Файл: Автоматизированная система обработки и интерпретации результатов гравиметрических измерений..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 175
Скачиваний: 0
в течение ограниченного отрезка времени |
Ath = t\ — 2$, объединен |
||||||||
ных |
(при ручной |
обработке) |
общим учетом смещения нуль-пункта |
||||||
(ti |
и і\ |
— время |
наблюдения |
в пунктах |
Рг и Р(; |
для наземных |
|||
съемок |
20Л ^ |
At'1 |
ін). Для |
каждого |
R |
опорного |
Р{ = Рг, |
для |
|
каждого |
R |
рядового PxPk, |
Pt = Pk |
или Рг = Ph |
Pt = Pk, |
где |
|||
Pk — некоторый опорный пункт. Если число наблюдений і = Р |
+ 1, |
то наблюдения проведены по так называемой однократной методике,
если |
і > Р |
+ 1, тогда R называется |
рейсом с повторением. |
|
|||||||
Каждое наблюдение N на каждом Р представляет собой тетраду |
|||||||||||
следующих |
величин: |
ПРПК — условные координаты |
(или |
номер) |
|||||||
пункта наблюдения, th — местное время наблюдения, t° |
— внутрен |
||||||||||
няя |
температура |
гравиметра, |
три отсчета |
по |
шкале |
микрометра |
|||||
и среднее арифметическое по ним N |
(безмерная |
величина). Отсчет |
|||||||||
есть |
функция N |
= |
/ (ПРПК, |
th, |
t°, |
/сн п , kt°, с). |
Естественно, что |
||||
функция N — вещественная, |
задана |
в дискретных точках, |
всюду |
||||||||
ограничена |
ІѴ <С°° |
(при изменении |
диапазона |
функция N |
терпит |
||||||
• разрыв второго |
рода). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Назовем |
подмножество R |
= |
{Nj, |
N2, |
. . . , N{} |
единичным |
|||||
массивом исходных данных и подчеркнем, что і в каждом R — пере |
менное (число тетрад от рейса к рейсу меняется). Подмножества
{7?} = і ? ш , |
|
, . . . , Rh |
il {R}=Ra\ |
|
Д " \ |
. . . , R(n) |
(n >k) |
опре |
|||||||||
делены на некоторой области D |
(х, у), ограниченной в общем случае |
||||||||||||||||
и-сторонним многоугольником. Координаты углов D (х, у) известны. |
|||||||||||||||||
Следовательно, множество {N{P |
на D (х, у) включает подмножества |
||||||||||||||||
{R} |
и {R}, |
при этом общее число наблюдений на D (х, у) всегда больше |
|||||||||||||||
общего числа |
пунктов. |
|
|
|
|
{N(i>} |
|
|
|
|
|
|
|||||
Задачу |
первоначальной |
обработки |
определим |
так: |
найти |
||||||||||||
|
|
|
|
|
->• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
множество |
функции |
ЬГі |
(ПРПК,-, |
|
ПРПК; -) — приращений |
силы |
|||||||||||
тяжести между Pt и |
Ph |
причем L { |
] (ПРПК,, |
ПРПКу -)=£/ |
(th, |
t°, |
|||||||||||
*'нп> |
^(°> с ) - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
|
|
|
|
||
Для |
этого |
на каждое |
подмножество |
R |
= |
{Nx, |
N2, |
• • • , |
Nt} |
||||||||
и R = |
{Nx, JVa, . . . , N/} |
подействуем |
оператором |
Вл: |
|
|
|||||||||||
и |
|
|
|
|
|
|
ад |
= |
4 - |
|
|
|
|
|
( H i ) |
||
|
|
|
|
|
|
ВД |
= |
2 / у . |
|
|
|
|
|
|
(II.2) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Для |
получения |
|
нужно |
внести |
в |
значения |
функции |
ряд |
|||||||||
поправок: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
L I |
J = cNt + 81 + ôi |
+ ôa + 8i, |
|
|
|
(ІІ.З) |
|||||||
где |
с — цена |
деления |
шкалы |
микрометра |
в |
мгл; |
ô x |
— поправка |
|||||||||
за |
нелинейность шкалы |
öx |
— 8g (нш); |
б 2 |
— |
поправка |
за |
лунно- |
|||||||||
солнечное притяженпе ô 2 |
= |
8g ( r , q>, X); ô 3 |
— поправка за внутрен |
||||||||||||||
нюю температуру а 3 — 8g (t°); |
ô 4 — поправка |
да сползание |
нуль- |
||||||||||||||
пункта |
ô 4 |
= 8g (th). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i t |
||
|
« 0 |
|
„ |
|
|
|
|
|
"Г |
ГЪЪТТІЖІІЯЧНХР |
|
Г |
|||||
|
1 3 * к а з 7 6 |
|
|
|
|
|
I Н А У Ч Н О - Т Е Х І : М Ч Е С : ( А й |
|
1 7 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б И Б Л И О Т Е К А С С С Р |
|
I |
В зависимости от необходимой точности вычислений, от вариации {t°} u {th} и величины заданных констант l'f, 0 * , поправки
|
|
|
|
|
|
|
I |
если |
Nt=f |
|
(нш), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
і О, если Nt |
Ф і (нш); |
|
( I |
L 4 ) |
||||
|
|
|
02 = |
ô2 , |
если |
t'i— t\>t% |
|
и |
cr>cr3 , |
|
|
|
|||
|
|
|
О, |
если |
эти условия |
нарушаются; |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
ô s : |
ô3 , |
если |
| т а х 2 0 — т т і ° | > ^ 3 и |
о"<а 3 , |
|
|
|||||||
|
|
О, если |
эти условия |
|
нарушаются. |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Рассмотрим методы |
вычисления |
ô x , |
ô 2 , ö 3 и ô 4 . |
|
|
|||||||||
|
Величина поправки 8г |
за нелинейность шкалы вычисляется линей |
|||||||||||||
ной интерполяцией по заданной таблице за нелинейность |
отсчетного |
||||||||||||||
устройства |
[15, 92]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Поправка |
|
ô 2 за |
лунно-солнечное |
притяжение |
вычисляется по |
|||||||||
формуле [7, 67] |
|
|
ô2 |
= ô g c 4 - ô g j |
l ; |
|
|
|
(II.5) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
здесь ôgc, |
о^л — соответственно поправки за влияние |
солнечного |
|||||||||||||
и лунного |
протяжения в мгл. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Поправка за солнечное притяжение рассчитывается по формуле |
||||||||||||||
[7, |
114] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ögc= l , 2 - 3 g ^ s i n 3 |
p n ( ™ s 2 ^ - s i n p G c o s z c — |
|
(II.6) |
|||||||||||
и поправка |
за лунное |
притяжение |
по формуле [7, 114] |
|
|
||||||||||
|
^ л = 1 ' 2 - 3 ^ Ж - 8 І п 3 ^ л ( С 0 8 2 2 л - 8 І п Р л С 0 5 г л - | ) . |
( I L 7 ) |
|||||||||||||
где тпс/Мз, |
mл/Мз —соответственно |
константы, представляющие отно |
|||||||||||||
шение массы |
|
Солнца и Лупы к массе |
|
Земли; g — ускорение |
силы |
тяжести на поверхности невращающегося шара, вмещающего в себя
массу Землп и имеющего средний |
радиус; Pc, Рл — соответственно |
среднее значение экваториального параллакса Солнца и Луны, |
|
т. е. угол, под которым со светила |
виден земной радиус (Рд — 3,67 |
г л ; здесь г л — видимый радиус |
Луны); Zq, Zji — соответственно |
зенитное расстояние Солнца и Луны, т. е. угловое расстояние по
вертикальному кругу от зенита до светила [71. |
|
|
Величины coszc, cos гл вычисляются |
по формулам [7]: |
|
coszc = cos ф cos ôccos tc + sin ф sin ôc, |
(II.8 ) |
|
cos гл = cos ф cos о л cos tji |
sin ф sin од; |
(II.9) |
* Численные значения констант берутся пз паспортных данных прибора (например, а3 — заданная среднеквадратпческая погрешность) или опреде
ляются предварительными просчетами.
18
здесь |
cp — широта |
точки |
наблюдения; |
ô c , |
б л |
— соответственно |
|
•склонение |
Солнца и |
Луны, |
т. е. угловое |
расстояние по часовому |
|||
кругу |
от |
небесного |
экватора до светила; |
tc, |
і л |
— соответственно |
часовой угол Солнца и Луны, т. е. угловое расстояние по небесному
экватору от каждой точки экватора до часового круга, |
проходящего |
||
•через светило. |
|
|
|
Величины tG, tji вычисляются |
по'формулам [7]: |
|
|
tG=th-(n |
+ l) + X+(y]c-l2h), |
(11.10) |
|
<л = * * - ( п + 1) |
+ Я + ( 5 л - а л ) , |
(11.11) |
где п — номер часового пояса, в котором производится наблюдение; % — долгота пункта наблюдения; т|с — уравнение времени, т. е. разность часовых углов среднего экваториального солнца и истин ного солнца; S — звездное время в 0f t мирового времени; а л — прямое
восхождение Луны, т. е. угловое расстояние по небесному |
экватору |
|||
от точки весеннего равноденствия |
до часового круга, |
проходящего |
||
через |
светило. |
|
значения Nt, |
|
Поправки б 2 , вычисленные по |
(И.5), вводятся в |
|||
если выполняется условие (П.4). |
|
Ne |
|
|
Величина поправки ô 3 за температуру для каждого |
вычисля |
|||
ется |
квадратичной интерполяцией |
по таблице поправок |
за темпе |
ратуру, если выполняется условие (П.4).
Поправка ô 4 за сползание нуль-пункта вводится всегда. Как показали авторы работ [15, 18, 76, 80], кривую сползания нульпункта можно аппроксимировать многочленом не выше третьей степени и использовать для этого метод наименьших квадратов.
Рассматриваемый алгоритм построен таким образом, чтобы по нему можно было обрабатывать как {R}, так и {R}, причем неза висимо от методики (однократной либо с повторением). Все пункты наблюдений, в которых проводились измерения в течение рейса, подразделяются на опорные, повторные и рядовые. В опорных пунк тах либо известно gH (при обработке рядовой сети), либо принимается g0 = 0 (в начальной опорной точке в каждом рейсе при обработке опорной сети). Программным путем (просматриваются соответству ющие признаки в массиве исходной информации) выбирается степень
п полинома Р" (th): если число опорных пунктов і и число повторных |
||
пунктов к в рейсе і + к > |
4, то п = 3; если і + к < 4 , то п — 2; |
|
если і = |
2, а к = 0, то п = |
1 (рейс опирается на две опорные точки). |
Величина |
поправки ô 4 аналитически вычисляется по редукционной |
кривой, коэффициенты которой определяются методом наименьших квадратов:
Р = Ъ\ё |
- g W - 2 [A/ Ä - Â r t ] 2 = min, |
|
|
||
|
g{ti)^Pn{t,>) |
= a + bt + c^ + dt\ |
_ |
(11.12) |
|
где g (ti) и g (t;) |
— искомое |
и измеренное значения в Pt |
опорном |
||
пункте; Д / А , Д / А |
— искомое |
и измеренное приращения силы тяжести |
на повторных пунктах.
2* |
19 |
Решая систему линейных уравнении, которая получается из (11.12), находим коэффициенты редукционной кривой. Получив аналитическое выражение редукционной кривой для любого вычисляем искомую поправку за сползание нуль-пункта прибора.
При вычислении редукционной кривой производится браковка измерений с грубыми погрешностями. Для этого для каждой пары измерений проверяется условие
|
|
4+1 н |
• к; |
(11.13) |
|
|
|
|
|
здесь к — заданный |
коэффициент сползания нуль-пункта. |
|||
Если (11.13) |
не |
выполняется, то |
строится новый многочлен, |
|
в котором àg (ti) |
не учитывается (его коэффициенты |
запоминаются). |
||
Затем строится многочлен, в" котором |
не участвует |
Ag (ïf+i). Эти |
многочлены сравниваются по (11.13) и выбирается тот, который лучше удовлетворяет условию (11.13). Забракованная точка исклю чается из расчетов. По изложенному алгоритму проводится обработка наблюдений, по рядовым и опорным рейсам.
Итак, методы и алгоритмы первоначальной обработки в соответ ствии с поставленными в гл. I задачами и сформулированными требо ваниями к алгоритмам позволяют выполнять следующие процедуры:
1.Автоматически выбирать совокупность необходимых поправок при первоначальной обработке рейсов.
2.Осуществлять браковку грубых погрешностей на стадии обра ботки рейсов и при уравнивании.
3.Проводить первоначальную обработку и уравнивание при любом виде построения потоков исходных данных. При поточной обработке можно проводить расчеты по единичным массивам (рейсам),
при непоточной обработке — по совокупности единичных массивов. 4. Обрабатывать наблюдения, полученные при любой методике
съемки.
2.МЕТОД И АЛГОРИТМ УРАВНИВАНИЯ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Цель действия оператора 5 2 на множество {ЬС1, П Р П К Ь ПРПК/} состоит в том, чтобы найти множество {gH (х, у, z)} абсолютных значений
Для этого нужно произвести три преобразования: 1) уравнять
опорные (или каркасные) |
сети; |
2) привести все приращения к |
еди |
||
ному абсолютному уровню; 3) |
объединить |
массивы |
{ПРПК, |
gH} |
|
и {ПРПК, X, у, z}, чтобы |
получить массив |
{gH (х, у, |
z)}. |
|
Известно, что при наблюдениях с гравиметром сумма приращений измеренных значений силы тяжести по замкнутому полигону равна не нулю, а некоторой невязке.
Задача уравнивания сводится к минимизации квадратов невязок полигонов методом наименьших квадратов [92, 109]. Гравиметристы,
20