Введение 2
Теоретическая часть 5
1.1 Исходные данные и постановка задачи 5
1.2 Измерительные свойства снимка 7
1.3 Теневой метод измерения превышений 17
Практическая часть 19
2.1 Орбитальные снимки Луны 19
2.2 Компьютерные программы для обзора и измерений космических
снимков 21
2.3 Работа с картами и снимками лунной поверхности 25
Заключение
Луна с точки зрения множества наук считается уникальным объектом. Она в силу своей близости к нашей планете и яркости за счет отражения солнечных лучей является, пожалуй, самым примечательным объектом на небосводе. Луне за всю историю существования человечества всегда уделялось множество внимания[1], с началом космической эпохи этот интерес лишь усилился и тому подтверждение множество научных работ, которые посвящены как Луне в целом [2], так и отдельным ее объектам [3]. За столь непродолжительную космическую эпоху на Луне было произведено множество космических миссий и высадок. И на сегодняшний день интерес не угас, в подтверждение тому относительно недавнее заявление о космической миссии Чанъэ-5[4]
Не смотря на это, Луна все еще остается малоизученным объектом с точки зрения различных наук, в том числе и селенодезии: форма и рельеф поверхности неизвестны с необходимой для решения научных, инженерных и навигационных задач точностью .
Определение формы поверхности Луны Основным аспектом в построении трехмерной модели любой местности является определение высот. В наземных измерениях эта задача имеет множество способов решений: нивелирование различных классов, ОКББ измерения, аэрофотосъемка, лазерное сканирование и др.. При решении аналогичной задачи на Луне все вышеуказанные методы на данный момент являются не применимыми. Этому сопутствует ряд причин: в случае с нивелированием это невозможность обеспечить длительное пребывание больших групп рабочих на Луне, в случае с ОКББ позиционированием добавляется проблема отсутствия привязанных к Луне спутниковых навигационных систем и базовых станций на ее обратной стороне, для обеспечения устойчивой связи. Лазерное сканирование не имеет вышеперечисленных недостатков, однако цена его использования на данный момент в отношении Луны нецелесообразно высока
На сегодняшний день самым доступным и точным методом изучения и
измерения лунной поверхности является фотограмметрический с применением наземных и космических снимков.
Наблюдение и измерение Луны по фотографиям началось с самого момента изобретения фотографии, тому являются подтверждения фотографические атласы Луны, некоторые из которых датированы девятнадцатым веком [5]. Проблема данных измерений кроется в земной атмосфере и огромным (384467км) расстоянием до Луны: атмосфера вносит существенные оптические искажения, а большое расстояние от фокуса фотоаппарата до области съемки согласно фотограмметрическим законам является источником слишком мелкого масштаба, который увеличивает цену ошибки при измерении по снимку.
Космические снимки лишены данных недостатков, атмосфера в космическом пространстве отсутствует, съемка местности происходит на существенно меньших высотах, а в случае с отдельно взятыми снимками некоторых космических аппаратов, таких как Зонд-8 и космических аппаратов миссии Аполлон, высоты съемок являются максимально приближенными к земным стандартам.
Немаловажным фактом в сравнении космических и наземных снимков является наличие у Луны собственного вращения. Не смотря на этот факт, она всегда остается обращенной к нашей планете одной стороной, другими словами вращение Луны вокруг своей оси можно назвать синхронизированным. Этот эффект можно объяснить влиянием которое оказывает Земля на Луну как притягивающее тело. В силу специфики расположения в поле тяготения наша планета производит трение приливов в оболочке Луны. Другими словами для земного наблюдателя существует так называемая невидимая сторона Луны, что существенно ограничивает область измерений, в случае же с космическими снимками открывается доступ к любой области Луны.
Теневой способ определения высот и рельефа
Данная работа посвящена определению высот объектов на Луне теневым методом. Определение высот, как уже было сказано выше, является ключевым аспектом по построению трехмерной модели любого крупного космического объекта, а теневой способ, представленный в данной работе, является общедоступным, эффективным и достаточно точным в решении данной научно-прикладной задачи. Основным источником измерений в данной работе являются космические снимки высокого разрешения, предоставленные университетом Аризоны, Лунно-планетарным институтом, международным астрономическим объединением и др.
Объектами измерений являлись, как и популярные в научной среде лунные горы, кратеры такие как кратер Циолковский.В качестве доказательства можно найти множество статей на сайте лунно-планетной миссии по запросам “Tsiolkovsky””Mareibrum” и другимменее известным объектам. [6]
Не смотря на доступность методики, теневой метод на сегодняшний день не применялся в отношении измерений внеземных объектов, не смотря на наличие огромного измерительного материала: достаточно упомянуть, что на одном только сайте университета Аризоны в открытом доступе находятся более десяти тысяч метрических космических снимков.
В результате данной выпускной магистерской диссертационной работы
был разработана теоретическая основа понивелированию и определению рельефа теневым
методом на поверхности Луны. Произведен отбор и загрузка наилучших для дешифрирования
и измерения космических снимков миссии Аполлон- 17 и частично миссии Аполлон-
16.Была разработана теоретическая включающая в себя формулы для вычисления
превышений, возможных погрешностей. Составлен алгоритм для дешифрирования и
поиска объектов и измерения высот. Представлено влияние погрешностей за кривизну и
неточность наводки, предложены поправки для уменьшения влияния данных
погрешностей. В случае с погрешностью за наклон и кривизну поверхности предложены
два вида поправок и алгоритм для использования каждой из них. Было был произведено
сравнение с показателями высот полученных иными методами, в результате теневой метод
произведенный в моей работе продемонстрировал точность сравнимую с точностью
Лунных ортофотопланов, что доказывает адекватность и целесообразность применения
теневого метода. Введенная поправка за наклон поверхности показала удовлетворительные
результаты при измерениях на горных поверхностях.
С результатами измерений можно ознакомиться в приложении А.
