Реферат на тему:

Флуктуаційний  метод  визначення  вертикальної  рефракції

Прямим методом визначення вертикальної рефракції є метеорологічний
метод, в якому кут рефракції в сухому повітрі атмосфери визначають за
формулою[7,17,5]:

, (1)

де: Т- температура повітря; Р – тиск; с- аномальний градієнт температури
на висоті 1 м над підстелаючою поверхнею; L – довжина траси; he –
еквівалентна висота візирного променя:

;

= 0.0342 град./м.

Формулу (1) перепишемо у вигляді:

, (2)

де                                                         

. (3)

 може значно змінюватись в залежності від зміни підстилаючої поверхні
вздовж траси. В зв’язку з цим різними авторами було запропоновано різні
похідні методи визначення рефракції: еталонного напрямку, взаємного
двостороннього нівелювання і ін., але найбільш ефективним на наш погляд
, є флуктуаційний метод, в якому визначають розмах коливань зображень
(флуктуації кута приходу), які несуть повну інформацію про стан
атмосфери вздовж світлового променя під час вимірювань зенітних
відстаней. Тоді, на основі функціональної залежності кута рефракції від
максимального або середнього квадратичного розмаху коливань зображень,
можна ввести відповідні поправки в виміряні зенітні відстані.

 для нестійкої температурної стратифікації:

, (4)

, (5)

.

. Відомо [24], що Т в одній точці приземного шару повітря за долі
секунди може змінюватись до 0,5оС і більше, про що свідчить синхронний
запис датчика температури в приземному шарі повітря.

Тому згідно з теорією помилок і теорією турбулентності загальнопризнано,
що осереднені градієнти температури виступають по формулі (1) як
систематичні похибки, а їх миттєві значення як випадкові
[1,2,4,6,7,8,9,10,17,21,24,25]:

.

пропорційні відстані L .

, завдовжки 630 м на геодезичному полігоні НУ «Львівська політехніка»
[7]. Вимірювання проведено теодолітом ОТ-02. Візування здійснювали на
верхній зріз полігонометричних марок. Вимірюванн виконували при сильних
коливаннях зображень. Візирний промінь проходив на висоті » 1,7 м над
поверхнею землі. Результати досліджень зведено в табл. 1.

Таблиця 1

 м – у п’ять разів.

2. Спостереження проводили одночасно на трьох трасах – над асфальтом,
грунтовою дорогою і лугом при сильних коливаннях зображень [20].

T

V

Z

\

¬

®

°

a ? T

Z

O

  c O

Oe

??

досліджень брали середні значення  з трьох трас. Результати цих
досліджень занесено в табл. 2.

З таблиці 2 видно, що виміряні значення  мм довжин трас 8 м і 16 м
значно спотворені несприйняттям візирною трубою нівеліра коливань
зображень. З цього приводу автор експерименту [20] пише: «При довжинах
візирних променів до 16 м коливання зображень практично відсутні».
Причиною цього є мінімальна відстань фокусування труби НА-1  м, яка на
даному проміжку траси не сприймає коливань

Таблиця 2

Показник Довжина траси, L, м

8 16 32 40 45 50

0,09 0,40 1,53 2,03 2,38 2,72

К 2,45 1,50 1,25 1,20 1,18 1,16

0,2 0,6 1,9 2,4 2,8 3,2

5,2 7,7 12,2 12,4 12,8 13,2

5,3 7,5 10,6 11,8 12,5 13,2

5,2 10,4 20,8 26,0 29,2 32,5

0,2 0,6 1,7 2,3 2,7 3,2

зображень і таким чином зменшує значення  відповідно до формули

, (6)

де – коефіцієнт зменшення ; – еквівалентні висоти.

Аналізуючи дані табл. 2, приходимо до висновку, що  є пропорційною ,  мм
– пропорційні .

Аналогічні результати отримані також для слабких і сильних флуктуацій та
для різних довжин трас у працях [1,4,24 та ін.].

Для дослідження залежності флуктуацій кута приходу  від еквівалентної
висоти нами опрацьовані результати експериментальних досліджень [20].

Спостереження проводили на трасі довжиною L = 50 м над асфальтом в
періоди сильних флуктуацій. Візирний промінь проходив на різних
еквівалентних висотах від he = 1.15 м до he = 3.07 м.

Таблиця 3.

Показники Еквівалентні висоти he (L = 50 м)

1,26 1,65 1,96 2,24 2,50 2,76 3,01

вим 3,75 3,35 3,10 2,85 2,65 2,45 2,30

3,75 3,28 3,01 2,81 2,66 2,53 2,42

3,75 2,86 2,41 1,98 1,89 1,71 1,57

З таблиці 3 видно, що флуктуації кута приходу  пропорційні .

Аналогічні результати одержані на основі експериментальних досліджень в
роботі [4].

Враховуючи результати проведених нами досліджень, записуємо формулу для
визначення кута рефракції флуктуаційним методом (7) у виді:

.(7)

Цей метод може бути з успіхом застосований для визначення висот пунктів
полігонометрії з тригонометричного нівелювання з точністю не нижче
геометричного нівелювання IV класу. Зенітні відстані і коливання
зображень можна вимірювати разом з горизонтальними кутами. Для
виключення систематичної похибки спостерігача, на висотному базисі
необхідно визначати постійний коефіцієнт в формулі (7).

Таким чином, підтверджено загально визнане положення про це, що значення
 пропорційні відстані  як для слабких, так і для сильних флуктуацій. Тож
твердження, які ґрунтуються на залежності , слід вважати помилковими.

Література

Бовшеверов В.М., Гурвич А.С., Калистратова М.А. Дрожание изображений
искусственного источника света в приземном слое атмосферы / Оптическая
нестабильность земной атмосферы.- М.: Наука, 1965  — c.32-39.

Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л. Лазерное излучение в турбулентной
атмосфере.- М.: Наука, 1976.- 160 с.

Джуман Б.М. Редуцирование измеренных зенитных расстояний на периоды
спокойных изображений по вертикальным колебаниям визирных целей //
Геодезия, картография и аэрофотосъемка.- 1978.-Вып. 28.-с.17-22.

Джуман Б.М. Зависимость амплитуды колебаний изображений от высоты
визирного луча // Геодезия, картография и аэрофотосъемка.- 1983.- Вып.
38.-с.16-21.

Джуман Б.М. Теория вертикальной рефракции при нейтральной стратификации
// Геодезия, картография и аэрофотосъемка.- 1988.-Вып. 47.-с.86-91.

Джуман Б.М. Адиабатический градиент температуры во влажном ненасыщенном
воздухе // Геодезия, картография и аэрофотосъемка.-1990.-Вып.
51.-с.36-39.

Джуман Б.М. Методы учета вертикальной рефракции в геодезических
измерениях: Автореф. дис. докт. тех. наук / Львов. политехн.
ин-т.-1990.- 31 с.

Джуман Б.М. Визначення адіабатичного градієнта температури в земній
атмосфері. // Геодезія, картографія и аерофотознімання.-1999.-Вип.
59.-с.9-15.

Похожие записи