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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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,

— внутрен­

няя

температура

гравиметра,

три отсчета

по

шкале

микрометра

и среднее арифметическое по ним N

(безмерная

величина). Отсчет

есть

функция N

=

/ (ПРПК,

th,

t°,

н 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

 

 

 

 

 

 

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 С1, 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