Способ определения вертикальных углов рефракции

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ определения углов рефракции по смежным направлениям. Требуемый технический результат полезной модели достигается тем, что в исходном пункте измеряют средние значения зенитных расстояний по всем направлениям взаимной корреляции между определяют зенитными расстояниями по смежным направлениям,, определяют метеорологические параметры в исходном пункте и находят углы рефракциипо всем направлениям, соответствующие моментам инверсии радиационного баланса, а углы рефракции по искомым направлениям определяют по соотношению причем, перед измерением зенитного расстояния на определяемый пункт каждый раз измеряют 1 по базисному направлению.(72) Бектанов Болатбек Кожахметулы Есимова Карлыгаш Айтжановна Баложа Маржан митызы(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный аграрный университет Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан Бектанов Болатбек Кожахметулы(56) Островский А.Л.,Джуман Б.М.,Заблоцкий Ф.Д. И др., Учет атмосферных влияний на астрономогеодезические измерения, Недра - М. 1990(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УГЛОВ РЕФРАКЦИИ(57) Предлагаемая полезная модель относится к геодезическим угловым измерениям и может быть использована для определения высот точек методом тригонометрического нивелирования. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности Предполагаемая полезная модель относится к геодезическим угловым измерениям и может быть использована для определения высот точек методом тригонометрического нивелирования. Известен способ определения вертикальных углов рефракции по смежным направлениям,включающий создание на участке выполнения измерений так называемого рефракционного базиса, отметки концов которого определяют из геометрического нивелирования,находят теоретическое значение зенитного расстояния и измеряют по базисному направлению, определяют угол рефракции и принимают его для направлений,по которым измеряют зенитное расстояние(Бектанов Б.К. Определение угла рефракции с использованием рефракционного базиса. Научный журнал, Исследования, результаты, 2001, 4,с. 44-49). Недостатком способа является низкая точность в связи с тем, что углы рефракции по различным направлениям различны и использование базисного угла рефракции некорректно. Различие обусловлено неоднородностью подстилающей поверхности, а также метеорологических условий по направлениям. Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является так называемый видоизмененный способ рефракционного базиса,основанный на утверждении, что углы рефракции по различным направлениям относятся друг к другу обратно пропорционально эквивалентным высотам тех же направлений, при этом последовательно измеряют зенитные расстояния по всем направлениям, измеряют их длину и эквивалентную высоту над подстилающей поверхностью, а углы рефракции находят последовательно на основе пропорциональности их эквивалентным высотам,начиная с известного угла рефракции,определенного по базисному направлению(. Л. Островский, Б. М. Джуман, Ф. Д. Заблоцкий и др. Учет атмосферных влияний на астрономогеодезические измерения. М., Недра, 1990). Недостатком способа-прототипа является низкая точность,поскольку пропорциональность отношений углов рефракции по двум выделенным направлениям и отношению эквивалентных высот,определенным по тем же направлениям, во-первых,имеет нестрогий характер и, во-вторых, может выполняться лишь по определенным однородным трассам, что редко реализуется на практике. Кроме того, по каждому направлению необходимо определять эквивалентные высоты по соответствующим профилям местности, что усложняет способ и еще раз приводит к потере точности, поскольку для точного определения профиля необходимо выполнять нивелирование, а точность определения его по карте составляет примерно 1/5 высоты сечения рельефа. Задачей заявляемого способа является повышение точности определения углов рефракции по смежным направлениям. Поставленная задача достигается тем, что в способе определения вертикальных углов рефракции по смежным направлениям, при котором в исходном пункте определяют угол рефракции по базисному направлению на другой пункт и по нему углы рефракции по смежным направлениям с измерением по ним зенитных расстояний, согласно заявляемому способу, в исходном пункте измеряют средние значения зенитных расстояний-, и дисперсию длиннопериодических колебаний 2 по всем направлениям и функции взаимной корреляции между зенитными расстояниями по смежным направлениям,измеряют метеорологические параметры в исходном пункте и определяют углы рефракциипо всем направлениям,соответствующие моментам инверсии радиационного баланса, а углы рефракции по искомым направлениям находят по соотношению(1) причем, перед измерением зенитного расстояния на определяемый пункт каждый раз измеряютпо базисному направлению для уменьшения погрешности определения угла рефракции. Двойная индексация соответствует -му и -му направлениям, между зенитными расстояниями которых устанавливается корреляционная связь. Например, между первым и вторым, вторым и третьим, третьим и четвертым и т.д. либо каждый раз между первым (исходным) и любым другим. Первичный эффект, за счет которого достигается цель, состоит в наличии связи между углами рефракции смежных направлений,которая тождественна связи между зенитными расстояниями. Но, так как при определении связи также допускаются погрешности, то следует каждый раз устанавливать ее между безошибочным направлением (базисным) и определяемым с тем,чтобы не накапливать погрешности. Смысл заявляемого способа заключается в использовании связи между зенитными расстояниями по различным направлениям и того факта, что в моменты инверсии радиационного баланса температурные градиенты, формирующие вид рефракционной траектории, равны нулю. Сущность способа поясняется чертежами. На фиг.1 приведена схема измерений зенитных расстояний по смежным направлениям. На фиг.2 - вариант устройства для его реализации, осуществляемой следующим образом. В исходном пункте А (фиг.1) устанавливают угломерное устройство, например, высокоточный теодолит, снабженный блоком преобразования информации, а в пункте В и так далее до Е визирные цели. Направление А-В выбирают в качестве базиса и определяют отметки его концов Н и Н методом геометрического нивелирования и измеряют длины всех направлений. Находят теоретическое значение зенитного расстояния по линии -В в соответствии с формулой где зем - радиус Земли. Измеряют зенитные расстояния по всем направлениям. При этом предпочтительнее перед измерениемна определяемый пункт каждый раз измерять 1 по базисному направлению,поскольку угол рефракции на пункт В известен точно, хотя возможен вариант и последовательного изменения. Измеряют средние значения зенитных расстояний длиннопериодических Принципиально, имея в виду предыдущее замечание, достаточно измерить лишь дисперсию по базисному направлению. Измеряют 2 функции взаимной корреляции между зенитными расстояниями, хотя и в этом случае достаточно измерять, т.е. междуипо линии А - В. В исходном пункте измеряют метеорологические параметры, например, давление Р, температуру Т и влажность е, хотя влажностью можно и пренебречь по малости вклада для оптических волн, и находят угол рефракциипо всем направлениям,соответствующий моменту инверсии радиационного баланса или моменту наступления изотермии, в который температурный градиент равен нулю /0 по соотношению(3) где Р и Т принимают либо на фиксированный момент времени, либо усредненные, а углы рефракции по направлениям на определяемые пункты определяют по соотношению(4). Отметим, что время измеренийцелесообразно установить, исходя из выполнения условия где , 1 - значенияна концах временного интервала- коэффициент, определяемый точностью измерения- погрешность измерения . Практически можно принять 10. Кроме того, измерение целесообразно выполнять в моменты монотонных измерений- утренние и вечерние часы, хотя это непринципиально. Устройство для реализации заявляемого способа включает (фиг.2) угломерное устройство 1,например, высокоточный теодолит с диссекторным датчиком положения цели или интерференционный угломер с интерференционным визированием на цель, или любой другой, к которому подключен блок преобразования информации 2. Выходы его подключены к блоку усреднения 3 и дисперсиометру 4. Блок 3 подключен к дисперсиометру 4 и к коррелометру 5. Выход коррелометра и дисперсиометра подключен по входу вычислительного устройства 6, по второму входу которого подключен датчик метеопараметров 7 через блок вычисления 8. Искомые значения углов рефракции регистрируются блоком 9. Устройство работает следующим образом. Информация с угломера 1, преобразуясь в преобразователе 2, поступает в блок усреднения 3 и дисперсиометр 4, туда также поступает информация с блока усреднения. В коррелометре 5 реализуется алгоритм измерения функций взаимной корреляции. Одновременно информация о метеопараметрах с датчиков 7 поступает в блок 8, в котором реализуется алгоритм (3), и значенияодновременно с , ,,2 и 12 поступают в вычислительное устройство 6, затем на 9, где реализуется алгоритм (4). где черта означает усреднение. При этом теоретические зенитные расстояния по тем же линиям находят по формуле(5) Выражение (4) можно получить следующим образом. Для каждой пары направлений запишем уравнение регрессии. Точность определениязависит от точности измерения входящих в (4) параметров. Так из (3) легко получить выражение для средней квадратической погрешности определения(7) поскольку прибавление к случайной функции неслучайного параметра не изменяет ни функции взаимной корреляции, ни дисперсии, следовательно,по аналогии с (6), справедливо равенство где ,ошибки измерения Р и Т соответственно. При Р 760 мм.рт.ст.,1 мм. рт.ст.,2, Т 300 К,0,3. Погрешность же измерения , не превышает сотых долей, что также приводит к десятым долям в погрешности определения. Таким образом, заявляемый способ обладает большей точностью по сравнению с прототипом, его реализация возможна с использованием серийно выпускаемых отечественной промышленностью угломеров и радиотехнических средств. Кроме того,он проще, поскольку нет необходимости в определении эквивалентных высот. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Способ определения вертикальных углов рефракции, при котором в исходном пункте определяют угол рефракции по базисному направлению на другой пункт и по нему углы рефракции по другим направлениям с измерением зенитных расстояний, отличающийся тем, что в исходном пункте измеряют средние значения зенитных расстояний по всем направлениям,дисперсию длиннопериодических колебаний зенитного расстояния по направлениям 2 и функции взаимной корреляции между зенитными расстояниями по смежным направлениям,определяют метеорологические параметры в исходном пункте и находят углы рефракциипо всем направлениям, соответствующие моментам инверсии радиационного баланса, а углы рефракции по искомым направлениям определяют по соотношению причем, перед измерением зенитного расстояния на определяемый пункт каждый раз измеряют 1 по базисному направлению.