 4944 1562 11251 11666 2896

h2, м 4 4915 1555 11126 11629 2870

16195 -16124 71

Нижегородской области (Т=291 К, р=988 мб). Превышение между конечными пунктами h0= 35787 мм. Следовательно, 80 = hcp-ha = -19 мм, а коэффициент ,С0= -38/218 = 0,17. В графе 6 указаны рассчитанные значения 8, а в следующей графе исправленные поправками превышения. Сумма их равна h0. Рассмотрим замкнутый ход из пяти пунктов, проложенный электронным тахеометром 1 августа в теплую погоду с 11 до 16 ч. в Нижегородской области (табл.8).

8а, мм 5 -7 -3 -9 -19

8, мм 6 -1 -9 -8 -18

Ка,р.> ММ 7 1465 17631 13990 35786

Таблица 7 К 8 4,3 4,2 12,2 Таблица 8 hиспр.5, мм

5 4930 -1558 11188 -11648 -2883

p^i м 6 29 7 125 37 26

8 , мм 7 10 2 43 13 9

16041 -16054

16118 -16089

154 -70

53 -24

16065 -16065

-13

В строках 6,7 указаны суммы превышений, сгруппированные по знаку в графе 5. В нижней строке получены разности чисел (невязки). Откуда имеем: р 1 =2/гх - h 0 = 71 мм; р 2 =h0 - Й 2 = 13 мм; <5С= 2 hcp - h0 = 29 мм; 2/э2 =84 мм. На основании (17) получим коэффициент С = 0,69, с помощью которого рассчитаны величины в графе 7. Исправленные поправками превышения приведены в графе 8. Сумма их равна нулю. Итак, применение предложенного способа позволяет устранить влияние рефракции в сетях двустороннего тригонометрического[15,17,30,34], а также

8 4920 -1556 11145 -11635 -2874

геометрического[18] нивелирования. Метод имеет ограничения, связанные с сохранением подобия физических явлений в системе «модельный объект - натурный», которые требуют отдельного рассмотрения. Учет рефракции в одностороннем нивелировании надо рассматривать как первый шаг в решении проблемы, поскольку серьезного влияния на результаты практических измерений не оказывает. Без учета влияния рефракции технические возможности современных геодезических приборов (электронных тахеометров, цифровых нивелиров) остаются не реализованными.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY Искажения за счет влияния рефракции нельзя рассматривать в качестве погрешностей, связанных с точностью измерений, как это принято в геодезии, поскольку вызваны они физическими причинами. Поэтому к оценке точности и уравниванию высотных сетей следует приступать лишь после устранения этих искажений[ 18,31].

15.

16.

17.

Литература 1.

4. 5.

10.

11.

12.

13.

14.

Баренблатт Г. И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика: Теория и приложения к геофизической гидродинамике. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982.-255 с. Веников В. А. Теория подобия и моделирования: Учеб, пособие для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1976. - 479 с. Изотов А.А., Пеллинен Л. П. Исследование земной рефракции и методов геодезического нивелирования. Труды ЦНИИГАиК, М., 1955, вып. 102. -176 с. Константинов А. Р. Испарение в природе. - Л.: Гидрометеоиздат. 1968. - 532 с. Кутателадзе С. С. Анализ подобия в теплофизике. - Новосибирск. Изд. Наука, 1982. 280 с. Маслич Д. И. О точности геодезического нивелирования в горных условиях. - Издание Львовского политехнического института. Львов, 1957.-56 с. Матвеев Л. Т. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. - Л.,Гидрометеоиздат. 1965. - 876 с. Мозжухин О.А. Определение коэффициента рефракции способом метеорологических измерений - Геодезия и картография. 1976. - № 12. -с.27-32. Мозжухин О.А. К учету рефракции в тригонометрическом нивелировании на основе метеорологических измерений. В кн.: Исследования по геодезии, аэрофотосъемке и картографии. М.: 1979. Вып.5(4). - с. 99-101 Мозжухин О.А. Метод учета вертикальной рефракции с использованием метеопараметров атмосферы. // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1981. Вып.5 - с.56-43. Мозжухин О.А. О «метеорологическом» методе учета вертикальной рефракции. - В кн: Висша геодезия. София, 1981. вып. 7. - с. 57-63. Мозжухин О.А. Исследование стратификации показателя преломления воздуха в приземном слое атмосферы. - Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка 1965. вып. 4. Мозжухин О.А. Применение метода подобия для учета рефракции в нивелировании. - Геодезия и картография. М., 2003. № 7. Мозжухин О.А. Метод подобия при учете атмосферных влияний в геодезических

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

измерениях. - Геодезия и картография. 1992. № 2. - с.7-9. Мозжухин О.А. Учет рефракции методом вспомогательного базиса // Геодезия и картографии. 1993. № 9. - с 16-18. Мозжухин О.А. Определение поправок за влияние рефракции в тригонометрическом нивелировании. - Геодезия и картография. 1994. № 6 .- с . 16-17. Мозжухин О.А. Рефракция в двустороннем тригонометрическом нивелировании и способ ее учета. - Изв. вузов. Строительство. 1997. № 8. с.139-144. Мозжухин О.А. Рефракция в нивелировании. Способ учета. - Международный научнотехнический и производственный журнал «Науки о Земле». № 1, 2013. - с. 39-48. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.:Наука. 1978. 1978.-543 с. Прилепин М. Т., Голубев А.Н. Инструментальные методы геодезической рефрактометрии. -М .: 1979. - 91 с. / Итоги науки и техники. Геодезия и аэросъемка. Том 15/. Сажин В. А. Исследование статистических характеристик результатов круглосуточных наблюдений зенитных расстояний в горном районе. - В кн: Геодезия, картография и аэрофотосъемка. Львов, 1978. вып. 27. с. 133-141. Седов Л. П. Методы подобия и размерности в механике.- l 0-е изд. доп. - Москва, 1987. Изд. Наука - 435 с. Gasott N., Deupen D., Witte В. Methoden zur Bestimmung der geodatischen Refraktion bei terrestrischen Prazisionsmessungen. Vermessungswesen und Raumordnung. Bonn. 1998. H. 4,- s. 193-206. Mozzhukhin O.A. Correction of leveling by refraction determined from meteorological measurement. Acta Geod., Geoph.,Mont. Hung. Vol.14. 1979. Mozzhukhin O.A. Refraction in leveling and a method for its determination - theoretical basis, Acta Geod., Geoph. Hun vol. 36(3), 2001. p. 297312. Mozzhukhin O.A.: Application of the similarity theory for the computation of refraction in leveling. Acta Geod., Geoph. Hung.Vol.39(4). 2004. p.395402.24. Mozzhukhin O.A. Die nivellitische Refraktionund ihre Berucksichtigung. Vermessungswesen und Raumordnung. 57.Bonn.1995. H.7+8. Mozzhukhin O.A., Gordeevtcev A.V. History of Considering Refraction in Beveling. Allgemeine Vermessungs-Nachrichten, 1/2007. S. 3-6. Mozzhukhin O.A.: Technology for Correcting Refraction in Beveling, Allgemeine VermessungsNachrichten, 4/2008. S. 146-15 Mozzuchin O.A.: Zur Berechnung des Refraktionseinflusses bei gegenseitiger trigonometrischer Hohenmessung, Allgemeine Vermessungs-Nachrichten, 4/2009, S. 141-145.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY 31. Mozzhukhin О.A. Zur Genauigkeitsschatzung von Nivellementergebnissen. Allgemeine VermessungsNachrichten. 3 /2011. s. 95-97. 32. Mozzhukhin O.A. Die Anwendung der Ahnlichkeittheoria zur Bestimmung von Refraktionskorrektionen beim Nevellement. Allgemeine Vermessungs-Nachrichten, . 4/2013. s. 145-147. 33. Mozzhukhin O.A. Die Beriicksichtigung der Refraktion beim Nivellement und ihre Entwicklungsgeschicht. Allgemeine VermessungsNachrichten. 11-12/2013.

34. Mozzhukhin O.A. Zur Berechnung des Refraktionseinflusses beim trigonometrischen Nivellement. Allgemeine Vermessungs-Nachrichten. 11- 12/ 2010 .

35. Reiterer A. Modeling Atmospheric Refraction influences by Optical Turbulencie Usig an Image Assisted Total Station. Zeitschrift fur Vermessungswesen. 3/2012. 137. p. 156-165. 36. Witte B. DeuPen D. Возможности применения цифровой камеры для определения вертикальной рефракции. Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, вып. 2: М., 2001. с. 130 - 139. © Можжухин О.А., 2013

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS УДК 51-7:528.9

ОБ ОТНОШЕНИИ ГЕОИНФОРМАТИКИ И ГЕОМАТИКИ THE ATTITUDE GEOINFORMATICS AND GEOMATICS

Майоров A.A. / Mayorov A.A. Доктор технических наук, профессор, ректор Московского государственного университета геодезии и картографии / doctor of Technics, professor, Rector of Moscow State University of Geodesy and Cartography of Russia

e-mail: miigaiknir@yandex.ru

Аннотация

Abstract

В статье дается анализ современного состояния геоинформатики и геоматики. Описаны особенности возникновения геоматики и геоинформатики. Показано сходство и различие между ними. Доказано, что по существу эти понятия являются синонимами. Показано, что геоинформатика является более общей по отношению к геоматике. Отмечено возникновение инженерной геоматики. Показано, что геоинформатика в аспекте глобального исследования является более универсальной. Это определяет ее преимущество при глобальном мониторинге и управлении подвижными объектами.

The article analyzes the cuirent state of Geoinformatics and geomatics. This article describes the features of geomatics and geoinfoimatics. The paper analyzes the similarities and differences between them. We prove that these teims are synonymous. The paper shows that Geoinfoimatics is a generic for the geomatics. The article noted the emergence of geomatics engineering. It is shown that in teims of the global geo-informatics research is more universal. The article noted the advantage of Geoinformatics for global monitoring and management of moving objects.

Ключевые слова

Геоинформатика, геоматика, зондирование, исследование пространственное управление

Keywords

дистанционное акваторий,

Геоинформатика и геоматика появились как необходимость обработки больших объемов пространственной информации для науки и практики. Термин геоматика исторически появился раньше (введен Pollock и Wright in 1969) с целью объединения геодезии и информатики, включая другие науки о Земле, где доминирующей является направление геодезических работ Геоинформатика как наука сформировалась позже, и ее становление связывают с появлением персональных компьютеров [1]. Но она интегрировала науки о Земле на основе технологий САПР и информатики [2]. Доминирующим в ней является выявление пространственных отношений, получение геоданных и построение пространственных моделей для использования в разных сферах человеческой

Geoinformatics, geomatics. remote sensing, the study of water areas, spatial management.

деятельности, включая геодезию, картографию, экономику, навигацию, природопользование, образование, управление и т.д. Другими словами, геоинформатика по охвату деятельности оказалась шире геоматики и включала ту первоначальную область исследований, которая была назначением геоматики. Это привело к тому, что эти понятия стали синонимами [3]. Чтобы избежать дублирования терминов был введен новый термин «инженерная геоматика» (Geomatics Engineering, Geomatic Engineering, Geospatial Engineering). Это направление было связано с работами в первую очередь в области кадастра, землепользования, инженерных изысканий, строительства, муниципального управления. Этот термин можно сравнить с понятием «прикладная геоинформатика» [3], но они не являются синонимами, а дополняют друг

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS друга. На прошедшей (первой в России, сентябрь 2012) конференции под эгидой международного общества геодезистов [5] достаточно много говорилось о проблемах геоматики. Фундаментальным можно считать доклад председателя 2-ой комиссии этого общества профессора Стивена Франка (США) [6]. Можно говорить, что землепользование, кадастр и изыскания - это преимущественно область геоматики, а не геоинформатики [6]. Одной из особенностей развития геоинформатики является то, что терминологически она тесно связана с науками о Земле, в то время как в аспекте приложения она значительно шире используется в других областях [7]. С появлением геоинформатики как нового научного направления прошло более двух десятилетий. Геоинформатика развивалась как наука сбора, обработки, передачи, представления, и применения пространственной информации. Она значительно расширила свое значение в рамках информатизации и информационного общества. Геоинформатика в большей степени использует информационное моделирование и методы информатики [8, 9] чем геоматика. Геоинформатика требует специальных методов и систем хранения пространственной информации [10. 11]. В процессе развития любой науки уточняются ее терминологические понятия, изменяется их объем понятий, появляются новые термины и определения. Все это требует периодического пересмотра старых понятий, их согласования и гармонизации с новыми представлениями и новыми понятиями [12]. Она объединяет значения терминов в областях информационных систем и технологий, картографии, геодезии, телекоммуникационных систем, фотограмметрии, баз данных, дистанционного зондирования с областями их применения. Этот требует периодического анализа и обновления терминологической базы геоинформатики в связи с изменениями старых понятий и добавлением новых. В настоящее время очевидно, что геоинформатика развивается на основе интеграции и является междисциплинарной наукой в области наук о Земле. Геоинформатика связывает комплексные

методы обработки информации и в первую очередь социально-экономической с различными областями познания и практического применения. Ее методы могут быть использованы в органах управления и власти, которые работают с пространственной социально-экономической информацией. Геоинформатика используется в менеджменте и маркетинге, в системе образования и использовании природных ресурсов и т.д. Геоматика включает в себя набор специальных методов, технологий и инструментов для сбора, обработки, управления, анализа и представления. В некоторых странах геоматика понимается как синонимическая к геоинформатике, в других употребляется как подчиненная геоинформатике дисциплина [13]. Причиной этого являются частично различные национальные языковые особенности, но главным, различие в уровне развития наук о Земле. Чем выше уровень наук о Земле, тем выше значение геоинформатики. Технический комитет международной организации по стандартизации ISO/TC 211 по геоданным и геоинформации использует эти термины как синонимы [3]. Однако существуют некоторые различия в развитии этих научных направлений. Геоматика, как и геоинформатика, считается научным направлением, которое в первую очередь занимается исследованием технологий получения и обработкой пространственных данных, включая научные основы и области применения [13]. Как и геоинформатика она может быть рассмотрена как междисциплинарная наука. Геоматика использует методы и подходы наук о Земле для решения специальных задач на основе информационных систем и технологий. Направление исследования геоматики относят преимущественно к областям обработки измерений и технологиям обработки информации на основе информационных и телекоммуникационных технологий в картографии и геодезии. В геоинформатике создают цифровые карты и цифровые модели [14]. В этом же направлении исследования проводит геоматика [6]. Различие в том, что геоматика занимается преимущественно измерениями, а геоинформатика дополнительно проводит построение информационных

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS пространственных полей [15, 16]. Геоинформатика создает различные информационные среды и информационные пространства. Кроме того, в геоинформатике достаточно интенсивно изучают и применяют методы искусственного интеллекта [17]. Основным направлением исследования геоинформатики являются геоинформационные системы и технологии и их приложения. Ряд задач управления использует пространственные данные в различных информационных системах. В частности в OLAP . В этих системах ГИС могут использоваться лишь как вспомогательные подсистемы. Это повышает вес геоматики, как науки ориентированной на любые информационные системы, среди которых ГИС являются равными, а не привилегированными, как в геоинформатике. Общим для обеих наук является построение исследований на основе интеграции знаний других дисциплин и разработке теоретических основ для себя на основе релевантных фундаментальных наук. Можно предполагать, что геоинформатика имеет феноменологический аспект научного развития. Геоинформатика имеет такую же направленность как геоматика, но в технологиях обработки данных доминируют геоинформационные системы и технологии. Интересным является определение основ и направлений развития геоматики [13] при сравнении с геоинформатикой [1, 2]. В частности сравнение дерева (структуры) геоинформатики, данное в [18] с компонентами геоматики. На рис.1 приведена структура геоматики в виде Е-дерева. Первую компоненту геоматики составляют математические основы информатики, математики и кибернетики, которые задают теорию и методы структуризации, кодирования и передаче информации. В нашей стране слабо представлен кибернетический аспект применения геоинформатики. В целом этот компонент можно рассматривать как фундаментальную составляющую геоматики. Данный компонент поставлен первым потому, что в условиях информатизации общества и возрастания объемов информации, необходимой при анализе и управлении, геоматика, как и геоинформатика, в равной

степени уменьшают информационную нагрузку на лицо принимающее решение. Вторая компонента геоматики включает теорию предметных областей лингвистики и географии, которые раскрывают принципы моделирования на основе абстракции, методов познания и интерпретации. Эту компоненту можно рассматривать как методологическую основу геоматики. Кроме того, в методологическом аспекте геоинформатика в России представлена значительно шире, что обусловлено высоким уровнем развития картографии, географии, геоморфологии и др. Только третьей компонентой геоматики считают теорию, технологии и методы отображения пространства, заимствованные из геодезии, теории измерений, фотограмметрии, дистанционного зондирования, картографии. Это касается аппаратуры и процессов сбора информации. Эта компонента отвечает в первую очередь за сбор, во вторую за обработку информации. К четвертой компоненте геоматики относят знания из областей применения, такие как городское и региональное управление, геомаркетинг, многочисленные инженерные приложения, как, например, маркшейдерское дело, которые формируют специфические требования для описания и анализа пространственной информации, обусловленные решением специальных задач. Этот компонент можно рассматривать как прикладной инженерного значения. Эта компонента рассматривается как приложения геоинформатики и развита на достаточно высоком уровне. Пятая компонента включает общепринятые нормы применения и обработки информации из области экономики и права, которые определяют условия применения информационных технологий для решения социальных задач. Эта компонента геоматики связана с коммерческой деятельностью и управлением. Она использует все предшествующие компоненты [6]. Подводя итог, можно отметить, что первые два компонента определяют теорию и методологию геоматики, остальные три ее прикладную составляющую.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

Рис. 1. Структура геоматики Геоинформатика является наукой, изучающей все аспекты сбора, обработки и представления информации о свойствах объектов, процессов и явлений, происходящих на Земле. Объективная потребность в интеграции наук о Земле: геодезии, фотограмметрии, картографии, дистанционного зондирования Земли — назревала давно. Геоинформатика является интеграцией этих научных направлений (но не наук). Благодаря геоинформатике появилась возможность интеграции наук о Земле в единую систему наук. Эта интегрированная система наук о Земле называется геоинформатика [19]. Следует отметить, что наряду с геоинформатикой и геоматикой существует, специальность «информатика в геодезии», информатика в геологии, информатика в фотограмметрии, информатика в картографии. Но информатика в геодезии не тождественна геоинформатике, что подчеркивается номенклатурой специальностей В геоинформатике используют пространственно-временные данные, в которых содержится информация о пространственном положении объектов, их свойствах и времени, для которого эти

свойства имели место. Как наука геоинформатика является более фундаментальной. Это определяет наличие трех областей геоинформатики и соответственно трех ее частей. Геоинформатика делится на фундаментальную [18, 20] или общую, прикладную (рис.2) и специальную.

Рис. 2. Основная структура геоинформатики Специальная геоинформатика связана с вопросами качества, сервиса, стандартизации, защиты информации [21], авторского права,

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS интеллектуального капитала, телекоммуникациями, кодированием сертификацией и всем, что связано с качеством обработки передачи информации независимо от предметной области. Геоматику и геоинформатику можно рассматривать как инструмент анализа глобальных процессов, происходящих в рамках человеческой цивилизации. Говоря об особенностях сбора информации, отмечается, что геоматика (как и геоинформатика) должна использовать так называемые методы добычи данных. Она должна шире применять математическую обработку для использования данных из первичных и вторичные источников. Основой информационных процессов в геоматике являются модели данных, которые отображают пространственные объекты на основе процедур абстракции. Характерным для многих специалистов в области геоматики и геоинформатики является нечеткое различие между информацией (как совокупностью сведений) и информационными моделями (как ресурсом производства). В геоматике (как и геоинформатике) структурно разделяют "геометрию" и "семантику" геообъектов и на основе классификации и атрибутивного описания. Несколько слов о терминах. В геоматике устойчиво используются такие понятия как геоданные, координатная геометрия (применительно к ГИС). В геоматике рассматриваются вопросы качества данных, источников данных, моделирования данных и др. Все это рассматривается и в геоинформатике В целом следует считать развитие геоматики способствующим развитию геоинформатики. Как инструменты исследования акваторий геоматика и геоинформатика не равнозначны. Геоматика - наземная наука и решает вопросы, связанные с поверхностью, то есть прибрежными областями. Геоинформатика имеет в отличие от геоматики занимается изучением околоземного космического пространства. Околоземное космическое пространство характеризуется существенной отдаленностью от земной поверхности. Соответственно, космические средства должны работать на таких дальностях, которые в наземных условиях не встречаются. В то же время

околоземное космическое пространство (ОКП) создает возможности для высокой обзорности (наблюдаемости), которая для наземных систем (воздушные методы наблюдения) немыслима и невозможна. Космический снимок может содержать обзорную информацию равную тысяче снимков полученных при аэрофотосъемке. Данное свойство околоземного космического пространства позволяет осуществлять глобальное наблюдение за всеми районами земной поверхности, воздушным и водным пространством, практически в реальном масштабе времени, что дает возможность мгновенно реагировать на любое изменение обстановки и принимать управляющие решения. Все это определяет значение геоинформатики как основы мониторинга и изучения глобальных процессов на земной поверхности [22]. Сфера геоматики более узкая это кадастр, землепользование, управление территориями и управление недвижимостью [6]. Литература 1.

3. 4.

Майоров А.А. Современное состояние геоинформатики // Инженерные изыскания,- 2012. -№ 7. - С. 12-15. Максудова Л.Г., Савиных В.П., Цветков В.Я Интеграция наук об окружающем мире в геоинформатике // Исследование Земли из космоса. - 2000.- №1. -с.46-50 ISO OSI/TC 211: Geographic Information/ Geomatics, International Draft Standart. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов A.H. и др. Прикладная геоинформатика . - М.: МаксПресс 2005 -360 с. Цветков В.Я. Международная конференция «Образование в области геодезии, кадастра и землеустройства: тенденции глобализации и конвергенции»// Инженерные изыскания. -2012. - № 11. -с. 12-14 Steven Frank Professional Education for Surveyors http://fig.miigaik.ru/papers/02 steven frank full text.p df Майоров A.A. О современном состоянии геодезического образования // Дистанционное и виртуальное обучение. - 2013. - №2. -с.71-77. Майоров А.А. О связи информатики и геоинформатики // Науки о Земле" № 1-2013 - с.413 Прикладная информатика Поляков А.А., Цветков В.Я.: Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальности «прикладная информатика» (по областям) и другим междисциплинарным специальностям: В 2-х

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

10.

частях: / Поляков А. А., Цветков В.Я.; Под общ.ред. А.Н. Тихонова- М: МАКС Пресс. 2008. Майоров А.А., Соловьёв И.В., Кудж С.А О новом подходе к доступу и хранению электронных аэрокосмических снимков и планов // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2011. №6. С. 80-84. Цветков В.Я. Пространственные данные и инфраструктура пространственных данных // Успехи современного естествознания. - 2013. - № 5 -С . 136-138 Тихонов А.Н., Иванников А.Д., Цветков В. Я. Терминологические отношения // Фундаментальные исследования. -2009. - № 5. с. 146-148 Lexikon der Kartographie und Geomatik: in zwei Banden.- Heidelberg; Spekrum Akademisher verlag Berlin/Bdl/A bis Karti/-2001 -453 s. Цветков В.Я. Цифровые карты и цифровые модели //Геодезия и аэрофотосъемка. - 2000. - №2. -с. 147155 Майоров А.А., Матерухин А.В. Геоинформационный подход к задаче разработки инструментальных средств массовой оценки недвижимости // Геодезия и аэрофотосъемка 2011,-№5. -с. 92-98 Майоров А.А., Нгуен Тхе Конг Перспективы

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18. 19.

20.

21.

22.

развития компьютерных технологий создания цифровых моделей рельефа // Геодезия и аэрофотосъемка -2011,- №5.. 107 -111/ Савиных В.П., Цветков В.Я. Развитие методов искусственного интеллекта в геоинформатике // Транспорт Российской Федерации. - 2010. -№ 5. с.41-43. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. и др. Геоинформатика. - М.: МаксПресс 2001 -349 с. Савиных В. П., Цветков В. Я., Геоинформатика как система наук //Геодезия и картография. - 2013. - №4. С 52-57 Геодезия, картография, геоинформатика, кадастр: Энциклопедия. В 2-х т. /Под ред. А.В. Бородко, В.П. Савиных. -М .: ООО «Геодезкартиздат», 2008. - Т. I -4 9 6 с Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. и др. Информационная безопасность в геоинформатике. М.: МаксПресс. 2004 -332 с. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоинформатика как инструмент изучения процессов глобализации // Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». 2011. -№ 003-04. с.31-38.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИМ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS УДК 51-7:378

ДВУХУРОВНЕВОЕ ОБУЧЕНИЕ И ТЕСТИРОВАНИЕ В НАУКАХ О ЗЕМЛЕ

SPLIT-LEVEL TRAINING AND TESTING IN EARTH SCIENCES Кудж С.А./ Kuja S.A. Доктор технических наук, профессор, ректор Московского государственного университета технического университета радиотехники, электроники и автоматики, Россия Doctor of Science Professor, Rector of the Moscow State University of Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automation, Russia E:mail: mirearecl@yandex.ru

Аннотация

Abstract

Рассматриваются методы подготовки и переподготовки специалистов. Показано, что эффективным средством обучения в области наук о Земле является двухуровневая система обучения. Первый уровень можно назвать как нормативный, второй как креативный.

The article analyzes the methods of training and retraining. The article shows that effective learning tool in the field of Earth Sciences is a two-tier system of education. The first level of training is called normative, the second - the creative.

Ключевые слова

Keywords

Науки о Земле, образование, знание

геоинформатика,

Современной проблемой любой отрасли является проблема подготовленности кадров. Одна из причин в быстрой модернизации информационных технологий и систем. Другая причина появление новых аппаратных средств и технологий, которые в системе высшего образования изучать не успевают. При этом следует отметить, что профессиональная подготовка персонала повышает его конкурентоспособность. В свою очередь, конкурентоспособность персонала влияет на конкурентоспособность организации [1]. Поэтому переподготовка и повышение квалификации персонала являются залогом конкурентоспособности и успешной деятельности организации. В области наук о Земле эта проблема решается путем создания и применения двухуровневой системы подготовки [2] и многоуровневого тестирования [3]. Построение такой системы основано на ряде принципов. В первую очередь это маркетинг образовательных услуг [4],

Earth sciences, geoinformatics, education, knowledge направленный на формирование адекватности направления обучения. Маркетинг образовательных услуг направлен не только на рекламу этих услуг, но главным образом на маркетинговые исследования в области получаемой профессии и методов подготовки. Важным принципом является создание обоснованной терминологической базы, как основы информационного образовательного поля [5]. К числу базовых принципов относится обучения с использованием динамических визуальных моделей [6], использование геоинформационных систем [7]. Функционирование двух уровневой системы поддерживается следующими технологическими блоками: моделирование информационных образовательных единиц, формирование учебных материалов, самотестирование и тестирование. Моделирование образовательных единиц. На этом этапе создается набор

информационных образовательных единиц, которые служат основой формирования

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS образовательных учебных моделей и образовательных сценариев. Базовые информационные единицы [8] формируются как семантические информационные единицы [9]. На их основе создают составные информационные единицы или информационные обучающие модели. Информационные модели, применяемые при обучении можно охарактеризовать как человеко анализируемые или человеко не анализируемые [10]. Эти модели должны отвечать ряду требований: обозримость, воспринимаемость, временная согласованность, ресурсность, ситуационность. Обозримость свойство информационных обучающих моделей, состоящее в том, что человек в состоянии обозреть совокупность параметров и связей, входящих в модель коллекцию и понять ее как целое. Воспринимаемость - свойство информационных обучающих моделей, состоящее в том, что человек в состоянии воспринять и понять данную информационную модель как отражение объективной реальности или ее практическое назначение. Временная согласованность - свойство информационных обучающих моделей, состоящее в том, что человек в состоянии ее понять и работать с ней за допустимый в процессе цикла обучения временной интервал. Ресурсность контента (в аспекте его освоения) свойство информационных обучающих моделей, состоящее в том, что человек располагает интеллектуальными ресурсами для работы с ним. Ситуационность свойство информационных обучающих моделей, состоящее в том, что образовательные сценарии моделируют реальную ситуацию и представляют собой некую информационную ситуацию [11] в образовательном пространстве. Формирование

учебных материалов.

На этом этапе осуществляется формирование электронного учебного курса. По существу информационные обучающие модели, которые имеют в основном лингвистическую форму представления, компонуются в учебные модули и образовательные сценарии. По существу в науках о Земле осуществляется визуализация учебного

материала с использованием практической информации о реальном мире. Особенностью данной предметной области является то, что в науках о Земле накоплен большой опыт работы с пространственными моделями и изображениями. По существу имеется большой информационный ресурс, включая аэрокосмические изображения, который необходимо использовать [12]. Основной информационной единицей электронно-обучающих материалов является набор тестов - совокупность графических заданий с вариантами ответа и пояснениями ошибочных действий обучаемого. В заданиях дается определенная информационная ситуация [13], которая может возникнуть в процессе производственной деятельности работника.. Самотестирование

и тестирование.

На этом этапе обеспечивается возможность навигации по электронным учебным материалам и возможность проверки собственных знаний (самотестирование) обучающимся. Обратная связь, организуется за счет взаимодействия с моделью обучаемого. На данном этапе выполняется автоматическое тестирование [3]. Большое значение придается построению тестов с применением инструментов извлечения знаний. эти возможности реализуются на основе коррелятивного анализа [14, 15] и оппозиционных переменных [17]. Первый уровень обучения. Первый уровень обучения основан на передаче регламентированной информации, которая легко проверяется. В основном это инструктивные документы, в которых излагаются правила работы с геодезическим оборудованием и правила решения типовых задач. На этом уровне обучаемый совершает тестовые действия с известными и выверенными ситуациями и моделями действий и принятия решений. Тестирование в основном является пассивным [3]. Тестовые действия (тесты) чаще всего строятся на оппозиционных переменных (да/нет [16] и виртуальных действиях с оборудованием [2]. Второй уровень обучения. Второй уровень обучения основан на не стереотипных действиях и включает решение сложных задач, разработку или исследование. Основой второго уровня является ситуационное

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS моделирование [13, 17]. Ситуационное моделирование основано на построении информационных моделей ситуационного моделирования, которые представляют собой интегрированные модели, объединяющие концепции, теоретические методы и логические последовательности действий Ситуация проигрывается во всех деталях, чем достигается как задача тестирования обучаемых, так и их обучение в плане отработки практических навыков в работе. При анализе ситуации применяется визуальная модель, построенная с помощью ГИС. Можно констатировать, что двухуровневое обучение в области наук о Земле является эффективным средством подготовки специалистов.

10.

11.

12.

Литература 1.

Цветков В.Я., Пушкарева К.А. Компетенции и конкурентоспособность персонала // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2010,- №1. - с. 85-86 2. Майоров А.А., Цветков В.Я. Виртуальное обучение при повышении квалификации // Дистанционное и виртуальное обучение. - №9. 2013. -С.4- 11 Кулагин В.П., Цветков В.Я. Модели многоуровневого тестирования // Информатизация образования и науки. -2013.-№3. - с 95-101. Савиных В.П., Цветков В.Я. Маркетинг образовательных услуг //Геодезия и аэрофотосъемка. -2 0 0 7 ,-№ 4 .-с . 169-176 Тихонов А.Н., Иванников А.Д., Цветков В. Я. Терминологические отношения // Фундаментальные исследования -2009. - № 5. - с. 146-148 Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Технология обучения с использованием динамических визуальных моделей. // Дистанционное и виртуальное

13.

14.

15.

16.

17.

обучение. -2010. - №2. - с.23-33. Майоров А.А. Современные тенденции в геодезическом образовании // Международный научно-технический и производственный журнал «НАУКИ О ЗЕМЛЕ». - №4-2012,- с.28-33. Tsvetkov V.Ya. Information objects and information Units // Eurupean Journal of Natural History. - 2009. . № 2 . - p 99 Viktor Ya. Tsvetkov. Semantic Information Units as L. Floridi’s Ideas Development // European Researcher, 2012, Vol.(25),№ 7, p.1036- 1041 Тихонов A.H., Иванников А,Д., Соловьёв И.В., Цветков В.Я., Кудж С.А. Концепция сетецентрического управления сложной организационно-технической системойМ.: МаксПресс, 20Ю.-136с. Viktor Ya. Tsvetkov. Information Situation and Information Position as a Management Tool // European Researcher, 2012, Vol.(36), № 12-1, p.2166- 2170 Майоров А.А., Соловьёв И.В., Кудж С.А О новом подходе к доступу и хранению электронных аэрокосмических снимков и планов // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2011. № 6. С. 80-84. Соловьев И.В. Применение модели информационной ситуации в геоинформатике // Науки о Земле. 2012. №01. С. 54-58/ Viktor Ya. Tsvetkov. Framework of Correlative Analysis // European Researcher, 2012, Vol.(23), № 6-1, p.839844 Кудж С.А. Коррелятивный анализ как метод познания // Перспективы науки и образования- 2013. №5. -с 9 -13. Цветков В.Я. Использование оппозиционных переменных для анализа качества образовательных услуг // Современные наукоёмкие технологии. - 2008. -№.1 -с. 62-64 Маркелов В.М. Геоинформационное ситуационное моделирование // Международный научнотехнический и производственный журнал «НАУКИ О ЗЕМЛЕ». - №4-2012,- с.72-76 © Кудж С.А., 2013

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS УДК 51-7:378:

ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФИНИЦИЙ В ОБЛАСТИ НАУК О ЗЕМЛЕ

FORMATION OF DEFINITIONS OF EARTH SCIENCES

Соловьёв И.В / Solovjev I.V.

Профессор, доктор технических наук, проректор по научной работе. Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА), Россия/ Professor, DSc, Vice-rector for scientific work. Moscow State Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automation (MGTU MIREA), Russia

Аннотация

Abstract

В статье проводится анализ образования дефиниций в области наук о Земле. Показаны ошибки при построении и использовании терминов и дефиниций. Показаны возможные причины неверного образования терминов. Показано, что введение нового термина обязательно должно сопровождаться введением дефиниции. Показано что вводимые термины и дефиниции должны соответствовать единой терминологической системе.

The article analyzes the construction of terms and definitions in the field of earth sciences. The article shows the error in the construction and use of terms and definitions. The article shows the possible causes of incorrect formation of terms Article shows that the introduction of a new term must be accompanied by the introduction of a definition. The article shows that the imposed terms and definitions must comply with the unified nomenclature system.

Ключевые слова

Keywords

Лингвистика, образование, терминологическая система, система дефиниций, науки о Земле.

Linguistics, education, terminological system, the definitions of Earth science.

Любая научная дисциплина вырабатывает свои основные понятия и дефиниции. При этом важно не только выделение терминов из научного текста, но и их упорядочение. Совокупность упорядоченных терминов любой науки должна образовывать систему терминологических отношений [1]. Любой вновь вводимый термин должен согласоваться с существующей системой терминологических отношений и не противоречить ей. Разработкой терминологической основы и ее обновления занимаются специалисты высшей квалификации. Подготовка научных и педагогических кадров высшей квалификации в области наук о Земле осуществляется по специальностям: Геодезия (25.00.32), Картография (25.00.33), Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия (25.00.34), Геоинформатика (25.00.35), Землеустройство, кадастр и мониторинг земель (25.00.26).

Геодезия, картография, фотограмметрия, кадастр - науки с более чем столетней историей развития. Поэтому проблем в этих областях при образовании дефиниций мало. Терминология выверенная и устоявшаяся. Геоинформатика молодая наука и в ней достаточно часто придумывают термины, стоящие обособленно от терминологической основы наук о Земле. Геоинформатика как наука о Земле она должна иметь свою терминологию, но согласованную с терминологией других наук в этой области. Однако на практике это не всегда имеет место. Эти терминологические проблемы отмечены в ряде работ, в частности в работах [2, 3, 4]. Одна из основных причин несогласованной терминологии отмечена в [6]. Следует согласиться с авторами [6], что после развала СССР во многих журналах исчезла должность технического редактора и, соответственно, исчезло техническое редактирование. Это привело к снижению

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS строгости обоснования введения новых терминов. В силу этого целый ряд зарубежных терминов молодые ученые стали понимать и переводить буквально, а не по их техническим аналогам и соответствиям. Рассмотрим ряд терминов. Следует отметить, что в настоящее время в области геоинформатики и отчасти геодезии чересчур активно идет словообразование с включением приставки «гео». Вместо «пространство» говорят о «геопространство» там, где в этом нет необходимости, и введение такого термина не дает никакой дополнительной информации. Вместо «данные» или «пространственные данные» говорят о «геопространственных данных» в тех случаях, когда такая замена ничего не дает кроме путаницы. Иногда «пространственно-временные данные» заметают термином «геопространственные данные», что является явной ошибкой. Рассмотрим термин «геопространственные данные». Этот термин имеет право на существование и употребление, но в рамках того объема понятий, который в этом термине содержится. Следует различать значение (концепт, понятие) и дефиницию (словесно выраженный интенсионал, достаточный для задания экстенсионала). Экстенсионал определяет объем понятия. Используем теоретико-множественный анализ понятия. Не у кого не вызывает сомнений, что термин «данные» является более общим по отношению к термину «пространственные данные». Уточнение дефиниции ведет к уменьшению объема понятия. Не у кого не вызывает сомнений, что термин «пространственные данные» является более общим по отношению к термину «геопространственные данные». Для геопространственных данных нет четкого определения, но по смыслу следует считать, что это только те пространственные данные, которые каким-то образом связаны с Землей («гео»). Безусловным является то, что геопространственные данные являются подмножеством пространственных данных. Следовательно, употребление термина «геопространственные данные» в расширительном смысле как обобщение

терминов «пространственные данные» и «данные» является ошибочным и неправильным. Вторая ошибка при употреблении данного термина состоит в отождествлении его с пространственно-временными данными или в употреблении для обозначения пространственно-временных данных. Из школьного курса физики, из курсов физики, которые изучают в вузах известно, что «время» и «пространство» разные категории. Для них используют разные размерности и разные единицы измерений. Поэтому употребление термина «геопространственные данные» как обобщение пространственных данных и временных данных является грубейшей ошибкой. Что может служить для обозначения пространственно-временной совокупности ? В зарубежной и отечественной литературе есть устойчивый термин «геоданные» [7], который используют для обозначения, пространственных, временных и тематических характеристик. В простейшей интерпретации «геоданные» - это все данные связанные с Землей. В них не содержится ограничение на пространство или время. Поэтому с полным правом термин «геоданные» можно использовать для обозначения групп, входящих в него данных: «место» (пространство), «время» (временные характеристики), «тема» (прочие специальные характеристики). Кстати, в энциклопедии [7], которую писали 24 крупнейших ученых России в области наук о Земле из МГУ, МИИГАиК, Военно-топографического управления, производственных организаций Роскартографии - не нашлось места терминам «геопространственные данные» или «геопространство» как терминам, не несущим новой или дополнительной информации. Можно привести еще несколько терминов из области наук о Земле. Например, «кибернетическая цифровая модель», «высокоточная цифровая модель». Как правило, вводя новый термин подобного рода, авторы «забывают» дать ему определение. Три года создатели термина «кибернетическая цифровая модель» уходили от ответа на вопрос «что это такое?». Напомним, что здесь речь идет о модели поверхности Земли (цифровая

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS модель местности), которая представлена в виде дискретной совокупности точек. По существу это фиксированная совокупность координат в пространстве. Где взять кибернетику? Наконец авторы заявили: «Кибернетическая, потому что там есть обратная связь». Что за обратная связь они не объяснили. Естественно определения этого термина, несмотря на данное пояснение, нет и до настоящего времени. Однако условие наличия обратной связи (если она существует) не является достаточным для отнесения такой модели в область кибернетики. Все радио и телевизионные приемники имеют звенья обратной связи, но кибернетическими их никто не называет. То же самое о «высокоточной модели». Неточных моделей в геодезии и геоинформатики нет, так как их не применяют на практике. Высокоточная модель, о которой говорят создатели термина, такая же модель, которая получается по тем же технологиям, что и обычные модели. В чем ее технологическое отличие трудно сказать. В любом виде измерений в рамках одной и той же технологии можно измерять с разной точностью, но это не основание называть одну и ту же технологию точной или высокоточной. Рассмотрим принципы формирования термина. Информационное поле образуют информационные единицы [8, 9]. С этой позиции термины можно рассматривать как единицы информационного поля. Единицы любой специальной терминологии создают специальное понятийное поле - поле терминов (понятий) и дефиниций соответствующей дисциплины или научного направления. Отметим, что понятийное поле [10] включает два поля: поле терминов и поле, связанных с ними дефиниций. Такое поле терминов обладает системными свойствами и обладает свойством системы, которое называется целостность. Целостность понятийного (информационного) поля возникает вследствие наличия связей между элементами поля - понятиями. Как информационная единица [9] любой термин должен быть уникальным и содержать специальную информацию, которую другие единицы поля понятий не содержат. Следовательно, наличие уникальной, (специальной) информации является обязательным атрибутом термина.

Каждый термин должен иметь дефиницию [11]. Дефиниция представляет собой текст, интерпретирующий или раскрывающий сущность явления и разъясняющий понятие термина, отражающего это явление. Как интерпретация термина дефиниция соотносит содержание понятий о явлениях с терминами, их обозначающими. Принципы образования дефиниции не произвольны, а соотносятся с правилами образования дефиниций применяемыми в науках (общий фактор для всех областей) и с системой классификации в данной области [12] (специальный фактор данной области). Такое сочетание общего и частного позволяет осуществлять междисциплинарный перенос знаний и создавать общенаучное знание. Термины, как рассмотренная выше цифровая модель, отражают информационное поле [13] области исследования. Это информационное поле в терминах входит и создает понятийное поле. Термины одной предметной области входят в общее понятийное поле и взаимосвязаны друг с другом. Они образуют связанную систему отношений [1]. Дефиниции терминов также являются не просто совокупностью независимых фраз, а системой взаимосвязанных определений [14]. Таким образом, не только термин, но его дефиниция должна быть согласована с существующей системой дефиниций. В нашем случае речь идет о системе терминов и дефиниций в науках о Земле. Что мотивирует создание нового термина и дефиниции для него? Есть две основные причину этому. Первая причина это незнание понятийного поля, которое мотивирует автора на введение термина, который, по его мнению, является новым. В этом случае мы имеем дело только с правдоподобным знанием [15]. Такой термин либо дублирует существующие термины, либо, в информационном плане, не несет специальной дополнительной информации. Если термин не несет специальной информации, он не является единицей понятийного поля. То есть по существу такое обозначение явления не является независимым элементом понятийного поля и термином не является. Усугубляет эту ситуацию отсутствие дефиниции у термина. Другая причина открытие нового

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS является и выяснение того, что на это явление (новую сущность) отсутствует понятие. Такая ситуация возникает при изучении и анализе научных материалов, которое позволяет создать первичный категорийно понятийный аппарат, включающий в первую очередь интерпретации новых сущностей, а не термины. После соотнесения этого аппарата с полем понятий данной области производится систематизация первичного категорийно понятийного аппарата именно в области дефиниций. В случае отсутствия дефиниции для интерпретации новой сущности, можно вводить новый термин и дефиницию для него. Только при отсутствии соответствующего термина или понятия для новой сущности в понятийном поле могут вводиться новые термины или корректироваться уже существующие. Однако только на основе анализа понятийного поля и области исследований можно сформировать категорийно-понятийный аппарат и новые термины. Подчеркнем различие между этими подходами. В первом случае для чего-то нового создается новый термин без анализа и сопоставления его с существующими терминами. Парадигма этого подхода выглядит так. Новая (по мнению сущность - новый термин.

исследователя)

Здесь большой элемент субъективизма поскольку опорой формирования нового термина является мнение исследователя. Чем более опытен исследователь, тем достовернее такой подход. Но и наоборот. Кроме того, введя новый термин, исследователь не чувствует себя обязанным вводить дефиницию к нему. Другими словами, в первом случае придумывается терминобозначение как экземпляр понятийной системы субъекта. Во втором случае формируются категории, формируются дефиниции нового, проводится классификационной анализ терминологического поля и новый термин создается как элемент системы терминологического поля. Парадигма этого подхода выглядит так. Новая

(по

мнению

исследователя)

сущность новая интерпретация классификация интерпретации - соотнесение ее с существующей системой дефиниций в этой предметной и понятийной области создание новой дефиниции при отсутствии подходящего термина понятийного поля введение нового термина на основе терминологических отношений понятийного поля. Во втором случае создается элемент существующей системы терминов. В первом случае имеет место разовый, спорадический подход, во втором системный. В первом случае создание термина предшествует созданию дефиниции или вообще не приводит к ее созданию. Во втором случае создание дефиниции предшествует созданию термина. Первый подход ведет к заблуждению, второй к получению новых знаний. Характерным признаком первого подхода является отсутствие дефиниции или неспособность субъекта построить четкую дефиницию как элемент системы для нового термина. Можно указать на четыре причины появления первого подхода. Первая субъективная. Специалисты (не зависимо от стажа и возраста) только начинают свою деятельность в данной области и не знакомы с отношениями понятиями в этой области. Их опыт и интеллектуальный уровень не высок и практически каждое явление они рассматривают как «новое». Это характерно для соискателей степени кандидата наук. Но это субъективная новизна, обусловленная отсутствием знаний. Таким образом, первая причина - специалисты с недостаточным опытом работ в данной области. Условно такую категорию можно назвать «молодые специалисты» в данной области. Например, в области наук о Земле употребляют термин «поверки» приборов, а не проверки. Использование в таких случаях слов ближе по смысловому понятию к сущности нарушает сложившиеся отношения терминов. Вторая субъективная. Специалисты исчерпали свой творческий потенциал. Но хочется «оставаться на плаву» и поддерживать имидж ученого. В этом случае придумывание нового термина выдается за новое знание. Вместо нового знания такие ученые придумывают новые обозначения, которые называют новыми терминами. Дефиниций они

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS сознательно избегают, чтобы не вскрылось отсутствие новизны во вводимых понятиях. Вторая причина - специалисты с отсутствием творческих способностей в данной области. Условно такую категорию можно назвать «перезрелые специалисты» в данной области. Третья причина объективная. Новые научные направления недостаточно сложились. Поэтому весьма расплывчатыми и отчасти нечеткими являются представления специалистов о сущностях в этой области и отношениях между ними. Эта нечеткость отражается в расплывчатости понятий и дефиниций. Третья причина несформированность методического и классификационного аппарата направления. Условно такую причину можно обозначить как «молодое направление». Четвертая причина объективная когда отрасль имеет солидную эмпирическую базу, в статьях и монографиях. Некоторые ее понятия истолкованы, но в силу ряда причин это направление не имеет согласованной системы понятий с другими смежными направлениями. Примером может служить геостатистика [16, 17]. Она не относится напрямую к статистике. Применяется в геоинформатике, но стоит особняком от методов геоинформатики. Дефиниции являются частью понятийного поля. Они образуют взаимосвязанную систему. Поэтому можно говорить о разновидностях дефиниций как подсистемах общей системы. Субстанциальные дефиниции. Они возникают тогда, когда поле понятий рассматривается как понятийная субстанция. Эта модель включает рассмотрение сущностей и их атрибутов как самостоятельных объектов. Такая (субстанциональная) дефиниция представляет собой перечень дефиниций. Такого рода дефиниции встречаются при оформлении патентов. В модели семантической сети такая дефиниция трактуется как совокупность вершин, составляющих граф понятия. Структурные дефиниции. Они возникают тогда, когда поле понятий рассматривается как поле отношений. В этом случае можно представить дефиницию поля смыслов в виде структуры связей и

отношений между смыслами. В модели семантической сети такая дефиниция трактуется как совокупность ребер, составляющих граф понятия. Арибутивные дефиниции. Они возникают тогда, когда поле понятий рассматривается как совокупность свойств сущностей. Системные дефиниции. Они возникают тогда, когда поле понятий рассматривается как сложная система, в которой указываются сущности, отношения и свойства в виде взаимосвязанной иерархической системы. Выводы. Всякий вводимый термин должен иметь собственную дефиницию. Отсутствие дефиниции означает, что введен не новый термин, а новое обозначение. Формирование новых понятий для новых сущностей должно начинаться с формирования дефиниций. Эти дефиниции должны быть классифицированы и проанализированы на совместимость и системность с уже существующими системами дефиниций в смежных областях или в этой области. Если такой анализ дает основание говорить о необходимости введения новой дефиниции, она вводится и к ней подбирается термин. Термин вводится не произвольно, а как элемент терминологической системы, как лексическая и информационная единица. Литература 1.

Тихонов А.Н., Иванников А.Д., Цветков В. Я . Терминологические отношения // Фундаментальные исследования. -2009. - № 5. с. 146- 148. Савиных В.П. О терминологии в области геодезии // Международный научно-технический и производственный журнал «НАУКИ О ЗЕМЛЕ». №4-2012,-с34-36. Кафтан В.И. Системы координат и системы отсчета в геодезии, геоинформатике и навигации. // Геопрофи. - 2008. - №3. - с 60- 63. Шануров Г.А. О терминологии в области спутниковых измерений//Геопрофи. -2012. -.№4. с.58-61. Соловьев И.В. Формирование интеллектуальных ресурсов в геоинформатики // Науки о Земле, 2013 №27 с. 76-78 Бугаевский Л.М., Цветков В.Я., Флейс М.Э. Терминологическая основа и вопросы обучения ГИС // Информационные технологии, 2000, №11, с.11-16. Геодезия, картография, геоинформатика, кадастр: Энциклопедия. В 2-х т. /Под ред. А.В. Бородко, В.П.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

10. 11. 12.

13.

Савиных. -М .: ООО «Геодезкартиздат», 2008. - Т. I -496 с. Тихонов А.Н., Иванников А,Д., Соловьёв И.В., и др. Концепция сетецентрического управления сложной организационно-технической системойМ.: МаксПресс, 2010.-136. Цветков В. Я. Информационные единицы сообщений // Фундаментальные исследования. 2007,-№12,- с. 123 - 124. Мельников Г.П., Основы терминоведения. М.: Издво ун-та дружбы народов, 1991. Никитина С.Е., Семантический анализ языка науки. М: Наука, 1987. Цветков В.Я. Формальная и содержательная классификация // Современные наукоёмкие технологии. - 2008. - №.6 - с. 85-86. Синергетическая теория информационных процессов и систем/ Иванников А.Д., Кулагин В.П., Миронов А.А., Мордвинов В.А., Сигов А.С., Тихонов А.Н., Цветков В.Я. / Учебное пособие /

14.

15.

16. 17.

МГДД(Ю)Т, МИРЭА, ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика» - М., 2010. - 455 с., электронное издание рег.свид. №19247 от 02.06.2010. гриф УМО номер гос регистрации 0321000884. Кривоносов А.Т. Язык. Логика. Мышление. Умозаключение в естественном языке. Москва Нью-Йорк, 1996. Тихонов А.Н. . Цветков В.Я. Методы и системы поддержки принятия решений . - М.: МаксПресс 2001 -312 с. Цветков В.Я. Геостатисгика // Геодезия и аэрофотосъемка. - 2007. -№ 3. - с. 174-184. Кужелев П. Д. О применении геосгатистики в науках о Земле // Международный научнотехнический и производственный журнал «НАУКИ О ЗЕМЛЕ». - №4-2012,- с.77-81.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / SPACE RESEARCH УДК 52

ОКОЛОЗЕМНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

NEAR-EARTH SPACE AS RESEARCH OBJECT Кудж C.A./ Kuja S.A.

Доктор технических наук, профессор, ректор Московского государственного университета технического университета радиотехники, электроники и автоматики, Россия / Doctor of Science Professor, Rector of the Moscow State University of Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automation, Russia E:mail: mirearec 1@yandex.ru Савиных В.П. / Savinikh V.P.

Доктор технических наук, профессор, Член-корреспондет РАН, Президент Московского гоударственного университета геодезии и картографии, Россия / Doctor of Science Professor, Corresponding memberof RAS, President of the Moscow State University of Geodesy and Cartography, Russia Соловьёв И.В / Solovjev LV.

Профессор, доктор технических наук, проректор по научной работе. Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА), Россия/ Professor, DSc, Vice rector for scientific work. Moscow State Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automation (MGTU MIREA), Russia Цветков В.Я. / Tsvetkov V.Ya.

Доктор технических наук, профессор, советник ректора Московского государственного университета геодезии и картографии/ Doctor of Technical Sciences, Professor, Advisor to the Rector of the Moscow State University of Geodesy and Cartography e-mail: cvj2@mail.ru

Аннотация

Abstract

В статье дается анализ околоземного космического пространства как будущей среды обитания человечества. Рассматриваются факторы, влияющие на нахождение в этой среде. Дается оценка границ этого пространства и связанных с ним космических пространств. Выделены основные особенности околоземного космического пространства как среды обитания человека.

The article analyzes the near-Earth space as a future Habitat for Humanity. This article investigates the factors affecting the location in this environment. We estimate the boundaries of space and related space. The article highlights the main features of the near-Earth space as the human environment.

Ключевые слова

Keywords

Астрономия, космические исследования, дистанционное зондирование, ближний космос, планетология.

Astronomy, space exploration, remote sensing, near space, planetology.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / SPACE RESEARCH Развитие человечества выводит его в новые области обитания [1] и делает их объектом исследования [2]. Таким объектом исследования и новой средой обитания является околоземное космическое пространство (ОКП) [3,4, 5]. Исследование ОКП ставит ряд проблем. Первая проблема расширение понятия «Инфосфера» [1]. Принципиальным является то, что ОКП все больше интегрируется в человеческую цивилизацию и проблема «человек - инфосфера» расширяется до ОКП [6]. Еще одной проблемой являются фонды хранения пространственной информации [7]. Столетиями они создавались только для хранения информации о Земле, получаемой наземными методами, а позже методами аэрофотосъемки [8]. Дистанционные методы не только существенно увеличили обзорность, но дают качественно новые подходу к анализу информации о Земле. Кроме того объемы космической информации на порядки превосходят объемы информации получаемой наземными методами. Это побуждает применение новых методов анализа информации [9, 10] и новых методов хранения пространственной информации [11] Существует проблема неоднородности пространства. Чем менее изучена какая-либо область, тем она более однородна с точки зрения исследователя. Это проблема «черного ящика». По мере изучения объекта выявляют его неоднородности, что должно находить отражение в соответствующих гетерогенных моделях [12]. С проблемой неоднородности связана проблема получения и первичной обработки информации. Эта проблема усложняется тем, что космическая информация используется не в одной области или отрасли, а во многих отраслях и при решении существенно разных задач. Не только широко применяемой задачей позиционирования [13, 14, 15], но и связи [16], глобального [17] и локального мониторинга [18], экологии [19] и др. Поэтому такие задачи решаются применении методов искусственного интеллекта [20] при получении и обработки информации [21]. Наконец существует проблема определения границ этого пространства. Это обусловлено расширением сферы человеческой деятельности, которая эти границы отодвигает все дальше от Земли

В настоящее время нет четкого определения таких границ. Например, одна из оценок связывает эту область с зоной земного притяжения 930 км. Есть оценки в 1500 км. Но это слишком малые величины. Если связывать ОКП с Землей, точнее с деятельностью земной цивилизации, то необходимо учитывать фактор присутствия человека в этом пространстве. Анализ этого фактора связывает эту границу с высотой геостационарных спутников примерно 36000. Электрическое поле также попадает в эту зону 36000 км. Высокие эллиптические орбиты простираются до 47000км. Поэтому зону ОКП определим от 100 км над поверхностью Земли до расстояния 8Re (земных радиусов) над поверхностью Земли (примерно 51000 км). Таким образом, дальняя граница ОКП (по отношению к Земле) определяется сферой с центром в центре Земли с радиусом равным 9 земным от центра или 8 земным от поверхности. В США космическое пространство принято делить на околоземное, долунное и залунное. Долунное космическое пространство (ДКП) простирается до орбиты Луны (384 400 км или примерно 60Re), залунное космическое пространство (ЗКП) определяется одной астрономической единицей (2348 IRe). Подавляющее большинство космических средств сосредоточено в ОКП - в области низких орбит (около 60%). Спутники на низких орбитах (700-1500 км) обладают некоторыми преимуществами перед другими космическими аппаратами по энергетическим характеристикам, однако, проигрывают в длительности сеансов связи, а также общем сроке службы. Период обращения спутника, в среднем, составляет 100 мин, при этом примерно 30% этого времени он пребывает на теневой стороне планеты. Аккумуляторные бортовые батареи способны испытать в год около 5000 циклов зарядки/разрядки, как результат - срок их работы не превышает 5-8 лет Средневысотные орбиты располагаются между первым и вторым радиационными поясами, то есть на высоте 5000-15000 км. Эти аппараты слабее геостационарных, поэтому для полного покрытия поверхности Земли необходима орбитальная группа из 8-12 спутников (например. Spaceway NGSO, ICO, «Ростелесат»); каждый спутник находится в зоне радиовидимости наземной станции недолго, примерно 1,5-2 ч.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / SPACE RESEARCH Высокими орбитами считают геостационарные и высокие эллиптические орбиты. Геостационарные орбиты (круговые) используются чаще всего для размещения космических аппаратов. Они обладают существенными преимуществами: возможна непрерывная круглосуточная связь, а сдвиг частоты практически отсутствует. Геостационарные спутники располагаются на высоте около 36000 км над поверхностью Земли и вращаются синхронно с ней. Они как бы «зависают» над определенной точкой «подспутниковой точкой». Однако, на самом деле, положение такого спутника не фиксировано. Он испытывает некоторый «дрейф» из-за ряда факторов, вследствии чего орбита смещается со временем. Высокая эллиптическая орбита (ВЭО) — это тип эллиптической орбиты у которой высота в апогее (до 50000 км) во много раз превышает высоту в перигее (500 км) К основным физическим свойствам и природным особенностям околоземного космического пространства можно отнести: • • • • • •

гравитационное, магнитное и электрическое поле Земли; процессы в ионосфере Земли; глубокий космический вакуум; тепловое излучение; космические лучи и солнечное излучение; радиационные пояса Земли. Рассмотрим влияние этих факторов. В лияние гравит ационного поля Зем ли

Фигура Земли представляет собой достаточно сложную поверхность, названную геоидом. Ее форма до настоящего времени окончательно не определена, поэтому задача ее дальнейшего уточнения - предмет теории гравиметрии и теории фигуры Земли. Возмущающее ускорение, вызванное гравитационным полем несферической Земли, составляет 1/656 долю g [3]. Для низких и высоких эллиптических орбит этот фактор играет роль, поскольку космические аппараты то попадают в зону притяжения Земли (930км), то выходят из нее. Анализ влияния возмущения на движение космического аппарата КА по эллиптической орбите показывает, что в среднем орбита не изменяет своих размеров и формы, то есть

остаются практически неизменными ее большая полуось, фокальный параметр, эксцентриситет и линейный эксцентриситет, высота апогея и перигея. Вместе с тем она постепенно поворачивается в пространстве вокруг оси, совпадающей с осью вращения Земли, и происходит вращение линии аспид (апогей перигей), что существенно влияет на баллистическую устойчивость КА. При формировании орбитальных группировок КА необходимо выбирать элементы орбит таким образом, чтобы максимально снизить воздействие гравитационного поля Земли на движение КА. Это позволит в конечном итоге обеспечить баллистическую устойчивость группировки в течение длительного времени и минимизировать необходимые для коррекции орбиты бортовые запасы топлива. В лияние

магнит ного

поля

Земли

Магнитосфера Земли имеет сложную форму. Со стороны, обращенной к Солнцу, расстояние до её границы варьируется в зависимости от интенсивности солнечного ветра и составляет около 70000 км (10-12 радиусов Земли Re, где Re = 6371 км). Граница магнитосферы, или магнитопауза, со стороны Солнца по форме напоминает снаряд и по приблизительным оценкам находится на расстоянии около 15 Re. С ночной стороны магнитосфера Земли вытягивается длинным цилиндрическим хвостом (магнитный хвост), радиус которого составляет около 20-25 Re. Хвост вытягивается на значительное расстояние — намного большее, чем 200 Re, и где он заканчивается — не известно [3]. Источники магнетизма Земли находятся в основном в трех компонентах планеты: в ядре, коре и верхней атмосфере. Магнитное поле с течением времени испытывает определенные изменения и возмущения. Регулярные изменения, подчиняющиеся определенной закономерности, называются невозмущенными вариациями. К ним относятся годовые лунно суточные и солнечно-суточные невозмущенные вариации. Спорадические (коньюнктурные) изменения магнитного поля Земли называют магнитными возмущениями. Интенсивные возмущения носят название магнитных бурь, которые могут длиться от нескольких часов до нескольких суток и наблюдаются одновременно по всей Земле. При этом с наибольшей интенсивностью они

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / SPACE RESEARCH фиксируются в высоких широтах. Магнитные бури вызываются потоком солнечной плазмы из активных областей Солнца, накладывающимися на спокойный солнечный ветер. Магнитные бури представляют опасность для экипажей пилотируемых космических кораблей и функционирования бортовой аппаратуры. Прогнозировать магнитные бури можно максимум за трое суток. За это время можно провести какие-либо практические действия с КА и экипажем, направленные на снижение (или исключение) воздействия потока высокоэнергетических частиц. Во время магнитных бурь существенно изменяются параметры слоев ионосферы, отражающей и поглощающей радиоволны. В результате возникают значительные помехи в области коротковолновой связи. Влияние электрического поля Земли. Естественное электрическое поле Земли наблюдается в твёрдом теле Земли, в морях, в атмосфере и магнитосфере. Оно обусловлено сложным комплексом геофизических явлений. Распределение потенциала поля несёт в себе определённую информацию о строении Земли, о процессах, протекающих в нижних слоях атмосферы, в ионосфере, магнитосфере, а также в ближнем межпланетном пространстве и на Солнце. Наличие электрического поля в атмосфере Земли связано в основном с процессами ионизации воздуха и пространственным разделением возникающих при ионизации положительных и отрицательных электрических зарядов. Ионизация воздуха происходит под воздействием космических лучей, ультрафиолетового излучения Солнца, излучения радиоактивных веществ, имеющихся на поверхности Земли и в воздухе, электрических разрядов в атмосфере и других факторов [3]. Многие атмосферные явления и процессы: конвекция, образование облаков, осадки и другие - приводят к частичному разделению разноименных электрических зарядов и возникновению атмосферных электрических полей. Земля относительно атмосферы заряжена отрицательно. Существующие электрические поля атмосферы приводят к возникновению токов, разряжающих «конденсатор» «атмосфера поверхность земли». При этом значительную роль в обмене зарядами играют осадки. Электрические поля в ионосфере обусловлены процессами, протекающими как в

верхних слоях атмосферы, так и в магнитосфере. Приливные движения воздушных масс, ветры, турбулентность - все это источники генерации электрического поля в ионосфере. Величина его напряженности зависит от местоположения точки, времени суток, общего состояния магнитосферы и ионосферы, активности Солнца. Сила тока при этом достигает сотен и тысяч ампер [3]. Одним из непосредственных источников электрического поля в магнитосфере является солнечный ветер. В период магнитных бурь и полярных сияний электрические поля и токи в магнитосфере и ионосфере испытывают значительные изменения. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что воздействие электрического поля Земли на их функционирование проявляются в виде: электризации внешних поверхностей КА; нарушении функционирования бортовых систем; помехи в связи. Влияние ионосферы Земли. Ионосфера простирается от мезосферы до высот порядка тысячи километров. Ионосфера представляет собой природное образование разряженной слабоионизированной плазмы, находящейся в магнитном поле Земли и обладающей благодаря своей высокой электропроводности специ фическими свойствами, определяющими характер распространения в ней радиоволн и различных возмущений. При распространении радиоволн в ионосфере происходит их отражение, двойное лучепреломление, рассеивание и нелинейные эффекты. В зависимости от плотности заряженных частиц в ионосфере выделяются слои D (60—90 км), Е (90—120 км) и F (выше 130—140 км) [3]. Попадающая в ионосферу (анизотропную среду) волна испытывает двойное лучепреломление, то есть расщепляется на две волны, отличающиеся скоростью и направлением распространения, поглощением и поляризацией. По мере распространения двух накапливается сдвиг фаз между волнами, вследствие чего поляризация результирующей волны в определенных условиях сохраняется, но плоскость поляризации при распространении поворачивается. В общем случае поляризация обеих волн эллиптическая. Помимо регулярной зависимости (регулярной ионосферы) электронной концентрации от высоты, в ионосфере

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / SPACE RESEARCH происходят случайные изменения концентрации. Ионосферный слой содержит большое число спорадических образований различного размера, которые находятся в постоянном движении и изменении, рассасываясь и возникая вновь. Это приводит при передаче сигнала к хаотическим изменениям принимаемого сигнала. Существование неоднородных образований приводит к рассеянию радиоволн на частотах, значительно превышающих максимальные частоты отражения от регулярной ионосферы. Неоднородные образования возникают в ионосфере также при прохождении через нее метеоритов. Существуют особенности распространения радиоволн различного диапазона в ионосфере. В частности, их нижняя частота ограничена поглощением. Поэтому связь осуществляется в диапазоне коротких и в ночные часы -в диапазоне средних волн. Длинные и сверхдлинные волны практически не проникают в ионосферу, отражаясь от ее нижней границы. Радиоволны звуковых частот могут просачиваться через ионосферу вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Распространяясь, волна уходит на расстояние, равное нескольким земным радиусам, а затем возвращается в сопряженную точку, расположенную в другом полушарии. Для инфразвуковых радиоволн, частота которых меньше частоты ионов, ионосфера ведет себя как нейтральная жидкость, движение которой описывается уравнениями гидродинамики. Таким образом, влияние ионосферы проявляется через воздействие на линии связи в виде помех и изменения сигналов. Глубокий космический вакуум. Глубокий космический вакуум обуславливает: испарение поверхностных слоев КА в процессе сублимации; изменение оптических характеристик терморегулирующих материалов и бортовой аппаратуры; изменение условий теплопередачи КА с внешней средой; изменение поверхностных и объемных свойств материалов. Сублимация может сказываться на работе бортовых радиоэлектронных устройств при наличии разности температур между различными контактирующими материалами. В условиях глубокого космического вакуума нельзя приметать большинство смазочных материалов, используемых в наземных условиях, из-за их высокой скорости испарения

[22 ].

К отрицательным явлениям, возникающим в условиях космического вакуума, можно отнести и адгезию («прилипание» поверхностных слоев двух разнородных жидких или твердых веществ при их соприкосновении). При этом возникают микроскопические трещины, коррозия, возрастает коэффициент трения, возможны случаи сваривания материалов в холодном состоянии. К числу других отрицательных эффектов космического вакуума можно отнести утечку газов и паров как через неплотности в конструкциях, так и через стенки КА. В результате возникает «собственная внешняя атмосфера» космического аппарата. Тепловые воздействия в космическом пространстве. Для поддержания

необходимого теплового режима космические носители оборудуются специальной системой терморегулирования, состоящей из активных и пассивных элементов, и имеющей большое энергопотребление (до 20% от общего по требления бортовой энергии), объем и массу (до 25% массы КН). Основное влияние на тепловые условия оказывает солнечное излучение. Дополнительно, тепловой баланс зависит от солнечного излучения, отраженного от Земли и Луны и собственного теплового излучения Земли. Влияние на тепловой баланс оказывают внутренние источники тепла КА - электронная аппаратура, двигатели, бортовой компьютер [22 ].

В результате поглощения лучистой энергии температура металлических частей КА может достигать 700 - 800° К и более. В целях снижения температуры поверхности необходимо применять специальные покрытия на основе белых красок; экранную и вакуумную изоляцию; ограничивать количество внутренних источников тепла; обеспечивать тепловой контакт освещенных и теневых сторон поверхности. Изменение теплового режима сказывается в первую очередь на оптической и оптико электронной аппаратуре. Космические лучи корпускулярные излучения.

солнечные

Взаимодействие заряженных частиц (корпускул - ионов, протонов, электронов), существующих в космическом пространстве, с материалами и техническими системами КА связано с

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / SPACE RESEARCH ионизацией этих материалов. Радиационные

пояса

Земли.

Радиационные пояса Земли представляют собой области космического пространства, заполненные заряженными частицами, удерживаемыми магнитным полем Земли [3]. Значения потоков заряженных частиц в радиационных поясах Земли на несколько порядков превышают потоки космических лучей. Космические аппараты, функционирующие на высокоэллиптических и стационарных орбитах, проходят через два радиационных пояса Земли. Их воздействие сказывается на функционировании радиоэлектронной аппаратуры и влияет на состояние экипажа. Кроме естественных могут образовываться и искусственные радиационные пояса, как результат высотных ядерных взрывов и испарений радиоактивных веществ в космосе. Необходимо отметить правовые особенности использования ОКП. Оно не поддается разграничению с помощью естественных или искусственных границ. В настоящее время международном праве нет согласования нижних границ околоземного космического пространства. Космическое и воздушное пространство разделяет диффузионный слой толщиной около 35 км, в котором орбитальный полет еще, а аэродинамический управляемый полет уже невозможен. Можно выделить следующие особенности околоземного космического пространства. 1. Околоземное космическое пространство это природная среда, постепенно формирующаяся как геотехническая система. 2. Важнейшей особенностью космической техники является необходимость ее функционирования в трех сферах - на земле, в воздухе и космосе. Такая особенность не свойственна другим современным техническим системам. 3. Движение в ОКП осуществляется в соответствии с объективными законами. Устойчивый орбитальный полет возможен только вне плотных слоев атмосферы. 4. В процессе функционирования в космосе на технические системы оказывают влияние специфические факторы, чего нельзя сказать о других средах. Происходит испарение и постоянное стирание поверхностных слоев материалов корпуса; изменение оптических

характеристик терморегулирующих покрытий и оптических материалов; превращение смазок в абразивный материал; электрические разряды на поверхности; пробои тонкостенных оболочек корпусов. Данные обстоятельства приводят к снижению надежности различных технических систем и сокращению срока активного существования их на орбите. Это позволяет говорить о том, что в космосе должны функционировать специфических средства, приспособленных к эффективным действиям в данной среде. 5. Околоземное космическое пространство не поддается делению по государственной принадлежности, оно экстерриториально. С одной стороны, признание полного или частичного суверенитета государств на космическое пространство поставит под угрозу выполнение программ освоения космоса из-за протестов государств по поводу нарушения их суверенитета, с другой, экстерриториальность космоса позволяет влиять на события, происходящие в любой точке земного шара. 6 Околоземное космическое пространство в настоящее время - это специфическая сфера деятельности человечества, где могут проводиться военные действия с целью защиты национальных интересов. Интегральную оценку значения освоения космоса для достижения глобальных целей дал бывший президент США Линдон Джонсон еще в 1964 году: «Британцы господствовали на море и руководили миром. Мы господствовали в воздухе и были руководителями свободного мира с тех пор как установили это господство. Теперь это положение займет тот, кто будет господствовать в космосе». Поэтому исследование и развитие ОКП ставит ряд новых научных задач, решение которых обуславливает прогресс человечества и его будущее Литература 1.

Иванников А.Д., Тихонов А Н , Соловьев И.В., Цветков В.Я. Инфосфера и инфология. - М: ТОРУС ПРЕСС, 2013. -176с. Соловьёв И.В. О происхождении и содержании понятия «инфосфера». Инфосфера как объект исследования наук об информации // Фундаментальные исследования. 2013. № 6-1. С. 6671 Большая Российская энциклопедия. Энциклопедический словарь. - М. Изд-во Большая

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ и ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / SPACE RESEARCH 4. 5.

10. 11.

12.

13.

14.

Российская энциклопедия. 2012. 1519с. Савиных В.П., Цветков В.Я. Сравнительная планетология. -М .: МИИГАиК, 2012, -84с. Кулагин В.П., Савиных В.П., Цветков В.Я. Особенности изучения дисциплины «Сравнительная планетология»// Перспективы науки и образования2013. -№5. С129-133 Соловьев И.В. Об информационном объекте и субъекте // Дистанционное и виртуальное обучение. 2012. №05. С. 80-84 Соловьев И.В. Картографо-геодезический фонд Российской Федерации // Науки о Земле. 2012. № 01. С. 38-44/ Соловьев И.В., Кудж С.А., Дедегкаев З.Н. Об использовании универсального ключа хранения и поиска электронных аэрокосмических снимков и планов // Инженерные изыскания. 2010. № 9. С. 6265 Кудж С.А. Коррелятивный анализ как метод познания // Перспективы науки и образования- 2013. №5. -с 9 -13. S. A. Kuja Geoinformation Analysis // European Researcher, 2013, Vol.(60), № 10-1 , p.2358- 2365 Майоров А.А., Соловьёв И.В., Цветков В.Я., Дубов С. С., Шкуров Ф.Ф. Мониторинг инфраструктуры пространственных данных - М.:Изд-во МИИГАиК, 2012, 198с S. A. Kuja, I. V. Solovjev, V. Y. Tsvetkov System Elements Heterogeneity // European Researcher, 2013, Vol.(60), № 10-1 , p.2366- 2373 Соловьев И.В. Применение модели информационной ситуации в геоинформатике //Науки о Земле. 2012. № 01. С. 54-58. Егоров В.М., Цветков В.Я. Координатное

15.

16.

17. 18.

19.

20.

21. 22.

обеспечение международной аэрокосмической системы глобального мониторинга // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2012. № 4. С. 34-37. Бармин И.В., Савиных В.П., Цветков В.Я. Дистанционный метод определения координат точек на поверхности планеты // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. - 2013. - № 3. - с. 26-29. Цветков В.Я. Телекоммуникационные космические технологии персональной связи // Информатизация образования и науки. - 2009,- № 1. - с 45 -55. Viktor Ya. Tsvetkov. Global Monitoring // European Researcher, 2012, Vol.(33), № 11-1, p. 1843- 1851. Савиных В.П. Система получения координатно временной информации для решения задач мониторинга // Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». Выпуск 03-2012,- с. 5-10. Савиных В.П., Крапивин В.Ф., Потапов И.И. Информационные технологии в системах экологического мониторинга. М.: ООО «Геодезкартиздат», 2007, - 392с. 20 Савиных В.П., Цветков В.Я. Развитие методов искусственного интеллекта в геоинформатике // Транспорт Российской Федерации. - 2010. -№ 5. с.41-43. Кудж. С.А. Добыча геоданных // Науки о Земле № 23,2013- с 82-84 Гетман М., Раскин А. Военный космос: без грифа «секретно». - М.: Фонд «Русские витязи», 2008 464с. © Кудж С.А., Савиных В.П., Соловьев И.В., Цветков В.Я., 2013

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ЛАНДШАФТНАЯ АРХИТЕКТУРА / LANDSCAPE ARCHITECTURE УДК 63

ВЫРАЩИВАНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА КРЫШАХ ЗДАНИЙ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ CULTIVATION OF CROPS ON ROOFS OF BUILDINGS OF THE EUROPEAN PART OF RUSSIA

Кордюков П.С. / Kordyukov P.S. Аспирант. Российский университет дружбы народов / Graduate student, People’s Friendship University of Russia. e-mail: pkordyukov@mai 1.ru

Осинцева M.C. / Osintseva M.S. Аспирант. Российский университет дружбы народов / Graduate student, People’s Friendship University of Russia. e-mail: osintseva.m@gmail.com

Аннотация

Abstract

В статье рассмотрены особенности озеленения кровель, и методы подготовки выращивания сельскохозяйственных культур на крышах зданий европейской части России.

In article features of gardening of roofs, and methods of preparation of cultivation of crops on roofs of buildings of the European part of Russia are considered.

Ключевые слова

Keywords

Подбор растений, седум, дренажная система, зеленые крыши.

Когда вопрос заходит о незадействованных территориях и перспективах их использования мы сразу вспоминаем о крышах. Действительно кровли это преимущество для мегаполиса, нежели недостаток. Крыши могут быть задействованы в виде элементов по сбору солнечной энергии и в нашем случае в виде территории воспроизводства продуктов питания. В мире много примеров выращивания сельскохозяйственных культур на крышах зданий, как пример высотки Сингапура. При планировании создания зеленой кровли на которой мы хотим реализовать производство сельскохозяйственных культур, важным

Selection of plants, sedum, drainage system, green roofs.

составляющим являются тип кровли, технические требования кровли, специализированные материалы для кровли, а также субстрат для растений [2]. Для зелёной крыше выбирают растения неприхотливые, не боящиеся засухи, сильных ветров, перепадов температур, прямых солнечных лучей и морозов. В таких климатических условиях как в России хорошо подойдут следующие виды растений: молодило, шалфей, живучка ползучая, камнеломка, тимьян, купавка благородная, котула шероховатая. Также подойдут многие мелколуковичные цветы. Если здание находится в тени, то на кровле можно высадить почвопокровные барвинок

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ЛАНДТТТАФТНАЯ АРХИТЕКТУРА / LANDSCAPE ARCHITECTURE и вербейник, мох, а также лишайники. Основной принцип посадки растений для зеленой крыше - высадка растений, требующих минимального ухода и цветущих в разное время. При оптимальном подборе видов можно получить сад непрерывного цветения [1]. Для реализации любой, даже очень простой идеи по озеленению кровли требуются специальные материалы. Они должны отвечать современным требованиям и использоваться в тех климатических условиях, для которых они производились. Использовать непригодные материалы для озеленения кровли неправильно и очень опасно [3]. При планировки кровли нужно уделить особое внимание пароизоляции. Она необходима для предохранения теплоизоляционного слоя и основания под кровлю от увлажнения. Также должна предусматриваться в соответствии с требованиями главы СНиП П-3-79 «Строительная теплотехника». Для пароизоляции должны быть применены современные битуминозные материалы, например, наплавляемые рулонные материалы без крупнозернистой посыпки с армирующей долговечной основой из стекломатериалов или синтетических волокон, как наиболее эффективные по технологии укладки. Важным составляющим при планировке зеленой кровли под сельскохозяйственные нужды является правильная теплоизоляция. Учитывая относительно высокие нагрузки на теплоизоляцию в эксплуатируемых кровлях традиционного варианта (особенно в местах проезда и стоянок автомобильного транспорта), её следует предусматривать, как правило, из плитных материалов с прочностью на сжатие не менее 1,5 кгс/см2, к которым, в первую очередь, относятся пенополистирольные плиты, обладающие наиболее высокими теплозащитными свойствами и низким весом, например экструдированный пенополистирол по ТУ 2244-001-47547616-00, ТУ 5767-00246261013-99 или пенополистирольные плиты, изготавливаемые безпрессовым способом. Плитную теплоизоляцию

предусматривают из 2-х и более слоев, что позволяет располагать плиты в разбежку с перевязкой швов между ними. В результате проведенных исследований теплоизоляцию эксплуатируемой кровли в инверсионном варианте следует предусматривать только из плитного экструзионного пенополистирола, характеризующегося низким водопоглощением, что исключает возможность его увлажнения и размораживания в процессе эксплуатации кровли. В эксплуатируемых кровлях и инверсионный и традиционный варианты эксплуатируемых кровель предъявляют высокие требования к водоизоляционному ковру, т.к. при протечках возникают значительные трудности в определении мест его повреждения и выполнении ремонтных работ из-за необходимости, в большинстве случаев, снятия верхних защитных слоев кровли и даже теплоизоляционного слоя (в инверсионной кровле). В связи с этим, ковёр следует предусматривать из трёх слоев наплавляемых рулонных материалов с гибкостью при отрицательных температурах не выше минус 15°С, например изопласт, днепрофлекс и др. либо из двух слоев рулонных материалов с аналогичным показателем гибкости, один из которых толщиной не менее 4 мм с двумя армирующими основами, например «Дербигум», и другой слой с одной армирующей основой. Для повышения эксплуатационной надёжности кровельного ковра, укладываемого на увлажненное основание под кровлю (выравнивающую стяжку), необходимо предусматривать укладку нижнего слоя водоизоляционного ковра с точечным креплением полотнищ рулонного материала дюбелями с шайбами в местах нахлёстки смежных полотнищ материала с последующей приклейкой этих мест. В этих случаях в местах примыкания кровли к выступающим конструкциям (парапетам, стенам и др.) необходимо предусматривать выход воздуха наружу за счёт наклейки нижнего полотнища дополнительного водоизоляционного ковра только в местах сопряжения с основным водоизоляционным

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ и ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

Л А Н Д Ш А Ф ТН А Я А Р Х И Т Е К Т У Р А / LANDSCAPE AR C H ITEC TU R E

ковром. Нельзя использовать холодные (на растворителях) мастики в кровлях, выполненных с применением пенопластовых, пенополистирольных, минераловатных плит п композиционной теплоизоляции с применением пенополистирола. В научно-исследовательской работе мы использовали материалы трех компаний по производству гидроизоляции (Icopal, Firestone, Delta). Для работы мы использовали растения рода Sedum, а именно следующие виды: Очиток едкий

(Sedum acre). Очиток скальный (Sedum rupeste). Очиток ложный (Sedum spurium) [10]. Опытный образец, расположенный на территории московской области выявил, все материалы, участвующие в эксперименте показали хорошие результаты. В некоторых случаях наблюдались повреждения гидроизоляционного слоя. В целом гидроизоляционный слой не был поврежден. Анализ гидроизоляционных материалов для зеленой кровли на территории Московской области представлен на рис. Е

Рис. Е Диаграмма анализа гидроизоляционных материалов на территории Московской области В качестве фильтрующего слоя может быть применён геотекстиль, служащий одновременно разделительным слоем между кровлей и гравийной засыпкой, выполняющей роль дренажа, либо между утеплителем и гравийным дренажом, а также между почвенным и дренажным слоями. Дренаж предусматривают из мытого гравия, с размером зерен 5-10 мм, керамзитового гравия, перлита. В монолитном защитном слое из бетона, цементно-песчаного раствора, в том числе из плит на растворе, и из асфальтобетона должны быть предусмотрены температурно-усадочные

швы шириной около 10 мм с шагом не более 1,5 м во взаимно перпендикулярных направлениях, заполняемые герметизирующими составами. Противокорневой слой должен обеспечивать защиту от прорастания корней и нарушения нижележащих слоев. Необходимо отметить, что цементно песчаные стяжки, асфальтобетон, монолитный бетон не обладают противокорневыми свойствами. При устройстве озелененных эксплуатируемых кровель приходится использовать импортные материалы, например Тураг (Канада), высокоплотные мембраны из

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ЛАНДШАФТНАЯ АРХИТЕКТУРА / LANDSCAPE ARCHITECTURE условия. Как мы видим из диаграммы, пик прессованного полиэтилена (HOPE, Tefond), пришелся на начало октября 2013 г. В специальные системы, выполняющие кроме противокорневой защиты и другие функции результате была временно подтоплена незначительная часть растений. Годовой ход (Floradrain) [7]. суточной продолжительности осадков (в Существенную роль в нашем часах) показан на рис. 2. эксперименте сыграли климатические

5UX час 40.0 час 30.0 час 20.0 час 10.0 час 0.0 час

1 lU I

L A h I M a jJlIjlii.

_______ фев мар аггр май июн нкш авг

сен

окт

ноя дек

Рис.2. Годовой ход суточной продолжительности осадков (в часах). Макисмальна продолжительность осадков 42 часа. График взят с [12]. Стоит выделить седум (очиток). Седум европейской части России играет создание самый популярный вариант для условий для роста [8]. А именно полив и кровельного озеленения, так как седумный питание. Весь субстрат, используемый в при ковёр считается одним из наиболее простых выращивании растений на крыше, и декоративных видов озеленения крыш. возможно, использовать с применением Очитки отличаются большим специальных ЭМ-технологий, при этом разнообразием оттенков, а также субстрат не придется заменять, а только досыпать, или поливать органическими неприхотливостью к составу почвы. За короткий срок они способны создавать удобрениями. Микроорганизмы - это один из естественных способов извлечения красивые, яркие, разнообразные по текстуре питательных веществ из органики. Полив на и цвету живые цветущие ковры [4]. Данный вид озеленения практически зеленой крыше специфический, универсален: седумы можно применять на выполняется он из расчета технических плоских горизонтальных н наклонных аспектов самой крыши, а также растений крышах, а также крышах с углом уклона до присутствующих на кровле и требований 25°, высаживать обращенным на любую дренажной системы. В садах на крышах сторону света, а также использовать для можно выращивать практически всё - травы, экстенсивного и интенсивного способа салаты, клубнику и яблоки [9]. озеленения крыш [5]. Ковер из седумов Следует отметить и тот факт, что очень неприхотлив, требует минимального поскольку проекты по озеленению крыш в ухода, и практически не нуждается в большинстве случаев являются дополнительном поливе. Поэтому этот коммерческими, есть уверенность на элемент кровельного декора отличается нахождение большого числа людей, относительно небольшим весом желающих работать в сфере сельского (приблизительно 100 кг на квадратный метр хозяйства в черте города, и желающих кровли) и маленькой высотой дышать свежим воздухом. К ним относятся: приблизительно 1 0 - 12 см [6]. экодвижения, люди, заинтересованные в Одну из главенствующих ролей при экологичности, низкой стоимости выращива н ни сел ьскохозяйственной продукции. продукции п других видов растений для МЕЖДУПЛГ()Д11ЫИ 11ЛУЧИО-ТЕХ1II1ЧЕСКПИ ИПР()1 ГЗВОДСТВЕННЫИ ЖУИ1АЛ «ПАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ЛАНДТТТАФТНАЯ АРХИТЕКТУРА / LANDSCAPE ARCHITECTURE Немаловажным в строительстве Данные мероприятия необходимы для зеленой крыши является правильный расчет полного и правильного функционирования кровли. От этого напрямую зависит срок дождевых вод, необходимых к отводу. Расчет выполняется по формулам согласно службы крыши. Для примера рассмотрим дом в Московской области с двускатной СНиП 2.04.01-85: кровлей, у которого площадь кровли • для кровель с уклоном до 1,5% составляет 200 кв.м., а уклон крыши равен включительно - Q=Fq20 / 10000; 1,5%. • для кровель с уклоном больше 1,5% Рассчитываем объем дождевых и Q=Fq5 / 10000; талых вод, необходимых к отведению. Для этого используем первую формулу Q=Fq20 / где F - водосборная площадь, кв.м.; q20 10000. Формула применяется при уклоне интенсивность дождя, л/с с 1 га (для данной кровли до 1,5% включительно. Определим местности), продолжительностью 20 минут необходимую площадь F. Показатель будет при периоде однократного превышения равняться 200 кв.м. При определении q20 расчетной интенсивности, равной 1 году воспользуемся СНиП 2.04.03-85, а именно (принимаемая согласно CHnIT 2.04.03-85); значения величин интенсивности дождя. q5 - интенсивность дождя, л/с с 1 га (для Интенсивность дождя, л/с на 1 га, для данной местности), продолжительностью 5 Московской области продолжительностью минут при периоде однократного 20 минут равняется 80. превышения расчетной интенсивности, Отсюда выводим следующий расчет: равной 1 году, определяется по формуле: q5=4nq20, п - параметр, применяемый согласно СНиП 2.04.03-85. Важным составляющим при расчете водосборной площади является необходимый учёт 30% суммарной площади вертикальных стен, примыкающих к крыше, и стен, возвышающихся над ней [11]. После того, как произведен расчет дождевых и талых вод и получен результат, подбирается необходимый диаметр трубы. Нужно это для того, чтобы пропускная способность трубы не получилась меньше, чем требуется. Расход жидкости, приходящийся на водоотводный стояк, не должен превышать данные, приведенные в табл.1 (взято из [13]). Таблица 1. Расход жидкости, приходящийся на водоотводный стояк Диаметр водосточного стояка, мм Расчетный расход дождевых вод на водосточный стояк, л/с

100

150

Q=200*80/10000=l,6 л/с. Для мероприятия по отведению атмосферных осадков с кровли подошел линейный метод. Данный расчет показал, что для крыши площадью 200 кв.м., согласно таблице 1, достаточно одного 85 мм водосточного стояка. С учетом того, что крыша двускатная, нам необходимо 2 воронки. В результате исследования было выявлено, что благодаря правильной подготовки основания зеленой кровли к выращиванию сельскохозяйственных культур, а также правильному технологическому подбору растений для крыш европейской части России значительно увеличивается качество выращиваемых культур, растительного слоя и продлевается срок службы дренажной системы зеленой кровли.

200

Литература 1. 2.

Карпов А. А., Вертикальное озеленение в саду, во дворе, на балконе, Феникс, 2002, С. 185. Кордюков П.С., Родюшкина А.Р., Осинцева М.С. Инновационные методы и материалы в современной ландшафтной архитектуре. М : Российский университет дружбы народов, Издательство, 2012. С.302. Брагина В. И., Белова 3. И., Сидоренко В. М , Вертикальное озеленение зданий и сооружений, Буд1вельник, 1980, С.75.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ и ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ЛАНДШАФТНАЯ АРХИТЕКТУРА / LANDSCAPE ARCHITECTURE 4.

6. 7.

Ким И.А., Кордюков П.С. Современный ландшафтный дизайн сада. Озеленение и благоустройство территорий. М.: Российский университет дружбы народов. Издательство, 2012. С.300. Сукха Д.Ш., Кордюков П.С. Использование природной флоры в садово-парковом и ландшафтном строительстве. М.: Российский университет дружбы народов, Издательство, 2012. С.304. Хрусталева С., Сад. Часть 2. Вертикальное озеленение, Диля, 2008, С. 143 М. Hugues, R.R. Rubite, Y. Kono et C.-I. Peng, « Begonia blancii (sect. Diploclinium), a new species endemic to the Philippine island of Palawan », dans Botanical Studies, vol. 52, 2011, p. 203-209 Кордюкова K.C., Кордюков П.С. Инновационные технологии и методы применения натуральных материалов в ландшафтном дизайне. М: Российский

10.

11.

12.

13.

университет дружбы народов. Издательство, 2011. С.231. Preface, Le Vert. Dictionnaire de la couleur. Mots et expressions d'aujourd'hui (XXe-XXIe siecles), CNRS Editions, coll. CNRS Dictionnaires, Paris, 2012. ISBN : 978-227107095-1 Щербакова О.В., Кордюков П.С. Природная флора и её использование. М.: Российский университет дружбы народов, Издательство, 2011. С.237. СНиП 2.04.03-85, Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения, 1986 Электронный ресурс «Климат городов России» http://www.adasyakutia mAveather/2013/prec/climate 2013 prec.ht ml Электронный ресурс «Крыши кровли» http://kry shikrovl i ru/vodostochnayasi stem a/raschet -11vnevy x-stokov.htm 1 © Кордюков П.С., Осинцева M.C., 2013

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ И МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ / REMOTE SENSING AND LAND MONITORING

УДК 528.8

Статья на английском языке

REMOTE SENSING TECHNIQUES FOR FLOOD MONITORING USING ENVISAT ASAR DATA

КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НАВОДНЕНИЯ ПО ДАННЫМ РАДИОЛОКАЦИОНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ENVISAT ASAR

Чинь Ле Хунг / Trinh Le Hung Кандидат технических наук, преподаватель кафедры Геодезии и Картографии Технического университета им. Ле Куи Дон, Ханой, Вьетнам / PhD, lecturer of Department of Geodesy and Cartography, Le Quy Don Technical University, Hanoi, Vietnam e-mail: tiinhlehungl25@gmail.com

Аннотация

Abstract

Наводнение является наиболее распространенным стихийным бедствием и может произойти в любом месте. Основными их причинами являются интенсивные дожди, прорывы дамб и плотин. Для определения затопленных районов, былы использованы разновременные изображения ENVISAT ASAR до и после наводнения. Полученные результаты могут использовать для оценки риска и ущерба от наводнений.

Flooding is the most common natural disaster and can occur anywhere. Flash flood may be caused by heavy rainfall, levee breaches or dam failures. For extraction of flooded areas, pre and post event ENVISAT ASAR satellite images were analyzed. This work may be helpful for policy makers to immediate assessment of flood risk and damage

Ключевые слова

Keywords

Наводнение, дистанционное зондирование, ENVISAT, SAR, классификация, ущерб.

I. INTRODUCTION

Floods are one of the most wide spread natural disasters. They regularly cause large numbers of casualties with increasing economic loss. Remote sensing data has been widely used for flood mapping and monitoring. If optical data's utility in flood detection depends on cloud cover, active remote sensing with all weather monitoring capability and its large coverage is an important tool in flood monitoring. Data from the ENVISAT ASAR instrument supports many industries such as fishing, shipping, agriculture, oil and gas exploration and the military. Especially in cloudy and rainy environment, ENVISAT ASAR has wide application prospect when spectral remote sensing cannot be effective [1-3]. The article discusses the contribution of multi-temporal

flood, remote classification, damage.

sensing,

ENVISAT,

SAR,

ENVISAT ASAR Wide Swath Mode data in monitoring flooding events in areas of the Delta of the Meghna’s river, in Bangladesh. II. METHODS AND RESULTS 2.1 Study area

Flooding is a natural annual phenomenon in Bangladesh. The rivers are large by international standard, and can inundate over 30% of the land mass. The coastal flooding twinned with the bursting of Bangladesh's river is common and severely affects the landscape and Bangladeshi society. 75% of Bangladesh is less than 10m above sea level and 80% is flood plain, therefore rendering Bangladesh a nation which has a lot of risk of further widespread damage.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ И МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ / REMOTE SENSING AND LAND MONITORING

09-2005 10-2005 Fig. 1 The difference in river flooding in Bangladesh from satellite image Each year in Bangladesh about 26000 km2, (around 18%) of the country is flooded, killing over 5000 people and destroying 7 million homes. During severe floods the affected area may exceed 75% of the country, as was seen in 1998. This volume is 95% of the total annual inflow. By comparison, only about 187000 million m3, of stream flow is generated by rainfall inside the country during the same period. The floods have caused devastation in Bangladesh throughout history,

especially during the years 1966, 1987, 1988 and 1998. The 2007 South Asian floods also affected a large portion of Bangladesh [7]. To extracting and mapping flooded areas, we used multi-temporal ENVISAT ASAR image: one acquired on 26 July 2007 (post - flooding) and another on 12 April 2007 (pre - flooding). The ENVISAT ASAR image with medium spatial resolution (150m) can be used effectively for extracting and mapping flooded areas in the region study.

Fig. 2 ENVISAT ASAR image pre- (a, 12 - 0 4 - 2007) and post-flooding (b, 27 - 07 - 2007) 2.2 Methodology

One of the major advantages of using ENVISAT ASAR images corresponds to the ease of distinguishing between water and other classes, given by the high contrast. Water bodies act as a mirror reflecting surface, their response

is low (low backscatter coefficient in SAR images) and then looks like a dark area. The earth, for its part, gives a much greater amount of radar energy due to example to the surface roughness and this generates the high contrast between surfaces: soil and water [1-6].

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ И МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ / REMOTE SENSING AND LAND MONITORING

a. Pre-processing ENVISAT ASAR data

Pre-processing consists of the calibration and orthorectification of ENVISAT ASAR image. The antenna pattern was corrected and data ware converted in to linear backscattering values to the following equation: о

D N 2

= —

(

RcL \ A

' W

(

■ f e ) - sm |N

с»

Where, К is the absolute calibration constant, DN2 is the pixel intensity, G2 is two - way antenna gain at distributed target look angle, Rd is distributed target slant range distance, Rref is reference slant range distance and Ij is incidence angle at each pixel location b. Filtering

The homogeneous areas on ENVISAT data were enhanced using iterative processing with a growing window size relying on the alternate calculation of two sub-filters based on a moving median filter 7 x 7 window size.

A ratio method was preferred to extracting flooded areas. Band rationing is a useful method of preprocessing satellite image, especially in areas where topographic effects are important. The reason for this is twofold: one is that differences between the spectral reflectance curves of surface types can be brought out. The second is that illumination and consequently radiance may vary the ratio between an illuminated and an unilluminated area of the same surface type will be the same. The ratio image is applied to homogenized data resulting from following equation: __ I p r e - f l o o d i n g Ip o s t - f l o o d i n g

(2)

calibrated Where. Ipre—flooding is backscattering value on the texturally filtered image at a time pre - flooding and Ipost-flooding is calibrated backscattering value on the texturally filtered image at a time post - flooding.

c. Changing detection calculation

Fig. 3 Method o f extraction and mappingflooded areas МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ И МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ / REMOTE SENSING AND LAND MONITORING

d. RGB color composite

A color composite is elaborated to enhance flood changes with the aim of facilitating their representation and interpretation with the post - flooding image, the pre - flooding image and the change detection ratio image R in RGB. This color composite highlights permanent water between the two dates in dark blue, infilling or submersion of land surfaces in light blue, and the positive changes such as land surface in red (fig. 4b).

e. Supervised classification

Change extraction flooded areas performed by supervised classification to the color composite elaborated above. The most powerful classifier in common use is that of Maximum Likelihood. Based on statistics (mean; variance/covariance), a (Bayesian) probability function is calculated from the inputs for classes established from training sites. Each pixel is then judged as to the class to which it most probably belongs. The result of classification flooded areas showed in fig. 5.

a) b) Fig. 4 Band ratio image (a) and result RGB combination (b) Ш . CONCLUSIONS

Satellite remote sensing images are useful data sources to detect, determine and estimate the flood extent, damage and its impact. The analyses of this study showed that extraction flooded areas was focused on plain flood recognition using ENVISAT ASAR Wide Swath Mode data which appears highly adapted to large sensitive area monitoring. SAR data has the advantage of penetrate through cloud cover

and forest canopies, but they require high cost This result can be used for quick response plan and move swiftly to take appropriate remedial measures. It can help the residents in the flood affected areas to visualize and assess the amount of flooding and the lost of their property. The effectiveness of the remote sensing imagery for flood mapping has been amply demonstrated for many recent flood events

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ И МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ / REMOTE SENSING AND LAND MONITORING

Fig. 5 Result o f classification offlooded areas REFERENCES 1. J.P. Ormbsy, J.P. Blanchard and A.J. Blanchard (1985). Detection of lowland flooding using active microwave systems, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 51, 317 - 328. 2. S. Takeuchi, T. Konishi and Y. Suga (1999). Comparative study for flood detection using JERS 1 SAR and LANDSAT - TM data, Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS’99 Proceedings, IEEE International, Volume 2, 873 875. 3. K.S. Lee and S.I. Lee (2003). Assessment of post flooding conditions of rice fields with multi-temporal SAR data. International journal of Remote sensing, 24(17), 3457 - 3465. 4. Andreoli R. and Yesou H. (2007). Change detection analysis dedicated to flood monitoring using

ENVISAT wide swath mode data, Proc. “ENVISAT symposium 2007”, Monteux, Switzerland. 5. Juan Piedra Vilches (2003). Detection of areas affected by flooding river using SAR images, Master in Space applications for emergency early warning and response, 40 pp. 6. L.T.K. Ho, M. Umitsu and Y. Yamaguchi (2010). Flood hazard mapping by satellite images and SRTM DEM in the Vu Gia - Thu Bon alluvial plain, central Vietnam, International archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science, Volume XXXVIII, part 8, Kyoto, Japan. 7. Bangladesh flooding, www.coolgeography.co.uk

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГИПОТЕЗЫ И МНЕНИЯ / HYPOTHESIS AND OPINIONS УДК 521

Статья в авторской редакции, орфографии и пунктуации

ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ — ПРОСТОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ, ПРОСТОЕ, НО НЕ ПРИМИТИВНОЕ. (НЕТРАДИЦИОННЫЙ ВЗГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ)

THE EARTH’S ROTATION - THE SIMPLEST EXPLANATION IS SIMPLE BUT NOT PRIMITIVE. (UNCONVENTIONAL VIEW ON THE PROBLEM)

Вельгас Л.Б. / Velgas L.B.

Изобретатель-рационализатор, инженер-наладчик, автор семи авторских свидетельств, / Recognized inventor, has 7 patents on inventions e-mail: lwelgas@yandex.ru

Яволинская Л.Л. / Yavolinskaya L.L.

Координатор благотворительных программ МБООСД «Возрождение» / Coordinator of charity programs MBOOSD «Vozrozhdenie» e-mail: address - rostok@bk.ru

Аннотация

Abstract

В своей гипотезе, концепции о вращении земли Мы пытаемся обосновать, почему именно Луна вращает землю. 1). Гравитационная связь между Луной и Землей в движении может способствовать появлению сил, направленных на вращение Земли. 2). Магнитная связь между Луной и Землей в движении может способствовать появлению сил направленных на вращение Земли.

In our concept of the Earth’s rotation of the, we try to prove that the Earth rotates behind the moon. 1) Gravitational relationship between the Earth and the Moon in the movement can stimulate the emergence of forces aimed at the Earth’s rotation. 2) Magnetic connection between the M oon and the Earth in the movement can stimulate the emergence of forces aimed at the Earth’s rotation.

Ключевые слова

Keywords

Луна, вращение. тяготение, ось, яйцо.

Земля,

магнит,

связь,

Вместо эпиграфа

Заведующий отделом физикоматематических наук журнала «Наука и жизнь» С.Д. Транковский так охарактеризовал эту статью: «Уважаемый Лев Борисович, Ваша гипотеза О МЕХАНИЗМЕ ВРАЩЕНИЯ ЗЕМЛИ ЛУНОЙ ВЕСЬМА ИНТЕРЕСНА. В её пользу может говорить то, что Венера и Меркурий, спутников не имеющие, имеют период вращения 243 и менее 60 суток соответственно. Тем не менее, гипотеза о лунно-земных связях (в том числе

The moon, rotation. Earth, magnet, connection, attraction, axis, egg.

магнитных) требует серьёзной специалистами».

проверки

ПРЕАМБУЛА

Известно, что существуют железно каменные метеориты. Предположим, Луна такой крупный метеорит и, естественно предположить, что его железная масса расположена не точно в центре метеорита. Или - так как Луна круглое тело, то скорее всего она формировалась из раскаленного жидкого тела, и, если при воздействии магнитных сил, то железная часть при

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГИПОТЕЗЫ И МНЕНИЯ / HYPOTHESIS AND OPINIONS остывании должна была сформироваться застыть большей частью на стороне МАГНИТА. ВЕЛИКИЕ ЗАГАДКИ ПРИРОДЫ

Существуют интересные великие загадки природы. В ответах от компетентных лиц на эти загадки, не наблюдается связь между этими загадками. Каждая загадка рассматривается односторонне, по отдельности. Нам кажется, что все эти загадки тесно взаимосвязаны. Вот эти Загадки природы: а) Почему Земля вращается вокруг своей оси? б) Почему, она. Земля вращается со скоростью, которая очень близка к постоянной? в) Почему Луна движется вокруг Земли в направлении противоположном вращению Земли? г) Почему Луна не вращается вокруг своей оси? И почему всегда обращена к земле одной стороной? Интересно что, д) Крупные планеты Юпитер, Сатурн и др. тоже вращаются вокруг своей оси (ещё быстрее Земли), аналогично с почти постоянной скоростью. У этих планет так же, как и у Земли, имеется магнитное поле. е) Их многочисленные спутники тоже обращены к своим планетам одной стороной. Гая загадка. Почему Земля вращается вокруг своей оси? Большинство специалистов считает, что Земля вращается по инерции. Кто-то, когда-то раскрутил Землю и с тех пор, так как у Земли большая масса, то она вращается по инерции. Это было бы, может быть справедливо, если бы вращению не было бы сопротивления или оно было бы незначительно. А сопротивление ЕСТЬ. ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ! Во-первых, Земля «сырое яйцо». А сырое яйцо, как известно, совершенно не желает вращаться по инерции. Известно что, на основании подробного анализа измерений и сделаны выводы о свойствах вещества глубоких земных недр, о

строении Земли в целом. Составными частями нашей планеты являются: -внутреннее ядро радиусом около 1300 км, в котором вещество, по всем данным, находится в твёрдом состоянии; - внешнее ядро, радиус которого равен примерно 3400 км; здесь в слое толщиной ОКОЛО 2100 км, окружающем внутреннее ядро, вещество находится в ЖИДКОМ состоянии; - оболочка, или мантия, толщиной около 2900 км; - кора, толщина которой равна 4-8 км под океанами и 30-80 км под материками. Только масса океанов составляет 0,0044 часть массы земли, это очень инертная часть, а еще существуют всевозможные запасы нефти, мантии, магмы - это все жидкости с разными вязкостями У Земли - жидкая часть - это океаны, моря, озера, реки, болота, подземные реки, нефть, магма, и долгое вращение по инерции такого тела маловероятно и вовторых, еще Луна мешает! И тоже очень значительно! Масса Луны в 55 (пятьдесят пять) раз больше массы всех морей и океанов Земли. Т. е. эта масса - ОГРОМНА. По этой причине существуют приливы и отливы. И можно твердо сказать - ЗЕМЛЯ ВРАЩАЕТСЯ ПРИНУДИТЕЛЬНО. Из этих данных можно сделать вывод, что ЗЕМЛЯ - очень сырое яйцо с жидкостями внутри разной степени вязкости и поэтому, как и сырое яйцо, НЕ МОЖЕТ ДОЛГО ВРАЩАТЬСЯ ПО ИНЕРЦИИ. ЛОЖЬ О СЫРОМ ЯЙЦЕ НА НИТКЕ

Существуют некоторые ложные основания. Пример - сырое яйцо на нитке. Написал кто-то, что сырое яйцо на нитке вращается, также как крутое и многие поверили. И он ведь написал не просто так, а чтобы доказать, что Земля - даже, как сырое яйцо, может вращаться по ИНЕРЦИИ бесконечно долго. И этим многих ввел в заблуждение. А это примитивный эксперимент. Мы взяли резинку шириной 6 мм, свернули её в кольцо, кольцо меньше диаметра яйца, привязал к середине нитку и крутанул! Сырое яйцо не хочет вращаться по

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГИПОТЕЗЫ И МНЕНИЯ / HYPOTHESIS AND OPINIONS инерции. Сварил, крутанул на той же ниткерезинке - отлично вращается. Причем ВСЕ РАВНО ЗАМЕДЛЯЕТСЯ и ОСТАНОВИТСЯ.У кого есть Skype - могу продемонстрировать. А Земле еще, кроме «сырости», МОЩНО мешает ЛУНА (приливы, отливы). И Земля должна ЗАМЕДЛЯТЬСЯ, причем с каждым, С КАЖДЫМ оборотом, не может быть ни одного оборота с прежней скоростью, и пусть на тысячную долю секунды за оборот, на десятитысячную долю секунды. Хотя на самом деле, нам кажется, замедление должно было бы быть значительнее, гораздо значительнее. Но замедления НЕТ. Это ФАКТ, это ИСТИНА. Значит, есть РЕАЛЬНАЯ СИЛА, которая поддерживает СУЩЕСТВУЮЩУЮ СКОРОСТЬ. И расчеты должны это подтвердить. Получается версия, что Земля вращается по инерции абсолютно не состоятельна и еще, заметьте, ЗЕМЛЯ НЕ ЗАМЕДЛЯЕТСЯ. НО РАЗ НЕ ЗАМЕДЛЯЕТСЯ, ЗНАЧИТ кто-то её принудительно вращает. 2-я загадка б) Почему она. Земля, вращается со скоростью, которая очень близка к постоянной? Скорость очень близка. Доказательство, что Земля не замедляется (Википедия, Земля, http://ru.wiki pedi a. org/wi ki/%С 7%E5%EC%E B%FF содержание и 5. Орбита и вращение земли.) «Продолжительность одного оборота Земли увеличивалась за последние 2000 лет в среднем на 0,0023 секунды в столетие (по наблюдениям за последние 250 лет это увеличение меньше — около 0,0014 секунды за 100 лет)», А ВЕДЬ ЭТО ПРОСТО ОЗНАЧАЕТ, ЧТО ПРАКТИЧЕСКИ ЗЕМЛЯ ВРАЩАЕТСЯ С ПОСТОЯННОЙ СКОРОСТЬЮ. Основная особенность РЕАЛЬНОГО тела при ВРАЩАТЕЛЬНОМ движении вокруг своей оси по ИНЕРЦИИ, особенно, если есть внешнее и внутреннее сопротивление, в том, что оно должно ЗАМЕДЛЯТЬСЯ. Если нет ЗАМЕДЛЕНИЯ, значит есть СИЛА, которая поддерживает

существующую скорость вращения. Причем замедляться тело должно с КАЖДЫМ оборотом. Если Земля замедлялась бы с каждым оборотом даже на одну десяти тысячную долю секунды, то за тридцать лет, скорость земли упала бы на одну секунду. ТАК КТО ЖЕ ВРАЩАЕТ ЗЕМЛЮ?

И не Солнце вращает Землю, как показал Заведующий отделом физ-мат. наук журнала «Наука и жизнь» С. Д. Транковский. А это дословная цитата из письма Транковского С.Д. -«Уважаемый Лев Борисович, Ваша гипотеза о механизме вращения Земли Луной весьма интересна. В её пользу может говорить то, что Венера и Меркурий, спутников не имеющие, имеют период вращения 243 и менее 60 суток соответственно». ПОЛУЧАЕТСЯ в системе Солнце, Земля, Луна, не Солнце вращает Землю, как показал Транковский С.Д. , приведя в пример ВЕНЕРУ и МЕРКУРИЙ. Эти планеты, находясь вблизи Солнца, вращаются медленно и чем дальше от солнца, тем медленнее, если не Инерция вращает Землю, и, если не сама Земля себя вращает, то остаётся ЛУНА, у ЛУНЫ, есть силы и возможность. ЛУНА - есть виновница вращения Земли Мы считаем, что это ЛУНА вращает Землю. Вот примерное доказательство! Способ! МЕХАНИЗМ ВРАЩЕНИЯ ЗЕМЛИ ЛУНОЙ

У Земли имеются два момента вращения: Первый момент) Расстояние от точки Земли, обращенной к Луне, до точки противоположной, удаленной от Луны, равно диаметру Земли. Диаметр Земли 12 тысяч километров, расстояние до Луны примерно 360 тысяч км, т.е. разница расстояний примерно 3% Приблизительный расчет сил гравитации для самой близкой точки Земли и самой дальней. Разница получается 6,4%. Силы гравитации на самом деле могут быть меньше, но разность сил

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГИПОТЕЗЫ И МНЕНИЯ / HYPOTHESIS AND OPINIONS F = к (ml x m2)/ RxR F = mlm2/3 60000x3 60000= 129600 x 1000000 - это сила гравитации на расстоянии в 360 тыс км. Самая близкая точка к луне 138384x1000000 — 100% R + 12000=138384 100% -93,6% = 6,4% R + 12000 это сила гравитации на расстоянии 360 тыс. км + 12000 км. Самая дальняя точка земли от луны 129600 х 1000000 — х х = 93,6% 6,4%!! Сила гравитации воздействия (притяжения) Земли к Луне на стороне обращенной, близкой к Луне, на 6,4 % процента больше, чем на противоположной стороне. Эти силы разные ( наличие сил приливы, отливы) Они приложены к одному телу, к Земле. Т.Е. появляется первый вращающий момент. Вращение происходит естественно в направлении большей силы. Второй момент) Имеются две субстанции у Луны - а) Обычная - масса всего нашего спутника. Обычная масса состоит из не магнитного материала и материала , который может притягиваться, например из железорудного материала, б) Железорудная масса, естественно, имеет свою собственную массу и расположена не в центре, а смещена от центра, и расположена ближе к видимой части Луны. ( И поэтому, скорее всего. Луна всегда обращена к Земле только одной стороной) И это объяснение совсем не такое сложное и не такое замысловатое, как объясняют некоторые вращение Луны вокруг земли, и у них получается, что, двигаясь. Луна точно знает на какой уголок повернуться. Луна точно знает с какой скоростью она летит. Луна точно знает расстояние до земли, и все это только для того, чтобы точно смотреть на Землю, не ошибаясь, и не показывая, нам свою обратную сторону. Интересно, а спутники больших планет: Ганимед, Каллисто, Европа, Ио, Рея, Титан с так называемым синхронным вращением, тоже такие знатоки? Или приливное действие самих планет умеет так же точно действовать, что спутники этих планет обращаются лицом

точно на планету. Это, простите, «за уши притянутое» объяснение. Если бы не было магнитного поля земли, то очень трудно было бы придумать, что может заставить луну быть обращенной одной стороной к земле. А при наличии магнитного поля, которым обладает земля и большие планеты, то достаточно иметь Луне и др. спутникам внутри железорудную массу. в) У Земли тоже есть две массы. Обычная полная, и МАГНИТНАЯ, которая удерживает Луну строго только одной стороной обращенной к Земле. Магнитная масса Земли сосредоточена в центре или близко к центру Земли. У магнита Земли имеются полюсы, компас показывает, что у Магнита Земли есть полюсы - северный и южный. Общая масса Луны во время ее движения вокруг Земли воздействует на поверхность Земли (приливы, отливы), а Железная масса Луны воздействует на центр магнетизма Земли. Т. Е. имеются две точки приложения сил - поверхность Земли и центр Земли. Если имеются две РАЗНЫЕ точки приложения РАЗНЫХ сил к одному телу, то - появляется второй вращающий момент. И Земля начинает вращаться. Естественно, что Луна, находясь в движении, тянет воду и Землю на себя сильнее всего с самого БЛИЗКОГО к ней участка Земли, и при этом пытается вращать землю на себя, мы думаем, что это ей удается. И так как Луна перемещается, то в следующее мгновение она сильнее всего тянет рядом расположенный другой участок земли-воды и следующий участок пытается догнать её. И т.д. Хватает ли Луне сил - это вопрос расчетов. Но ЗЕМЛЯ ведь вращается. Так как Луна движется вокруг Земли с ПОЧТИ постоянной скоростью 27,32166 суток полный оборот, то и Земля вращается вокруг своей оси с ПОЧТИ постоянной скоростью. Поскольку Земля вращается с почти постоянной скоростью, то значит её «кто-то» вращает.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГИПОТЕЗЫ И МНЕНИЯ / HYPOTHESIS AND OPINIONS Почему Луна движется вокруг Земли в строго противоположном направлении?

3-я загадка. А почему Луна движется вокруг Земли в строго противоположном направлении? Традиционное мнение - «так совпало». А на самом деле, это не Луна движется в противоположном направлении. Луна вращает Землю на себя и та, естественно, вращается в противоположном направлении Луна перемещается по небу с востока на запад. Если луна задает направление движению вращения на себя, притягивая к себе землю, заставляя её вращаться, то естественно, чтовращается земля вокруг своей оси с запада на восток. (Против часовой стрелки.) Совершенно точно, что существует связь между этими явлениями. Из 360 градусов направлений движения луна выбрала именно это направление. Случайность, мы считаем, исключена. Вот некоторые факты, подтверждающие эту связь.Сильный мужчина весом 150 кг разгоняет вагон 40 тонн, который в 250 раз больше его массы. Масса луны всего в 80 раз меньше массы земли, почему она не может разогнать землю? В цирке бегун по шару заставляет вращаться шар в направлении противоположном своему движению. Также и луна вращает землю в направлении противоположном её движению. 8) Любопытные «Совпадения» И еще одно подозрительное совпадение связано с перемещением Луны с востока на запад. Заметим, что когда Луна летит над экватором, и там она «тянет» при движении Землю на себя, именно там, , в основном, в районе экватора происходят землетрясения, (экватор ближе всего к Луне), и именно там почему-то больше всего вулканов, по сравнению со всей остальной планетой Земля. У луны линейная скорость ВЫШЕ примерно в два раза, чем у земли. Это тоже косвенно доказывает, что именно луна толкает землю. Если бы линейная скорость у луны была бы меньше, то трудно было бы предположить, что более медленное тело может разогнать до большей скорости более массивное тело.

Теперь плотность. Плотность луны (3,4) не противоречит тому, что Луна процентов на 15 может состоять из железа. ВЫВОДЫ

1) Луна вращает Землю, потому что сила гравитации Луны на поверхности Земли на стороне ближней к Луне примерно на 6% больше чем у дальней противоположной поверхности Земли. Если на один и тот же предмет шарообразной формы на его точки противоположные на его поверхности действуют силы разные по величине, то появляется вращающий момент. 2) Луна обращена к Земле одной стороной, потому что у Луны под поверхностью имеется железное тело, которое притягивается к Земле, имеющей внутри магнит. 3) Луна вращает Землю, ещё и потому, что масса Луны воздействует силой гравитации на ПОВЕРХНОСТЬ Земли (приливы, отливы), а железная масса Луны воздействует на ЦЕНТР Земли. Т. е. имеются две точки приложения сил (гравитационных и магнитных), а раз ДВЕ точки воздействия сил на предмет (Землю), то есть вращающий момент и тело (Земля) начинает вращаться. Расстояние между точками приложения сил приблизительно около 6 тысяч км. равно радиусу Земли. 4) Скорость вращения Земли зависит от силы и скорости тела (Луны). Так как скорость Луны вполне определенная, то Земля достигает предела скорости при таком воздействии сил. И скорость Земли остаётся постоянная, пока скорость Луны постоянна. То, что продолжительность одного оборота почти не меняется, — (около 0,0014 секунды за 100 лет), говорит о том, что скорость вращения земли постоянна и значит оно, это движение, принудительно. 5) Земля не может вращаться по ИНЕРЦИИ, потому что она, грубо говоря, «СЫРОЕ ЯЙЦО», а сырое яйцо не может вращаться по инерции. Но Земля ВРАЩАЕТСЯ, и значит, она вращается кемто. Мы считаем, что ЛУНОЙ. 6) Луна, притягивая землю, движется с востока на запад, а Земля, естественно, движется в противоположном направлении.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013

ГИПОТЕЗЫ И МНЕНИЯ / HYPOTHESIS AND OPINIONS 7) Луна летит над экватором, точки экватора ближе всего к Луне и именно на экваторе почему-то больше всего землетрясений и вулканов. 8) Линейная скорость Луны больше в 2, 2 раза, чем линейная скорость Земли. Скорость Земли отстаёт от скорости Луны, примерно также, как в асинхронном двигателе скорость вращения ротора меньше, чем скорость перемагничивания полюсов в статоре асинхронного двигателя. 9) Венера и Меркурий, спутников не имеющие, имеют период вращения 243 и

менее 60 суток соответственно, хотя расположены гораздо ближе к Солнцу, чем Земля. Т.е. влияние Солнца на эти планеты значительно сильнее, чем влияние Солнца на Землю. 10) НЕТ по нашим данным ни одного факта в строении Луны и Земли, в их движениях по орбитам, которые четко противоречили бы предлагаемому объяснению ВРАЩЕНИЯ ЗЕМЛИ. © Вильгас Л.Б., Яволинская Л.Л., 2013

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУ ЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 4-2013