MH17

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.

Вы здесь » MH17 » Прочее по теме » Расчет ветрового сноса дыма в Грабово

Расчет ветрового сноса дыма в Грабово

Страница: 1 2 3 4 5  
Тема закрыта

Сообщений 1 страница 30 из 147

1

После определения параметров дымного шлейфа в Грабово стало возможно перейти к определению скорости ветрового сноса.
Для этих целей было использовано видео: https://www.youtube.com/watch?v=9hQ2OB7Y9XU
Оно хорошо тем, что дым виден почти весь в течении более 55 сек, а также тем что и в начале и в конце видео видна "масштабная линейка" в виде панельного 5-ти этажного дома, а также тем что положение наблюдателя очень точно можно вычислить относительно местности (не хуже 0,5 м).
На схемах ниже показаны параметры расчета и как они определялись (разница между ними по времени 53,5 сек).

Было учтено что "дым" это далеко не "геодезическая сущность", которая не только сносится ветром, но  еще  и расширяется, причем неравномерно. А пожар производящий дым характеризуется "всполохами", в результате которых на шлейфе появляются изменяющие форму и взаимное положение различные "образования" (горбы, ямы, утоньшения, утолщения и т.п.) не всегда расположенные по центру дымного шлейфа.
Также было учтено что наблюдатель  №2 дважды меняет свое положение и пользуется зумом, поэтому скорость сноса измерялась по общей длине дыма для обеих крайних положений независимо, а в качестве "шакалы" использовалось 5-ти этажное здание с известным шагом между этажами. См. схемы ниже.

Схема 1 (1:15 сек видео):
http://s7.uploads.ru/t/kA2GX.png
Схема 2 (2:09 сек видео): https://yadi.sk/i/A1ch_GAZiUXDE
Расчетная схема:
http://s3.uploads.ru/t/vfdxE.png
Для выполнения расчетов была построена и замерена схема видимости дыма, расстояние от наблюдателя до центра пожара в Грабово = 10,52 км, угол между направлением на Грабово и осью дымного следа = 124,6 град.  См. схему для расчета контурных углов:
https://yadi.sk/i/8rtK-3CDiUXFU

Расчет приведен ниже:
Расстояние до конца Грабово = 10,52
Высота пяти этажей = 2,85х5 = 14,25 
Расстояние до угла дома 1 = 47 м
Расстояние до угла дома 2 = 47,5 м
Проекция дыма 1 = 10520/47 х 14,25х95/134 = 2260 м
Проекция дыма 2 = 10520/47,5 х 14,25х123/151 = 2570 м

Вычисляем углы 1:
Угол под которым виден дым = ArcSin(2260/10520) = 12,4 град
Угол видимости "как от Грабово" = 124,6 - (90 - 12,4) = 47,0 град
Длина гипотенузы следа = 2260 / cos(47) = 2260 / 0,682 = 3314 м
Длина "лишней части гипотенузы" = 430 / Cos(47) = 630 м
Результирующая длина следа = 2684 м

Вычисляем углы 2:
Угол под которым виден дым = ArcSin(2570/10520) = 14,14 град
Угол видимости "как от Грабово" = 124,6 - (90 - 14,14) = 48,74 град
Длина гипотенузы следа = 2570 / cos(48,74) = 2570 / 0,66 = 3894 м
Длина "лишней части гипотенузы" = 450 / Cos(48,74) = 674 м
Результирующая длина следа = 3220 м

Разница длины дыма = 536 м
Скорость ветра на высоте более 80 м = 536 / 53,5 = 10,0 м/с
Средняя скорость до 80 м высоты = (10,0+ 4) / 2 = 7,0 м/с
Длина горизонтальной проекции дыма до 80 м высоты примерно 250 м (время подъема на высоту 80 м около 36 сек).

Оценка точности расчетов и построений:
Точность построений около 2 мм, что составляет ошибку 2 / 123 ~ 2% в любую сторону. При которых не были учтены:
1. Уменьшение масштаба линейки которую наблюдатель №2 видит под углом, но суммарный вклад составляет 47,5 - кв. корень из 47,5^2 + 14,25^2 = 49,6, что составляет около 4,5% в сторону увеличения оценки скорости.
2. Нормальное расширение дыма составляющее за 53,5 сек величину = (450 - 100) / 2950 * 536 = 63,6 м. Что составляет ошибку в 63,6 / 536 = 12% в сторону уменьшения оценки скорости.
Также не учтена возможная турбуленция и связанные с ней изменения формы шлейфа, что может тоже приводить  к ошибкам (оценить которые, увы, не представляется возможным).
В сумме эти ошибки дают возможность сдвига полученной оценки на 2% в плюс и на 9,3% (+4,5 -11,8 -2) в минус.
В сумме получается скорость с учетом возможных ошибок = 10,0 м/с +0,2 / -0,9 м/с.

Для проверки результата используем видео: https://www.youtube.com/watch?v=xZO_kVKWq2s
Плюсом его можно считать хорошую видимость центра верха характерного "горба" на шлейфе, который прекрасно идентифицируется на видео с других направлений и положение которого на шлейфе поэтому известно, а также наличие неплохих ориентиров в начале и конце видео. Также есть основания полагать что верх гриба находится уже в поле постоянной скорости ветра (достаточно высоко) и не подвержен "расширению" (ибо центр).
Минусом является то, что оператор постоянно меняет свое положение в небольших пределах из-за чего возможна большая ошибка построений (более 20% на коротких промежутках времени).  На видео были отобраны два кадра, на которых оператор снимает примерно из одной точки (определялись по положению пятен грязи на стекле) и на которых есть хорошие ориентиры для привязки "горба".  См. схемы и построения:
https://yadi.sk/i/c5Kl4PZriUZqT
Ориентирами взятые для начального кадра: угол крыши и угол "будки", а для конечного: ствол дерева у дороги.

Из построений получается что дым за 60 секунд сместился на 610 м, что составляет по скорости 10,2 м/с.

Из построений на 1:46 сек видео (справа на схеме) получается смещение 920 м за 90 сек, что соответствует скорости 10,25 м/с. Но на это время нет ни хороших ориентиров ни точного положения оператора (сложно понять его смещение, ибо он смещается ближе к окну), построения произведены "на глаз" (оч. приблизительно). Поэтому этот результат ненадежен полностью, увы.
Оценка скорости выходит за границы полученных ранее ранее допусков, это нужно как то объяснить.
Однако причина определяется очень просто. Если сравнить вид дыма снятый Алейниковым и вид его на видео с ул. Чапека (см. выше), то видно что этот "горб" находится на левой стороне шлейфа дыма, а не по центру его. Подсчитаем возможную ошибку:
Полуширина шлейфа в этом месте составляет около 200 м (см. выше), а ошибка получается 0,2/4,55 * 100% = 4,4 %.  Отсюда по отношению к полученной скорости она может составить до 0,45 м/с. Точно не исследовал (счел это не принципиальным), если желаете можете подсчитать точнее.
Не счел нужным поэтому вносить коррекции в ранее полученную оценку скорости и направления ветрового сноса.

Итоги:
Скорость ветра = 10 (от 10,2 до 9,1 с учетом возможных ошибок).
Направление ветра = 264 градуса от направления на север по часовой стрелке.
Высота верхней части гриба до 2,7 км, который хорошо виден, поэтому есть основания считать что высота нижнего края облачности в месте катастрофы составляла не менее 3 км высоты.

Отредактировано SageSerjant (2015-08-19 13:34:25)

2

Резерв

3

Резерв

4

Ралив написал(а):

При съемке этого видео менялась точка съемки.
Реперы необходимо брать на горизонте.

Спасибо, я это заметил и учел и многое другое (не все описано, была изначально "простыня" на 8 страниц, из которой после сокращений получился этот пост). В посте указано как, что и почему для наиболее важных "отборов" и решений.
А четких и хорошо идентифицируемых реперов "на горизонте", увы, не нашел. Те, которые видны дают меньшую надежность построений и куда бОльшую волю "фантазии автора".  Поэтому сделано так, как сделано.

5

  • Автор: bootblack
  • Администратор

Мое мнение. Какую методику ни применяй, результат упрется в точность расстановки реперов на дыме. Как понял, здесь взята только одна пара реперов.
Здесь использовали по несколько пар реперов от разных участников. Получался разброс как у одного участника, так и между участниками.
Здесь выставляли один репер на дыме, а другой экстраполировали для разных скоростей дыма. Участники должны были выбрать наиболее подходящие. Мнения разошлись незначительно (правда, выборка небольшая). Получилось 11 м/сек (+/-).
Поскольку это совпадает с метеоданными, то я бы оставил 11 м/сек.

6

bootblack написал(а):

Мое мнение. Какую методику ни применяй, результат упрется в точность расстановки реперов на дыме. Как понял, здесь взята только одна пара реперов.

Не совсем так.
Здесь вообще не "брались" никакие "репера". Разница вычислялась по изменению общей длины дыма между "крайними" кадрами.  Причины по которым я лично не доверяю оценкам скорости ветра по реперам внутри дымного шлейфа очень просты (описаны в посте):
1. - дым это не "твердое тело", смещаемое ветром, это "турбулентная сущность" внутри шлейфа которой происходят плохо описываемые математически процессы (т.е. репера постоянно смещаются как относительно друг друга так и относительно контура дымного следа), поэтому использовать их на больших промежутках времени не надежно никак, а на маленьких промежутках времени существенно возрастают ошибки построений и расчетов, а также требования к точности построений и выбору "ориентиров".  Это по сути похоже на попытку определить скорость течения воды по волнам на ее поверхности (сколь увлекательное это занятие, столь же и бесплодное, ибо зависит напрямую от предпочтений исследователя). Вот если по реке плывет "твердое тело" (щепка), то по ней вычислить скорость течения не составляет труда.

2. - дымный след расширяется включая и расширение внутри и между "реперами". Выше я привел оценку погрешности, она может достигать 12% для случая нашего следа, причем в сторону увеличения скорости (если ее не учитывать).
Поверочный же расчет я производил по одному "горбу", а точнее по центру его верха. Это не простой "горб", а с сильно выдающимся из шлейфа верхом (хорошо идентифицируется на всех фото и видео с места трагедии), отсюда турбуленция внутри следа на него почти не должна оказывать влияния (что все равно не факт), а "центр верха" по определению не подвержен горизонтальному расширению. Но даже при этих допущениях я не вполне могу довериться полученному результату (потому и использовал этот расчет как "контрольно-проверочный").

Если Вы вычтете из полученной "по реперам" другими авторами средней "оценки" (11 м/с) ту самую "завышающую погрешность", то получите примерно то же значение которое получилось у меня. На барической карте стоит значение для 1 км 20 узлов (т.е. 10 м/с, а не 11), но само это значение не может служить даже "контрольным", ибо ветер на картах указывается с точностью примерно в 5 узлов или 2,5 м/с (некоторые полагают что 3-х узлов, тогда это 1,5 м/с но все равно недопустимо много для нас).

Разумеется ИМХО тоже, не более (не претендую "на истину").

7

  • Автор: bootblack
  • Администратор
SageSerjant написал(а):

Разница вычислялась по изменению общей длины дыма между "крайними" кадрами.

Но ведь на этих двух кадрах Вы выставили реперы. Насколько точно?!

Напомню, что победило 11 м/сек при таком раскладе:
https://cloud.mail.ru/public/3rr9SrHxbeBV/video_1_04_ data.jpg
https://cloud.mail.ru/public/4w1DpFLfbU … o_1_04.jpg - сравнение с +/- 0,5 м/сек

8

SageSerjant, думал проверить ваши расчёты, но у вас много мелочей, которые ставят в ступор. Взять хотя бы картинку.
http://uploads.ru/AgGSB.png
- Вы пишете угол 124.6. Я наложил угол 124, и он с вашим совсем не совпадает.
- Умножение на cos(B) или на sin(A) (одно из двух) не соответствует стрелкам.

Сложные расчёты надо растолковывать предельно аккуратно. Никто вчитываться и гадать “а что же вы имели в виду ТУТ" не будет.

Не поймите негативно - то что вы стараетесь заметно и очень нужно.

9

akindhacker написал(а):

SageSerjant, думал проверить ваши расчёты, но у вас много мелочей, которые ставят в ступор. Взять хотя бы картинку.
http://uploads.ru/AgGSB.png
- Вы пишете угол 124.6. Я наложил угол 124, и он с вашим совсем не совпадает.
- Умножение на cos(B) или на sin(A) (одно из двух) не соответствует стрелкам.
Сложные расчёты надо растолковывать предельно аккуратно. Никто вчитываться и гадать “а что же вы имели в виду ТУТ" не будет.
Не поймите негативно - то что вы стараетесь заметно и очень нужно.

Прошу прощения, я думал это будет лишним (ибо все постарался изобразить наглядно).
"Расчетная схема" это не чертеж ни разу и она одна для двух расчетов поэтому. Сделана чисто для "наглядности" (гиперболизированно, чтобы "было хорошо видно").
Угол 124,6 град определялся по схеме: https://yadi.sk/i/8rtK-3CDiUXFU  (там для наглядности данные даже наложены на карту).

Смысл "расчетов" в следующем:
Мы видим (на видео) проекцию длины дыма на "луч зрения" (на схеме изображена красным). Чтобы "привести" эту проекцию к ее реальной длине нужно вычислить сначала "длину перпендикуляра" к лучу зрения на конец дыма.  Здесь нам помогает подобие треугольников (угол между проекцией и перпендикуляром равен углу между направлениями на Грабово и конец дыма). Отношение "гипотенузы" (расстояния до Грабово) к длине проекции это синус угла, взяв АrcSin находим сам угол.

Для того, чтобы получить длину перпендикуляра на луч зрения нужно было бы умножить длину проекции на косинус угла А, но угол так мал, что ошибка не превышает 3-х процентов, а если брать ее для "разницы косинусов углов" (12,4 и 14,14) из которой собственно складывается разница длинн дыма, то ошибка вообще становится ничтожной (ок. 0,7%). Что ниже точности съема данных с видео. А поскольку меня интересовала оценка максимальной скорости ветра, то учитывать этот "косинус" малых углов я не стал вовсе и дальше принимал длину перпендикуляра равной длине проекции (это хорошо видно по цифрам расчетов выше). Это нужно было объяснить, Вы правы.  Кто хочет может пересчитать "точно" и убедиться что принятое мной допущение на результат почти не влияет (идет в "запас" для оценки максимальной скорости).

Далее из схемы видно, что чтобы получить общую длину дыма (с "лишним куском")  нужно длину "перпендикуляра" разделить на косинус прилежащего угла В. Что и делается. Далее из подобия треугольников и оценки "радиуса" конца следа вычисляется длина "лишнего куска" (тоже делением "радиуса конца дыма" на косинус угла В). Из общей длины следа вычитаем полученную длину  "лишнего куска" и получаем нужный результат.  :)

Отредактировано SageSerjant (2015-08-19 13:25:03)

10

bootblack написал(а):

Но ведь на этих двух кадрах Вы выставили реперы. Насколько точно?!

bootblack где Вы видите на них "реперы" (не пойму о чем идет речь)?   :dontknow:
Длина дыма и прочие "параметры" тупо измерялись "линейкой" по "красным контурным линиям".

Общая точность построений основного расчета я "оценил" в 2/123 мм ~  2%.  Каждый параметр отдельно измерен с точностью 0,5 мм, но их 4-ре участвуют в расчете, поэтому общая точность в четыре раза ниже.

11

  • Автор: bootblack
  • Администратор
SageSerjant написал(а):

bootblack где Вы видите на них "реперы" (не пойму о чем идет речь)?

Реперы (или маркеры), короче, линии 95/123 и 77/111. От правильности их выставления зависит правильность вычисленной скорости ветра (все остальные расчеты допускаем правильными). Именно за правильность выставления реперов мы боролись ранее, в конечном итоге, я предложил экстраполяцию. Особо никто против не высказывался. Что там говорят в случае молчания? :)

12

bootblack написал(а):

Реперы (или маркеры), короче, линии 95/123 и 77/111. От правильности их выставления зависит правильность вычисленной скорости ветра (все остальные расчеты допускаем правильными). Именно за правильность выставления реперов мы боролись ранее, в конечном итоге, я предложил экстраполяцию. Особо никто против не высказывался. Что там говорят в случае молчания?

Сорри теперь все понятно о чем речь.
Я не оспариваю, что для той методики (по реперам внутри шлейфа дыма и их локациям/привязкам к карте), по которой считали скорость сноса дыма на этом форуме точность выделения "реперов" и их локаций крайне важна.
Приведенная мной методика совершенно иная (по полной длине дымного следа и "шкале-линейке", без реперов и их привязки к локациям). На нее не влияют ни небольшие смещения наблюдателя, ни зуммирование съемки ни большинство "фокусов" которые преподносит нам сам дымный след (а локация важна только места наблюдения на карте).
Не хочу "плевать в коллектив", просто укажу что по одним и тем же видео здесь некоторым удавалось посчитать скорость в 13 м/с, а некоторым ок. 7 м/с.  Можно конечно обвинять друг друга в "плохой работе с реперами", но нам мой взгляд сама методика не вполне корректна, ибо не учитывает "что такое ветровой дымный шлейф и с чем его едят" (подробно указал на его особенности выше), а потому люди не сильно "ошибаясь с реперами" получали столь различные результаты.  :dontknow:

Да, что наверное тоже важно.
Я только что заметил, что при "сокращении и переносе" данных в этот пост из большого отчета я много чего "намудрил" (неверно были указаны некоторые цифры, математические знаки в расчетах и т.п.).  Поправил, ибо было написано например:  430 х Cos(47) = 630 м (а косинус больше 1 не бывает).  :blush:

13

  • Автор: bootblack
  • Администратор
SageSerjant написал(а):

Приведенная мной методика совершенно иная (по полной длине дымного следа ...

Хоть убейте, не доходит, как Вы измеряете по полной длине  дымного следа. Вы же не знаете его продолжительность во времени!
У Вас те же реперы, только на большем промежутке времени в отличие от моих 16 секунд. Почему взял всего 16 секунд? Потому что так можно более менее точно привязать фото к местности.  И малое изменение конфигурации дыма (расширение и тп) за короткий промежуток позволяет проще сравнивать реперы.
В любом случае и Вам надо правильно совместить источник дыма на двух кадрах. Но при бегающем операторе на длительном отрезке времени это еще сложнее. ИМХО.
Для пересчета 2.85 на дым надо знать точное расстояние до 2,85. А это опять ошибки.

14

bootblack написал(а):

Хоть убейте, не доходит, как Вы измеряете по полной длине  дымного следа. Вы же не знаете его продолжительность во времени!

Так по двум кадрам и между ними промежуток времени известен (см. выше он 53,5 сек!)

bootblack написал(а):

В любом случае и Вам надо правильно совместить источник дыма на двух кадрах. Но при бегающем операторе на длительном отрезке времени это еще сложнее. ИМХО.

Да что с Вами  bootblack?   Какое может быть к лешему "ИМХО", когда буквально истину глаголите (в яблочко попали!)?   Именно что приведенная мной методика почти нечувствительна к "реперам" и самому "дыму" и тому с чем его "кушать", но очень чувствительна к точному положению оператора на карте, "линейке" и расстоянию от оператора до нее! 100% и без всяких ИМХО-в...
У нас целое исследование было на тему "нужно точное положение оператора в трех точках съемки", хотя если бы сразу верно "оценили обстановку" то без проблем за пару часов бы разобрались. С определением его положения запад-восток (поперек кадра) проблем нет (куча "реперов" в кадре, причем очень "хороших" (дальних, четких), точность по горизонтали поэтому до полуметра определить нет проблем), а вот с положением север-юг (вдоль линии съемки было сложно поначалу, углы измеряли, собачились). Только потом обратили внимание, что там дорожка идет вдоль дома, а за спиной оператора кусты/деревья, а ближе к дороге подойти и трава мешает и не попала бы она в кадр если ближе и не смог бы он боком так легко двигаться не смотря под ноги себе и т.п.
http://s3.uploads.ru/t/zs3pt.png
Поскольку нам/мне была интересна "максимальная оценка скорости ветра", то поместили его на северный край этой дорожки, если на южный, то нужно добавить к расстоянию до "линейки" еще 1,2 м для каждого из "крайних кадров".  Расстояние от его положений до угла дома даже по карте Гугла определить с точностью до полуметра нет никаких проблем вообще.  Попробуйте все должно получиться "на раз".  :flag:

P.S.
Самое важное в этом методе "масштабный коэффициент" (МК), от него напрямую зависят все вычисления! А он вычисляется как отношение расстояния до пожара в Грабово (10520 м, смещения оператора на него не влияют) к расстоянию от оператора до угла дома (47 м для правого положения и 47,5 м для левого, на которое сильнее всего влияет как раз положение оператора вдоль линии север-юг).
Вот смотрите, при расстоянии 47,5м МК = 10520 / 47,5 = 221,5, а при 48,7м = 10521 / 48,7 = 216,0.  Разница = 5,5, в процентах ошибка = 5,5 / 221,5 = 2,5%!  Чтобы так "ошибиться в реперах" нужно быть совсем "косым" с полностью кривыми руками...

Сорри, не тот куст на карте показал   :blush: (забыл уже, давно было), "правильный" пометил оранжевым:
http://s2.uploads.ru/t/wubjZ.png

Отредактировано SageSerjant (2015-08-19 17:46:30)

15

  • Автор: bootblack
  • Администратор

Подкопаемся  с другой стороны. Насколько Ваши формулы учитывают ракурс съемки следа, а именно угол между следом и плоскостью кадра? А также позиционирование центра кадра? Вопрос в связи с тем, что длина следа у Вас 3220 м, а по моей схеме получается 3750 https://cloud.mail.ru/public/5NgtUxk3Cb … _3750m.jpg почти в том же положении следа (у меня след на 86 градусах, но не в двух градусах дело).

16

bootblack написал(а):

Подкопаемся  с другой стороны. Насколько Ваши формулы учитывают ракурс съемки следа, а именно угол между следом и плоскостью кадра? А также позиционирование центра кадра? Вопрос в связи с тем, что длина следа у Вас 3220 м, а по моей схеме получается 3750 https://cloud.mail.ru/public/5NgtUxk3Cb … _3750m.jpg почти в том же положении следа (у меня след на 86 градусах, но не в двух градусах дело).

Хороший вопрос, и дело действительно не в 2-х градусах (хотя и в них чуть тоже наверное) и уж точно не в "угле следа к плоскости кадра" (хотя видел, как Вы его сфотошопили под наклоном, но не понял зачем).
У Вас на какой секунде "снята" длина дыма?   У меня на 2:09 по указанному в посте видео "длина следа" по Вашей "методике длины" = 3894 м, а НЕ 3220 (это пересчитанная за вычетом "лишнего хвоста", см. схему расчета).  А 2:09 (это когда мужик в полосатой футболке уже ушел как 10 сек назад).  Проблема думаю в этом и только в этом, что Вы берете длину следа без учета его "ширины" и тем самым добавляете изрядный кусок к его длине, которого нет.

17

  • Автор: bootblack
  • Администратор
SageSerjant написал(а):

и уж точно не в "угле следа к плоскости кадра"

С этим принципиально не соглашаюсь. Чтобы убрать все искажения, использовалась эта схема расчета > https://cloud.mail.ru/public/kC9bX4nijA … lation.jpg
То есть полный(!) кадр помещается в основание равнобедренного трегольника, в вершине которого оператор. Само собой реперы кадра совмещается с реперами на "карте". И сразу же видим, что угол между следом и кадром сказывается, а именно, при одинаковых отрезках (= скорости смещения) на следе отрезки на кадре увеличиваются(!)

Но можно оставить эту тему, всё равно +/-.

18

bootblack написал(а):

С этим принципиально не соглашаюсь. ...
То есть полный(!) кадр помещается в основание равнобедренного трегольника, в вершине которого оператор. Само собой реперы кадра совмещается с реперами на "карте". И сразу же видим, что угол между следом и кадром сказывается, а именно, при одинаковых отрезках (= скорости смещения) на следе отрезки на кадре увеличиваются(!)
Но можно оставить эту тему, всё равно +/-.

Простите за откровенность, но это "ловля блох на лунной поверхности в условиях солнечного затмения".
Любая фотооптика работает "с углами", угол между "лучами" трансформируется в угол же, но в зависимости от "увеличения" в больший или меньший "оригинального". Но "увеличение" примерно одинаково по полю зрения (ошибки увеличения у НЕ широкоугольной оптики малы). К тому же любой объектив создает далеко не "плоское" поле зрения, а фотоматрицы у любительской и даже профессиональной фото-видео техники "плоские" (это только астрономы, которые "ловят" сотые доли угловой секунды, могут себе позволить иметь фотоматрицы "спецзаказные").
Создаваемые не плоским полем искажения (ошибки поля) в разы больше чем "ошибки увеличения".
Если же говорить об оптических ошибках, то там их куча целая кроме вышеописанного: сферические аберрации, комы, астигматизма, дифракционные, а для "цветных" еще и хроматические и т.п.  Чем больше "апертура" (отношение диаметра объектива к фокусному расстоянию) то обычно тем больше все эти ошибки. Часть из них также оч. чувствительны к наклону оси объектива относительно оптической оси прибора (фотокамеры, телескопа и т.п.). У нас не тот случай, чтобы в эту кухню вникать и ее учитывать...

Изображенный Вами пассаж и ко всему вышеописанному не имеет отношения (чем ближе к центру "кадра", тем искажения поля меньше и больше ничего).
То что Вы изобразили не имеет к фотосъемке отношения, это обычная геометрия, связанная с изменением угла зрения на одинаковые отрезки одной прямой в центре поля и на краях (на краях они "сжимаются" ибо угол зрения на них уменьшается из-за увеличения "расстояния"). Если бы "мерные отрезки" располагались на окружности с центром в "точке наблюдения", то они все были бы видны под одинаковыми углами и имели бы "равные проекции на луч зрения".

Если Вы работаете с отдельными "отрезками" внутри объекта типа "прямая под углом к лучу зрения" то, да, наверное их нужно учитывать (но проще так не "работать"), если же берете полную длину объекта, то достаточно одного угла для вычисления его общей длины из общей "проекции" (никаких ошибок геометрии при этом нет).
Вот смотрите то же самое на схеме "геометрической":
http://s6.uploads.ru/t/brz48.png
Разумеется отрезок "А" (проекция на краю поля) меньше отрезка "Б" (проекция в центре поля), потому что мы (и объектив) их видим под разными углами и угол при вершине "а" больше угла "б".
Но ни "А", ни "Б" все равно не равны длине "мерного отрезка на прямой".
Если каждый из них разделить на косинус угла каждого при вершине, то мы получим равные "мерному отрезку" величины их (и для "А" и для "Б").  Если расстояние "С" умножить на тангенс угла при вершине, то мы получим точную длину отрезка "Д" (состоящего из 5-ти "мерных отрезков", каждый из которых "виден" под разными углами) и нам пофик что на каждый из его 5-ти отрезков разные "углы зрения".  :smoke:
Все остальное "шаманство", не более.  Если работать "с углами", то ошибки таких построений уменьшаются, если же работать с каждым "куском" отдельно и НЕ через углы, то можно намерить все что угодно при желании, наверное.

А вот не учет расширения дыма и того что дым это не "математическая прямая", а пространственный объект с "широким концом", рассматривая который "под углом" нужно учитывать ширину конца, чтобы верно вычислить длину, приводит к серьезным ошибкам (до 10 и более % в нашем случае). А мы не учитывая "слонов" пытаемся "поймать блоху за хвост"...  :dontknow:

19

  • Автор: thegarin
  • Участник
SageSerjant написал(а):

Простите за откровенность, но это "ловля блох на лунной поверхности в условиях солнечного затмения".
Любая фотооптика работает "с углами", угол между "лучами" трансформируется в угол же, но в зависимости от "увеличения" в больший или меньший "оригинального". Но "увеличение" примерно одинаково по полю зрения (ошибки увеличения у НЕ широкоугольной оптики малы). К тому же любой объектив создает далеко не "плоское" поле зрения, а фотоматрицы у любительской и даже профессиональной фото-видео техники "плоские" (это только астрономы, которые "ловят" сотые доли угловой секунды, могут себе позволить иметь фотоматрицы "спецзаказные").
Создаваемые не плоским полем искажения (ошибки поля) в разы больше чем "ошибки увеличения".
Если же говорить об оптических ошибках, то там их куча целая кроме вышеописанного: сферические аберрации, комы, астигматизма, дифракционные, а для "цветных" еще и хроматические и т.п.  Чем больше "апертура" (отношение диаметра объектива к фокусному расстоянию) то обычно тем больше все эти ошибки. Часть из них также оч. чувствительны к наклону оси объектива относительно оптической оси прибора (фотокамеры, телескопа и т.п.). У нас не тот случай, чтобы в эту кухню вникать и ее учитывать...

Изображенный Вами пассаж и ко всему вышеописанному не имеет отношения (чем ближе к центру "кадра", тем искажения поля меньше и больше ничего).
То что Вы изобразили не имеет к фотосъемке отношения, это обычная геометрия, связанная с изменением угла зрения на одинаковые отрезки одной прямой в центре поля и на краях (на краях они "сжимаются" ибо угол зрения на них уменьшается из-за увеличения "расстояния"). Если бы "мерные отрезки" располагались на окружности с центром в "точке наблюдения", то они все были бы видны под одинаковыми углами и имели бы "равные проекции на луч зрения".

Если Вы работаете с отдельными "отрезками" внутри объекта типа "прямая под углом к лучу зрения" то, да, наверное их нужно учитывать (но проще так не "работать"), если же берете полную длину объекта, то достаточно одного угла для вычисления его общей длины из общей "проекции" (никаких ошибок геометрии при этом нет).
Вот смотрите то же самое на схеме "геометрической":

Разумеется отрезок "А" (проекция на краю поля) меньше отрезка "Б" (проекция в центре поля), потому что мы (и объектив) их видим под разными углами и угол при вершине "а" больше угла "б".
Но ни "А", ни "Б" все равно не равны длине "мерного отрезка на прямой".
Если каждый из них разделить на косинус угла каждого при вершине, то мы получим равные "мерному отрезку" величины их (и для "А" и для "Б").  Если расстояние "С" умножить на тангенс угла при вершине, то мы получим точную длину отрезка "Д" (состоящего из 5-ти "мерных отрезков", каждый из которых "виден" под разными углами) и нам пофик что на каждый из его 5-ти отрезков разные "углы зрения".  
Все остальное "шаманство", не более.  Если работать "с углами", то ошибки таких построений уменьшаются, если же работать с каждым "куском" отдельно и НЕ через углы, то можно намерить все что угодно при желании, наверное.

А вот не учет расширения дыма и того что дым это не "математическая прямая", а пространственный объект с "широким концом", рассматривая который "под углом" нужно учитывать ширину конца, чтобы верно вычислить длину, приводит к серьезным ошибкам (до 10 и более % в нашем случае). А мы не учитывая "слонов" пытаемся "поймать блоху за хвост"...

А я вам в очередной раз предлагаю поставить фришный модельер - например blender. Натянуть кадр 1 с видео где спутниковая антенна на доме напротив (еще солнечный блик на окне наблюдателя) - т.е. вычислить место источника дыма и место наблюдателя. Камеру подобрать нужного фокуса. Запустить три реперных объекта 10,11,12 м/с . Сравнить видео с рендера и видео в натуре.

Отредактировано thegarin (2015-08-20 01:48:29)

20

  • Автор: bootblack
  • Администратор

SageSerjant, я больше писатель, но попробовал осилить длинное разъяснение.

Считать по общей длине дыма - прекрасное занятие ... если знаете его начало и конец как во времени, так и в координатах.
Начало во времени не знаете, значит это уже расчет не по общей длине. Видно, что выбраны маркеры на дыме на "1:15 сек видео" и на "2:09 сек видео". То есть, это уже расчет по маркерам (реперам) на отрезке дыма во времени и пространстве. Далее Вы попадаете в ситуацию, которую прошли все - точную отрисовку этих маркеров. Вы используете

А вот не учет расширения дыма и того что дым это не "математическая прямая", а пространственный объект с "широким концом", рассматривая который "под углом" нужно учитывать ширину конца, чтобы верно вычислить длину, приводит к серьезным ошибкам (до 10 и более % в нашем случае). А мы не учитывая "слонов" пытаемся "поймать блоху за хвост"...

Хорошо. Но делате это по одной точке доме. Полагаю, что найдутся сомневающиеся, глядя на выбранные вами реперы, что они выбраны верно. А это вносит ошибку в расстояние между ними и в скорость дыма.
Мы же делали расчет по большому количеству точек, чтобы нивелировать ошибку на одной точке. Расширение дыма тоже пытались учитывать, ставили горизонтальные реперные планки на клубах дыма и провалах между клубами, опускали реперы с их середины.

По синусам, косинусам, тангенсам и в целом описанной геометрии. Не проверял на совпадение результатов со своими построениями, чисто интуитивно предполагаю, что результаты должны совпасть. Но суть моих построений в том, чтобы не заморачиваться синусами и тп. В инструменте откладываются известные углы на маркеры и расстояния до маркеров, и остальное, позиционируется кадр, далее всё почти автоматически с замером получаемых расстояний и делением их на разницу между кадрами во времени. С учетом того, что приходилось использовать короткие промежутки, то использовалась не условная разница между кадрами 35 секунд, а точная - 34,6 секунды. Чтобы убрать пусть небольшую, но ошибку.

21

  • Автор: Teo-door
  • Заблокирован

_

Отредактировано Teo-door (2017-06-02 22:09:29)

22

  • Автор: bootblack
  • Администратор

Teo-door, спасибо за участие. Можно попробовать проще: запустить дым (полосу с реперами) на мониторе и сделать видео под углом к монитору. Или ошибаюсь?

23

  • Автор: thegarin
  • Участник
Teo-door написал(а):

Может нужен "полевой" эксперимент для выяснения точности расчётов ?
Сделать тестовое видео и по нему сверять результаты.  Нужно выбрать день со скоростью ветра 10 м.с. поджечь покрышку, отойти на нужное расстояние и снимать видео любым устройством. Под шлейфом на высоте 2 метров установить анемометр. "Маяки" можно делать вручную - лупить палкой по горящей покрышке )))
За 20 минут можно всё это сделать, и снять все сомнения по поводу используемых методов для расчётов. Я бы Сам сделал, но у Меня нет анемометра.

Проблема в ветре, прежде всего скорость, ну и точность направления. Любая ошибка в угле даст разбежку на десятки метров шлейфа. Плюс градиент ветра по высоте не повторите.

Второе нужно словить тип телефона для съемки. Указанные искажения камер могут быть уникальными.

Проще 3d моделером. И жечь ничего не надо

24

  • Автор: Teo-door
  • Заблокирован

_

Отредактировано Teo-door (2017-06-02 22:10:12)

25

bootblack написал(а):

SageSerjant, я больше писатель, но попробовал осилить длинное разъяснение.

bootblack давайте спокойно, "с чистого листа" (очистим мозги от "личных переживаний")?

Для того, чтобы измерить среднюю "скорость" чего либо нужно измерить "расстояние" которое "объект" проходит за промежуток времени (один из вариантов, самый "прямой").  Затем тупо делим "расстояние" на "промежуток времени". Чтобы узнать скорость авто между двумя "метками" не нужно знать путь этого "авто" ни до ни после этих меток и соответственное время на тех "путях" (там скорость могла быть другая запросто).  Так?
"Временные метки" мы берем по любому из "раскадровки" видео (больше вроде бы неоткуда, а вопрос "точности" см. ниже), "репера" положения "объекта" на начало каждой временной метки тоже из видео.  Так?
Если бы "объект" был "твердым телом", то вопрос был бы только в "точности измерений" (щепка в течении реки, авто на дороге, воздушный шар в атмосфере и т.п.).  Но является ли наш "объект" таким "твердым телом" (которое не меняет свои размеры и форму в движении)?  Я отвечаю - НЕТ, Ваш ответ пока вполне определенно не прозвучал (для меня).

Чуть "углублюсь" в "физику процесса":
- "дым" состоит из частиц с отличающимися от "воздуха" характеристиками (для нас важны светопропускание и отражение), в том числе и "твердых". Если бы могли в дыме "выделить" отдельные "твердые частицы", промаркировать их и проследить движение каждой отдельно, то потом оч. сложным и длинным путем наверное статистическими методами (взяв "среднее" горизонтальное смещение всех частиц) смогли бы достаточно точно вычислить и скорость дыма. Но можем ли мы это сделать реально?
- кроме этого "дым" является "турбулентной сущностью" смешения газов и "твердых частиц" различной температуры и состава, за счет этого образуются отдельные нестабильные "клубы", каждый из которых с одной стороны "развивается" независимо, а с другой участвует в общих процессах турбуленции объекта "дым" в целом (по крайней мере с соседними "клубами" так). Я не знаю как описать математически эти процессы с нужной точностью, чтобы их учесть в рассчетах. А Вы знаете, учитываете?
- кроме этого "дым" является "встроенным объектом" в другой объект "ветровое течение атфосферы" (соб-сно чью "скорость" мы и пытаемся узнать, а не "дыма" вовсе и который тоже турбулентен сам по себе = имеет "порывы ветра"). При такой "вложенности" как минимум происходят два процесса: турбуленция (смешение "дыма" с "потоком воздуха") и расширение ("дыма" в "потоке воздуха"). Так?
Отсюда что такое "выступы" и "впадины" на объекте "дым"?   Они примерно то же самое что "волны на поверхности воды"...  - Мой ответ - это результат всех вышеописанных процессов вместе взятых, поэтому каждый "бугор" не является "отдельной сущностью" на которою можно было бы "взять маркер" и следить за его смещением. Т.е. мои возражения к Вашему и коллег "методу" чисто "методические", они не касаются ни аккуратности ни точности построений и расчетов никак.

Теперь о "точности". Если что-то является смесью разных "движений" из которых нам нужно выделить лишь одно и измерить его параметры, то в первую очередь достижима точность зависит от точности этого "выделения" и только потом от "точности построений и расчетов".  Если мы не можем учесть при "выделении" какой или процесс или сознательно его не учитываем, то нужно "оценить погрешность" вносимую нами в расчет. Я не физик-атмосферник, поэтому доверяю спецам, которые сказали, что "по дыму вряд сможете оценить скорость ветра точнее 0,2 м/с". А это в нашем случае 1/50 от ожидаемой величины скорости ветра. Как бы мы ни изощрялись, точнее не получится. Также на точность наших расчетов напрямую будут влиять погрешности геометрических построений и локаций, которыми мы пользуемся (тоже не лишне оценить их точность, что уверен мы оба сделали). Потом "погрешности" нужно сложить и получить оценку полной погрешности вычислений.  Так?

Теперь вернемся к "дыму" вооруженными этими знаниями и тому ну ооочень "опасными"  :crazyfun:
Есть как минимум два "процесса", которые влияют на смещение каждого "клуба" дыма: скорость ветра и турбуленция (совместно самого дыма и его в потоке воздуха). Т.е. каждый "клуб" это не "твердое тело", а некая "волна", получающаяся как результат этих процессов и она может "двигаться" как со скоростью отличающейся от средней скорости "дыма", так и от средней скорости "потока воздуха".
Я считаю поэтому что нельзя надежно и уверенно "брать маркера" на эти "клубы" и в том числе потом расхождения в замерах "обрабатывать статистически" (неважно на какую часть клубов: перед, зад, вершину и т.п.).  "Статистически" считаю что обрабатывать нельзя потому, что кроме нестационарных и случайных процессов в движении клубов существуют и общие/стационарные "процессы" (например "расширение дыма", которые "выделить" статистической обработкой невозможно и они все равно лягут на погрешность измерений).
Вы похоже считает что так делать можно и это будет довольно "точное" измерение.  Вот в этом соб-сно мы только и "расходимся" с Вами "во мнениях" (как я вижу).  Остальное так или иначе было описано выше.

Ну и как пример покажу один "фокус":
http://s7.uploads.ru/t/OW05Y.jpg
Это наглядное свидетельство того, что лучи сходящиеся "в точку съемки" любой фотик на фотоснимках изображает "параллельными" друг другу (т.е. ставить "маркера" на разных фото нужно вертикально, а не "сходящимися", если их "высота в кадре" одинакова).

А это Ваши построения к которым я добавил синие "линии центра" и коричневые "линии краев кадра".
http://s7.uploads.ru/t/XSYCv.jpg
У Вас наклон на кадрах не симметричен относительно "линий центра", а значит в измерения зачем-то внесена "корректировка" (чего корректировка и зачем я до сих пор не понимаю как и то, каким образом и на основе чего ее удалось "вычислить"). Это даже на глаз видно и по наклону "краевых линий" тоже.
Но по ходу Вам как-то удалось убрать влияние локальных и части стационарных/общих из происходящих в "дыме" процессов , за счет чего все измерения "между реперами" стали одинаковыми.
Судя по результату:  166/16 = 10.375 м/с Вы получили оценку скорости ветрового сноса очень близкую к "правильной", но все равно остались какие-то стационарные процессы, которые Вам подобной манипуляцией убрать полностью не удалось поэтому во всех измерениях "сидит" стационарная ошибка величиной примерно 5% от измеряемых величин.  Я, увы, не могу даже приблизительно сказать какие именно "процессы" Вам полностью "загасить" не удалось потому что не понимаю причин по которым так сделано (методики и ее оснований).  :dontknow:

26

  • Автор: bootblack
  • Администратор

SageSerjant, уловил суть Ввшей подозрительности к моей методе 😊

Наклоненными мои реперы только кажутся, потому что видите плоскую картинку реального 3D построения, в котором кадр не искажен, реперы параллельны, все углы и расстояния соответствуют местности.

27

thegarin написал(а):

Проблема в ветре, прежде всего скорость, ну и точность направления. Любая ошибка в угле даст разбежку на десятки метров шлейфа. Плюс градиент ветра по высоте не повторите.
Второе нужно словить тип телефона для съемки. Указанные искажения камер могут быть уникальными.
Проще 3d моделером. И жечь ничего не надо

Немного не так, главная проблема и ветра и "дыма" - турбулентность (в ветре это "порывы", а в дыме "перемещения клубов и изменения их формы внутри шлейфа").
Ошибку в угле можно учесть и легко пересчитать результаты измерений при обнаружении такой ошибки.  Для ошибки в 2 градуса по направлению дыма в нашем случае ошибка составит (в зависимости от методики измерений) от Sin(2)=0,035 до Tan(2)=0,035 (оценки получились одинаковы из-за малости углов). Для "номинала" в 10 м/с это 0,35 м/с (что вполне нас бы устроило наверное и без "коррекций"?).

"Искажения поля" для объективов с углом съемки до 45 град ничтожны (зависят от качества самого объектива и на краях поля для цифровых камер они составляют обычно не более 2%, именно для цифровых, ибо угол зрения на размер матрицы из центра объектива у них существенно меньше чем у "пленочных" фотиков именно поэтому требования к "плоскому полю объектива" для них несущественны). Прочие же искажения (некачественность самого объектива, искажения поля, вызванные не перпендикулярностью оптической оси объектива к плоскости матрицы, которые по ходу пытался "устранить" bootblack и смещение оптической оси объектива от центра матрицы) зависят от качества изготовления каждого конкретного экземпляра "фотика". А потому "модель" их характеризует лишь отчасти (только общим "качеством" изготовления фотоузла и его "сборки"). А то что искажения каждой фотокамеры уникально для меня тоже "аксиома" (бесспорный вывод априори), но не знаю как их "учесть" иначе, чем измерив экспериментально на каждой конкретной фотокамере.

Я не очень понимаю (если честно) чем поможет 3d моделирование как в установлении угла ветра (угла сноса дыма) так и в оценке скорости ветра. Возможно это увлекательное занятие, и я не против совсем чтобы этим кто-то занялся, но сам смысла не вижу.
А неравномерность по высоте видна по форме дыма и так (посмотрите на начало следа там где дым виден весь увидите наглядно изменение угла его "подъема", который почти повторяет эпюру скоростей по высоте).

28

bootblack написал(а):

Наклоненными мои реперы только кажутся, потому что видите плоскую картинку реального 3D построения, в котором кадр не искажен, реперы параллельны, все углы и расстояния соответствуют местности.

Тогда прошу прощения, меня именно "наклон" вводил в этот ступор.  Ну не догадался (бывает и вообще "туплю по черному", так что не надо стесняться меня "ставить на место" при обнаружении такой тупости).  :flag:

29

thegarin написал(а):

ну и точность направления. Любая ошибка в угле даст разбежку на десятки метров шлейфа.

Хорошо подмечено.

Тут Сержант много пишет про оптику. Похоже он пишет правильно, но так как не очень понятно, то я не уверен на 100%. Для публики желающей легче понять перспективу и как работают камеры без чтения сложных текстов приведу два простых факта, которые практически полностью описывают все необходимые свойства:

      • Если вы поместите на стене бумагу в клетку, сфокусируетесь перпендикулярно стене и сфотографируете, то на изображении все квадраты будут одинакового размера и формы, вне зависимости от расстояния до центра кадра. По-крайней мере к этому стремятся изготовители камер и оптики.
      • Лучи распространяются прямолинейно. Поэтому в любой другой плоскости параллельной фокусной будет то же самое (но возможно размыто).

В принципе, ничего больше про перспективу знать не надо, все выводиться из этих двух фактов.

30

  • Автор: bootblack
  • Администратор

https://cloud.mail.ru/public/5ophyi2JcE … lation.wmv - инструмент

Тема закрыта
Страница: 1 2 3 4 5  

Вы здесь » MH17 » Прочее по теме » Расчет ветрового сноса дыма в Грабово