Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Для измерения расстояний используются волны почти всех диапазонов, указанных в табл. 1 (кроме ультрафиолетового излучения в оптическом диапазоне и коротких радиоволн). При измерении расстояний при помощи электромагнитных волн как на дальность действия, так и на точность сильное влияние оказывают условия распространения. Под этим понимается це­лый комплекс факторов: свойства самих волн, характер под­стилающей поверхности, время суток, метеорологические ус­ловия атмосферы и т. п. Влияние атмосферы подробно рас­сматривается в гл. 2, а в § 20 (гл. 4) обсуждается влияние подстилающей поверхности на радиодальнометрию УКВ диа­пазона.

Световые волны и радиоволны УКВ диапазона распростра­няются почти прямолинейно. Дифракция сантиметровых волн, используемых в радиодальномерах и УКВ системах, настолько мала, что не приводит к огибанию поверхности Земли, и такое огибание в незначительной степени существует только за счет рефракции. Максимальная дальность действия систем УКВ диапазона ограничивается пределами прямой видимости. Пре­делы прямой видимости на физической поверхности Земли, очевидно, зависят от высоты подъема антенн и рельефа мест­ности. Если учитывать только кривизну сферической Земли (без рельефа) и пренебречь рефракцией, то предельное рас­стояние прямой видимости между двумя пунктами определя­ется высотами пунктов Ні и Я2 следующим образом:

Аїр = 3,57 (УЩ + УТй)» • (1.23)

где Аїр выражается в километрах, а высоты — в метрах. При учете рефракционного искривления траектории (при нормаль­ной рефракции, см. § 10) коэффициент 3,57 в уравнении (1.23) заменяется на 4,12 для радиоволн и на 3,83 для оптических волн, т. е. рефракция увеличивает расстояние прямой видимо­сти (примерно на 15 % для радио — и на 7 % для оптического диапазона).

Для оптических волн кроме прямой видимости требуется наличие оптической видимости (прозрачности). Затухание волн в атмосфере рассматривается в § 7 (гл. 2).

Распространение длинных и средних радиоволн имеет спе­цифические особенности. Наиболее существенная особен­ность— отражение от верхних, сильно ионизированных слоев атмосферы, находящихся на высотах более 60 км. Это приво­дит к тому, что в точку приема может попасть не только пря­мая волна, распространяющаяся вдоль поверхности Земли (по­верхностная волна), но и волна, отраженная от ионосферы,— так называемая пространственная волна (рис. 2). В зоне встречи поверхностной и пространственной волн происходит их интерференция, из-за чего поверхностная волна, передающая полезный сигнал, получает искажения амплитуды и фазы, и если приемная аппаратура находится в такой зоне, то измере­ния могут быть весьма затруднены, а часто и невозможны.

Пространственная волна, отраженная от ионосферы, может распространяться на значительно ббльшие расстояния, чем по­верхностная волна, для которой форма Земли с ее рельефом
создает препятствия. Из-за ди­фракции эти препятствия могут огибаться поверхност­ной волной, и дальность ее распространения зависит от поглощающих свойств земной поверхности. Для простран­ственной волны наблюдается также частичное поглощение ее ионосферой и поверхностью Земли при многократном от­ражении от ионосферных слоев. Поглощение земной поверх­ностью зависит от длины волны, ее поляризации и электриче­ских характеристик конкретной подстилающей поверхности. *

Свойство дальнего распространения пространственной волны при многократном отражении от ионосферы успешно ис­пользуется в радиосвязи, радиовещании и дальней радионави­гации. Однако для радиогеодезических целей использование пространственной волны нежелательно, так как геометрия ее прохождения не поддается строгому учету, поэтому для точ­ных измерений должна быть использована только поверхност­ная волна. .

В диапазоне длинных волн поверхностная волна из-за ди­фракции может распространяться далеко за пределы прямой видимости (более чем на 3000 км). В средневолновом диапа­зоне наблюдается очень сильная зависимость напряженности поля от времени суток. В дневное время преобладает поверх­ностная волна; из-за дифракции она распространяется также за пределы прямой видимости, но ее поглощение земной по­верхностью больше, чем в длинноволновом диапазоне, и даль­ность ее распространения ограничивается величиной примерно 1000 км. В ночное время в средневолновом диапазоне резко усиливается пространственная волна.

Из рис. 2 видно, что вблизи излучающей станции сущест­вует зона, в пределах которой пространственная волна не должна приниматься приемником. Однако протяженность этой зоны весьма изменчива и зависит от длины волны и состояния ионосферы. Для средних волн днем, когда в ионосфере возни­кает поглощающий слой, она составляет 70—120 км на суше и 200—300 км на море. Ночью поглощающий слой почти ис­чезает, и размер этой зоны уменьшается до неприемлемо ма­лых размеров. Поэтому измерения средневолновыми системами выполняют, как правило, в дневное время суток. Радиодень на­чинается примерно через час после восхода Солнца и закан­чивается примерно за полчаса до захода.

Напряженность поля поверхностной волны практически не подвержена суточным изменениям и зависит только от свойств подстилающей поверхности. Изменчивость параметров подсти­лающей поверхности вдоль трассы и влияние отраженных от
нее лучей, содержащихся в поверхностной волне, приводят к амплитудным и фазовым искажениям поля волны в точке приема. Фазовые искажения можно характеризовать некото­рым дополнительным фазовым сдвигом на частоте излучения, являющимся сложной функцией электрических параметров под­стилающей поверхности, расстояния, частоты излучения и вы­соты подъема радиостанций. Наличие дополнительной фазы приводит к снижению точности измерений, ибо создает не под­дающуюся точному учету фазовую ошибку.

Комментарии запрещены.