Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Аппаратурные поправки. Аппаратурные поправки могут быть различными в зависимости от типа аппаратуры. Если это свето — или радиодальномер, то к аппаратурным поправкам от­носятся постоянная поправка прибора, поправки за отличие ча­стот от номиналов и другие, указываемые для каждого кон­кретного прибора в соответствующей документации. Если это радиогеодезическая система для определения координат, то к ап­паратурным поправкам относятся:

— поправка за несовпадение электрического центра опре­деляемой станции с точкой, в которой фиксируется ее геометри­ческое положение (например, с точкой установки аэрофотоап­парата при использовании РГС при аэросъемке);

— поправка за несинхронность работы радиогеодезической и аэросъемочной или геофизической аппаратуры (т. е. той аппа­ратуры, координаты которой в определенные моменты ее ра­боты должны определяться радиогеодезической системой);

— в гиперболических некогерентных РГС (типа «Поиск») — поправка за задержку сигнала из-за наличия ретрансляционной станции (называемая «поправкой за положение ретрансляцион­ной станции»).

В РГС могут быть и другие аппаратурные поправки, указы­ваемые в каждом конкретном случае.

Поправки за влияние атмосферы. К ним относятся:

— поправка за скорость распространения электромагнитных волн;

— поправка за кривизну траектории электромагнитных волн.

Первая из этих поправок преследует цель определить реаль­ную скорость электромагнитных волн в период измерений («ра­бочую» скорость) и вводится по метеорологическим данным, из­меряемым на одном или обоих концах линии. Другими словами, это — поправка за отличие реальной скорости распространения от «расчетной», принятой заранее при вычислении расстояния («заложенной» в аппаратуру при автоматическом вычислении или «табличной» при ручном вычислении). Такая поправка при свето — и радиодальнометрии учитывается в обязательном по­рядке; в случае же радиогеодезических систем СВ и ДВ диапа­зонов, работающих на трассах, близких к горизонтальным (на­пример, в морской геодезии), она может учитываться лишь в тех случаях, когда температура воздуха на участке работ су­щественно отличается (на величину порядка 10°) от значения, соответствующего принятой стандартной скорости радиоволн или величине линейного эквивалента фазового цикла, полу­ченной при калибровке системы. При работе РГС на наклонных трассах (самолетные системы) поправка за скорость должна учитываться, поскольку среднее значение скорости на наклонной трассе всегда отличается от принятого значения из-за изме­нения показателя преломления с высотой. В этом случае при вычислении поправки следует использовать определенную мо­дель атмосферы (см. § 9).

При измерении свето — и радиодальномерами линий, имею­щих значительный угол наклона к горизонту (а также длинных линий), метеоизмерения выполняются на обоих концах линии, и поправка за скорость вычисляется по среднему из этих метео­измерений. При достаточно короткой линии (менее ~5 км) и не слишком большой разности высот ее концов (менее -100 м) часто допускается выполнение метеоизмерений в одной конеч­ной точке. В этом случае в процессе вычисления поправки за скорость обычно учитывается изменение давления с высотой по известной барометрической формуле Бабине, для чего нужно приближенно знать превышение между концами линии.

Вторая из атмосферных поправок — за рефракционное удли­нение траектории — ощутима лишь при расстояниях более — 100 км (см. табл. 3, § 10), и целесообразность введения этой поправки определяется точностью используемой радиогеодезиче­ской аппаратуры.

Таким образом, основной поправкой, учитывающей влияние атмосферы, является поправка за скорость распространения электромагнитных волн. Поскольку она вычисляется по метео­данным, ее часто называют метеорологической поправкой. Рас­смотрим более подробно, каким образом она вводится в резуль­таты измерений свето — и радиодальномерами.

Введение метеорологической поправки при светодальномет — рии. При измерении расстояний светодальномерами показатель преломления воздуха обычно представляют в виде

n = n0 + kn9 (5.1)

где По — показатель преломления в стандартных условиях (при температуре Т0, давлении Л> и влажности е0), определяемый по формуле Коши (2.22), а Ап — поправка к стандартному показа­телю преломления за отличие измеренных значений Т, Р и е от стандартных. В соответствии с этим непосредственно из измере­ний дальномером сначала получают расстояние D0 для стан­дартных условий, а затем вводят метеопоправку сразу в рас­стояние

D = Do — f A Dv,

Расстояние Do определяется соотношением

D

" _ 0р*2 D 0*2 D

о ———- — — — *

2 2/*о

а поправка ADv, очевидно, будет равна

Д£) _ — Ро) *2Р 0Q*2P

(5.4)

Переходя от показателей к индексам преломления N0= (по— —1)10® и N=(rt—1)10®, получим

ADv = Do(No-N)-e. (5.5)

Величина N0 определяется по формуле Коши (2.22), а N — по формуле Баррелла и Сирса (2.24). С использованием этих формул выражение (5.5) примет вид

Л£,—£)*[(л +-£+-£■)(‘ — -?г •-?-)+О7’045-^)*

Х-р]10-®. (5.6)

Такова общая формула для метеопоправки при светодально — метрии. В качестве величины Т, Р и е в (5.6) должны, строго

говоря, фигурировать осредненные вдоль всей трассы значения, т. е. <Г>, <Р> и <е>. Практически, как уже отмечалось, эти значения аппроксимируются средними из метеоизмерений на двух концах линии.

Если метеоизмерения выполняются только на одном конце (при короткой линии и небольшом превышении между пунк­тами), то, поскольку в приземном слое воздуха давление изменя­ется с высотой значительно сильнее, чем температура и тем более влажность, вместо <Г> и <е> просто используют изме­ренные значения, а среднее давление <Р>, подставляемое в (5.6), аппроксимируют значением, получаемым по формуле Бабине

<Р>«Р Гі————————- 1, (5.7)

L 16014 (1 + aOJ

где Р и f — давление и температура, измеренные в точке стоя­ния прибора; h — превышение между конечными точками ли­нии; а= 1/273,16=0,003661.

Формула (5.6) табулируется, и при ручной обработке по­правку ДDv находят из таблиц по измеренным значениям тем­пературы, давления й влажности. При этом поправка ДDv обычно разбивается на два слагаемых бt, p и 6е, находимых по отдельности. Иногда вместо таблиц используются специально составленные номограммы. .

При работах высокой точности для измерения давления обычно применяют барометр-анероид, а для измерения темпе­ратуры и влажности — аспирационный психрометр Ассмана. По­следний состоит из двух одинаковых термометров, ртутный резервуар одного из которых смачивается дистиллированной водой, и аспиратора — вентилятора, приводимого в действие пружинным механизмом и создающего принудительный обдув воздухом термометров психрометра. При этом температура опре­деляется с точностью до 0,1° непосредственно по сухому термо­метру, а абсолютная влажность е вычисляется по показаниям сухого (t°c) и смоченного (7°вл) термометров и величине атмос­ферного давления в соответствии с эмпирической формулой Шпрунга

е = Е-Р (£-£„) 1+<вл/872’8 , (5.8)

4 а

где Е’ — давление насыщенных водяных паров при температуре смоченного термометра; а — психрометрическая постоянная (по­стоянная Ассмана), равная 1510, если ртутный резервуар смо­ченного термометра покрыт водой, и 1756, если он покрыт льдом (при отрицательных температурах[34]). Значения Е’ приве­дены в прил. 1.

При составлении таблиц поправок или номограмм формула (5.8) вводится в формулу (5.6). В качестве длины волны А, в (5.6) подставляется эффективная длина волны света; в слу­чае лазерного источника она равна длине волны излучения лазера (см. § 8, стр. 78). В результате аргументами, по кото­рым из таблиц находятся поправки бt, p и 6е, являются вели­чины t°c, t°,„, Р, а также приближенное расстояние D0 ив слу­чае метеоизмерений в одной точке превышение Н.

При отсутствии таблиц метеопоправок или в том случае, когда таблицы рассчитаны на другую длину волны излучения А,, вычисление поправки ДDv можно выполнить непосредственно по формуле (5.6). В частности, при /°о=0°, Ро=760 мм рт. ст. и ис­пользовании гелий-неонового лазера (длина волны в вакууме 0,632991 мкм) эта формула принимает вид

Д D0 = D0 (300,11 —107,87 -|- + 15,65 10-». (5.9)

Пример. Для вышеуказанных стандартных условий и лазера на He-Ne получено: Do= 12752,366 м; средние значения метеоданных: te = = + 12,8°; <вл = +9,4°С; Р—752,2 мм рт. ст. Найдя из табл. прил. 1 по аргументу Твл величину £’=8,84 мм рт. ст., определяем влажность е по формуле (5.8): е=8,84—1,71=7,13 мм рт. ст. Затем по формуле (5.9) на­ходим:

AD„= 12 752(300,11—283,74+0,39) 10-" =+0,214 м.

При автоматическом введении указанных поправок выше­приведенные формулы закладываются в программу вычисли­тельного устройства или микропроцессора, а ввод конкретных значений Т, Р и е, полученных из метеоизмерений, осуществля­ется установкой соответствующих переключателей на панели прибора.

При работах пониженной точности, выполняемых светодаль­номерами малой дальности действия на коротких дистанциях, иногда бывает достаточным ограничиться довольно грубым из­мерением температуры (с точностью до 1—2°) при помощи лю­бого простого термометра; данные о давлении можно взять из сводки погоды, а влажность вообще не измерять. В этом слу­чае формула для ДDv упрощается (не учитывается член, содер­жащий е) ив неавтоматизированных приборах обычно реализу­ется в виде номограммы с аргументами f и Р.

Введение метеорологической поправки при измерении расстояний радиодальномерами. В радиодальномерах, в которых предусмотрено непосредственное получение расстояния (напри­мер, на табло), принцип введения метеопоправок, в общем, ана­логичен рассмотренному выше для светодальномеров с той раз­ницей, что вместо формулы Баррелла и Сирса (2.24) использу­ется формула Фрума и Эссена вида (2.26). В ранних моделях радиодальномеров, в которых расстояние получается не непо­средственно, а вычисляется по измеренному времени распро­странения радиоволн, метеопоправка как таковая не определя­
ется, а осуществляется переход от скорости в вакууме к скоро­сти в атмосфере определением показателя или индекса прелом­ления воздуха, и расстояние получают умножением измеренного времени распространения на половину найденного значения ско­рости. Рассмотрим кратко оба этих случая.

В первом случае, когда вводят поправку в расстояние, спра­ведливо соотношение (5.5). Для определения N0 и N использу­ется формула (2.26): .

Коэффициенты а, Ь, с приведены в табл. 2 (§ 8).

В частности, при to=0°, Рй=760 мм рт. ст., е0=0 и коэффи­циентах по Фруму и Эссену получаем

AD„=iD0 [287,93—103,49 ——17,23—— 4,96-108—110"e.

L т т т* J

(5.11)

Поскольку измерения метеоэлементов при точной радиодаль — нометрии выполняются так же, как и в случае светодальноме­ров — при помощи психрометра и анероида, то и значение аб­солютной влажности е определяется аналогичным образом (по формуле Шпрунга (5.8)).

Пример. Пусть, как и в предыдущем примере, Д>= 12752,366 м;

= + 12,8°; <вл = +9,4°; Р=752,2 мм рт. ст. По таблице прил. 1 и формуле (5.8) находим: е=7,13 мм рт. ст. и по формуле (5.11) получаем:

AD. = 12 752 • (287,93—272,22—0,43—43,25) • 10-»=—0,357 м.

При обработке измерений радиодальномерами, определяю­щими время распространения, процедура учета метеоусловий несколько иная: коррекция скорости распространения произво­дится не вычислением поправки к скорости в вакууме, а нахож­дением сразу рабочей скорости v по индексу преломления N, предварительно вычисляемому по формуле Фрума — Эссена. Расстояние представляют в виде

D = uxiDt (5.12)

где величина и есть половина рабочей скорости в м/нс, опреде-

ляемая соотношением

а с=0,299792458 м/нс — скорость электромагнитных волн в ва­кууме (фундаментальная константа). Таким образом, вычислив по результатам метеоизмерений индекс преломления N (по фор­муле (2.26), можно по (5.13) сразу получить величину и. Как для определения N по метеоизмерениям, так и для определения и по N составлены соответствующие таблицы. Наиболее удобны таблицы, составленные В. Н. Бондаренко, которые позволяют обойтись без промежуточного этапа вычисления N и дают сразу скорость и по измеренным значениям t°c, t°вл и Р.

Пример. Из измерений радиодальномером РДГВ получено время рас­пространения Т2і>= 116 832,24 нс.. Метеоданные: tr. — +12,8°; tB„ = +9,4°; Р= =753,5 мм рт. ст. Найти расстояние D.

Определяем и по таблицам или последовательно по формулам (5.8), (2.26) и (5.13): е=7,13 мм рт. ст.; W=315,15; «=0,14 984 900 м/нс. Затем по формуле (5.12) находим расстояние: £>=116 832,24 x 0,149 849=17 507,194 м.

Поправка за приведение линии к центрам пунктов необхо­дима в случае установки дальномерной аппаратуры на столиках геодезических знаков. Для ее нахождения необходимо опреде­лить элементы приведения на обоих пунктах, аналогично тому, как это делается в триангуляции. Поправка равна

A Dn = 6С + 6Г,

где 6е — поправка за центрировку приемопередатчика свето­дальномера или ведущей станции радиодальномера, 6Г — по­правка за редукцию отражателя или ведомой станции.

Поправки 6с и бг вычисляют по формулам:

6С= —/і COS 01, 6, = — /2 cos 02,

где 1, 01 И І2, 02 — линейные и угловые элементы приведения на пунктах. Углы 0 отсчитываются от направления на центр «сво­его» знака до направления на другой знак.

При графическом определении элементов приведения по­правки 6с и 6г могут быть получены также графически (как про­екции линейных элементов приведения на направление измеряе­мой линии).

Введя поправки за центрировку и редукцию, мы получаем наклонное расстояние между точками, совпадающими в плане с центрами пунктов, а по высоте — с геометрическими центрами установленных на пунктах приборов.

Поправка за наклон линии (за приведение к горизонту в точке стояния прибора) в случае измерения коротких линий

(5.17)

где h — превышение между концами линии.

При высокоточном измерении больших расстояний свето — и

радиодальномерами учитывается еще один член

в этом случае поправка за наклон входит в общую формулу для редуцирования линии (см. § 24)’.

Комментарии запрещены.