Навигация и лоция СПГУВК-2004. Дмитриев В. И., Григорян в л., Катенин В. А
 Скачать 24.68 Mb.
|
|
Дальность видимости предметов в море . Луч зрения от глаза наблюдателя, коснувшись земной поверхности в точке С,рас- пространяется и дальше. Если на пути луча окажется предмет, то этот предмет будет виден наблюдателю. Наблюдатель, находящийся в точке А,с высотой глаза е,будет видеть предмет, находящийся в точке Р и имеющий высоту h (рис. 8.21). Расстояние АР отнаблюдателя до видимого им предмета на- зывается дальностью видимости предмета D п .Из рис. 8.21 видно, что п , e h D D D = + где D e — дальность видимого горизонта наблюдателя с высотой гла- за е; D h — дальность видимого горизонта с высоты предмета h. Физическая сущность величины D h аналогична сущности ве- личины D e ,следовательно 2,1 h D h = . Тогда п 2,1 2,1 D e h = + или Рис. 8.21.Дальность видимости предмета 132 Раздел 3. Основы морской и речной лоции ( ) п 2,1 D e h = + (8.5) Рассчитанная с помощью формулы (8.5) дальность видимости предмета D п называется географической дальностью видимости предмета. Она зависит как от высоты глаза наблюдателя е,так и от высоты предмета h. Географическую дальность видимости предметов можно оп- ределить с помощью табл. 2.3 или по номограмме 2.4 МТ—2000, ко- торые рассчитаны по формуле (8.5). Оптическая дальность видимости. Формула (8.5) учитыва- ет как кривизну поверхности Земли, так и земную рефракцию, одна- ко, при ее выводе не принимались во внимание такие важные факто- ры как изменение освещенности в течение суток, сила и цвет огня, прозрачность атмосферы и другие. Дальность видимости, учиты- вающая весь комплекс условий наблюдения конкретного ориентира в конкретной обстановке, называется оптической дальностью видимо- сти. Оптическая дальность видимости — это наибольшее рас- стояние, с которого глазу наблюдателя становится видимым наблю- даемый ориентир. Различают дневную и ночную дальности видимо- сти. Дневная оптическая дальность видимости — это наиболь- шее расстояние от маяка, с которого объект, доступный для наблю- дения при данных условиях погоды, полностью сливается с фоном и становится невидимым. Ночная оптическая дальность видимости — это наибольшее расстояние от маяка, с которого освещенность, создаваемая на зрачке глаза наблюдателя маячным огнем, равна пороговой освещенности. Как уже указывалось, в целом оптическая дальность видимо- сти определяется рядом факторов: • прозрачностью атмосферы; • оптическими свойствами (освещенность, яркость, цвет) объ- екта и фона, на котором он наблюдается; • формой и размерами объекта наблюдения; • свойствами зрения наблюдателя. Прозрачность атмосферы определяется ее способностью по- глощать, преломлять и рассеивать свет. Характеризуется это свойст- во коэффициентом прозрачности атмосферы τ, который показывает, какая часть исходного светового потока прошла через атмосферу. Глава 8. Навигационное оборудование морей 133 Пределы изменения этого коэффициента τ = 0 ÷ 1. Среднее значение τ = 0,8 мили −1 При расчетах видимости большое значение имеет соотноше- ние яркости объекта об B и яркости фона ф B ,на котором он проекти- руется. Это соотношение называют яркостным контрастом об ф об B B K B − = (8.6) Чем больше контраст, тем заметнее объект на этом фоне, тем лучше его видимость. Минимальный яркостный контраст определя- ется порогом контрастной чувствительности глаза наблюдателя ε = 0,05. Помутнение атмосферы, и ухудшение освещенности сни- жают контраст, что и обусловливает быстрое уменьшение дальности видимости в сумерки. Часто прозрачность атмосферы оценивают метеорологиче- ской дальностью видимости, под которой понимают расстояние S, на котором абсолютно черное тело с угловыми размерами не менее 0,3° на фоне неба у горизонта находится на границе восприятия зрением в дневное время. Зависит метеорологическая дальность видимости как от прозрачности атмосферы, так и от порога контрастной чувстви- тельности глаза ε: ln ln . S = ε τ Дальность видимости реального объекта всегда меньше ме- теорологической дальности видимости и составляет от нее около 60%. За рубежом применяют так называемую номинальную даль- ность видимости, которая соответствует метеорологической дально- сти видимости, рассчитанной для τ = 0,74 миля −1 Кроме яркостного контраста имеет значение и цветовой кон- траст. Грамотная окраска СНО необходима не только для их надеж- ного опознания, но и для повышения яркостного контраста с фоном. Однако уже на средних дистанциях цвет окраски даже крупных объ- ектов становится неразличимым и влияние цветового контраста не ощущается. Широкое применение для повышения цветового контра- ста находят флюоресцентные краски, использование которых повы- шает дневную дальность видимости в несколько раз. Особенно это заметно в пасмурную погоду. Огни маяков и светящих знаков зажигают как для обеспече- ния использования этих ориентиров ночью, так и для увеличения 134 Раздел 3. Основы морской и речной лоции дальности их видимости днем за счет повышения яркостного контра- ста. Условием видимости огней выступает определенная пороговая освещенность, которая является одним из свойств человече- ского глаза. Световым порогом чувствительности глаза Е п для белого постоянного огня называют минимальную освещенность на зрачке глаза, при которой в данных условиях наблюдения огонь еще виден. Е п = 0,002 мклк. Заметно влияние и спектрального состава света, или иначе — цвета огней маяков и знаков на дальность их видимости. Это опреде- ляется цветовым порогом чувствительности человеческого глаза, под которым понимают минимальную освещенность на зрачке глаза, при которой еще различим цвет огня. Цветовые пороги чувствитель- ности резко отличаются: • для красного огня — 0,5 мклк; • для зеленого огня — 1,5 мклк; • для синего огня — 7,0 мклк. Цветовой порог выше светового, поэтому при приближении к маяку наблюдатель сначала видит любой огонь как белый и только по мере приближения начинает различать его цвет. Сравнение поро- гов чувствительности показывает, что дальше всего виден белый огонь, хуже — красный, еще хуже — зеленый и, наконец, хуже всего виден синий огонь. Оптическая дальность видимости огней рассчитывается по номограмме 2.5 МТ—2000, учитывающей все условия наблюдения, или определяется из практических наблюдений опытным путем. Обычно оптическая дальность видимости маячных огней подбирается так, чтобы она соответствовала географической дально- сти видимости маяка. Дальность видимости, показанная на картах и в других навигационных пособиях. На морских навигационных картах и в других пособиях но судовождению указывается дальность видимо- сти маяков, огней и знаков, которая рассчитана для высоты глаза на- блюдателя 5 м (рис. 8.22). Таким образом, дальность видимости, показанная на карте, складывается из дальности видимости горизонта с высоты предметa h и дальности видимости горизонта с высоты глаза наблюдателя 5 м. Сумма этих величин и составит дальность видимости предмета, ука- занную на карте, Глава 9. Морские карты 135 ( ) к 2,1 2,1 5 2,1 5 . D h h = + = + (8.7) Так как 2,1 5 4,7 = мили, то к 2,1 4,7. D h = + Рис. 8.22. Дальность видимости, показанная на карте Если высота глаза наблюдателя отличается от 5 м, то к даль- ности видимости, показанной на карте, нужно прибавить поправку ∆D т. е. D п = D к + ∆D,откуда ∆D = D п − D к Подставив значения D п и D к , получим 2,1 4,7. D e ∆ = − (8.8) Анализ формулы (8.8) показывает, что при е > 5 м ∆D имеет знак "плюс" (+), а при е < 5 м ∆D имеет знак "минус" (−). В тех случаях, когда географическая и оптическая дальности видимости маяков и светящихся знаков различны, на картах и в дру- гих навигационных пособиях указывается та дальность видимости, которая меньше. Глава9 МОРСКИЕ КАРТЫ 9.1 Требования к морским картам Морские карты служат для обеспечения судовождения и ре- шения различных задач, связанных с деятельностью торгового, про- мыслового и военно-морского флотов. Морские карты - основной источник информации о навига- ционно-гидрографической обстановке в районе плавания, поэтому 136 Раздел 3. Основы морской и речной лоции очень часто они становятся основным юридическим документом при судебном разбирательстве аварий или столкновения судов. Ни один международный договор, либо соглашение по вопросам судоходства, рыболовства, установления морских границ и прочее не могут быть подготовлены и подписаны без использования морских карт. Морской картой называется построенное по определенному математическому закону, уменьшенное и обобщенное изображение на плоскости поверхности океанов и морей Земли, передающее раз- мещение и взаимосвязь различных объектов и явлений природы при помощи условных знаков. От других изображений карту отличает: • математический закон построения, который выражается в ис- пользовании определенного масштаба, картографической проекции и предусматривает переход от физической поверх- ности к математической; • отбор и обобщение отображаемого содержания (генерализа- ция), которые обусловлены назначением карты, ее масштабом и особенностями картографируемой акватории; • изображение всех объектов и явлений в определенной систе- ме условных знаков. Существенными свойствами карты являются ее наглядность, измеримость и информативность. Наглядность — возможность быстрого обзора и восприятия наиболее важных и существенных элементов содержания карты. Ни один вербальный или графический материал не может так быстро, как карта, и с такой исчерпывающей подробностью показать распро- странение и особенности изображаемого явления. Карты создают зрительную модель картографируемой поверхности, отражают все знания о показанных объектах или явлениях и позволяют найти за- кономерности в их распределении. Измеримость — важное свойство карты, обеспечивающее возможность выполнять различные измерения и расчеты с требуемой точностью. Информативность — способность карты хранить и переда- вать пользователю разнообразные сведения об объектах и явлениях. Широкое распространение и использование морских карт по- рождает определенные довольно жесткие требования к ним. Как и все другие географические карты, они должны: • обладать геометрической точностью, соответствующей на- Глава 9. Морские карты 137 значению карты; • быть полными, достоверными и современными по содержа- нию; • иметь наглядное и хорошо читаемое изображение, прежде всего, объектов, имеющих навигационное значение; • составляться в картографических проекциях, удобных для графического решения задач судовождения и других расче- тов; • отражать действительность с необходимой подробностью; • печататься на бумаге, имеющей незначительную деформацию в условиях хранения на судне и допускающей многократное использование карандаша и ластика; • иметь формат, удобный для использования в условиях судна. Однако к морской навигационной карте предъявляются и специфические требования, с тем чтобы она в наибольшей степени соответствовала процессу решения навигационных задач. При выборе морских навигационных карт мореплаватели из- давна особое внимание обращали на то, чтобы локсодромия — линия пути судна, следующего неизменным курсом — изображалась на карте прямой линией. Отсюда первое основное требование к карто- графической проекции для морской навигационной карты: локсо- дромия должна изображаться на карте прямой линией. Для этого ме- ридианы карты должны изображаться параллельными прямыми, а параллели — прямыми, перпендикулярными меридианам. Действи- тельно, если линия курса — прямая, пересекающая все меридианы под одним и тем же углом, то меридианы могут быть только прямы- ми линиями, параллельными друг другу. Процесс судовождения неразрывно связан с измерением на земной поверхности различных углов и направлений, которые затем прокладываются на карте. Это выполняется наиболее просто, если углы, измеренные на местности, равны соответствующим углам на карте. Отсюда второе основное требование к картографической про- екции для морской навигационной карты: проекция должна быть равноугольной. Выполнение этого требования в наибольшей степени способствует опознанию обстановки на местности и на карте и обу- словливает прямоугольность картографической сетки. Действитель- но, меридианы и параллели пересекаются на земной поверхности под углом 90°, следовательно, при равноугольности проекции под таким же углом они пересекаются и на карте. 138 Раздел 3. Основы морской и речной лоции Иными словами к морской навигационной карте предъявля- ются специфические требования равноуголъности и локсодромично- сти. Эти требования были сформулированы мореплавателями уже к началу эпохи Великих географических открытий. Однако, только в 1569 г. фламандский картограф Герард Кремер (латинский псевдо- ним — Меркатор) предложил проекцию, которая удовлетворяла всем перечисленным требованиям. Проекция получила признание во всех странах, и ее назвали меркаторской. С тех пор и до настоящего вре- мени она является основной картографической проекцией морских навигационных карт, предназначенных для решения широкого круга задач судовождения. Многочисленные попытки ученых и мореплава- телей предложить другую более удобную проекцию, успехом пока не увенчались. 9.2 Общая характеристика морских изданий Морские карты, руководства и пособия, издаваемые в России Главным управлением навигации и океанографии Министерства обороны РФ (ГУНиО МО), являются официальными государствен- ными документами, содержащими сведения о навигационно- гидрографических, геофизических, топографических и гидрометео- рологических элементах обстановки в районах океанов и морей, а также прилегающих к ним побережий. В совокупности, эти докумен- ты предназначены для обеспечения деятельности военно-морского, торгового и промыслового флотов, судов других министерств и ве- домств, а также для решения иных задач, связанных с использовани- ем Мирового океана в военных, экономических и научных целях. Кроме морских карт, руководств и пособий, ГУНиО издает также карты и руководства на внутренние водные пути (судоходные озера и некоторые реки или их участки). Морские карты, руководства и пособия совместно с картами и руководствами на внутренние водные пути составляют единую систему изданий ГУНиО, сокращенно именуемую Системой мор- ских карт, руководств и пособий. Источниками информации, помещаемой на картах, в руково- дствах и пособиях, являются: • материалы гидрографических, геофизических и океанографи- ческих работ и топографических съемок; Глава 9. Морские карты 139 • отечественные и иностранные морские и топографические карты, руководства и пособия для плавания; • отечественные и иностранные извещения мореплавателям; • банк цифровых данных картографической информации; • документы министерств РФ, определяющие режим плавания; • законы, постановления, инструкции, положения, правила и другие официальные документы, регламентирующие взаимо- отношения государств на океанах, морях и внутренних вод- ных путях. Кроме того, при составлении карт, руководств и пособий ис- пользуются навигационные донесения мореплавателей, различные справочники и научные труды в области судовождения, геофизики и океанографии. Сведения, помещаемые в руководствах и пособиях, допол- няют элементы содержания карт. Карты, руководства и пособия на весь Мировой океан и внут- ренние водные пути, издаваемые ГУНиО, непрерывно поддержива- ются на уровне современности. Информация об изменениях навигационной обстановки в со- ответствии с Положением о навигационной информации объявляется в извещениях мореплавателям (ИМ) и в передаваемых по радио на- вигационных предупреждениях по районам Мирового океана (НАВАРЕА, НАВИП) и прибрежных предупреждениях (ПРИП). Сведения, соответствующие действительной обстановке на определенную дату, содержат только те морские карты, руководства и пособия, которые откорректированы по данным последних ИМ и навигационных предупреждений. Документом, определяющим номенклатуру карт, руководств и пособий, имеющихся на снабжении, является каталог карт и книг, откорректированный по последним извещениям мореплавателям. 9.3 Содержание морской навигационной карты Общие сведения. Содержанием карты называется совокуп- ность всех наносимых на карту элементов. Оно включает в себя: • математическую основу карты; • общегеографическую нагрузку; • специальную нагрузку; 140 Раздел 3. Основы морской и речной лоции • элементы оформления. Математическую основу карт составляют картографическая проекция, масштаб, принятая система координат опорных пунктов (геодезическая основа), нуль глубин и высот (высотная основа), а также компоновка карты, включающая ее формат, нарезку, внутрен- ние рамки и их разбивку. Проекции морских карт. Для составления морских карт наиболее часто применяются следующие картографические проек- ции: а) цилиндрические: • нормальная (прямая) равноугольная цилиндрическая проекция Меркатора (нормальная проекция Меркато- ра); • поперечная равноугольная цилиндрическая проекция Меркатора (поперечная проекция Меркатора); • поперечная равноугольная цилиндрическая проекция Гаусса; б) конические: • нормальная равноугольная коническая проекция; • равнопромежуточная коническая проекция (нормальная и косая); в) азимутальные: • гномоническая проекция (нормальная, косая и попе- речная); • стереографическая проекция (нормальная, косая и по- перечная); • равнопромежуточная азимутальная проекция Постеля (нормальная, косая и поперечная); • равновеликая азимутальная проекция Ламберта (нор- мальная, косая и поперечная). Для решения отдельных задач навигации могут применяться карты, составленные и в других картографических проекциях. |