Файл: Учебнометодическое пособие по дисциплине физика земли и атмосферы методические указания по выполнению.docx

Угловые измерения

Задача5.К какой ошибке определения превышения Δ_hприведет угол вертикальной рефракции r=10" на трассе протяженностью D, если измеренное зенитное расстояние равно z? Считать, что ошибка определения зенитного расстояния обусловлена только влиянием рефракции: Δ_Z=r, а точность определения превышения зависит только от точности угловых измерений. Сравнить полученное значение с предельной случайной средней квадратической ошибкой нивелирования I, II, III и IV классов (предельную ошибку принять равной утроенной случайной средней квадратической

ошибке (Приложение 8.2)). Сделать вывод о соответствии полученной точности требованиям инструкции по геометрическому нивелированию.

Задача6.В условиях предыдущей задачи определить соответствующее значение вертикального градиента показателя преломления.

Задача 7. Используя исходные данные Задачи 5 и результаты, полученные в Задаче6, вычислить вертикальный градиент температуры, который мог привести к формированию угла рефракции r, если градиент давления равен его нормальному значению 0,12 гПа/м, а градиент влажности пренебрежимо мал.

Задача8.Вычислить углы горизонтальной рефракции для визирных линий длиной D, расположенных на расстояниях 0,5; 1,0 и 3,0 м от нагретой бетонной стены, если горизонтальные температурные градиенты на этих расстояниях от стены равны

---

3. Методические указания по выполнению контрольной работы № 1

1. 
   Показатель преломления и его градиент в качестве «геодезических» параметров атмосферы
   

С достаточной степенью подробности этот материал изложен в [1]. Здесь приведем лишь некоторые сведения, необходимые для решения задач Контрольной работы № 1.

Линейные измерения. В свето- и радиодальнометрии расстояние D получают как произведение скорости распространения электромагнитного сигнала v на время τ:

D v . (1)

Скорость сигнала зависит от оптической плотности среды распространения. Оптическую плотность среды характеризует ее показательпреломленияn:

---

здесь n_x– значение показателя преломления в текущей точке траектории.

В вакууме показатель преломления равен единице. В газообразных средах он больше единицы на величину порядка (100-300)·10^-6, поэтому в электронной дальнометрии чаще используют индекс преломления N, который представляет собой отличие показателя преломления от единицы, увеличенное в миллион раз:

^N ^{n 1} ^{106 .}

Индекс преломления выражают в N-единицах:
1 N-ед.=10^-6.

Вывод: Ни один электронный дальномер, будь то электронный тахеометр или спутниковый приемник, не сможет определить расстояние, если не задано значение показателя преломления. На этом основании показатель преломления можно считать «геодезическим» параметром атмосферы.

Угловые измерения. При угловых геодезических измерениях объектом измерения служит направление распространения электромагнитного излучения. Исходя из этого определения, к угловым измерениям можно отнести измерения

---

углов электронными тахеометрами и оптическими теодолитами, а также геометрическое нивелирование, при котором визирный луч в направлении на рейку должен быть горизонтальным.

В неоднородной атмосфере электромагнитный сигнал неоднократно меняет направление распространения, отклоняясь в сторону слоев с меньшей оптической плотностью (с меньшим показателем преломления). Явление преломления электромагнитных лучей в атмосфере, обусловленное ее неоднородностью, называют угловой рефракцией. Траектория распространения электромагнитного сигнала от визирной цели до наблюдателя представляет собой пространственную кривую, которую называют рефракционнойкривой.

Наблюдатель видит объект по касательной к последнему элементу рефракционной кривой в точке наблюдения A (Рис.). Угол между направлением на истинное B и кажущееся B՛ положение объекта наблюдений называют уголрефракции. Угол рефракции rиспользуют в качестве основной количественной

характеристики угловой рефракции. Геодезиста интересуют проекции угла рефракции на горизонтальную и вертикальную плоскость – углы горизонтальной (боковой) и вертикальной рефракции.

Угол рефракции зависит от интенсивности изменения показателя преломления в плоскости измерений по

---

траектории в текущей точке луча, при измерениях горизонтальныхуглов градиент показателя преломления проецируют на горизонтальную плоскость.

Вывод: При наличии градиента показателя преломления в плоскости измерений по нормали к визирному лучу

---