WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |

«ПРЯМЫЕ И ОБРАТНЫЕ ЗАДАЧИ В ГИДРООПТИКЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИ Е А СП ЕКТЫ РГГМУ Санкт-Петербург 2004 УДК 551.463.5:535.31 Яковлев В.А. Прямые и обратные задачи в гидрооптике. - ...»

-- [ Страница 1 ] --

В.А. Яковлев

ПРЯМЫЕ И ОБРАТНЫЕ ЗАДАЧИ

В ГИДРООПТИКЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКИ Е А СП ЕКТЫ

РГГМУ

Санкт-Петербург

2004

УДК 551.463.5:535.31

Яковлев В.А. Прямые и обратные задачи в гидрооптике. - СПб.

РГГМУ, 2004. - 127 с.

ISBN 5-86813-135-5

Книга посвящена теоретическому анализу рефректометрических методов, предназначенных для обеспечения решения прямых и об­ ратных задач измерения статистических характеристик морской во­ ды, а также физическому и модельному описанию взаимосвязей по­ казателя преломления с другими гидрофизическими параметрами.

Предназначается для научных работников в области океаноло­ гии, гидрооптики и смежных дисциплин. М ожет служить пособием при разработке гидрооптической измерительной аппаратуры, а так­ Лже при подготовке студентов и аспирантов.

Yakovlev V.A. Direct and inverse problems in hydro-opties. St.Petersburg, RSHO Publishers, 2004. - 127 c.

5-^а The book «Direct and inverse problems in hydrooptics. Theoretical aspects» by V.A. Yakovlev deals with analysis of the refractometric methods to provide solutions of direct and inverse problems of the sea water statistical characteristics measurements.

Physicaal and model descriptions of refractive index interrelations with other hydrophysical parameters are given.

The book is designed for scientific workers in the fields of oceanol­ ogy, hydrooptics and the adjacent branches. The book can serve as a text-book in developing hydrooptics measuring equipment and also in training undergraduates and PhD students.

ISBN 5-86813-135- _ _ Яковлев, • -,йлжи®ТйС^МОСТВейЙйЙ:с4 ский государственный гидрометеорологический (Р Г Г М У )’ ннститгут библиотека il95196, СПб, Малоохтинский пр.,

ВВЕДЕНИЕ

Оптика океана (гидрооптика) - одна из самых молодых облас­ тей океанологии. С конца 70-х годов прошлого века интенсивность исследований и число публикаций по оптике моря как в нашей стране, так и за рубежом резко возросли. Вообще, 70-е и 80-е годы время расцвета отечественной гидрооптики (см., например, обзоры и обобщающие статьи [1-4] и цитируемую там литературу). С одной стороны это стимулировалось качественно новым уровнем развития оптико-электронных методов и средств (лазерная техника, успехи спутниковой океанологии), с другой возрос интерес к изучению и освоению Мирового океана.

Успехи отечественной гидрооптики в последние десятилетия неразрывно связаны с деятельностью созданной в 1973 году в Ака­ демии наук под председательством К.С. Шифрина рабочей группы по оптике моря, в частности, проводимыми под её эгидой регуляр­ ными научными встречами (Пленумами) специалистов-оптиков (о возрождении этой традиции на новом международном уровне см.

[5]). Во многом благодаря участию автора в работе этих Пленумов, тесному научному общению и плодотворному обмену новыми на­ учными результатами и планами, обязана своим появлением на­ стоящая монография.

Основой оптических методов мониторинга океана является изучение (измерение и анализ) изменчивости характеристик регист­ рируемых световых полей естественного и искусственного проис­ хождения в результате их взаимодействия со случайно-неодно­ родной и нестационарной морской средой. При этом как источники, так и приемники оптического излучения могут быть установлены на носителях различного типа. Накопленные знания по различным на­ правлениям гидрооптики были отражены в ряде монографий [6-16], ставших к настоящему времени классическими.

Трудности более широкого внедрения оптических методов в решение проблем изучения и освоения океана, его защиты от техно­ генных воздействий во многом связаны с пробелами в необходимом теоретическом обеспечении.

В первую очередь речь идет о том, что обратные задачи опти­ ческого зондирования океана являются, как правило, некорректны­ ми в математическом смысле [17]. Основной подход к устранению неустойчивости решений обратных задач (существование и единст­ венность решения, непрерывность от исходных данных и т.п.) со­ стоит в использовании априорной информации о точном решении (по сути об исследуемом процессе) [18-22].

Цель настоящей работы состоит в формулировании принципов и обосновании путей создания теоретического обеспечения оптиче­ ских методов зондирования гидросферы при решении широкого круга фундаментальных и прикладных задач (в частности, в интере­ сах океанологии, оперативного мониторинга экологического со­ стояния морской среды и т.д.). При этом были определены и основ­ ные проблемы, требующие обсуждения:

- построение физико-математических моделей морской среды и условий функционирования оптико-электронных средств ее кон­ тактного и дистанционного зондирования;

- имитационно-информационное моделирование (аналитиче­ ское и численное) процессов возникновения, эволюции и вырожде­ ния гидрооптических аномалий, методов их идентификации с по­ мощью оптико-электронных приборов;

- разработка концепции мониторинга природных процессов контактными и дистанционными оптическими методами;

- разработка принципов построения и методов расчета пара­ метров аппаратурных оптических средств для изучения морской среды;

- исследование принципов адаптации гидрооптических систем к условиям их эксплуатации и оптимизации параметров аппаратур­ ных средств их реализации.



Физической предпосылкой использования оптических методов для изучения океана является тот факт, что структура световых по­ лей в водной среде определяется как свойствами чистой (дистилли­ рованной) воды, которые хорошо изучены, так и наличием в при­ родной воде примесей, поглощающих и рассеивающих свет. Пространственно-временное распределение поглощающих и рассеи­ вающих примесей и их изменчивость, в свою очередь, определяют­ ся протекающими в океане природными и антропогенными процес­ сами. Поглощающие и рассеивающие примеси, фактически, явля­ ются индикаторами-трассерами, позволяющими оптическими мето­ дами исследовать такие процессы в морской среде [11, 23, 24].

Поэтому методологическая основа рассматриваемых в моно­ графии исследований - современные аналитические и численные приближенные методы согласованного решения уравнений стати­ стической гидромеханики [25-29] и распространения светового из­ лучения в случайно-неоднородных средах [30-32]. При этом глав­ ной отличительной особенностью обсуждаемых физико-матема­ тических моделей процессов возникновения, эволюции и вырожде­ ния гидрооптических аномалий и их регистрации оптическими ме­ тодами является сбалансированность между их допустимой «грубо­ стью» и адекватностью современным методам и средствам оптиче­ ского зондирования океана.

Прежде, чем приступить к краткому изложению содержания работы, остановимся на структуре и порядке представления мате­ риалов.

Монография состоит из введения, 7 глав, заключения и списка используемой литературы.

Нумерация глав и литературы «сквозная» для всей работы в целом. Напротив, в силу теоретического характера представленного на рассмотрение материала (в частности, относительно большого количества формул) нумерация формул и иллюстраций (рисунки, таблицы) «собственная» в каждой главе. В случае необходимости ссылок по ходу изложения материала указывается номер главы и соответствующей формулы или иллюстрации (например: рис. 7.1 рис. 1 гл. 7; формула 6.3 - формула 3 гл. 6).

Итак, перейдем к краткой характеристике содержания моно­ графии.

Как уже отмечалось, в общем случае основное научное направ­ ление гидрооптики - создание информационно-оптических техно­ логий исследования океана. При этом одним из наиболее важных элементов таких технологий является теоретическое обеспечение решения различных задач оптического зондирования морской среды.

При этом в силу стохастичности рассматриваемых экспериментов, некорректности обратных задач оптического зондирования случайно­ неоднородных сред физико-математическое моделирование или ис­ пользование иной априорной информации необходимо для всех ком­ понент в общем цикле исследований [1-3, 33-35, 41, 42]:

создание физико-математических моделей аномалий иссле­ дуемых гидрофизических полей, алгоритмов их идентификации;

лабораторное и численное моделирование;

научное планирование натурного эксперимента;

разработка моделей оптических трасс, прямые задачи опти­ ческого зондирования;

оптимизация аппаратных функций оптических устройств, элементы адаптивной оптики;

обратные задачи оптического зондирования морской среды;

верификация и калибровка в лабораторных и натурных усло­ виях, метрологическое обеспечение;

методы представления и обработки многомерной оптической информации, принятие решений;

* уточнение исходных моделей аномалий исследуемых гидро­ физических полей, алгоритмов их идентификации;

лабораторное и численное моделирование и т.д.

В сущности содержание монографии представляет собой по­ следовательное рассмотрение перечисленных выше компонент ис­ следований, направленное на создание теоретического обеспечения гидрооптических измерений с единых методологических позиций и основанное в основном на оригинальных результатах. Разумеется, при таком подходе нельзя претендовать на детальную проработку каждого из научно-технических направлений. Важно сформулиро­ вать проблему, обозначить её место и значимость в гидрооптиче­ ских исследованиях и, наконец, определить примерные пути её эф­ фективного решения. Именно с этих позиций и осуществлена ком­ пановка материала.

В гл. 1 очерчен круг рассматриваемых задач и класс используе­ мых оптических устройств. Обсуждение строится на основе анализа свойств симметрии аппаратных функций оптических устройств [13, 36-38] и статистических характеристик флуктуаций случайных фазы и уровня амплитуды регистрируемых световых полей.

Обосновывается важность наличия априорной информации об исследуемых полях для получения соотношений между их статисти­ ческими характеристиками и параметрами сигнала оптического при­ бора пригодных для постановки и решения соответствующих обрат­ ных задач. В частности, рассматривается гипотеза Тейлора («замороженности») исследуемого гидрофизического поля [27, 30, 40].

Важной с точки зрения понимания логики построения моно­ графии является гл. 2, в которой обсуждается постановка задачи моделирования (аналитического и численного) изменчивости кон­ центрации поглощающих и рассеивающих свет примесей в толще океана.

В общем случае разработка такой модели должна осуществ­ ляться на основе анализа, упрощения и приближенных решений полной системы уравнений статистической гидромеханики с соот­ ветствующими начальными и граничными условиями [27, 43]. Мо­ делирование осуществляется в два этапа. На первом задача анали­ зируется в рамках полуэмпирической теории турбулентной диффу­ зии [27]. На втором используются два апробированных на практике приближенных метода. Первый из них - метод плавных возмуще­ ний, успешно используемый в задачах описания взаимодействия внутренних и поверхностных волн [44-48], распространения свето­ вых полей в случайно-неоднородных средах [30-32, 49]. Суть мето­ да состоит в предположении о малости флуктуаций градиентов функций, входящих в задачу, в исследуемых пространственновременных масштабах вне зоны источников. При этом речь идет о линеаризации по этим малым параметрам как собственно уравне­ ний, так и граничных условий. Второй подход - приближение «ло­ кальной замороженности», область применимости которого относи­ тельно хорошо исследована [50, 51].

С учетом результатов гл. 2 в монографии осуществляется ана­ лиз механизмов образования и оптических методов идентификации гидрофизических аномалий.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |
 



Похожие работы:

«Кафедра Конструирования и технологии одежды УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Методы и средства исследований Основной образовательной программы по специальности 260704.65 Технология текстильных изделий специализация Технология трикотажа Благовещенск 2012 1 2 2 3 1 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА 1.1 Цели и задачи освоения дисциплины Целью дисциплины является изучение современных методов и средств исследования технологических процессов текстильной промышленности. Задача данной дисциплины состоит в том,...»

«ПЕРЕВОД С САНСКРИТА И КОММЕНТАРИИ В. И. КАЛЬЯНОВА ill НАУЧНО-ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ЛАДОМИР Ответственный редактор академик М. Н. Боголюбов Оформление.. Истомин © В. И. Кальянов, 1996. © В. В. Истомин. Оформление, 1996. © Научно-издательский центр ISBN 5-86218-259-4 Ладомир, 1996 Репродуцирование (воспроизведение) данного издания любым способом без договора с издательством запрещается Светлой памяти брата моего Павла Ивановича Кальянова. погибшего в суровые дни героической обороны Ленинграда,...»

«ЗАПРЕТНОЕ, ПО ОТНОШЕНИЮ К КОТОРОМУ ЛЮДИ ПРОЯВЛЯЮТ НЕБРЕЖНОСТЬ, НО КОТОРОГО СЛЕДУЕТ ОСТЕРЕГАТЬСЯ. Во имя Аллаха Милостивого, Милосердного!. Во имя Аллаха, хвала Аллаху, да благословит Аллах и да приветствует посланника Аллаха, членов его семьи, его сподвижников и всех тех, кто пошел его путем. А затем: Я ознакомился с книгой шейха Мухаммеда бин Салиха аль - Мунаджжида, да поможет ему Аллах, под названием Запретное, по отношению к которому люди проявляют небрежность, но которого следует...»

«В данной главе я частично использовал периодизацию процессов по таблице М. В. Сажина (2002: 37), однако ее пришлось сильно переработать с учетом того, что сказано о последовательности инфляции и горячего Большого взрыва, и коррекции датировок по Д. С. Горбунову и С. А. Рубакову (2012; см. также Рис. 4, который взят из этой книги). В связи с тем, что о времени длительности инфляции и постинфляционного разогрева трудно что-либо сказать, можем условно считать, что время 10–43–10–36 покрывает обе...»

«КОНФЕРЕНЦИЯ СОСТОИТСЯ: 20 – 25 сентября 2010 года в Москве Место проведения и проезд: Международный выставочный центр КРОРУС-ЭКСПО, 66-й км МКАД, на пересечении с Волоколамским шоссе, Павильоны № 2 и № 3. Проезд: до станции Мякинино Арбатско – Покровской линии. Выход к павильону № 2. Обращаем Ваше внимание, что 1 Международный Конгресс по лазерной стоматологии состоится в бизнес-центре гостиницы Рэдиссон САС Славянская по адресу: г. Москва, площадь Европы, д. 2. Проезд до станции Киевская....»

«Формирование навыков функционального чтения Книга для учителя (II – III ступень обучения) Курс для учителей русского языка как родного 2012 Koostajad: Irina Logvina, Ljudmila Rodestvenskaja/ Ирина Логвина, Людмила Рождественская Projekti toetatakse Euroopa Sotsiaalfondi meetme „Kooli poolelijtmise vhendamine, haridusele juurdepsu suurendamine ning ppe kvaliteedi parandamine“ alameetme „Phikooli ja gmnaasiumi riiklikele ppekavadele vastav ldharidus“ raames. Narva 2012 ВВЕДЕНИЕ МОДУЛЬ 1. ВВЕДЕНИЕ...»

«M.B. ПЛЕХАНОВА, А.Ф. ИСЛАМОВА О РАЗРЕШИМОСТИ ЗАДАЧ СМЕШАННОГО ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМИ РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ СИСТЕМАМИ Аннотация. В работе рассмотрены задачи оптимального управления распределенными системами, не разрешенными относительно производной по времени, с квадратичными функционалами качества. Используются одновременно распределенное и стартовое управление. Ключевые слова: оптимальное управление, уравнения соболевского типа. УДК: 517.97 Abstract. In this paper we consider optimal...»

«ФЛОРЕНЦІЯ 1. МОЛОДОСТЬ Уже за Сенъ-Готардомъ, пока летишь еще Швейцаріей, начинается это играніе въ груди: скоро ужъ, скоро она. Вотъ Беллинцона, средневковые кастеллы – крпости, въ лицо дуетъ свтлый итальянскій втеръ; въ церквахъ съ узенькими кампаниллами звонятъ итальянцы однозвучно и нжно; блютъ виллы, рыжютъ крыши черепичныя – въ дивномъ упоеніи стоите вы передъ городомъ Комо. И все ниже, ниже, въ долины Ломбардіи! Вечеръ. Тучно вокругъ, дышешь пшеницей и садами плодовыми, а вдали все та-же...»

«Джейсон Фрайд, Дэвид Хайнемайер Ханссон Rework: Бизнес без предрассудков Предисловие к российскому изданию Когда я читал эту книгу, у меня было ощущение, что я сижу с друзьями в уютном кафе и они откровенно делятся со мной всеми закулисными секретами своего успеха в бизнесе. Делятся легко и непринужденно, живо и искренне. Я вольно или невольно сравниваю прочитанное с собственным опытом открытия и развития компании. C большинством советов и соображений я полностью согласен, с некоторыми – не...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.