Smoleńskie zdjęcia - ustalanie przedziału czasu wykonania

Przeważająca ilość zdjęć publikowanych w Internecie jest pomniejszana zarówno rozmiarowo rozumiane jako obszar wydruku (wyświetlania) oraz także w sensie ilości miejsca zajmowanego na dysku. Przy tym drugim procesie często usuwane są dane tzw. exif, zapisane miniaturki i inne.

Publikacja moich notek miała mieć określony harmonogram jak wykłady - od poziomu wiedzy wyniesionej przez maturzystę do spraw bardziej zaawansowanych. Ostanie komentarze pod notką www.3zet.salon24.pl/508129,smolensk-godzina-koli-vs-zegar-sloneczny dowiodły iż część osób ma nikłe pojęcie w temacie zegara słonecznego, lub w sposób celowy chce sprowadzić dyskusję, do kompletnie nie związanych z wnioskami wątków.

Ponieważ sposób ustalania godziny wykonania zdjęcia, w wielu dalszych notkach będzie kluczowy, postanowiłem go szerzej omówić na obecnym etapie.
W tym miejscu należy dodać założenia jakie musi spełniać zdjęcie aby takie ustalenie było możliwe. Założenia te muszą być spełnione wszystkie jednocześnie.
1. Zdjęcie musi zawierać cień obiektu stojącego pionowo na ziemi (dopuszczalne są minimalne odchylenia jednak błąd odczytu będzie większy).
2. Teren fotografowany da się określić na mapie satelitarnej.
3. Na zdjęciu są charakterystyczne punkty (tzw. repery), które również można znaleść na mapie satelitarnej.

Jako pierwsze zadanie do określenia godziny wezmę zdjęcie z mapy satelitarnej, gdyż w tym przypadku jest wymagany tylko punkt 1., oraz mapa satelitarna będzie przedostanim etapem ustalania godziny wykonania konkretnego zdjęcia. Ponadto jest to najłatwiejszy etap.

Teren który Nas najbardziej interesuje to Smoleńskie lotnisko i okolice w dniach 10-15 kwietnia 2010 roku. Poniższe zdjęcie jest printscreenem z programu Google Earth, który to program zawiera narzędzia, między innymi do pomiaru odległości oraz kąta mierzonego od lokalnego południka w kierunku ruchu wskazówek zegara. Jako pionowy obiekt rzucający cień wybrałem wysoki hangar Jakowlewa, w którym między innymi utylizowane są stare samoloty.
Kliknij aby powiększone otworzyć w nowym oknie

W zasadzie na tym zdjęciu wszystko jest napisane i powinno być jasne.
Jeżeli ktoś z Państwa będzie starał się wyznaczyć ten kąt za pomocą innych narzędzi to mogą pojawić się nieznaczne różnice.

Oczywiście każdy pomiar jest obarczony błędami takimi jak właściwe określenie osi cienia oraz błędem narzędzia pomiarowego. W tym przypadku ten ostatni błąd to zaledwie 0,01°, a błąd wyznaczenia przyjmiemy w wysokości 0,09° aby suma błędów wynosiła 0,1°. Im dłuższy cień tym błąd wyznaczania krawędzi mniejszy.Na tym zdjęciu on nie przekracza 0,04° (należy zaznaczyć iż obraz jest ogladany na monitorze graficznym, znacznie powiększony - dzięki czemu jest możliwy tak mały błąd).
Ostatnim etapem jest odczytanie godziny z program Shadows (wystarczająca jest wersja www.shadowspro.com/download/shadows.exe). Małe wyjaśnienie związane z poprzednim akapitem, to że wyznaczony kąt jest w granicach 68,1° a 68,3°.
Poniżej printscreen z programu Shadows
Kliknij aby powiększone otworzyć w nowym oknie

Tutaj chyba również wystarczą opisy na zdjęciu, a jak Państwo dokładnie policzycie, to błąd tego oszacowania określa przedział czasowy 12:46' 30" a 12:47'00".

Gdy już wiemy jak odczytać godzinę na podstawie osi cienia na mapie satelitarnej możemy się zająć głównym celem.
W tym celu posłużę się zadaniem skierownym do tych którzy próbowali zepchnąć dyskusję na nieistotne wątki w tej notce www.3zet.salon24.pl/508129,smolensk-godzina-koli-vs-zegar-sloneczny. W zadaniu tym podałem jedną daną złą, jak się okazało podczas przygotowywania materiałów do tej notki. Ta zła dana wcale nie wpływała na metodę określenia czasu wykonania.

Oto to zadanie:
Na poniższym zdjęciu widoczny jest pionowy pręt pełniący rolę gnomomu i zaznaczony żółtą strzałką cień
Kliknij aby powiększone otworzyć w nowym oknie

Dodatkowo dołączyłem jako niezbędne do wykonania tego zadania mapę satelitarną tego miejsca. Oto ona

Kolejną daną, którą podałem będnie, to dzień wykonania zdjęcia jako 2013-01-13 , a właściwy to 2013-01-08 (nie sprawdziłęm w exif, a wydawało się mnie, że było to w przedostatnim dniu mojego pobytu w tym miejscu), ale jeszcze o tym wspomnę, gdy ta data będzie używana.

Pierwsze dwa punkty niezbędne do określenia godziny są już spełnione, a co z trzecim?
Pomimo iż wykonanie zdjęcią i pozyskanie mapy satelitarnej dzieli ponad 2 lata to teren niewiele się zmienił. Poszukajmy reperów na zdjęciu.
Kliknij aby powiększone otworzyć w nowym oknie

Na zdjęciu jest ich aż nadto, aczkolwiek kluczowy punkt, przecięcia cienia z linią krawędzi płyty jest stosunkowo daleko i znajduje się na naniesionej ziemi. Poszukajmy kilku z ww. znalezionych na mapie satelitarnej

i tutaj udało się wychwycić zarówno charakterystyczne połączenia płyt, miejsce gdzie wbity był pręt i narysować cień.
Printscreen jest wykonany w programie Google Earth i Lokalny południk jest właściwie zaznaczony. Wcześniej napisałem iż mogą występować niewielkie różnice właśnie z tego powodu.

Do wyznaczenia kąta między osią cienia i lokalnym równoleżnikiem skrzystam z narzędzia w Google Earth.

Teraz już tylko zostało odczytać z Zegara Słonecznego godzinę.

Otóż jest to inna godzina gdy przyjmiemy iż jest to 13 stycznia a inna dla 8 stycznia. Różnica była taka, iż co prawda wynik mieścił się w przedziałe +-1° od prawidłowej godziny, ale tuż przy krawędzi co jak przystało na poradnik nie powinno mieć miejsca.
Wytłumaczenie dlaczego przyjąłem błąd +-1°. Otóż każde wyznaczenie graficzne to 0,5° błędu. Tutaj są dwa więc suma wynosi 1.
Odczyt z zegara słonecznego.
Kliknij aby powiększone otworzyć w nowym oknie

Na zegarze jest ustawiona godzina wykonania zdjęcia.

Przedział czasowy wyznaczony tą metodą, to między 9:48 a 9:59. Tangens dla kąta 65,4° wynosi 2,18. Sam byłem zaskoczony tak dokładnym wynikiem, ale zdać sobie należy sprawę, iż grafika była robiona na monitorze graficznym i przyzwoitym oprogramowaniu.

Jeszcze tylko exif bez marki i modelu aparatu.

Filename - 201301081067.jpg
Make -
Model -
Orientation - Top left
XResolution - 300
YResolution - 300
ResolutionUnit - Inch
YCbCrPositioning - Centered
ExifOffset - 132
ExposureTime - 1/1000 seconds
FNumber - 2.80
ISOSpeedRatings - 100
ExifVersion - 0220
DateTimeOriginal - 2013:01:08 09:54:04
DateTimeDigitized - 2013:01:08 09:54:04
ComponentsConfiguration - YCbCr
ShutterSpeedValue - 1/999 seconds
ApertureValue - F 2.80
LightSource - Auto
Flash - Flash not fired, auto mode
FocalLength - 5.60 mm
FlashPixVersion - 0100
ColorSpace - sRGB
ExifImageWidth - 2048
ExifImageHeight - 1536
CustomRendered - Normal process
ExposureMode - Auto
White Balance - Auto
DigitalZoomRatio - 1.00 x
SceneCaptureType - Standard
GainControl - None

Maker Note (Vendor): -

Thumbnail: -
Compression - 6 (JPG)
XResolution - 72
YResolution - 72
ResolutionUnit - Inch
JpegIFOffset - 3076
JpegIFByteCount - 16571

Kolejny przykład, dla pewnych celów nie jest nam potrzebne bardzo precyzyjne określenie godziny, a wystarczy aby przedział był +- 15 minut.

Posłużę się drugim nierozwiązanym przez żadnego ze zwolenników PANCERNEJ BRZOZY zdjęciem.