ES2365471B1 - APPARATUS AND PROCEDURE FOR TRACKING THE HEAVENLY DOME. - Google Patents
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Abstract
Aparato y procedimiento para rastrear la bóveda celeste.#La invención describe un aparato (1) para rastrear la bóveda celeste con el objeto de detectar fuentes de contaminación lumínica, que comprende: un fotómetro (2) adecuado para cuantificar la luz procedente de una región concreta de la bóveda celeste; una base móvil (3) a la que está fijado el fotómetro (2), adecuada para dirigir dicho fotómetro (2) hacia cualquier región de la bóveda celeste; y un medio de procesamiento conectado al fotómetro (2) y a la base móvil (3), capaz de controlar la orientación de la base móvil (3) y de detectar las fuentes de contaminación lumínica a partir de los datos de luminosidad obtenidos por el fotómetro (2).Apparatus and method for tracking the celestial vault. # The invention describes an apparatus (1) for tracking the celestial vault in order to detect sources of light pollution, comprising: a photometer (2) suitable for quantifying light from a region concrete of the celestial vault; a mobile base (3) to which the photometer (2) is fixed, suitable for directing said photometer (2) towards any region of the celestial vault; and a processing medium connected to the photometer (2) and the mobile base (3), capable of controlling the orientation of the mobile base (3) and detecting sources of light pollution from the luminosity data obtained by the photometer (2).
Description
Aparato y procedimiento para rastrear la bóveda celeste. Apparatus and procedure to track the celestial vault.
Objeto de la invención Object of the invention
El objeto de la presente invención es un aparato para rastrear la bóveda celeste con el objeto de localizar fuentes de contaminación lumínica y realizar un seguimiento de la evolución de las mismas. Otro objeto de la invención es un procedimiento para operar el aparato anterior. The object of the present invention is an apparatus for tracking the celestial vault in order to locate sources of light pollution and monitor their evolution. Another object of the invention is a method for operating the previous apparatus.
Estado de la técnica State of the art
En ciertos entornos existe la necesidad de cuantificar la contaminación lumínica nocturna procedente de la bóveda celeste. Es el caso, por ejemplo, de entornos naturales protegidos afectados contaminación lumínica proveniente de núcleos urbanos cercanos u otras fuentes de contaminación lumínica. Actualmente, un modo de medir la contaminación lumínica es utilizar desde tierra un fotómetro que mide los niveles de luminosidad globales. Sin embargo, este método no permite identificar dónde se encuentran las fuentes de contaminación lumínica para poder tomar acciones correctivas en caso necesario. In certain environments there is a need to quantify night light pollution from the celestial vault. This is the case, for example, of protected natural environments affected by light pollution from nearby urban centers or other sources of light pollution. Currently, one way to measure light pollution is to use a photometer from the ground that measures global brightness levels. However, this method does not allow to identify where the sources of light pollution are to be able to take corrective action if necessary.
También existen algunos sistemas que operan desde satélites artificiales, como por ejemplo el descrito en el documento “Naked eye star visibility and limiting magnitude mapped from DMSP-OLS satellite data”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 323, 34-46 (2001). Sin embargo, la información obtenida vía satélite tampoco es representativa de la problemática relativa a la contaminación lumínica presente al nivel del suelo. There are also some systems that operate from artificial satellites, such as the one described in the document “Naked eye star visibility and limiting magnitude mapped from DMSP-OLS satellite data”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 323, 34-46 (2001 ). However, the information obtained via satellite is also not representative of the problem related to light pollution present at ground level.
Descripción de la invención Description of the invention
El procedimiento de la invención describe un aparato que no sólo es capaz de medir la contaminación lumínica global de un lugar, sino que detecta fuentes de contaminación lumínica individuales, así como su contribución a la contaminación lumínica global del lugar y su evolución con el tiempo. La invención es especialmente útil para realizar una evaluación y seguimiento de las fuentes de contaminación lumínica que afectan a entornos naturales protegidos. The process of the invention describes an apparatus that is not only capable of measuring the global light pollution of a place, but also detects sources of individual light pollution, as well as its contribution to the global light pollution of the place and its evolution over time. The invention is especially useful for evaluating and monitoring sources of light pollution that affect protected natural environments.
Según un aspecto de la invención, se describe un aparato para rastrear la bóveda celeste que comprende un fotómetro, una base móvil y un medio de procesamiento. A continuación se describen estos elementos: According to one aspect of the invention, an apparatus for tracking the celestial vault comprising a photometer, a mobile base and a processing means is described. These elements are described below:
a) Un fotómetro a) A photometer
A diferencia de los fotómetros utilizados en la técnica anterior, que están configurados para cuantificar la luminosidad global que llega a un punto, el fotómetro de la invención es adecuado para cuantificar la luz procedente de una región concreta de la bóveda celeste. Dicho de otro modo, se trata de un fotómetro direccional. Como se explicará con mayor detalle en las siguientes páginas, el uso de un fotómetro de este tipo permite determinar la localización de fuentes individuales de contaminación lumínica. Unlike the photometers used in the prior art, which are configured to quantify the overall brightness that reaches a point, the photometer of the invention is suitable for quantifying light from a specific region of the celestial vault. In other words, it is a directional photometer. As will be explained in greater detail on the following pages, the use of such a photometer allows to determine the location of individual sources of light pollution.
Además, según una realización preferida la región de la bóveda celeste cuya luminosidad cuantifica el fotómetro es esencialmente puntual. Por ejemplo, podrían utilizarse fotómetros con una longitud focal mínima de 70 mm. Según otra realización preferida, el fotómetro es un fotodiodo o un dispositivo CCD. In addition, according to a preferred embodiment, the region of the celestial vault whose luminosity quantifies the photometer is essentially punctual. For example, photometers with a minimum focal length of 70 mm could be used. According to another preferred embodiment, the photometer is a photodiode or a CCD device.
b) Una base móvil b) A mobile base
El fotómetro está fijado a una base móvil, que está configurada para dirigir dicho fotómetro hacia cualquier región de la bóveda celeste. Preferentemente se trata de un dispositivo de tipo altazimutal (en inglés, “pan and tilt”), análogo a los utilizados habitualmente para soportar cámaras de circuito cerrado de TV, que normalmente comprenden un primer eje giratorio 360º en un plano sobre el cual una cabeza puede inclinarse hacia arriba The photometer is fixed to a mobile base, which is configured to direct said photometer to any region of the celestial vault. Preferably it is a device of the altazimuthal type (in English, "pan and tilt"), analogous to those commonly used to support CCTV cameras, which normally comprise a first rotating axis 360 ° in a plane on which a head can lean up
o abajo alrededor de un segundo eje. Sin embargo, cualquier tipo de base móvil es posible siempre que sea adecuada para orientar el fotómetro hacia cualquier punto del espacio de la bóveda celeste. or down around a second axis. However, any type of mobile base is possible as long as it is suitable for orienting the photometer towards any point in the space of the celestial vault.
Preferentemente, la base móvil está instalada sobre un panel de color blanco para minimizar el efecto del calentamiento producido por el sol durante todo el día. Preferably, the mobile base is installed on a white panel to minimize the effect of heating produced by the sun throughout the day.
c) Un medio de procesamiento c) A means of processing
El medio de procesamiento está conectado a la base móvil y al fotómetro, y sirve para controlar la orientación de la base móvil y para detectar la posición de fuentes de contaminación lumínica a partir de los datos de luminosidad obtenidos por el fotómetro. En el presente contexto, se entiende que el medio de procesamiento comprende además unos medios de almacenamiento que servirán para almacenar los datos obtenidos en rastreos sucesivos. Por ejemplo, podría tratarse de un ordenador equipado con disco duro, aunque también sería posible emplear microcontroladores, microprocesadores, DSP’s, FPGA’s, ASIC’s o combinaciones de los mismos. The processing medium is connected to the mobile base and the photometer, and serves to control the orientation of the mobile base and to detect the position of sources of light pollution from the luminosity data obtained by the photometer. In the present context, it is understood that the processing means further comprises storage means that will serve to store the data obtained in successive traces. For example, it could be a computer equipped with a hard disk, although it would also be possible to use microcontrollers, microprocessors, DSP’s, FPGA’s, ASIC’s or combinations thereof.
Según una realización preferida, el aparato comprende además una cúpula transparente que protege el fotómetro y la base móvil. Por ejemplo, puede tratarse de una cúpula semiesférica de vidrio o metacrilato de alta calidad óptica adecuada para soportar fenómenos meteorológicos adversos como la lluvia o el viento. Adicionalmente, para evitar que se produzca condensación sobre la cúpula transparente, el panel preferentemente comprende unas perforaciones de ventilación que permiten la salida de la humedad de la cúpula. According to a preferred embodiment, the apparatus further comprises a transparent dome that protects the photometer and the mobile base. For example, it may be a hemispherical glass or methacrylate dome of high optical quality suitable to withstand adverse weather events such as rain or wind. Additionally, to prevent condensation from occurring on the transparent dome, the panel preferably comprises ventilation perforations that allow moisture to escape from the dome.
Según un segundo aspecto de la invención, se describe un procedimiento para rastrear la bóveda celeste utilizando el aparato descrito anteriormente que comprende los siguientes pasos: According to a second aspect of the invention, a method for tracking the celestial vault using the apparatus described above comprising the following steps is described:
1) Operar la base móvil para que el fotómetro realice un rastreo de la bóveda celeste. Durante el rastreo, se registra en cada punto la luminosidad del cielo, que normalmente se traduce en niveles de brillo. 1) Operate the mobile base so that the photometer tracks the celestial vault. During tracking, the brightness of the sky is recorded at each point, which normally results in brightness levels.
2) A continuación, almacenar los datos de luminosidad obtenidos por el fotómetro. 2) Next, store the luminosity data obtained by the photometer.
3) Por último, detectar fuentes de contaminación lumínica presentes en la bóveda celeste. 3) Finally, detect sources of light pollution present in the celestial vault.
La detección de fuentes de contaminación lumínica se puede hacer de diferentes formas, aunque según una realización preferida se compara la luminosidad de la bóveda celeste obtenida en un rastreo con la luminosidad de una bóveda celeste no contaminada que se toma como referencia. Así, si durante el rastreo se detecta una fuente lumínica que no existía en el cielo no contaminado, se puede determinar que se trata de una fuente contaminación lumínica. Este proceso de detección permite descartar como fuentes de contaminación lumínica fuentes de luz naturales como la luna, estrellas brillantes, etc. The detection of sources of light pollution can be done in different ways, although according to a preferred embodiment, the luminosity of the celestial vault obtained in a trace is compared with the luminosity of an uncontaminated celestial vault taken as a reference. Thus, if a light source that did not exist in the uncontaminated sky is detected during tracking, it can be determined that it is a light pollution source. This detection process allows natural light sources such as the moon, bright stars, etc. to be discarded as sources of light pollution.
Preferentemente, el procedimiento comprende además el paso de almacenar la posición de las fuentes de contaminación lumínica detectadas y su luminosidad. Preferably, the method further comprises the step of storing the position of the sources of light pollution detected and their luminosity.
Según otra realización preferente, el procedimiento comprende además el paso de determinar la evolución de dichas fuentes de contaminación lumínica comparando su luminosidad con la obtenida en rastreos anteriores. According to another preferred embodiment, the method further comprises the step of determining the evolution of said light pollution sources by comparing their luminosity with that obtained in previous traces.
En otra realización preferida más, el procedimiento de la invención comprende el paso de determinar la contribución a la contaminación lumínica total de cada una de las fuentes lumínicas detectadas. In yet another preferred embodiment, the process of the invention comprises the step of determining the contribution to the total light pollution of each of the detected light sources.
Además, aunque la invención descrita incluye aparatos de ordenador y procesos ejecutados en tales equipos, la invención se extiende igualmente a los programas de ordenador, particularmente los programas de ordenador que se encuentran situados sobre o dentro de una portadora, adaptados para llevar a la práctica la invención. El programa puede tener la forma de código fuente, código objeto, una fuente intermedia de código y código objeto, por ejemplo, como en forma parcialmente compilada, o en cualquier otra forma adecuada para uso en la puesta en práctica de los procesos según la invención. La portadora puede ser cualquier entidad o dispositivo capaz de soportar el programa. In addition, although the described invention includes computer apparatus and processes executed in such equipment, the invention also extends to computer programs, particularly computer programs that are located on or within a carrier, adapted to implement the invention. The program may have the form of source code, object code, an intermediate source of code and object code, for example, as in partially compiled form, or in any other form suitable for use in the implementation of the processes according to the invention . The carrier can be any entity or device capable of supporting the program.
Por ejemplo, la portadora podría incluir un medio de almacenamiento, por ejemplo, una memoria ROM, una memoria CD ROM o una memoria ROM de semiconductor, o un soporte de grabación magnética, por ejemplo, un disco flexible o un disco duro. Además, la portadora puede ser una portadora transmisible, por ejemplo, una señal eléctrica u óptica que podría transportarse a través de cable eléctrico u óptico, por radio o por cualesquiera otros medios. For example, the carrier could include a storage medium, for example, a ROM, a CD ROM or a semiconductor ROM, or a magnetic recording medium, for example, a floppy disk or a hard disk. In addition, the carrier can be a transmissible carrier, for example, an electrical or optical signal that could be transported through electrical or optical cable, by radio or by any other means.
Cuando el programa va incorporado en una señal que puede ser transportada directamente por un cable u otro dispositivo o medio, la portadora puede estar constituida por dicho cable u otro dispositivo o medio. When the program is incorporated into a signal that can be directly transported by a cable or other device or medium, the carrier may be constituted by said cable or other device or means.
Como variante, la portadora podría ser un circuito integrado en el que va incluido el programa, estando el circuito integrado adaptado para ejecutar, o para ser utilizado en la ejecución de, los procesos correspondientes. As a variant, the carrier could be an integrated circuit in which the program is included, the integrated circuit being adapted to execute, or to be used in the execution of, the corresponding processes.
Breve descripción de las figuras Brief description of the fi gures
La Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de un aparato de acuerdo con la presente invención. Fig. 1 shows a perspective view of an apparatus according to the present invention.
La Fig. 2 muestra una vista en perspectiva más detallada de la base móvil y el fotómetro según la presente invención. Fig. 2 shows a more detailed perspective view of the mobile base and the photometer according to the present invention.
Descripción de una realización preferente Description of a preferred embodiment
Se describe a continuación una realización preferente de la invención haciendo referencia a las figuras adjuntas, que muestran sendas vistas en perspectiva de un ejemplo de aparato (1) para rastrear la bóveda celeste según la invención. Concretamente, se aprecia cómo el fotómetro (2) está fijado a la base móvil (3). El medio de procesamiento, que en este ejemplo es un ordenador equipado con un disco duro, no se muestra en las figuras. La base móvil (3) de este ejemplo comprende dos ejes de rotación, un primer eje (E1) vertical sirve para orientar el fotómetro a derecha o izquierda, mientras que un segundo eje (E2) horizontal permite orientar el fotómetro (2) hacia arriba o hacia abajo. A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the attached figures, which show perspective views of an example of an apparatus (1) for tracking the celestial vault according to the invention. Specifically, it can be seen how the photometer (2) is fixed to the mobile base (3). The processing medium, which in this example is a computer equipped with a hard disk, is not shown in the fi gures. The mobile base (3) of this example comprises two rotation axes, a first vertical axis (E1) serves to orient the photometer to the right or left, while a second horizontal axis (E2) allows the photometer (2) to be oriented upwards or down.
La Fig. 1 también muestra la cúpula (4) transparente que protege el fotómetro (2) y la base móvil (3) de condiciones climatológicas adversas. Además, se observa cómo la base móvil (3) está dispuesta sobre un panel (5) de color blanco que evita un calentamiento excesivo y que comprende unas perforaciones (6) para permitir la salida de humedad del interior de la cúpula (4) transparente. Fig. 1 also shows the transparent dome (4) that protects the photometer (2) and the mobile base (3) from adverse weather conditions. In addition, it can be seen how the mobile base (3) is arranged on a white panel (5) that prevents excessive heating and that includes perforations (6) to allow moisture to escape from inside the transparent dome (4) .
Un ejemplo del procedimiento de la invención, por tanto, comprende los siguientes pasos: An example of the process of the invention, therefore, comprises the following steps:
1) El ordenador envía las órdenes adecuadas a la base móvil (3) para realizar un rastreo de la bóveda celeste. Para ello, con el fotómetro (2) mirando en dirección horizontal, se hace girar la base móvil (3) alrededor del eje vertical (E1) y se va aumentando paulatinamente el ángulo de elevación del eje horizontal (E2) hasta llegar a la vertical. 1) The computer sends the appropriate orders to the mobile base (3) to track the celestial vault. To do this, with the photometer (2) facing horizontally, the mobile base (3) is rotated around the vertical axis (E1) and the elevation angle of the horizontal axis (E2) is gradually increased until it reaches the vertical .
2) Se almacena en disco duro del ordenador el valor del brillo correspondiente de cada punto de la bóveda celeste. 2) The corresponding brightness value of each point in the celestial vault is stored on the hard disk of the computer.
3) El ordenador determina la posición de las fuentes de contaminación lumínica. Para ello, compara el brillo de cada punto de la bóveda celeste obtenido en el rastreo con un brillo de referencia correspondiente a una bóveda celeste no contaminada. Se entiende que la bóveda celeste no contaminada con la que se realiza la comparación corresponde a aproximadamente la misma hora y momento del ciclo lunar en que se ha realizado el rastreo. De este modo, no se confundirá la luna o algunas estrellas brillantes con fuentes de contaminación lumínica. 3) The computer determines the position of the sources of light pollution. To do this, compare the brightness of each point of the celestial vault obtained in the trace with a reference brightness corresponding to an unpolluted celestial vault. It is understood that the uncontaminated celestial vault with which the comparison is made corresponds to approximately the same time and moment of the lunar cycle in which the tracking was performed. In this way, the moon or some bright stars will not be confused with sources of light pollution.
4) A continuación, se almacena en el disco duro del ordenador la posición de las fuentes detectadas y su brillo. 4) Next, the position of the detected sources and their brightness are stored on the hard disk of the computer.
Este procedimiento se repite varias veces por noche a unas horas determinadas. A partir de estos datos, para cada fuente de contaminación lumínica el ordenador determina algunos parámetros útiles, como por ejemplo el valor promedio de la contaminación lumínica que arrojan o el valor máximo de dicha contaminación. Además, repitiendo el procedimiento durante noches sucesivas es posible evaluar la evaluación de las fuentes de contaminación lumínica, así como la contribución de cada una de ellas a la contaminación lumínica global. This procedure is repeated several times a night at certain times. From this data, for each source of light pollution the computer determines some useful parameters, such as the average value of the light pollution they throw or the maximum value of such pollution. In addition, by repeating the procedure during successive nights it is possible to evaluate the evaluation of the sources of light pollution, as well as the contribution of each of them to the global light pollution.
Claims (16)
- 2. 2.
- Aparato (1) según la reivindicación 1, donde la región de la bóveda celeste cuya luminosidad cuantifica el fotómetro (2) es esencialmente puntual. Apparatus (1) according to claim 1, wherein the region of the celestial vault whose luminosity quantifies the photometer (2) is essentially punctual.
- 4. Four.
- Aparato (1) según la reivindicación 3, que además comprende una cúpula transparente (4) que protege el fotómetro (2) y la base móvil (3). Apparatus (1) according to claim 3, further comprising a transparent dome (4) that protects the photometer (2) and the mobile base (3).
- 5. 5.
- Aparato (1) según la reivindicación 4, donde el panel (5) tiene unas perforaciones (6) adecuadas para evitar la condensación sobre la cúpula transparente (4). Apparatus (1) according to claim 4, wherein the panel (5) has perforations (6) suitable to prevent condensation on the transparent dome (4).
- 6. 6.
- Aparato (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el fotómetro (2) es un fotodiodo o un dispositivo CCD. Apparatus (1) according to any of the preceding claims, wherein the photometer (2) is a photodiode or a CCD device.
- 7. 7.
- Aparato (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la base móvil (3) es un dispositivo de tipo altazimutal. Apparatus (1) according to any one of the preceding claims, wherein the mobile base (3) is a device of the altazimuthal type.
- 8. 8.
- Procedimiento para rastrear la bóveda celeste utilizando el aparato descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: operar la base móvil (3) para que el fotómetro (2) realice un rastreo de la bóveda celeste; Method for tracking the celestial vault using the apparatus described in any of claims 1-7, characterized in that it comprises the following steps: operating the mobile base (3) so that the photometer (2) makes a tracing of the celestial vault;
- 9. 9.
- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, donde el paso de detectar fuentes de contaminación lumínica se realiza comparando la luminosidad de la bóveda celeste obtenida en un rastreo con la luminosidad de una bóveda celeste no contaminada. Method according to claim 8, wherein the step of detecting sources of light pollution is performed by comparing the luminosity of the celestial vault obtained in a trace with the luminosity of an unpolluted celestial vault.
- 10. 10.
- Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-9, que además comprende el paso de almacenar la posición de las fuentes de contaminación lumínica detectadas y su luminosidad. Method according to any of claims 8-9, further comprising the step of storing the position of the sources of light pollution detected and their luminosity.
- 11. eleven.
- Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-10, que además comprende el paso de determinar la evolución de dichas fuentes de contaminación lumínica comparando su luminosidad con la de rastreos anteriores. Method according to any of claims 8-10, which further comprises the step of determining the evolution of said sources of light pollution by comparing their luminosity with that of previous traces.
- 12. 12.
- Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-11, que además comprende el paso de determinar la contribución a la contaminación lumínica total de cada una de las fuentes lumínicas detectadas. Method according to any of claims 8-11, which further comprises the step of determining the contribution to the total light pollution of each of the detected light sources.
- 13. 13.
- Programa de ordenador que comprende instrucciones de programa para hacer que un ordenador lleve a la práctica el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8-12. Computer program comprising program instructions for making a computer carry out the method according to any of claims 8-12.
- 14. 14.
- Programa de ordenador según la reivindicación 13, incorporado en medios de almacenamiento. Computer program according to claim 13, incorporated into storage media.
- 15. fifteen.
- Programa de ordenador según la reivindicación 13, soportado en una señal portadora. Computer program according to claim 13, supported on a carrier signal.
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- REPORTE TÉCNICO. INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEFPIY CÁMARA ALL-SKY EN JICAMARCA. Radio Observatorio de Jicamarca. OSCAR A. VELIZ CASTILLO et al. 15.12.2009. Todo el Documento. 1-15 TECHNICAL REPORT. INSTALLATION AND OPERATION DEFPIY ALL-SKY CAMERA IN JICAMARCA. Jicamarca Radio Observatory. OSCAR A. VELIZ CASTILLO et al. 15.12.2009. Whole document. 1-15
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- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO Claims Claims 1-15 IF NOT
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- CÁMARA ALL-SKY (OSCAR A. VELIZ CASTILLO), todo el documento 15.12.2009 ALL-SKY CAMERA (OSCAR A. VELIZ CASTILLO), the whole document 15.12.2009
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