Зенитная камера: астрогеодезический инструмент для измерения гравитационного поля Земли.
Zenith camera
Зенитные камеры: астрогеодезические телескопы для точных измерений гравитационного поля Земли. Определение координат и вертикальных отклонений с помощью CCD-сенсоров.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Камера "Зенит" – астрогеодезический телескоп, используемый в настоящее время главным образом для локальных измерений гравитационного поля Земли. Камеры "Зенит" разработаны как переносные полевые приборы для непосредственного наблюдения за отвесной линией (астрономической широты и долготы) и вертикальными отклонениями.
the Soviet camera brand sometimes referred to as "Zenith"
A zenith camera is an astrogeodetic telescope used today primarily for the local surveys of Earth's gravity field. Zenith cameras are designed as transportable field instruments for the direct observation of the plumb line (astronomical latitude and longitude) and vertical deflections.
Инструмент
Зенитная камера сочетает в себе оптическую линзу (с апертурой около 10–20 см) с цифровым датчиком изображения (CCD) для получения изображений звезд вблизи зенита. Электронные уровни (датчики наклона) используются для наведения линзы на зенит. Зенитные камеры обычно устанавливаются на поворотную платформу, позволяющую получать изображения звезд в двух направлениях (двухсторонние измерения). Поскольку зенитные камеры обычно не оснащаются системами слежения и сканирования, время экспозиции поддерживается коротким, порядка нескольких 0,1 секунды, что обеспечивает получение достаточно круглых изображений звезд. Моменты экспозиции в основном фиксируются с помощью функции определения времени GPS-приемников (временная метка).
A zenith camera combines an optical lens (about 10–20 cm aperture) with a digital image sensor (CCD) in order to image stars near the zenith. Electronic levels (tilt sensors) serve as a means to point the lens towards zenith. Zenith cameras are generally mounted on a turnable platform to allow star images to be taken in two camera directions (two face measurement). Because zenith cameras are usually designed as non tracking and non scanning instruments, exposure times are kept short, at the order of few 0.1 s, yielding rather circular star images. Exposure epochs are mostly recorded by means of the timing capability of GPS receivers (time tagging).
Обработка данных
В зависимости от используемой комбинации объектива и ПЗС-матрицы, на одном цифровом зенитном изображении регистрируется от нескольких десятков до сотен звезд. Положения изображенных звезд определяются с помощью алгоритмов цифровой обработки изображений, таких как анализ моментов изображения или аппроксимация изображений звезд с использованием функции распределения точек. Для приведения изображений звезд к небесной системе координат используются звездные каталоги, такие как Tycho 2 или UCAC 3. Зенитная точка интерполируется в область изображенных звезд и корректируется с учетом времени экспозиции и (небольшого) наклона оси телескопа для определения направления отвеса.
Depending on the CCD sensor lens combination used, few tens to hundreds of stars are captured with a single digital zenith image. The positions of imaged stars are measured by means of digital image processing algorithms, such as image moment analysis or point spread functions to fit the star images. Star catalogues, such as Tycho 2 or UCAC 3 are used as celestial reference to reduce the star images. The zenith point is interpolated into the field of imaged stars, and corrected for the exposure time and (small) tilt of the telescope axis to yield the direction of the plumb line.
Точность и применение
Если геодезические координаты зенитной камеры известны или измерены, например, с помощью GPS-приемника, то в результате измерения зенитной камеры получаются значения вертикальных отклонений. Зенитные камеры обеспечивают получение астрономических координат и вертикальных отклонений с точностью до 0,1 секунды дуги. Зенитные камеры с ПЗС-матрицами эффективно позволяют измерять вертикальные отклонения примерно на 10 полевых станциях за ночь. Зенитные камеры использовались для точных локальных исследований гравитационного поля Земли (геоида, квазигеоида).
If the geodetic coordinates of the zenith camera is known or measured, e. g., with a GPS receiver, vertical deflections are obtained as result of the zenith camera measurement. Zenith cameras deliver astronomical coordinates and vertical deflections accurate to about 0.1 seconds of arc. Zenith cameras with CCD image sensors are efficient to collect vertical deflections at about 10 field stations per night. Zenith cameras have been used for accurate local surveys of Earth's gravity field (geoid, quasigeoid).