WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаГеографія фізична, Геоморфологія, Геологія → Флуктуаційний метод визначення вертикальної рефракції - Реферат

Флуктуаційний метод визначення вертикальної рефракції - Реферат


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:
;
- сухоадіабатичний градієнт температури; = 0.0342 град./м.
Формулу (1) перепишемо у вигляді:
, (2)
де
. (3)
З формули (2) слідує, що основними факторами, які впливають на точність визначення кута рефракції є аномальний градієнт температури, довжина траси L і еквівалентна висота візирного променя he. Крім цього вертикальний аномальний градієнт 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.
В роботах [3,17] приведені дві формули для визначення рефракції за коливаннями зображень (флуктуацій кута приходу) для нестійкої температурної стратифікації:
, (4)
, (5)
Формула (4) є приблизною, але в окремих випадках дає задовільні результати, а також є зручною з практичної точки зору тим, що при вимірюванні можна наведення горизонтального бісектора здійснювати не на середину, а на верх флуктуючого зображення, тобто не вимірювати окремо .
Але аналізуючи формули (2) і (4) приходимо до висновку, що і пропорційні L/he, а це суперечить фізичній суті цих величин, тому що залежить від осереднених значень градієнта температури за 10 хвилинний інтервал часу, а флуктуації є причиною їх миттєвих випадкових значень, тобто відхиленням від середнього арифметичного значення . 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]:
.
Але за останні декілька років опубліковані роботи [11,12,13,14,15,16,18,19,22,23], в яких автори стверджують, що флуктуації кута приходу пропорційні відстані L .
1. Для дослідження залежності від відстані максимального розмаху коливань зображень , виконано експериментальні спостереження на горизонтальній трасі, при , 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
Показник Довжина траси, L, м
20 30 40 50 100 200 630
3,4 4,2 5,0 5,4 8,0 11,3 20,3
3,4 4,2 4,8 5,4 7,6 10,8 19,1
3,4 5,1 6,8 8,5 17,0 34,0 107,1
З таблиці видно, що значення розмаху коливань зображень відповідають залежності і пропорційні для всього діапазону відстаней. В останньому рядку таблиці наводяться значення , які відрізняються від виміряних при м у два рази, а при м - у п'ять разів.
2. Спостереження проводили одночасно на трьох трасах - над асфальтом, грунтовою дорогою і лугом при сильних коливаннях зображень [20].
Коливання зображень вимірювали нівеліром НА-1. Візирний промінь проходив на висоті 1,6 м над підстилаючими поверхнями. Для проведення 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
1. Бовшеверов В.М., Гурвич А.С., Калистратова М.А. Дрожание изображений искусственного источника света в приземном слоеатмосферы / Оптическая нестабильность земной атмосферы.- М.: Наука, 1965 - c.32-39.
2. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере.- М.: Наука, 1976.- 160 с.
3. 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.
4. Джуман Б.М. Зависимость амплитуды колебаний изображений от высоты визирного луча // Геодезия, картография и аэрофотосъемка.- 1983.- Вып. 38.-с.16-21.
5. Джуман Б.М. Теория вертикальной рефракции при нейтральной стратификации // Геодезия, картография и аэрофотосъемка.- 1988.-Вып. 47.-с.86-91.
6. Джуман Б.М. Адиабатический градиент температуры во влажном ненасыщенном воздухе // Геодезия, картография и аэрофотосъемка.-1990.-Вып. 51.-с.36-39.
7. Джуман Б.М. Методы учета вертикальной рефракции в геодезических измерениях: Автореф. дис. докт. тех. наук / Львов. политехн. ин-т.-1990.- 31 с.
8. Джуман Б.М. Визначення адіабатичного градієнта температури в земній атмосфері. // Геодезія, картографія и аерофотознімання.-1999.-Вип. 59.-с.9-15.
Loading...

 
 

Цікаве