Способ определения среднеинтегрального градиента индекса показателя преломления воздуха

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС1 ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (g1)5 G О1 N 21/41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕКИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4781231/25 (22) 27.11.89 (46) 23.01 ° 92 ° Еюл. И 3 (71) Нижегородский инженерно-строительный институт им. B.Ï. Чкалова (72) О.А. Мозжухин (53) 535.24 (О88.8) (56) Авторское свидетельство СССР

H 1453264, кл. С О! N 21/41, 1987 °

Ассур В.П. и др. Высшая геодезия.

M. Недра, 1979, с. 193-199.

Изобретение относится к области геодезических измерений и может найти применение в определении высот оптическими приборами, использующими прямолинейное направление распространения оптического (лазерного) луча в атмосфере, что имеет место в геодезии, гидрографии, навигации, .астрономии, маркшейдерии.

Целью изобретения является повышение точности определения.

На фиг.1 представлены данные экспериментальных измеаений в системе координатных осей lg =- -„-, и lgf на фиг.2 — данные измерений в коорди(м1 — (м1 натах lg A» и 1р Е.„(где, и локэль1 ый v с j еднее нте, рэльн:.!и ТсН у(м) -m псратурные градиенты; А » = -„-(м --, (м1 4 2

Z — средняя высота оптического су луча) .

„„SU„„1707511

2 (54) спОсОБ ОПРеделения сРелнеинте ГРАЛЬНОГО ГРАДИЕНТА ИНДЕКСА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗЯ XA (57) Изобретение относится к геодезическим измерениям. Цель изобретения - повышение точности определения среднеинте грального градиента индекса показателя преломления воздуха.

Способ основан на получении среднеинтегрального температурного градиента иэ опытных измерений на модели и нахождении путей пересчета результатов опыта от модельных определений к натурным. 2 ил., 1 табл.

Способ осуществляют следующим об.разом.

Создают из местности эталонные базисы. Для этого устанавливают на расстояниях порядка 5-10 км ряд пунктов (5-6 достаточно), высоты которых

ho находят высокоточным геометрическим нивелированием. Определяют расстояния S от одного пункта на другие. По каждому направлению опрсделяют среднюю высоту Z, оптического (м) луча над подстилающей поверхностью.

Затем измеряют теодолитом вертикальные углы (или зенитные расстояния 2) и находят высоты (превышения) h = SctgZ. Имея серию измерений полученных по мате ви алэм нэблюген, . из одного пуп <тэ нэ другой, находят значения парам т;.;аэ »4 h4 h» ° o2 ho hZ> Voy ho

h>,..., вызванных изменением плотности воздуха с высотой (вертикальным

3 1,70751 градиентом температуры), что приводит к изменению направлен1я оптического луча (рефракции), Одновременно вблизи теодолита производят измерения температуры Т;; давления Р, и влажности е, воздуха и на основании формулы

1О получают ряд соответствующих значений среднеинтегрального градиента температуры воздуха () .....Ha основании метеоиэмерений Т и е;, полученных аспирационным .пси- . хрометром на высоте около 2 м, находят локальные температурные градиенты воздуха »,, относящиеся к высоте

1 м и характеризующиеся теплофиэичес 20 кие свойства подстилающей поверхности.

После этого производят обработку полученных данных с целью установления вида функциональной зависимости

= Г(IW™ 2- ). Рля этого составляют ряд чисел иэ одновременно измерен(() / f z),..... .и строят График функ ции 30 (м) — =a <()

3 (м!» » М) (2)

2. ( в, системе координатных осей 1р, — —— (м) О z ° 35 и 1gIC откуда получают показатель степени m, а затем и постоянную (™1

А

= (м1 (3)

12

Показатель степени m = 0,8 находят как тангенс угла наклона эмпирических графиков к оси абсцисс, после чего согласно (2) находят постоянную .

А», величина которой оказалась соответственно равной 4,5; 6,6, 15,8. С помощью полученных данных строят второй график (фиг.2) в координатах lg A» (м и lg Е . На основании последнего имеем и = 1 и Р = 1,35. Теперь согласно (5) получим

О,а

55 — .75 -- -, (7)

7. ()(hh) )(- rn

--=------ - А (Z l у (м) ср

2 (4) (- 1В

1 =-. г= A Z< ср (5) -„(M) . (qa," T; 1П

6, = O )342 — -- - --- ---> (1)

39,5 Р; В; ° путем подстановки измеренных значений ™ и(Аналогичным образом в системе ко(b (ì))1- rn (м) ординатных осей lg =- и lg Z

У2 ищут связь что позволяет определить показатель степени и и постоянную А. Тогда из последнего соотношения окончательно

О полу ают

3N

А среднеинтегральный градиент

3Z индекса показателР преломления определяют по *ормуле ая

BZ T

=79 -- (О пЗ ь2 — А —;--) (e) и 7 где Р и Т измерены в натурных условиях.

При наличии подобия в характере изменения метеопараметров с высотой на натурном и модельном объектах мож но найти искомый параметр У (а сле1„z дова тельно, и среднеинте гра льный г радиент показателя преломления) на натурном объекте с той же точностью, которая была .достигнута при опытных измерениях на модели (эталонном базисе).

Одинаковый тип распределения температуры воздуха с высотой сохраняется в дневное время летом над сушей (неустойчивая термическая стратифика- ция), что свидетельствует о широких возможностях применения способа. В условиях инверсии температуры (ночное время летом, а также над снежным покровом) потребуется новая постановка опытнчх наблюдений для получения соответствующих значений постоянных.

Экспериментальные измерения, представленные на фиг.1 в системе координатных осей lp --- и 1р ) (м) (м1 произвz водил".сь по трем направлениям с высотами визирного луча, равными 3,7;

4,5; 11,6 м. и горизонтальными расстоя(»иями соответственно 1; 2 и ,4.4 км. что и позволяет решить поставленную задачу путем подстановки легко изме1707511 ряемых на натурном объекте параметров (и Zcp в (6).

В таблице гредставлены результаты измерен ия ре гулярной составляющей (Д о) получерной в виде разности тригонометрического и высокоточного нивелирования (измерение 4). Наблюдения были выполнены теодолитом из одного пункта на шесть других (измерения

2 и 3). Измерения производились в дневное время летом. у,мм

S, м

Измерение

-27 -25

6,4

103"

694

677

1 024

-34

-23

3,9

8,3

- 6

4.

- 5

1/,0

6,0

424

402

-14

-10

3,1

Рассчитанные при измерении 5 значения (I(определены по формуле

Р q It, 6

0,2 (= 39 5 - S (0 0342 0 75 ---) .10 ) т Z, полученной после подстановки (/) в (6).

Расчет производили при постоянных значениях метеопараметров P =

1000 мбар; Т = 293 К; g — — 0,2 К/м, принимая их характерными для ясной теплой погоды в летнее время днем.

Получена высокая сходимость измеренных и рассчитанных значений ( несмотря на то, что последние основаны на использовании соотношения (6), исходные данные для получения которого относятся к другому району. (Расчет геометрического параметра

Z производят по Формуле ср

Z = — Z(+ Z + 2(Zg+ Z4+...+

ЗК

+ 2 ) + 4(2, + + ° ° ° + н)) > где К - число равных отрезков, на а котор((е делят расстояние между пунктами, высоты 2 <, Z, 2,... находят измерением на профиле местности, который строят по карте.

На основе эмпирической номограммы находят разности ЬТ температуры между уровнями 2 и 2 м, а определение градиента производят по формуле

ЬТа

Ф

0 (20()

10 ln п--,— Величину 2 (коэффициент шероховатос ти подстилающей поверхности) находят с помощью графика по аргументам Т ( ие,.

15 Поскольку )(, в формуле (7) возводится в степень 0,2, то изменения аргумента II, относительно слабо сказываются, на изменении функции

07

Важно при этом не ошибиться в знаКе

О(Формула и зоб ре тен ия

3и а искомый градиент -- вычисляют по

32 формуле

1 f-щ

А ---) 2 ((ср

3N P о- = 79 --(О 0342 д 7. g2. где паРаметРы Р, Т, ), Z, измеряю1 в натурных условиях.

Способ определения среднеинтегрального градиента индекса показателя преломления воздуха, включающий измерение на эталонном базисе с заданной высотой среднеинтегрального температурного градиента, температуры

Т и атмосферного давления P в точке наблюдения и вычисление искомого градиента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерения среднеинтеглального теипе35 ратурного градиента, проводят на

% (M1 по меньшей мере четырех дополнительных эталонных базисах с различной (м средней высотой 2 со луча над подстилающей поверхностью при разных значениях температуры T и влажности е, воздуха, вычисляют локальные температурные градиенты (, относящиеся к высоте 1 м, после чего находят значения эмпирических коэффициентов

45 A, m и п из уравнений (,(м)1(-m

2 cp) 1707511

1,0

0,5

qs ц(и) 70

10 ср

Редактор О. Юрковецкая

«е

Заказ 263 Тираж Подписное вНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушскал нгб., д. 4/5

"роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101

@(и) аи ат

Фиг.1

Составитель Ю. Гринева

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Самборская