Спосіб визначення аномальної вертикальної рефракції

Спосіб визначення аномальної вертикальної рефракції, який заключається у тому, що задають основну опорну пряму двома точками контрольованих oб'єктів, встановлюють відлікову візирну марку у решті контрольованих точок, визначають їх координати відносно основної опорної прямої з урахуванням нормальної вертикальної рефракції і вимірюють аномальну вертикальну рефракцію по коливаннях зображення візирної марки, який відрізняється тим, що додатково задають допоміжну опорну пряму візирною віссю геодезичного оптичного приладу, визначають координати її точок відносно основної опорної прямої, а аномальну вертикальну рефракцію вимірюють у контрольованій точці, віддаль до якої вимірюють з точністю m pS ms = , 4,5 Δ Винахід відноситься до геодезичних вимірів, а конкретно - до способів визначення вертикальної рефракції у турбулентній атмосфері. Відомий спосіб визначення аномальної вертикальної рефракції, який полягає у тому, що задають основну опорну пряму двома точками контрольованих об'єктів, встановлюють відлікову візирну марку у решті контрольованих точок, визначають їх координати з урахуванням нормальної вертикальної рефракції і вимірюють аномальну вертикальну рефракцію по коливаннях зображень відлікової візирної марки (див.: Ямбаев Х.К. Геодезический контроль прямолинейности и соосности в строительстве. - М.: Недра, 1986. - С. 10). Але цей спосіб не забезпечує необхідної точності вимірів, оскільки дію аномальної вертикальної рефракції складно відокремити від відхилень від прямолінійності. Результати контролю прямолінійності залежать від таких факторів: власне відхилень контрольованих точок від прямолінійності, викривлення світлового променя внаслідок дії нормальної рефракції та відхилень променя внаслідок дії аномальної рефракції. Відомий спосіб не дає можливості відокремити дію кожного з факторів, зокрема, аномальної вертикальної рефракції. Відомий спосіб передбачає встановлення у одній з крайніх точок опорної прямої геодезичного приладу, візирна вісь зорової труби якого є основною опорною прямою. Передбачено визначення відхилень від прямолінійності та рефракції відносно цієї опорної прямої. Проте при високоточних вимірах прямолінійності і визначення рефракції необхідно застосовувати високоточні прилади, зокрема, для вимірювання вертикальної рефракції високоточні нівеліри, наприклад, Н05. За допомогою високоточних нівелірів найпростіше і найточніше виміряти аномальну вертикальну рефракцію, оскільки сітка ниток таких приладів має кутовий бісектор. Велике збільшення зорових труб високоточних нівелірів (до 45 крат) надає їм перевагу над будь-якими приладами при контролі прямолінійності. Але високоточні прилади такого типу не призначені для центрування над точкою. Окрім того, при контролі прямолінійності досить часто виникають ситуації, коли встановити доволі тяжкий і великий високоточний прилад з примусовим центруванням на кінцевій точці основної опорної прямої не має можливості. Можна встановити його за межами основної опорної прямої, наприклад, на штативі за кінцевою точкою основної опорної прямої. У цьому випадку для визначення відхилень контрольованих точок від прямолінійності і аномальної вертикальної рефракції необхідно знати віддалі від точки, у якій встановлено оптичний прилад, наприклад, високоточний нівелір, до кожної контрольованої точки. Ці виміри можна виконати за допомогою спеціальних віддалемірів, або за допомогою найпростіших інструментів для лінійних вимірів, наприклад, мірних стрічок, рулеток, або ниткового віддалеміра у трубі геодезичного приладу, наприклад, високоточного нівеліра. Застосування спеціальних віддалемірів передбачає обов'язкове вста (19) UA (11) 38640 (13) A де mp - задана точність визначення рефракції, S віддаль від одного з кінців основної опорної прямої до контрольованої точки, D - віддаль між основною і допоміжною опорними прямими. 38640 новлення над контрольованою точкою відбивача, який входить до комплекту приладу. Це значно ускладнює процес вимірювань, а у деяких випадках їх не можливо здійснити у зв'язку з неможливістю встановлення відбивача над контрольованою точкою. Наприклад, контрольована точка є штирем, або посадочним місцем механізму, над яким неможливо встановити штатив з відбивачем. Крім того, комплект віддалеміра дорожчий від високоточного нівеліра у сотні разів, а від найпростіших засобів лінійних вимірів у десятки тисяч разів. Вертикальну рефракцію у термічно турбулентній атмосфері визначають за залежністю P P d cp = 0,198 2 L + 8,132 2 Lgан , (1) T T де Р - тиск у Гпа; Т - абсолютна температура, L віддаль від приладу до контрольованої точки; gан - аномальний градієнт температури (див.: Учет атмосферних влияний на астрономогеодезические измерения / А.Л. Островский, Б.М. Джуман, Ф.Д. Заблоцкий, Н.И. Кравцов. - М.: Недра, 1990. - С. 53, 114). P dн = 0,198 2 L (2) T нормальна складова рефракції, тобто нормальна рефракція, а P d ан. ср = 8,132 2 Lg ан , (3) T середня аномальна рефракція, яка дорівнює максимальній амплітуді коливань зображень візирних цілей у турбулентній атмосфері. Аномальна вертикальна рефракція є наслідком турбулентності атмосфери, у якій хаотично переміщуються елементарні частинки. Її дія проявляється як видиме коливання візирних цілей при спостереженні їх у зорову тр убу. Максимальна амплітуда коливань дорівнює середній аномальній рефракції. Знання аномальної вертикальної рефракції дає можливість підвищити точність геодезичного контролю прямолінійності. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалити спосіб визначення аномальної вертикальної рефракції, в якому побудова допоміжної опорної прямої під кутом до основної дозволяє спростити спосіб і підвищити точність вимірювання рефракції та контролю прямолінійності. Поставлене завдання вирішують тим, що у способі визначення аномальної вертикальної рефракції, який полягає у тому, що задають основну опорну пряму двома точками контрольованих об'єктів, встановлюють відлікову візирну марку у решті контрольованих точок, визначають їх координати відносно основної опорної прямої з урахуванням нормальної вертикальної рефракції і вимірюють аномальну вертикальну рефракцію за коливаннями зображення візирної цілі, згідно з винаходом, додатково задають допоміжну опорну пряму візирною віссю геодезичного оптичного приладу, визначають координати її точок відносно основної опорної прямої, а аномальну вертикальну рефракцію вимірюють у контрольованій точці, віддаль до якої вимірюють з точністю m pS ms = , 4,5 Δ де mp - задана точність визначення рефракції; S віддаль від одного з кінців основної опорної прямої до контрольованої точки; Δ - віддаль між основною та допоміжною опорними прямими. У запропонованому способі задають допоміжну опорну пряму візирною віссю геодезичного приладу і визначають координати її точок відносно основної опорної прямої. Візирна вісь зорової труби високоточного нівеліра, яка є допоміжною опорною прямою, та основна опорна пряма є такими, що схре щуються. Контроль прямолінійності та вимірювання рефракції здійснюється відносно допоміжної опорної прямої. Точність вимірювання аномальної вертикальної рефракції за допомогою високоточного нівеліра підвищується. Внаслідок того, що відпадає необхідність у центруванні високоточного геодезичного приладу над точкою, а також завдяки великому збільшенню (кратності) зорової труби підвищується точність контролю прямолінійності, У зв'язку із тим, що точність вимірювання віддалей між точками обумовлена точністю вимірювання рефракції, спрощується процес віддалемірних вимірів за рахунок застосування найпростіших інструментів (стрічка, віддалемірні нитки). Процес вимірювань спрощується, а точність їх підвищується, На фігурі зображено схему визначення аномальної вертикальної рефракції у проекції на вертикальну площину, ВС - основна опорна пряма, що задана двома точками контрольованих об'єктів. М, N - контрольовані точки, у яких встановлюють відлікову візирну марку і координати яких уM та уN визначають відносно основної опорної прямої з врахуванням нормальної вертикальної рефракції. У цих же точках аномальну вертикальну рефракцію визначають за коливаннями зображень візирної марки. AC - допоміжна опорна пряма, яку задають візирною віссю геодезичного оптичного приладу, наприклад, високоточного нівеліра. Δ 1 координати точки А1 відносно основної опорної прямої у точці В; Δ M, Δ N - координати контрольованих точок М і N відносно основної опорної прямої відповідно; Si - віддаль від одного з кінців основної опорної прямої до контрольованої точки; S довжина основної опорної прямої. Аномальну вертикальну рефракцію визначають таким чином. Основну опорну пряму задають двома точками контрольованих об'єктів, наприклад, В і С, Встановлюють відлікову візирну марку у решті контрольованих точок, наприклад, М і N. Визначають координати їх, наприклад, уM і уN відносно основної опорної прямої. Для цього спостерігають у зорову трубу геодезичного приладу, наприклад, високоточного нівеліра, суміщаючи центр візирної марки з візирною віссю приладу. Розташування контрольованих точок відносно основної опорної прямої визначають з урахуванням нормальної вертикальної рефракції, для цього вимірюють метеорологічні параметри у момент вимірювань, визначають нормальну вертикальну рефракцію, наприклад, за залежністю (2) і враховують її величину при визначенні розташування візирної марки. Аномальну вертикальну рефракцію вимірюють за допомогою кутового бісектора високоточного нівеліра, фіксуючи у бісекторі амплітуду коливань центра марки. За однією з кінцевих точок 2 38640 основної опорної прямої, наприклад В, на невеликій віддалі, дещо більшій від найкоротшої віддалі візування, тобто найменшої віддалі фокусування зорової труби, наприклад, у точці А встановлюють геодезичний оптичний прилад, наприклад, високоточний нівелір типу Н05. Задають допоміжну опорну пряму візирною віссю нівеліра, яка проходить через точки А і С. Нівелір встановлюють так, щоб його візирна вісь розташувалася на. невеликій віддалі від основної опорної прямої, тобто щоб величина Δ 1 не перевищувала кількох десятків мм, наприклад, Δ 1£50 мм. Для визначення величини Δ 1 встановлюють у точці В відлікову візирну марку, суміщають центр марки з візирною віссю зорової труби і відраховують по шкалі марки. У кожній з контрольованих точок встановлюють візирну марку і вводять центр марки у кутовий бісектор сітки ниток зорової труби. Переміщують марку так, щоб амплітуда коливань зображення центра марки дотикалася ліній кутового бісектора. Величину аномальної вертикальної рефракції визначають за залежністю dан=а-уi-dн-D, де а - відлік по шкалі марки; уі - відхилення від прямолінійності визначені, наприклад, на момент відсутності аномальної вертикальної рефракції; dн - нормальна вертикальна рефракція, яку визначають, наприклад, за залежніст. (2); Δ1 Si , S де Si - віддалі від кінця основної опорної прямої до контрольованих точок, які вимірюють з точністю m pS ms = , 4,5 Δ Δі = де mp - задана точність визначення рефракції, S віддаль від одного з кінців основної опорної прямої до контрольованої точки, D - віддаль між основною і допоміжною опорними прямими. Наприклад, якщо m p =1 мм, D=50 мм, S=300 м, то m s=1300 мм, тобто віддаль S може бути виміряна з помилкою більшою від 1 м. Вона може бути виміряна нитковим віддалеміром зорової труби високоточного нівеліра, який забезпечує відносну точність 1/300. Прямолінійність, аномальну вертикальну рефракцію та віддаль до точки, у якій вимірюють прямолінійність, можна визначити за допомогою одного приладу - високоточного нівеліра. З'являється можливість проводити вимірювання за будьяких умов і забезпечити їх необхідну точність. Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3