СПОСОБ СОСТАВЛЕНИЯ ПРИЛИВНЫХ КАРТ Российский патент 2005 года по МПК G09B29/00 

Изобретение относится к способам печатания, размножения, копирования и макетирования, а более конкретно к способам изготовления отдельных видов печатной продукции, например рисунков, а именно к изготовлению географических, морских или синоптических карт - преимущественно к составлению приливных карт.

Известные способы составления приливных карт [1-3] включают определение высоты прилива по вычислениям гармонических постоянных и расчетам амплитуд. Помимо трудоемкости вычислений, известные способы не обеспечивают необходимую точность, так как порядок вычисляемых амплитуд близок к самой точности вычислений, выполняемыми известными способами. Кроме того, ими нельзя пользоваться при вычислении амплитуд для акваторий с явно выраженной конвергенцией энергии приливной волны. Посредством данных способов невозможно вычислить амплитуды на акваториях, где имеет место резкий перепад глубин, а фронт волны подходит к берегу под большим углом. Они не позволяют учесть количественное влияние силы Кориолиса на увеличение амплитуды, что снижает возможность более полного анализа приливов.

Известен также способ [4], обеспечивающий получение надежных гармонических постоянных с исключением трудоемкой работы по гармоническому анализу с целью выявления недостоверных наблюдений и обеспечивающий наиболее достоверное определение гармонических постоянных и без больших затрат времени. Однако из-за того, что масштабы орбит двух смежных или нескольких близких районов с разными глубинами оказываются разными, то при сопоставлении отдельных районов могут появиться дополнительные погрешности, обусловленные тем, что частные результаты из разных сочетаний могут существенно расходиться между собой.

Задачей настоящего предложения является устранение указанных недостатков с одновременным повышением достоверности получения гармонических постоянных для практически любого конура акватории.

Техническим результатом изобретения является сокращение трудоемкости изготовления приливных карт и повышение их достоверности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе составления приливных карт, включающем определение высоты прилива по гармонической составляющей волны, ограниченной по контуру акватории, задаваемой амплитудой, углом положения и периодом, и дальнейшую обработку, согласно изобретению высоту прилива определяют с учетом угловой скорости гармонической составляющей волны, при этом определяют вещественные плановые координаты точки акватории, направленные на восток и север соответственно, а значения высоты прилива гармонической составляющей волны в фиксированный момент времени определяют через проекцию точки на фазовую окружность, соответствующую данной высоте уровня моря, параметры которой определяют с учетом местоположения внутренних точек акватории и ее контура, а амплитуду колебаний гармонической составляющей волны определяют по значениям высоты прилива в точках с вещественными плановыми координатами для последовательного набора дискретных значений времени, по значению которой определяют время максимального уровня прилива.

Совокупность новых признаков, заключающихся в определении высоты прилива по параметрам гармонической составляющей волны, определенным для каждой внутренней точки акватории, ограниченной по контуру путем определения вещественных плановых координат точек акватории для последовательного набора дискретных значений времени из известного уровня техники не выявлена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом.

1. Каждая внутренняя точка акватории и контур акватории определяются в соответствии с выражением z=х+iy (где х и у - вещественные плановые координаты точки акватории; ось «х» направлена на восток, а ось «у » на север).

2. Определяют значения высоты прилива конкретной гармонической составляющей волны h(t), которая задается своими амплитудой A, специальным углом положения g (A и g - гармонические постоянные) и периодом T, в соответствии с зависимостью h(t)=Acos(qt-g), где q - угловая скорость гармонической волны за один час среднего времени, a t - фиксированный момент времени.

3. Значение высоты прилива данной гармонической составляющей в фиксированной момент времени определяют в соответствии с выражением w=h+is, где s - проекция точки на фазовую окружность, соответствующую данной высоте уровня моря. Так как значения h и s в некоторый момент времени являются функциями от точки z акватории, а значит и значения w являются некоторой функцией от z, т.е. w=ƒ(z).

4. пределяют амплитуды гармонической составляющей высоты прилива. Так как изменения высоты прилива данной гармонической составляющей волны h(t) в пространстве и времени непрерывно и гладко (т.е. производная существует и она непрерывна), то для функции w=ƒ(z) существует предел для всех точек акватории и ее контура

где u - приращение комплексного аргумента.

5. Определяют значения высоты прилива h=h(x,y) для последовательного набора дискретных значений времени h=h(x,y,t), например методом сеток.

6. По полученным значениям высоты прилива для последовательного набора дискретных значений времени h=h(x,y,t) определяют амплитуды колебаний гармонической составляющей, например в узлах сетки.

7. Определяют время наступления максимального уровня.

Пример реализации предлагаемого способа.

Например, задана некоторая односвязная (без островов) акватория с контуром C (фиг.1).

В приливных исследованиях любая гармоника задается своими амплитудой A, специальным углом положения g (A и g - гармоническими постоянными) и периодом Т. Распределение гармонических постоянных по всему контуру акватории известно. Для каждой гармоники заданы значения амплитуды и фазы во всех точках контура. На основе этой информации необходимо получить карты изофаз и изоамплитуд для каждой гармоники на акватории.

Для этого заменим каждую внутреннюю точку акватории и ее контура на значения, определенные в виде z=x+iy, где х,у - вещественные плановые координаты точки акватории (ось х направлена на восток, у - на север).

Значение высоты прилива данной гармонической составляющей волны h(t) представляет собой зависимость вида (фиг.2)

h(f)=Acos(qt-g).

Здесь q - угловая скорость гармонической волны в один час среднего времени. Эти изменения соответствуют движению точки по окружности (фазовой) как показано на фиг.3. В этом случае имеют место следующие соотношения: h(t)=Acos(ϕ(t)), s(t)=Asin(ϕ(f)), где ϕ(t)=qt-g - текущий фазовый угол. Высота прилива данной гармонической составляющей волны в фиксированный момент времени t будет соответствовать выражению w=h+is. Величины h и s в некоторый момент времени являются функциями от точки z акватории, а значит и значения w являются некоторой функцией от z

В выражении (1) в обеих частях равенства стоят комплексные переменные, следовательно, (1) является функцией комплексного переменного.

В теории приливов полагается, что изменения высоты прилива данной гармонической составляющей волны h(t) по пространству и времени непрерывные и гладкие, т.е. для функции (1) существует предел

для всех точек акватории и ее контура, т.е. функция (1) дифференцируема.

Для аналитической функции (1) действительная h=h(x,y) и мнимая s=s(x,y) части являются гармоническими функциями, и h=h(x,y) соответствует выражению

При этом находятся неизвестные значения h=h(x,y) на акватории. Вычисления могут проводиться методом сеток (5). Если вычисления провести расчеты для последовательного набора дискретных значений времени, то полученные значения h=h(x,y,t) позволяют найти в узлах сетки амплитуды колебаний гармонической составляющей и определить время наступления максимального уровня, что является необходимой информацией для построения приливных карт для любой акватории.

Если на акватории есть острова (т.е. условие многосвязной области), то все вышеизложенное остается справедливым, только для решения задачи необходимо дополнительно задать значения h на контурах островов.

Существенным отличием предлагаемого способа от аналогов и прототипа является то, что при его реализации осуществляется разложение исследуемых данных на составляющие их физические элементы, что позволяет установить границы аналогии, формализовать исходную информацию для составления приливных карт в форму, удобную для аналитической обработки на ЭВМ на основе заданных значений гармонических постоянных для любого контура акватории.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить трудоемкость изготовления приливных карт и повысить их достоверность. Реализация заявляемого способа технической трудности не представляет, что позволяет сделать вывод о соответствии его условию патентоспособности "промышленная применимость".

Источники информации

1. Владимиров О.А., Титов В.Б. Опыт расчета котидальных карт с учетом интерференции приливных волн // Труды государственного океанографического института. Вып.37. Л. Гидрометеоиздат. 1959, с.155-176.

2. Михайлов В.Д. Оценка качества наблюдений над приливно-отливными течениями для вычисления гармонических постоянных адмиралтейским методом парной обработки // Труды государственного океанографического института. вып.37. Л. Гидрометеоиздат. 1959, с.78-84.

3. Препаленский Ю.В., Ремезова М.В. Приведение уровней моря к единому нулю поста с исключением их вековых изменений // Труды государственного океанографического института, вып.37, 1959, с.94-154.

4. Тимонов В.В. О климатическом анализе приливов // Труды государственного океанографического института. Вып.37. 1959, с.185-204.

5. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М-Л. ГИТТЛ, 1951.

Способ предназначен для изготовления приливных карт и позволяет сократить трудоемкость их изготовления и повысить достоверность. Высоту прилива определяют с учетом угловой скорости гармонической составляющей волны. Определяют вещественные плановые координаты точки акватории, направленные на восток и север соответственно. Значения высоты прилива гармонической составляющей волны в фиксированный момент времени определяют через проекцию точки на фазовую окружность, соответствующую данной высоте уровня моря, параметры которой определяют с учетом местоположения внутренних точек акватории и ее контура. Амплитуду колебаний гармонической составляющей волны определяют по значениям высоты прилива в точках с вещественными плановыми координатами для последовательного набора дискретных значений времени, по значению которой определяют время максимального уровня прилива. 3 ил.

Способ составления приливных карт, включающий определение высоты прилива гармонической составляющей волны, ограниченной по контуру акватории, задаваемой амплитудой, углом положения и периодом, и дальнейшую обработку, отличающийся тем, что высоту прилива определяют с учетом угловой скорости гармонической составляющей волны, при этом определяют вещественные плановые координаты точки акватории, направленные на восток и север соответственно, а значения высоты прилива гармонической составляющей волны в фиксированный момент времени определяют через проекцию точки на фазовую окружность, соответствующую данной высоте уровня моря, параметры которой определяют с учетом местоположения внутренних точек акватории и ее контура, а амплитуду колебаний гармонической составляющей волны определяют по значениям высоты прилива в точках с вещественными плановыми координатами для последовательного набора дискретных значений времени, по значению которой определяют время максимального уровня прилива.