Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Segmentacja obrazu mapy anomalii magnetycznej akwenu dla celów detekcji i lokalizacji podwodnych obiektów ferromagnetycznych

Bodus-Olkowska Izabela, Uriasz Janusz

Roczniki Geomatyki

|

2019

|

T. 17, z. 1(84)

27--40

PL

Mapa anomalii magnetycznych akwenu ilustruje miejsca, w których występują zakłócenia pola magnetycznego. Przez interpretację tego rodzaju mapy użytkownik może łatwo wskazać miejsca występowania zakłóceń oraz obliczyć poziom każdego z nich. Obiekt, który indukuje zniekształcenie pola magnetycznego na obszarach wodnych, może być różnego pochodzenia: od warstw geologicznych obszaru badań, przez obiekty takie jak infrastruktura przemysłowa: rurociągi i kable, do niezamierzonych obiektów o właściwościach ferromagnetycznych: wraki (wraki, wrak samolotu ), miny wojskowe, utracone kotwice i łańcuchy. Omówione powyżej aspekty interpretacji mapy anomalii magnetycznej wymagają konkretnej wiedzy i doświadczenia w tej dziedzinie. Przez całkowitą wartość anomalii magnetycznej można oszacować jak bardzo ferromagnetyczne jest ciało zakłócające. Poprzez wymiar obszaru występowania anomalii można określić położenie i wymiary obiektu. Przyjmuje się, że zastosowanie procedur segmentacji i wymiarowania obszarów jest bardzo wygodne w pracy przy interpretacji map, zarówno dla tych, którzy nie mają styczności bezpośredniej z mapami anomalii magnetycznej, ale także dla specjalistów zajmujących się tego rodzaju analizą danych. W artykule autor przedstawia koncepcję segmentacji obrazu mapy anomalii magnetycznej, detekcję miejsc występowania ciała zakłócającego pole magnetyczne oraz jego zwymiarowanie. Metody segmentacji ujęte w analizie są powszechnie stosowanymi w analizach obrazów, m.in. zdjęć lotniczych czy satelitarnych, obrazów z kamer video czy radarowych. W analizie uwzględniono dwa rodzaje źródeł zniekształceń pola magnetycznego: kotwicy od pławy i wraku. Mapa anomalii została opracowana przy użyciu oprogramowania hydrograficznego Hypack, a badania nad segmentacją mapy przeprowadzono w środowisku Matlab.

EN

The magnetic anomaly map of the water areas illustrates locations of the magnetic field distortions. By analyzing this kind of map, the user can easily indicate places of interference and calculate their levels. The objects which induce the magnetic field distortions in water areas, can be of various origins: from geological layers, through objects such as industrial infrastructure (e.g. pipelines and cables), to unintentional objects with ferromagnetic properties, like wrecks (ship wrecks, plane wrecks, car wrecks), military mines, lost anchors and chains. The aspects of magnetic anomaly map interpretation discussed above, require specific knowledge and experience. Through the total value of the magnetic anomaly, it is possible to estimate ferromagnetic properties of a disturbing body. The location and dimensions of the object can be determined by dimensions of the anomaly area. It is assumed that the use of segmentation and area dimensioning procedures is very useful in map interpretation, both for those who do not have direct contact with magnetic anomaly maps, but also for specialists involved in this kind of data analysis.The author of this paper presents the concept of segmentation of the magnetic anomaly map image, detection of locations of the interfering body and its dimensioning. Segmentation methods applied for the analysis are commonly used in image analysis, including aerial or satellite imagery, video or radar images. Two types of sources of distortion of the magnetic field in water areas: an anchor buoy and a ship wreck were considered in the analysis. The anomaly map was developed using the Hypack software, and the map segmentation in the Matlab.

2

Research on Earth rotation and geodynamics in Poland in 2015–2018

Bogusz Janusz, Brzezinski Aleksander, Nastula Jolanta

Geodesy and Cartography

|

2019

|

Vol. 68, no. 1

65--86

EN

This paper summarizes the activity of the chosen Polish geodetic research teams in 2015–2018 in the fields of Earth: rotation, dynamics as well as magnetic field. It has been prepared for the needs of the presentation on the 27th International Union of Geodesy and Geodynamics General Assembly, Montreal, Canada. The part concerning Earth rotation is mostly focused on the use of modelling of diurnal and subdiurnal components of Earth rotation by including low frequency components of polar motion and UT1 in the analysis, study of free oscillations in Earth rotation derived from both space-geodetic observations of polar motion and the time variation of the second degree gravitational field coefficients derived from Satellite Laser Ranging (SLR) and Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) observations, new methods of monitoring of Earth rotation, as well as studies on applications of the Ring Laser Gyroscope (RLG) for direct and continuous measurements of changes in Earth rotation and investigations of the hydrological excitation of polar motion. Much attention was devoted to the GRACE-derived gravity for explaining the influence of surface mass redistributions on polar motion. Monitoring of the geodynamical phenomena is divided into study on local and regional dynamics using permanent observations, investigation on tidal phenomena, as well as research on hydrological processes and sea level variation parts. Finally, the recent research conducted by Polish scientists on the Earth’s magnetic field is described.

3

Dydaktyka elektrotechniki. Magnetyczny Wszechświat

Przytulski A.

Napędy i Sterowanie

|

2018

|

R. 20, nr 10

108--111

PL

Nie tylko Ziemia, ale także Słońce, planety, gwiazdy i całe galaktyki mają własne pola magnetyczne. Już w szesnastym wieku szwajcarsko-austriacki lekarz, alchemik, astrolog, mistyk i filozof Phillippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim, nazywany od 1529 roku Paracelsusem twierdził, że całe niebo wypełnione jest polem magnetycznym [1]. Jednak rola przypisywana istnieniu sił magnetycznych w tamtym czasie różniła się diametralnie od obecnego stanu wiedzy.

4

A study of changes in the Earth’s magnetic field in Poland in the years 1954–2017; reducing the archival values of magnetic declination at the points of the magnetic network to a uniform epoch

Welker Elzbieta, Jedrzejewska Anna

Geoinformation Issues

|

2018

|

Vol. 10, no. 1(10)

17--26

EN

At the turn of the 1980s and 1990s, the Institute of Geodesy and Cartography developed a method of reducing magnetic declination based on 40-year long magnetic observations at repeat stations. This method assumed that changes in the magnetic field at repeat stations can be described using the polynomial of the 3rd degree as a function of the position of the point (φ, λ) and the measurement epoch. The Earth’s magnetic field as a temporal-spatial physical phenomenon of a variable, unpredictable nature is, however, difficult to model in a longer period of time. At the turn of the centuries the magnetic declination values at the points of the magnetic network were reduced to the 2000.5 epoch using the polynomial function for field modelling, based on the analysis of the actual changes in magnetic declination at repeat stations and in magnetic observatories. The unified set of points of the magnetic network with declination reduced to the 2000.5 epoch constituted the base for further studies of geomagnetic field. In the last dozen or so years, the network of the magnetic points has been updated by the new measurements of magnetic declination at over 300 points. Not all previous locations were suitable for re-measurements. In this case, a point in the nearby region that met the conditions for magnetic measurements was selected. New points, with the values of magnetic declination reduced to the measurement epoch, updated and expanded the data bank. An analysis of the course of actual changes in the Earth’s magnetic field in the observatories of Central Europe and at the repeat stations of the national magnetic control of Poland from the measurement epoch, i.e. from the 1950s to the current epoch, made it possible to unify the set with points with the magnetic declination determined. From now all the points will have the value of declination assigned to the 2017.5 epoch. Thus, the procedure for the reduction of magnetic data to subsequent epochs will be simplified. The decision about the possible re-updating of the data will be taken after analysing the course of further changes in the Earth’s magnetic field in Central Europe from the 2017.5 epoch.

PL

Na przełomie lat 80. i 90. XX w. w Instytucie Geodezji i Kartografii opracowano metodę redukcji deklinacji magnetycznej na podstawie 40-letnich obserwacji magnetycznych na punktach wiekowych. Metoda ta zakładała, że zmiany pola magnetycznego na punktach wiekowych dadzą się opisać za pomocą wielomianu 3-go stopnia w funkcji położenia punktu (φ, λ) oraz epoki pomiaru. Pole magnetyczne Ziemi jako czasowo-przestrzenne zjawisko fizyczne o zmiennym, nieprzewidywalnym charakterze jest jednak trudne do zamodelowania w dłuższym okresie czasu. Na przełomie wieków wykonano redukcję zbioru zdjęcia magnetycznego do epoki 2000.5 na podstawie analizy rzeczywistych zmian deklinacji magnetycznej na punktach wiekowych i w obserwatoriach magnetycznych wykorzystując funkcję wielomianową do modelowania pola. Utworzony w ten sposób jednolity zbiór punktów zdjęcia magnetycznego zredukowany na epokę 2000.5 stanowił bazę wyjściową do dalszych opracowań magnetycznych. W ciągu ostatnich kilkunastu lat zaktualizowano sieć zdjęcia magnetycznego poprzez nowe pomiary deklinacji magnetycznej na ponad 300 punktach. Nie wszystkie poprzednie lokalizacje nadawały się na miejsca ponownego pomiaru. W takim wypadku wybierano w pobliskim rejonie punkt spełniający warunki dla pomiarów magnetycznych. Nowe punkty ze zredukowanymi wartościami deklinacji magnetycznej na epokę pomiaru zaktualizowały i rozszerzyły bank danych. Analiza przebiegu rzeczywistych zmian pola magnetycznego Ziemi w obserwatoriach Europy Środkowej oraz na punktach wiekowych podstawowej osnowy magnetycznej Polski od epoki początkowej pomiarów, tj. od lat 50. ubiegłego wieku do epoki bieżącej, umożliwiła ujednolicenie zbioru z punktami zdjęcia magnetycznego i wyznaczonymi na nich wartościami deklinacji; wszystkie punkty będą miały aktualną wartość przypisaną do epoki 2017.5. Uprości się tym samym procedura redukcji danych do następnych epok. Decyzja o ewentualnym, ponownym zaktualizowaniu zbioru zostanie podjęta po przeanalizowaniu przebiegu dalszych zmian pola magnetycznego Ziemi na terenie Europy Środkowej od epoki 2017.5.

5

Magnetic Repeat Station Network on the Baltic Sea - Why So Needed?

Welker E., Reda J., Pałka A.

Annual of Navigation

|

2017

|

No. 24

19--30

EN

The development of navigation systems requires more and more accurate base data. Currently, attention is paid to utilization of geophysical fields - gravitational and magnetic ones - for navigation purposes. The Earth’s magnetic field distribution - both onshore and offshore - is complicated and variable in time. Hence, it is essential to precisely know the secular variations in the area of interest. In the case of Baltic Sea, this involves establishing (re-establishing) of a marine network of secular points (repeat stations) and regular magnetic measurements of the three independent components of the Earth’s magnetic field. Such measurements require equipment that ensures not only high stability, but also information about sensors’ orientation in relation to geographic north and to the level. This article presents a new project of the Baltic network of repeat stations and gives a solution for the instruments usable for quasi-absolute magnetic measurements.

PL

Rozwój systemów nawigacyjnych wymaga posiadania coraz dokładniejszych danych. Dotyczy to również znajomości naturalnych pól fizycznych Ziemi, które są postrzegane jako niezwykle użyteczne dla nawigacji, zwłaszcza grawitacyjne oraz magnetyczne. Rozkład pola magnetycznego Ziemi jest bardzo zróżnicowany przestrzennie, a ponadto jest zmienny w czasie - tak na lądzie jak i we wszechoceanie. Stąd tak istotna jest dokładna znajomość jego rozkładu, a także zmian wiekowych. W przypadku Morza Bałtyckiego wymagałoby to ustanowienia (wznowienia) sieci punktów wiekowych na morzu i regularnych pomiarów trzech składowych pola magnetycznego Ziemi w tychże punktach. Tego rodzaju pomiary wymagają odpowiedniego sprzętu, gwarantującego wysoką stabilność czujników, ale również wymagają sensorów zapewniających dokładną orientację urządzenia pomiarowego względem kierunku geograficznego oraz pionu. W artykule przedstawiono projekt Bałtyckiej Sieci Punktów Referencyjnych oraz propozycje rozwiązań technologicznych do budowy urządzeń zapewniających quasi-absolutne pomiary pola magnetycznego na dnie morza.

6

Polish magnetic measurements in the Baltic — history and prospects

Welker E.

Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej

|

2015

|

R. 56 nr 2 (201)

75--85

EN

The progress in observation technology and navigation systems, as well as improvements in appliances used for carrying out magnetic measurements require a knowledge of the Earth’s magnetic field distribution, not only on land but also in water regions. In order to update the results of marine magnetic measurements the knowledge of specific variations in a water region is required. It is connected with establishing a network of repeat stations taking regular measurements of three independent components of the Earth’s magnetic field. Charts contained in the Atlas of the Baltic Magnetic Charts in which the discovered anomalies in a geomagnetic field are marked can be useful in designing such a network.

PL

Rozwój technik obserwacyjnych i systemów nawigacyjnych oraz ulepszenie aparatury do pomiarów magnetycznych wymagają znajomości rozkładu pola magnetycznego Ziemi nie tylko na lądzie, ale i na akwenach. Do bieżących aktualizacji wyników morskich pomiarów magnetycznych potrzebna jest wiedza na temat zmian rocznych (wiekowych) na danym akwenie. Wiąże się to z założeniem morskiej sieci punktów wiekowych (repeat stations) i regularnymi na niej pomiarami trzech niezależnych składowych pola magnetycznego Ziemi. W zaprojektowaniu takiej sieci mogą być pomocne mapy z Atlasu map magnetycznych Bałtyku, na których uwidocznione są wykryte anomalie pola geomagnetycznego.

7

Earth rotation and geodynamics

Bogusz J., Brzezinski A., Kosek W., Nastula J.

Geodesy and Cartography

|

2015

|

Vol. 64, no. 2

201--242

EN

This paper presents the summary of research activities carried out in Poland in 2011-2014 in the field of Earth rotation and geodynamics by several Polish research institutions. It contains a summary of works on Earth rotation, including evaluation and prediction of its parameters and analysis of the related excitation data as well as research on associated geodynamic phenomena such as geocentre motion, global sea level change and hydrological processes. The second part of the paper deals with monitoring of geodynamic phenomena. It contains analysis of geodynamic networks of local, and regional scale using space (GNSS and SLR) techniques, Earth tides monitoring with gravimeters and water-tube hydrostatic clinometer, and the determination of secular variation of the Earth’ magnetic field.

8

Metoda tworzenia modelu ziemskiego pola magnetycznego zoptymalizowanego dla obserwatora orientacji satelity

Zagórski P.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 260

45-56

PL

Jedna z metod określania orientacji przestrzennej małych satelitów orbitujących wokół Ziemi polega na jej odtwarzaniu poprzez porównywanie pomiarów pola magnetycznego oraz kierunku położenia słońca z odpowiednimi modelami. By było możliwe wykonywanie tego zadania w czasie rzeczywistym, modele takie muszą być wystarczająco dokładne, a jednocześnie nie mogą być zbyt kosztowne obliczeniowo. Niniejszy artykuł przedstawia sposób tworzenia dedykowanego modelu pola magnetycznego Ziemi, powstały przez redukcję bardziej złożonego jego odwzorowania. Rozwiązanie to zapewnia możliwość elastycznego dostosowania wymaganej dokładności przy jednoczesnej redukcji kosztu obliczeniowego.

EN

One of the methods of determining orientation of a small satellite orbiting Earth is based on recreating spacecraft's orientation from comparison of measured magnetic field vector and Sun position with their respective models. To achieve this in real-time regime it is necessary that those models have sufficient precision and are relatively easy to compute. In this paper a methodology of creating Earth magnetic field model will be proposed. It will be shown that by reducing more complex model and optimizing its parameters it is possible to achieve adjustable precision with simultaneous reduction of computational cost.

9

Układy wzbudzające dla stanowiska pomiarowego sygnału swobodnej precesji protonów w ziemskim polu magnetycznym

Wiśniewski B., Szecówka- Wiśniewska B., Adamus P., Wójcik J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 8

907-910

PL

Stanowisko pomiarowe wykorzystuje sygnał swobodnej precesji (SSP) od protonów, w ziemskim polu magnetycznym, a przeznaczone jest do badań porowatości i współczynnika cieczy swobodnej próbek ciał stałych. Wybrano optymalną metodę redukcji pola polaryzującego w celu efektywnego wzbudzenia SSP, a jego powtarzalność zapewniają układy stabilizacji sterowane cyfrowo. Są one konieczne do cyfrowego uśredniania SSP. Przedstawiono prawdopodobne przyczyny ograniczające ilość powtarzalnych sekwencji pomiarowych.

EN

Measurement stand, which is devoted to research of porosity and free liquid factor in samples of solid state, takes advantage of free induction decay of protons in the earth magnetic field. In order to achieve the excitation of the signal, it is essential, to submit the sample to the high constant field and next the adequate fast reduction of the field to zero value. The conditions, which guarantee the stable excitation of free induction decay for the single measurement and for the measurement sequence, were researched (Fig.1). The comparison of decay shape and of essential polarization current steepness for the same absolute maximum voltage of switching transistors was done [1]. Practical solutions for the optimal method of reduction with reference to the nowadays technical opportunities were shown (Tab.1). In order to achieve the same repeatability of excitation signal, systems of reduction the polarization current (field) were completed with the stability circuits (Fig.5). The operation of stability circuits must be controlled by the superior dedicated microprocessor system (M68030). Digital system assures of given current level. Repeatability of value, duration and shape of polarization field decay determines ability of digital averaging free induction decay. Basing on measurement results, reasons of constrains of repeatable sequences were shown (Fig.6).

10

Stanowisko do badania trójosiowych magnetometrów do pomiaru ziemskiego pola magnetycznego

Szewczyk R., Salach J., Bieńkowski A., Safinowski M., Kłoda R.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2009

|

R. 13, nr 7-8

19-21

PL

W artykule przedstawiono stanowisko do badania trójosiowych magnetometrów pracujących w zakresie pomiarowym zbliżonym do pola ziemskiego. W stanowisku zastosowano trójosiowe cewki Helmholtza oraz stabilny zasilacz prądowy. Niepewność wzorcowego pola wytwarzanego przez pojedynczą parę cewek Helmholtza oszacowano na 0,5 %. Stanowisko będzie mogło być wykorzystane do badania właściwości funkcjonalnych oraz wzorcowania magnetometrów transduktorowych oraz czujników magnetorezystancyjnych.

EN

Paper presents measuring setup for testing of 3-axis magnetometers operating in the Earth magnetic field range. Measuring setup utilizes 3-axis Helmholtz coils in conjunction with stabilized current source. Uncertainty of the field generated by Helmholtz coils was estimated as 0,5 %. Developed measuring setup will be used for testing of the functional properties and calibration of fluxgate as well as magnetoresistive magnetometers.

11

Zmiana pola magnetycznego ziemi w latach 1980-2005 na przykładzie dynamicznych modeli zmian jego dwóch wybranych elementów

Welker E.

Prace Instytutu Geodezji i Kartografii

|

2007

|

T. 53, z. 111

47-63

PL

Na przykładzie dwóch wybranych elementów pola magnetycznego Ziemi - deklinacji D oraz wektora natężenia całkowitego F - pokazano zmianę pola magnetycznego w ostatnim ćwierćwieczu (lata 1980-2005) na terenie Europy Środkowej. Przebieg zmian pola, przedstawionych w postaci przestrzennych modeli, został potwierdzony wykresami rozkładu deklinacji i wartości wektora F w wybranych obserwatoriach. W celu określenia wartości błędu, jakiego można się spodziewać przy ekstrapolacji wartości elementów pola geomagnetycznego na okres 8 lat, porównano wartości pomierzone w epoce 2000.5 z wartościami ekstrapolacji wielomianowej i liniowej, wyliczonymi na tę epokę przy wykorzystaniu danych z lat 1980-1992. Trudny do przewidzenia moment załamania się kierunku zmian elementów pola lub zmian ich modułu, co miało miejsce w 2000 r., potwierdza konieczność ciągłego badania zmian wiekowych pola magnetycznego Ziemi, czyli konieczność stałych, systematycznych pomiarów na punktach powtarzalnych (wiekowych).

EN

Magnetic field observed on the surface of Earth is the sum of fields formed by inner sources located in Earth's nucleus and crust as well as by outer sources existing in ionosphere and magnetosphere. This field is subject to continuous changes characterised by different frequencies, from fractions of seconds till hundreds of years. Log-term changes, called secular changes, cannot be described in mathematical form; knowledge on these changes is indispensable for development of Earth sciences. On the basis of two selected elements of Earth's magnetic field - declination D and vector of total intensity F - change of magnetic field was presented on the territory of Central Europe. The study was based on data collected from European observatories and on available data from secular points of Europe and points of magnetic survey. In addition, IGRF model computed in 5-year's cycle by NASA, was used for the analysis. Changes of the selected components of Earth's magnetic field were presented using spatial models prepared with 5-year's frequency and with the help of graphs. Graphs were prepared using profiles, which cross Europe in west-east and north-south direction, starting from geophysical observatory in Belsk, assumed as base observatory. Both results obtained from analysis of changes of spatial models and those revealed on graphs indicated, that changes of elements of magnetic field in the studied period - 1980-2005 have incidental character. Additionally, on the basis of data from measurements impact of method of extrapolation on results was studied and probable errors were calculated. As a result of analysis linear method of extrapolation can be assumed as the most accurate for period longer than three years. The expected error can be comparable to mean annual change and for longer period it can be even two times larger. Knowledge concerning secular changes of magnetic field of Earth is used by surveyors, geophysicists, in navigation and in military service. As an example of using these changes the map of magnetic declination of Europe, prepared for 2006.5 epoch, can be mentioned. As a result of this work it was confirmed, that continuous examination of geomagnetic field and systematic measurements within networks of secular points in Europe are necessary. In addition, discrepancies between data from IGRF model and data from measurements within anomaly regions were demonstrated. These discrepancies can reach 2-3 degrees, which disqualifies IGRF glob al model as a source material for detailed and local studies.