Спосіб визначення похибки перефокусування зорових труб геодезичних приладів

Винахід відноситься до геодезичних вимірів, а, конкретно, до способів визначення похибок геодезичних приладів. Відомий спосіб визначення похибки перефокусування зорових тр уб геодезичних приладів заключається у тому, що встановлюють прилад, відлічують рейки, розміщені у точках, розташованих на однаковій віддалі від приладу, переставляють прилад в одну із точок встановлення рейки і відлічують рейки, розташовані на різних віддалях від приладу, визначають похибки, що впливають на результати вимірювань, вводять їх у вигляді поправок у результати вимірювань, і визначають похибку перефокусування зорової труби (инструкция по нивелированию І,II,III и IY классов /И57 Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР. - М.: Недра, 1990. С.97-100). Однак на точність визначення похибки перефокусування зорових труб протиставленим способом впливає величина рефракції. За умовами дослідження названої похибки спочатку відлічують рейки, що розташовані на однаковій віддалі від приладу. Прилад не перефокусовують, тому, похибка за перефокусування не впливає на результати вимірювань. Вплив рефракції, нормальної та аномальної, на відлічування цих рейок буде однаковий, оскільки за умовами досліджень ділянка, де виконують вимірювання, є горизонтальною і має однакову підстелюючу поверхню. Після переставлення приладу в одну із точок встановлення рейки віддаль між приладом і рештою рейок на кожній точці стає неоднаковою. Тому рефракція буде по різному впливати на результати відлічування рейок. На відліки рейок, розташованих ближче до приладу, рефракція буде впливати менше, а на ті, що розташовані далі від приладу - суттєвіше, оскільки лінійна рефракція пропорційна квадрату віддалі. Похибки від впливу ре фракції за величиною можуть бути співрозмірні з похибками перефокусування зорової труби. Інстр укції з визначення похибки перефокусування зорових труб не вимагають враховувати похибку рефракції, що погіршує точність визначення похибки перефокусування зорових труб геодезичних приладів. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалити спосіб визначення похибки перефокусування зорових труб геодезичних приладів, в якому враховують вплив рефракції на визначення похибки перефокусування, що дає можливість підвищити точність способу. Поставлене завдання вирішують тим, що у способі визначення похибки перефокусування зорових труб геодезичних приладів, який заключається у тому, що встановлюють прилад, відлічують рейки розміщені у точках, розташованих на однаковій віддалі від приладу, переставляють прилад в одну із точок встановлення рейки і відлічують рейки, розташовані на різних віддалях від приладу, визначають похибки, що впливають на результати вимірювань, вводять їх у вигляді поправок у результати вимірювань і визначають похибку перефокусування зорової труби, згідно з винаходом перед введенням поправок додатково вимірююють метеорологічні параметри атмосфери, фіксують коливання візирних цілей, визначають величини нормальної та аномальної вертикальної рефракції і додатково враховують їх як поправки. За своїми значеннями поправки за вплив рефракції можуть бути співрозмірними із похибкою перефокусування зорової труби. Для того, щоб визначити поправки за вплив нормальної складової вертикальної рефракції необхідно виміряти метеорологічні параметри атмосфери, наприклад, температуру і тиск. А для визначення аномальної складової вертикальної рефракції вимірюють амплітуду коливань візирних цілей. Додаткове введення поправок за рефракцію, дає можливість підвищити точність визначення похибки перефокусування зорових тр уб геодезичних приладів. Спосіб визначення похибки перефокусування зорових труб геодезичних приладів здійснюють таким чином. Встановлюють прилад наприклад, високоточний нівелір. Рахуючи проекцію його осі обертання центром С кола, розмічують коло радіусом, наприклад, 5,0м. Позначають точки кола, наприклад, 1, 2......, 8, що відповідають хордам 10, 20,......70 м (1-2=10м, 1-3=20м,....... 1-8=70м). Відповідним способом закріплюють точки. У позначених точках 1, 2......, 8 встановлюють і відлічують рейки, які розташовані на однаковій віддалі від приладу, оскільки кожна з них розташована на дузі розміченого кола. Результати вимірювань наведено у табл.1 Таблиця 1 Середні відліки та перевищення при нівелюванні з точки С Номери точок Середні відліки, мм Назва перевищення 1 2 3 4 5 6 7 8 2 2954,60 2959,80 2991,25 2941,35 2863,85 2855,65 2898,50 3 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 Середні перевищення hi точні, мм 4 -8,20 -39,65 +10,25 +87,75 +95,95 +53,10 Переставляють прилад в одну із точок встановлення рейки, наприклад, 1 і відлічують рейки, встановлені, наприклад, у точках 2, 3......, 8, які розташовані на різних віддалях від приладу. Результати вимірювань наведено у табл.2. Таблиця 2 Середні відліки та перевищення при нівелюванні з точки 1 Номери точок Середні відліки, мм Назва перевищення 1 2 3 4 5 6 7 8 2 2912,55 2921,55 2953,35 2904,15 2827,30 2819,80 2863,10 3 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 Середні перевищення hi точні, мм 4 -9,00 -40,80 +8,40 +85,25 +92,75 +49,45 Під час нівелювання відліки рейок спотворені такими похибками: 1) за кривину Землі 2) непаралельністю осі циліндричного рівня та візирної осі зорової труби (кут i¢ ) 3) вертикальною рефракцією 4) перефокусуванням зорової труби. Під час нівелювання з точки С перші три похибки лишаються незміними за величиною, коли відлічують рейки, встановлені у точках 1, 2, 3,....., 8, а похибка за перефокусування відсутня у зв’язку з тим, що віддаль від нівеліра до рейок постійна, і перефокусовува ти зорову трубу немає необхідності. Під час нівелювання з точки 1, коли відлічують рейки у точках 2, 3,......,8 вплив кожної з трьох перших похибок є неоднаковим під час відлічування рейки у кожній з точок у зв'язку з тим, що віддаль від нівеліра до рейки, встановленої у точках 2, 3,.......8 є неоднаковою. Крім того у цьому випадку на відлічування рейок впливає похибка перефокусування зорової труби, оскільки рейки розташовані на різних віддалях від приладу і зорову трубу доводиться перефокусовувати. Внаслідок дії всіх чотирьох змінних похибок у др угому випадку (нівелювання з точки 1) значення перевищень (колонка 4, табл.2) відрізняються від значень перевищень (колонка 4, табл.1) під час нівелювання з точки С. Визначають похибки, що впливають на результати вимірювань таким чином. Похибку за кривину Землі визначають за залежністю 1 S2 (1) , 2 R3 де R3 - радіус Землі; S - довжина лінії нівелювання. Вихідною залежністю для визначення похибки непаралельності осі циліндричного рівня та візирної осі зорової труби є i¢¢ (2) Dhs = DS i , r¢ де DhS - поправка у перевищення; i¢ - кут між візирною віссю та віссю циліндричного рівня; r ¢¢ = 206265; K= DS i - зміна віддалі від нівеліра до рейки. Вертикальну рефракцію визначають за залежністю P (3) d = 0,198 S - A max , T2 де P - тиск; T - температура; Аmах - максимальна амплітуда коливань візирної цілі. Перший доданок залежності (3) відповідає нормальній складовій вертикальної рефракції, а другий аномальній. Для того, щоб визначити величину нормальної рефракції вимірюють метеорологічні параметри атмосфери, наприклад тиск Р та температуру Т. Щоб визначити аномальну вертикальну рефракцію фіксують коливання візирних цілей, наприклад, рейки за допомогою бісектора сітки ниток, або записують їх за допомогою цифрової відеокамери. Величину нормальної вертикальної рефракції визначають, обчислюючи перший доданок залежності (3), а величину аномальної вертикальної рефракції як максимальну амплітуду коливань візирних цілей. Похибки за кривину Землі, непаралельність осі циліндричного рівня візирній осі зорової труби, а також викликані вертикальною рефракцією вводять у вигляді поправок у результати вимірювань і визначають похибку перефокусування зорової труби. У табл.3 наведено результати розрахунків. Таблиця 3 Визначенн я похибки пере фоку сув ання зоров ої тру би Назв а перев ищення Значення пер ев ищень Нів елюв ання з Нів елюв ання з точки С точки l Dh i = h i¢ - h i мм Поправ ки за Поправ ки за крив ину землі, ку т і, мм мм Поправ ки за дію норма льної в ертикальної ре фра кці ї Похибки пере фоку сув ання зоров ої тру би 1 2 3 4 5 6 7 8 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 -8,20 -39,65 +10,25 +87,75 +95,65 +53,10 -9,00 -40,80 +8,40 +85,25 +92,75 +49,45 -0,80 -1,15 -1,85 -2,50 -2,90 -3,65 0,023 0,063 0,117 0,188 0,274 0,376 0,82 1,20 1,95 2,66 3,13 3,97 -0,004 -0,009 -0,017 -0,027 -0,040 -0,055 +0,15 -0,13 -0,05 -0,01 +0,10 -0,03 Порівняння стовпчиків 7 та 8 табл.3 свідчить, що поправки за дію нормальної вертикальної рефракції співрозмірні з похибками перефокусування зорової труби. Величина аномальної вертикальної рефракції може у декілька разів перевищувати величину нормальної рефракції. Якщо спостереження виконують під час нейтральної стратифікації атмосфери, аномальна рефракція відсутня. Очевидно, що під час визначення похибки перефокусування зорової труби слід враховувати дію вертикальної рефракції. Це підвищить точність визначення похибки перефокусування зорових тр уб геодезичних приладів.