Спосіб визначення вертикальної рефракції

Спосіб визначення вертикальної рефракції, який полягає у тому, що на ділянці нівелювання встановлюють два високоточні нівеліри на однаковій віддалі від задньої та передньої рейок, наводять нівеліри на рейки, виконують виміри шляхом фіксації відліків по рейках і за результатами вимірів визначають величину рефракції, враховуючи, 38641 xi=(ll+l’l)-(li+l’i)+hl-hi (9) Вранці, при інверсії температури (вертикальні градієнти температури у додатні), рефракція додатна. Величину її можна обчислити за формулою: P 2 -2 P 2 r = 0,135 L 10 + 0,0395 Lγ (10) T2 T2 де: Р - тиск в ГПа; Т - абсолютна температура; L - віддаль від приладу до рейки; g - вертикальний градієнт температури. При g=0 рефракція ще додатна P 2 -2 r = 0,135 (11) L 10 T2 так само вона додатна при нормальних градієнтах gн (g=gн=-0,0098 град/м). Тоді діє тільки нормальна рефракція P 2 -3 rн = 0,962 (12) L 10 T2 Коли середні аномальні градієнти gан. за величиною рівні -0,0244 град/м (gан=-0,0244 град/м) рефракція відсутня r=0. При ІgанІ>0,0244 град/м рефракція стає від'ємною. Так змінюється нівелірна рефракція у ранкову видимість. Ввечері видимість рефракція змінюється за зворотною послідовністю: від'ємна рефракція поступово переходить у r=0, а потім rн стає додатною, зростає і має максимальне значення при інверсії температури. Величина рефракції може бути заздалегідь прогнозована і її визначають за залежністю (11), коли g=0 або за залежністю (12), коли r=rн (g=-0,0098 град/м). Рефракція відсутня (r=0), коли /g/>0,0244 град/м. Різницю рефракцій хi визначають за формулою (9), а заздалегідь прогнозоване значення рефракції - за формулою, наприклад, (12) rk=rн, або sk=2rн. Тоді: sl=sk-xk (13) Значення рефракції у любому циклі вимірів визначають за залежністю: sl=sI+xi (14) Запропонованим способом рефракцію визначають таким чином. На горизонтальній ділянці нівелювання довжиною, наприклад, 100 м з однорідною підстелюючою поверхнею встановлюють поруч два високоточні нівеліри, наприклад, Н05 з мінімальною різницею у висоті. Віддаль від кожного нівеліра до задньої та передньої рейки однакова і відрізняється не більше, ніж на 2 см. Нівеліри встановлюють таким чином, щоб випирання штативів були відсутні. Рейки встановлюють у рейкотримачах, а осідання костилів має бути відсутнім. Нівелювання виконують за вимогами "Інструкції..." до нівелювання 1 класу. Наводять нівеліри на рейки згідно з програмою вимірів і фіксують відліки одночасно двома нівелірами. Виміри виконують багаторазово впродовж дня, наприклад, у ранкову та вечірню видимості. У кожну з видимостей виконують, наприклад, по 5-8 циклів вимірів з інтервалом, наприклад, 20-30 хв. Визначають зміну рефракції за формулою xi=(ll+l’l)(li+l’i)+hl-hi, де ll і l’l - відліки по рейці, взяті першим та другим нівеліром відповідно для першого циклу вимірів; li і l’i - відліки по рейці взяті першим та другим нівеліром відповідно у і-ому циклі вимірів; hl і hi - різниці висот у першому та і-ому циклах відповід нозованої величини рефракції у певний момент часу, визначають рефракцію у будь-який момент вимірів. Очевидно, що запропонований спосіб визначення рефракції значно простіший від відомого, хоча б за рахунок зменшення кількості станцій. Оскільки рефракцію визначають безпосередньо, підвищується достовірність результатів. Спосіб, що пропонується, дає можливість безпосередньо визначити рефракцію без скорочення довжини плечей нівелювання - 50 м. Рейки та нівеліри встановлюють так, щоб виключити осідання костилів, випирання штативів та інших впливів. З метою одержання однозначних та одноманітних результатів вимірів ділянка нівелювання має бути горизонтальною з однорідною підстелюючою поверхнею. Нівелювання виконують за вимогами нівелювання 1 класу, а відліки по рейках беруть одночасно з двох нівелірів, які встановлюють один біля одного з мінімальною різницею у висоті. Відліки беруть впродовж світлого часу доби, наприклад, у ранкову та вечірню видимості з інтервалом, наприклад, 20-30 хв. З першого циклу відліків однієї рейки парою нівелірів можна скласти систему рівнянь a+rl=ll a+rl-hl=l’l (2) де а - невідомий безпомилковий (не спотворений рефракцією) відлік; rl - шукана рефракція; ll та l'l - відліки, взяті першим та другим нівеліром відповідно у першому циклі вимірів; hl - різниця висот нівелірів. Для i-того циклу вимірів рівняння (2) мають вигляд а-rі=li a+ri-hi=l'i (3) Тут: ri - рефракція у і-ому циклі; li та l’I - відліки, взяті першим та другим нівеліром відповідно у і-тому циклі вимірів; hі - різниця висот нівелірів при вимірюваннях у ітому циклі. Залежності (2) і (3) справедливі для одночасних вимірів двома нівелірами, коли рефракція діє на відліки першим та другим нівеліром однаково. У них враховані тільки ті систематичні помилки, які суттєво спотворюють відліки, а власне: рефракції rі та різниці висот нівелірів hi, зміна якої обумовлена не зміною висот приладів, а, переважно, порушенням паралельності візирної осі та осі циліндричного рівня кожного з нівелірів, що змінюється залежно від денної зміни температури повітря. Різниці висот нівелірів визначають як різницю відліків по рейках, наприклад, hl=ll-l’l. Слід зауважити, що впродовж дня рефракція два рази змінює знак. Якщо скласти рівняння систем (2) і (3) окремо, одержимо: 2a+2rl-hl=ll+l’l (4) 2a+2ri-hi=ll+l’l (5) а віднявши від виразу (4) вираз (5), маємо: 2rl-2ri=(ll+l’l)-(li+І'i)+hl-hi (6) Якщо прийняти rl та ri за часткові рефракції, то загальні рефракції будуть sl=2rl; si=2ri (7) Після введення позначення хi=sl-si (8) отримаємо остаточну формулу для визначення зміни рефракції у першому та і-ому циклах вимірів. 2 38641 но. Зміна різниці висот нівелірів залежить від денної зміни температури і входить у значення відліків по рейках. Усі поділки рейки, на які наводили сітки ниток нівелірів обов'язково компарують. Визначають рефракцію у моменти часу, коли значення її заздалегідь прогнозоване, наприклад, у моменти встановлення нормальної рефракції rн. Вона починає діяти за 5 хв. до появи або затухання коливань зображень штрихів рейки. Час дії нормальної рефракції rн продовжується близько 20 хв. Вимірюють метеорологічні параметри атмосфери тиск (Р) і температуру (Т) на висоті нівелірів або користуються даними найближчої метеостанції і визнача ють заздалегідь прогнозоване значення rн за залежністю: P 2 -3 rн = 9,62 L 10 T2 Наприклад, при Р=980 ГПа, Т=290°К при L=50 м, rн=0,0280 мм. Загальну рефракцію визначають за залежністю: sk=2rн, a sl=sk-xk Рефракцію у і-ому циклі визначають за залежність si=sl+xi, де sl - вертикальна рефракція у момент часу, коли значення її заздалегідь прогнозоване. __________________________________________________________ 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