Файл: Генике, А. А. Геодезические фазовые дальномеры.pdf

иии метеоэлементов ошибки в скорости также будут пренебрегаемы. На базисе постоянные поправки следует определять для каждой пары станции достаточным числом приемов. Если станции взаимо­ заменяемы, то поправку следует определять дважды — один раз, когда одна станция работает в режиме ведущей, а другая в режиме ведомой, а второй раз, наоборот.

Постоянная поправка пары станций должна определяться для всех несущих частот, которые предполагают использовать при из­ мерениях длин линий.

Как для свето-, так и для радиодальномеров значения постоянных поправок, определенные посредством измерений эталонных линий на местности, периодически контролируются (обычно перед началом и по окончании полевого сезона).

Другой важной характеристикой дальномера, которую необхо­ димо периодически контролировать, является масштабная частота. Обычно номинальное значение этой частоты устанавливают при ат­ тестации дальномера, а в дальнейшем периодически контролируют это значение. В тех случаях, когда уходы частоты превышают допу­ стимые, производят необходимую подстройку частот. В зависимости от качества используемого в дальномере генератора масштабных ча­ стот сроки периодических проверок могут быть различными (эти сроки указываются в инструкции по эксплуатации). При разработке дальномеров о"бычно стремятся к тому, чтобы эталонирование мас­ штабных частот производилось не чаще, чем два раза в год (перед началом полевого сезона и по его окончании).

Количество проверяемых частот у разных типов дальномеров различно. Так, например, у светодальномеров «Кварц» регулярно проверяются частоты всех четырех основных генераторов, а также разностная частота (15 кГц). При этом в начале полевого сезона частоты выставляются в номинал, а в конце измеряется их фактиче­ ское значение. При установке частот в поминал точность устаповки должна быть не хуже ±2 Гц, при измерении — ±1 Гц. Вспомога­ тельные генераторы подстраиваются так, чтобы разностная частота была' 15 кГц ± 15 Гц (при этом и частоты вспомогательных генера­ торов будут отличаться от номинала на такую же величину).

У светодальномеров ЭОД-1 должна периодически проверяться частота основного кварцевого генератора в 2,5 МГц и в необходи­ мых случаях частоты генераторов в 100 кГц и 5 кГц.

У светодальномеров СВВ-1, СТ-62 и «Кристалл» должны перио­ дически проверяться частоты кварцевых генераторов, установлен­ ных в волномере или калибраторе.

Врадиодальномере должна проверяться основная масштабная частота А ведущей станции, а также вспомогательные масштабные частоты В, С и D.

Всветодальномерах с переменной масштабной частотой возникает еще необходимость градуировки шкал генераторов (например, в даль­ номерах СВВ-1, СТ-62 и «Кристалл»). Эту градуировку обычно на­

зывают калибровкой.

224

В заключение этого параграфа остановимся на роли контрольных базисов, которые геодезисты довольно часто используют для конт­ рольных измерений дальномерами.

Если для любого .дальномера определена постоянная поправка и проэталонирована масштабная частота, то все измерения, выпол­ ненные этим дальномером, автоматически будут отнесены к длине международного метра, потому что скорость распространения элек­ тромагнитных волн выражена через длину международного метра и секунду времени. Эталонные частоты, которыми пользуются при эталонировании масштабных частот, также выражены через секунду времени. Вследствие этого и получается, что длины, измеренные даль­ номерами, отнесены к длине международного метра. Поэтому ника­ ких других эталонных измерений делать нет необходимости. Конт­ рольные базисы обычно измеряют только для общей проверки ра­ боты дальномеров и, как правило, никаких дополнительных попра­ вок, полученных из контрольных измерений, не вводят.

§ 36. ИЗМЕРЕНИЕ МЕТЕОЭЛЕМЕНТОВ

II ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ИА ПУНКТЕ

Важной составной частью определения длин линий фазовыми дальномерами является измерение метеорологических элементов: температуры, давления и влажности воздуха. Особое значение это имеет при определении длин линий большой протяженности. Если измерения метеоэлементов выполнены надежно, то с надлежащей точностью можно получить и значение скорости распространения электромагнитных воли.

Ранее указывалось, что ошибки измерения метеоэлементов могут быть двух видов: во-первых, ошибка измерения метеоэлементов в данной точке и, во-вторых, ошибка из-за отличия значений метео­ элементов в данной точке от значений вдоль измеряемой линии.

Для ослабления влияния ошибок первого вида необходимо, чтобы метеорологические приборы обеспечивали требуемую точность измерения. Наиболее подходящим прибором для измерения темпе­ ратуры и влажности воздуха является психрометр Ассмана. При правильном обращении психрометр обеспечивает измерение темпе­ ратуры воздуха с точностью около 0°,1—0°,2 С и влажности с точ­ ностью 0,5—0,8 мм рт. ст. При измерении влажности следует об­ ратить особое внимание на смачивание батиста и время снятия от­ счета по термометрам. Отсчет по термометрам следует брать на 4-й минуте после пуска вентилятора.

Давление можно измерять любым анероидом, который обеспе­ чивает точность измерения около 0,5 мм рт. ст. Ввиду того что до­ бавочная поправка анероида при случайных сотрясениях или уда­ рах может измениться на несколько миллиметров, желательно иметь не менее двух анероидов. Наиболее целесообразно одним ане­ роидом измерять давление на точке стояния светодальномера или ведущей станции радиодальномера, а вторым — около отражателя

или ведомой станции. Показания анероидов необходимо периодиче­ ски сравнивать, а перед началом работ и в конце определять доба­ вочную поправку по инспекторскому барометру. Для ослабления ошибок второго вида необходимо выбирать место измерения таким образом, чтобы полученные результаты по возможности лучше пред­ ставляли величины метеоэлементов вдоль определяемой линии. Желательно при определении длин линий более 5 км температуру воздуха измерять на обоих концах линии, а при разности высот более 50 м и длине более 10 км измерять на обоих концах и давление. Влажность воздуха можно измерять только в тех случаях, когда требуемая точность определения длин линий светодальномѳром выше 1 : 400 000. При определении длин линий радиодальномером влаж­ ность воздуха необходимо измерять на обоих концах при любой длине линии. Температуру и влажность следует измерять с навет­ ренной стороны для того, чтобы влияние дальномера, людей и гео­ дезического знака было минимальным.

Несложной, но весьма ответственной операцией является опреде­ ление элементов приведения: центрировки и редукции. Под опреде­ лением центрировки мы будем подразумевать определение внецентренности положения светодальномера или ведущей станции радио­ дальномера относительно центра знака, а под определением редук­ ции — определение внецентренности положения отражателя или ведомой станции.

Самым простым и надежным способом определения элементов приведения является графический способ, который широко исполь­ зуется при измерении углов в триангуляции. Следует отметить, что поскольку поправка за центрировку или редукцию равна проекции линейного элемента на линию,параллельную измеряемой, то можно и определять не линейный элемент, а его вышеуказанную проекцию.

Для приведения результатов измерения к горизонту необходимо знать разность высот h концов измеряемой линии.

Из геодезии известно, что поправка за приведение к горизонту бл

Если предположить, что ошибка m'D в длине измеряемой линии из-за ошибки в разности высот mh должна быть в 2,5 раза меньше допустимой ошибки в длине линии mD, то получим

По этой формуле следует подсчитывать требуемую точность измег рения разности высот концов определяемой линии.

2£6

Г л а в а V

ВЫЧИСЛЕНИЕ ДЛИН ЛИНИЙ

§ 37. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Вычисление длин линий, измеренных дальномерами различных систем, имеют много общего, а имеющиеся различия не носят принципиального характера и объясняются соображениями удобства.

Для того чтобы вычислить длину линий, необходимо знать время распространения электромагнитных волн вдоль измеряемого рас­ стояния и скорость их распространения. Произведение этих величин дает удвоенную длину линий (см. формулу (1)).

Как указывалось в §§ 1—3, время распространения любым фазо­ вым дальномером определяется косвенным способом — путем изме­ рения разности фаз, причем целое число периодов или при парафазном методе целое число полупериодов (число «циклов») определяется из нескольких измерений, выполненных на различных масштабных частотах. Поэтому первым этапом вычислений является определение числа целых циклов N. При вычислении всегда используют свойство, что N — целое число. При значительной длине линии обычно по результатам измерений на различных масштабных частотах вначале вычисляют вспомогательные числа ри ге, соответствующие разности чисел N на различных масштабных частотах, а затем, используя полученные значения риге, которые также должны быть округлены до целого, вычисляют числа N.

При дальнейших вычислениях используют один из двух вариан­ тов. Первый вариант состоит в том, что период Т, соответствующий данной масштабной частоте /, умножают на полное число циклов, равное N + AN. Это произведение равно времени распростране­ ния т. Затем, умножив т на скорость распространения ѵ, получают удвоенную длину линии 2D. В данном варианте используют следу­ ющие формулы:

(87)

Сущность второго варианта заключается в том, что по данной масштабной частоте / вычисляют длину волны А, а по цей — длину цикла А,/2 или А/4. Затем, умножив последнюю на полное число цик-

лов, получают длину линии D. При этом вычисление ведут по фор­ мулам

(38)

Результаты вычислений как по первому,-так и по второму вариан­ там, конечно, будут одинаковы.

При вычислении длин линий, измеренных на масштабной частоте в 10 МГц, целесообразно использовать первый вариант, поскольку число периодов (N + АN) очень просто умножить на период Т, равный ІО"7 с. При других значениях масштабной частоты, в част­ ности, при измерениях дальномерами с переменной масштабной частотой, длины линий проще вычислять через длину волны. В этом случае длину волны следует вычислять по скорости распространения при стандартных метеорологических условиях, а затем вводить поправки за отклонение реальных условий от стандартных. На прак­ тике используют оба варианта вычислений.

Часто измерение длин линий дальномерами ведут с сигналов или с помощью специально установленных мачт. При этом точки относи­ мости дальномеров не совпадают с концами измеряемой линии. В та­ ких случаях в полученные значения длин необходимо ввести поправки за приведение к центрам знаков. Кроме того, поскольку концң измеряемой линии обычно находятся на различных высотах, в ре­ зультаты измерений вводят поправки за наклон линии. В некоторых случаях длина линии исправляется также за приведение к поверх­ ности эллипсоида.

Поправка за центрировки бс равна проекции линейного элемента центрировки на направление измеряемой линии. Поправка будет положительной, если проекция лежит на линии, соединяющей центры пунктов, между которыми измеряется длина лішии, н отрицательной, если проекция лежит на продолжении этой линии. Аналогично вы­ числяется и поправка за редукцию 8Г.

Поправка за наклон линии бл определяется по известной из гео­ дезии формуле

где h — разность высот точек стояния дальномера и отражателя над уровнем моря с учетом высот знаков. Если разность высот невелика, то второй член формулы (89) можно не учитывать.

Поправка за редуцирование иа референц-эллипсоид вычисляется по фордгуле

228

I

над эллипсоидом; R A — радиус кривизны нормального сечения в направлении измеряемой линии в начальной точке.

Поправка (в миллиметрах) за приведение к длине на сфере может

§ 38. ВЫЧИСЛЕНИЕ ДЛИН ЛИНИЙ, ИЗМЕРЕННЫХ СВЕТОДАЛЫІОМЕРОМ «КВАРЦ»

В результате измерения длины какой-либо линии светодальномером «Кварц» получают четыре значения разности фаз на четырех масштабных частотах. Эти разности образуются как разности сред­ них отсчетов при наведении на отражатель (ОТР) и средних отсчетов при включенном оптическом коротком замыкании (ОКЗ). После введения поправок за градуировку фазовращателя полученные раз­ ности умножаются на цену деления фазовращателя, соответству­ ющего данной масштабной частоте.

Цена деления шкалы фазовращателя на і-ой масштабной частоте определяется по формуле

где ѵ0 — скорость света при стандартных условиях; fi — масштабная частота;

Хі — длина волны масштабной частоты при стандартных усло­ виях;

М — полное число делений шкалы фазовращателя.

Дробная часть разности фаз, измеряемая фазометром и выражен­ ная в линейной мере,, может быть при этом вычислена с помощью следующего простого математического соотношения:

Іі = тіаі,

где т{ — отсчет по фазовращателю в делениях шкалы на і-ой мас­ штабной частоте.

Для вычисления целого числа циклов служат формулы (64). Если в эти формулы подставить значения масштабных частот светодальномера «Кварц», т. е. / х = 30 МГц, / 2 = 29,99625 МГц, / 3 = = 29,925 МГц, и /4 = 28,5 МГц, то получим следующие формулы:

Входящее в формулу для р значение q вычисляют по формуле (61) с использованием приближенной величины измеряемого расстоя­

229