автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Исследование влияния атмосферы на результаты угловых и линейных измерений в горной и высокогорной местности

РГВ од

2 2 АПР 1996 Московский государственный университет

геодезии и картографии

На правах рукописи

ЯКОВЛЕВ Владимир Викторович

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АТМОСФЕРЫ НА РЕЗУЛЬТАТ!! УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ГОРНОЙ И ВЫСОКОГОРНОЙ МЕСТНОСТИ

Специальность 05.24.01 - Геодезия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1996-

Работа выполнена на кафедре прикладной геодезии Московского государственного университета геодезии и картографии

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор ИЛЮШИН Е.Б.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор ЮНОШЕВ Л.С.''

гкггмгегнаук'

Ведущая организация: ю^е аэрогеодезическое

предприятие № 20.

Защита соотоится " ¿3 " 1995 г>

в час & О мин, на заседании специализированного Совета АГ, о 63, о/, о / в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 103064 г.Москва, К-64, Гороховский пер.М, ауд. _

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " с ¥ 1996г.

Ученый секретарь специализированного Совета

с//—/-

7

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Выполнение большого объема различных научных исследований, а также строительство в горных районах особо важных промышленных и гравданоких объектов требует от геодезической олужбы нашей отраны соответствующего планово-высотного геодезического обоснования и непосредственного геодезического обеспечения строительства и эксплуатации сооружений.

Наиболее интенсивно разработкой и исследованием методов геодезических измерений о наивыошей точностью, отвечащей современному состоянию измерительной техники, и проектированием специальных высокоточных геодезичеоких сетей начали заниматься в семидесятых годах на геодинамических полигонах для наблюдений за движением земной коры и прогноза землетрясений в геологически активных горных маосивах. В промышленно развитых горных районах эти же или аналогичные им по точности инженерно-геодезические оети иопользуютоя не только для различных научных иооледований, но и для геодезичеокого обеспечения строительства и эксплуатации крупных инженерных сооружений (водохранилищ, ГЭС, атомных электростанций, железных и автомобильных дорог о многочисленными моотами, тоннелями и пр.). Горизонтальные углы в этих сетях измеряются со средней квадратичеокой ошибкой менее 0,5". Технические возможности измерения вертикальных углов несколько хуже и характеризуются оредней квадратичеокой ошибкой около I". Измерение больших расстояний (10-20 км) на геодинамических полигонах современными электронными дальномерами возможно о относительной ошибкой 1.10 . С уменьшением расстояний технические оредотва позволяют в настоящее время получить относительные ошибки измерений 1.1 ОТ? и менее. Однако практическая реализация их возможна только при разработке методов и программ измерений, максимально исключающих ошибки за влияние внешних уоловий. Ошибки'из-за влияния рефракции при высокоточных геодезичеоких измерениях в горкой местности являются преобладающими. Это объясняется ш.^пификой метеорологических уоловий, сложностью рельефа, резко изменяющейся подстилающей поверхностью, которые определяют в значительной степени в горной местности особенности явлений горизонтальной и вертикальной рефракции, дневных, суточных и годовых флуктуаций метеорологических величин, высотной изменчивости коэффициента преломления, траектории и скорости распространения электромагнитных волн (ЭМВ) при линейных измерениях современными свето- и радиодальномерами и др.

Применение высокоточных свето- и радиодальномеров позволяет использовать в горных условиях взамен общепринятых сетей триангуляции различные виды и сочетания геодезических построений, что требует совместного анализа погрешностей угловых и линейных измерений,определения направлений их согласованной точности и выбора на основе этого оптимального варианта геодезических построений.Несомненно,что перечисленный выше комплекс вопросов является актуальным и требует теоретических и экспериментальных исследований.

Цель и программа исследований. Целью данной работы является разработка и исследование методов учета влияния атмоп^ерч Земли при высокоточных угловых и линейных измерениях в о ложных, физико-географических и климатических условиях горной местности с точностью,соответствующей современному состоянию измерительной техники.

Конкретно для решения поставленных задач предусматривается:

- выполнить обзор и краткий анализ погрешностей высокоточных угловых и линейных геодезических измерений в горной местности из-за влияния атмосферной рефракции;

- разработать математические модели атмосферы экстремальных и средних горных метеорологических условии Северного Кавказа в диапазоне высот от 0,3 до 6км и методику их использования для проверки теоретических разработок в области атмосферной рефракции;

- разработать аппроксимирустлие функции восстановления высотного профиля индекса преломления Ма(Н) для светодальномерных измерений в диапазоне высот от I до 3 км со средней квадратичесвой ошибкой около 1,5еды1и в высокогорной местности на высотах более 2км - со средней квадратической ошибкой порядка 1ед.Ы ;

- исследовать величины систематических погрешностей учета элементов траектории и скорости электромагнитных волн оптического и радиодиапазона по метеорологической информации в начальной и конечной точках измеряемых направлений локальной инженерно-геодезической сети в горной местности в диапазоне высот (0,6-5,б)км, расстояний (20-55)км и зенитных расстояний - (83-89)° ;

- разработать методику предрасчета точности инкенерно-геодезических построений с учетом систематических погрешностей учета внешних условий светодальномерных измерений;

~ выявить метеорологические условия., и даапазон высот, где вертикальные градиенты индекса преломления, определяющие величину и знак вертикальной рефракции, имеют наибольшую величину и изменчивость;

- исследовать точностные возможности аппроксимирующих функций рысот-ного профиля коэффициента преломления для определения углов вертикальной рефракции. Определить метеорологические условия,диапазон расстояний,высот и зенитных расстояний, где погрешности определения углов вертикальной рефракции менее I", 1-2" и более 2-2,5+';

- определить экспериментально наиболее характерные направления вцсо- • когорной местности с наибольшим влиянием горизонтальной рефракции и направления со значениями горизонтальной рефракции менее I";

- выполнить комплеко экспериментальных угловых и светодальномерных измерений в горных условиях по проверке теоретических разработок в области расчетных методов углов вертикальной рефракции по' аппроксимирующим функциям высотного профиля индекса преломления и рекомендации по учету систематических метеорологических ошибок светодальномерных измерений.

Решения данных вопросов на достаточно современном научном уровне лежат в основе защищаемых автором положений.

Научнар новизна заключается в разработке методики предрасчета величин и погрешностей ооновкых рекомендаций учета углов вертикальной рефракции и метеорологических поправок в дальность по математическим моделям атмосферы о использованием метода численного интегрирования и координирования точек траектории ЭМВ.

Объектом исследования являются метеорологические особенности горной и выоокогорной местности и их влияние на результаты угловых и линейных геодезичеоких измерений.

Теоретическая ценность ооотоит в разработке методов математического моделирования метеорологических уоловий и координатного споооба расчета элементов траектории и окорости ЭМВ для анализа метеорологических погрешностей овето- и радиодальномерных измерений и углов вертикальной рефракции.

Практическая ценнооть данной работы заключается в разработке методики предрасчета величин углов рефракции и метеорологических поправок в результаты овето- и радиодальномерных измерений, а также погрешностей их определения применительно к условиям и проектным направлениям геодезических измерений.

Реализация результатов исследований предполагается в предприятиях ГУГК, выполняющих высокоточные геодезичеокие измерения в горных уоловиях, а также в исследованиях по распространению электромагнитных волн Инотитута оптики атмосферы РАН.

Апробация работы. Теоретические разработки и практические рекомендации проверены по математичеоким моделям атмосферы горной местности, на экспериментальных геодезичеоких оетях при больших углах наклона наблюдаемых направлений, многолетним комплевоом экспериментальных высокоточных геодезичеоких измерений на Эдьбруооком научном полигоне, доложены на Всесоюзных научно-практичеоких совещаниях "Проблемы совершенствования аппаратурных средотв и таблиц для определения рефракции электромагнитных волн в земной атмоофере" (Иркуток,1984), "Геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации инженерных сооружений" (Новосибирск,1986), на Ш Всесоюзной научно-техничеокой конференции "Метрология в дальнометрии" (Харьков,1988), на X Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере (Томок,1989), на зональных (Туапсе,1990), облаотных (Ростов-на-Дону, 1988).межвузовских (Ростов-на-Дону,РИСИ,1986-1991) научно-технических конференциях.

Публикации. Ооновные результаты теоретичеоких и экспериментальных исследований опубликованы в девяти статьях в центральной печати и межвузовских научно-техничеоких оборниках.

Объем работы. Диссертационная работа ооотоит из введения, трех глав, выводов и рекомендаций, библиографии и приложений. Общий объем работы составляет 114 отранип машинописного текота, включающих 16 таблиц, 16 рисунков, 10 приложений. Спиоок литературы ооотоит из 59 отечественных и 8 зарубежных наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечаются особенности топографо-геодезического обес печения промышленного и гражданского строительства, а также специальных научных иооледований в сложных физико-географичеоких и климатичес них условиях горной меотнооти. Приводятся ооновные проблемы повышения точности угловых и линейных измерений при оложной изменчивости метеорологических условий и др.Обосновывается актуальность темы, конкретнс намечены программа и цель иооледований.

В первой главе дается обзор и краткий анализ погрешностей высоко точных геодезических измерений в горной меотнооти, обусловленных явле ниями вертикальной и горизонтальной рефракции, непостоянством метеоре логической поправки в результаты свето- и радиодальномерных измерений и др. В области горизонтальной рефракции отмечаются теоретические раз работки многих отечественных и зарубежных ученых и сложнооть их.практической реализации в горных условиях. Приводятся рекомендации Н.В. Яковлева по исключению или существенному уменьшению влияния боковой рефракции специальной методикой полевых измерений относительно момента изотермии воздуха, требующие в этих оложных условиях по каждому наблюдаемому направлению некоторых предварительных уточнений и др.

При измерении зенитных расстояний вертикальная рефракция может иокажать результаты измерений до дйух! и более минут, тогда как прибор ные ошибки и ошибки из-за неучтенного влияния в направлениях составлю ющих уклонений отвеоных линий ооотавляют около 1-2".

В облаоти тригонометрического нивелирования в высокогорных условиях комплеко многолетних исследований выполнен сотрудниками кафедры инженерной геодезии Роотовокой-на-Дону государственной академии строительства и Института оптйки атмосферы СО РАН (г.Томск) на Эльбруо-ском научном полигоне. Наиболее полно эти иооледования обобщены в научных трудах Пожидаева Е.А.с выводами о возможностях тригонометрического нивелирования по точности геометрического нивелирования 1Уклаоо£

В облаоти линейных измерений отмечается,что при вычиолении ра-

бочей скорости распространения ЭМВ замена среднего значения коэффициента преломления воздуха вдоль измеряемой линии

для больших (свыше 4 км) наклонных трасс (горные условия) заведомо приводит к неверным результатам. Довольно'сложно реализовать, ввиду возможных больших наклонов изодиоптричаских слоев в горных условиях, геодезические методы определения показателя преломления воздуха, исследованные под руководством Островского А.Л., ряд рекомендации на основе особой программы дополнительного определения метеорологических велич^ин в средней точке трасса и другие. Наиболее приемлемы в высокогорных условиях формулы Куштина И.Ф., в основе которых положено точное определение разница давления между конечными пунктами и приближенная метеорологическая информация в точках траектории по математическим моделям атмосферы района работ.

Перспективны для учета влияния атмосферы Земли инструментальные методы, разработанные на основе дисперсионных свойств оптического диапазона М.Т.Прилепиныы. В настоящее время имеются сообщения о создании дисперсионных приборов в Харьковском государственном . НИИ метрологии и Институте радиоэлектроники РАН.

В диссертации для расчета и анализа различных способов учета элементов траектории и скорости ЭМВ предлагается метод численного интегрирования и координирования точек трассы с использованием различных моделей атмосферы и аппроксимирующих функций высотного профиля коэффициента преломления.

Во второй глпве выполнен анализ и математическое моделирование высотных профилей метеорологических величин и коэффициента преломления воздуха в сложных физико-географических и климатических условиях горной и высокогорной местности Северного Кавказа. В виде таблиц и графиков для различных высот представлена характеристика диапазона годовых и суточных флуктуация индекса преломления. Отмечается, что максимальные значения индекса преломления в оптическом диапазоне относятся к периоду наиболее низких температур. В радиодиапазоне это относится к летнему периоду с наиболыш-ш значением влажности воздуха. В высокогорных районах абсолютная величина и

(I)

среднеарифметическим из двух определений в конечных пунктах

(2)

диапазон флуктуаиий индекса преломления значительно уменьшаются.

В этой же главе для предварительного анолкзл в ггпдлт проектиро вания инженерно-геодезических сетей величин углов вертиквльной рефрак ции и метеорологических поправок свето- и радиодальномерных измерений на горный район Северного Кавказа составлены модели атмосферы экстремальных летних и зимних метеорологических условий, а также модель атмосферы, обобщающая средние климатические условия летнего, наиболее вероятного периода производства топографо-геодезических работ. В основе этих моделей послужили радиозондовые данные метеорологических величин на стандартных высотах с наибольшей их флукт^ииш в различных атмосферных слоях в наиболее жаркие и холодные дни. Температура в точке наземной станции и на стандартных высотах, принятая в основе этих моделей, приведена на рис.1. На остальных высотах метеорологические величины рассчитаны по формулвм(3)-(5).

Н,км

Для политропных слоев (температура с высотой изменяется по линейному закону -

Для изотермических слоев (температура в атмосферном слое постоянна - T=T**»c0/ís¿

(4)

-40 -JO -20

30 40

-t'C

Рис. 4

Влажность воздуха во всех слоях вычислялась по формуле Ганна ,-ДН/б.З

е = е"- ю . (5)

В формулах (3)-(5): Р", Р - атмосферное давление в никнем олое и текущих точках атмосферы соответственно; Т* ,Т - температура; е* , е-влажнооть; Ьгп ,ЬГП - геопотенпиапьные, высоты; дН - геометрическое превышение текущих точек относительно земной поверхности (отметки станций); & = 9,80605 м/с2 - гравитационное земное ускорение; Яу = 287,05287 м^/гр.с2 - удельная газовая постоянная; - вертикальный градиент температуры.

В основе составления модели климатических условий летнего периода среднеширотной зоны температура и давление на опорных высотах приняты по ГОСТ 24631-81. Атмосферы справочные (параметры). Наиболее оложная зависимость наблодается в экстремальной зимней модели атмосферы,в кото рой до высот около 1км резко проявляется температурная инверсия.Срраво

пил модель атмосферы летнего периода среднеииритпои зояь довольно олпзка к средним климатическим условиям летнего периода Северного Кавказа. Здесь же дается характеристика отклонении индекса преломления >1 для оптического и радиодиапазона в экстремальных климатических условиях от справочной модели атмосферы среднеширотнои зоны.

Для восстановления высотных профилем в любых метеорологических условиях разработана экспоненциальные аппроксимирующие функции вида

М(н) = N0 е • е (б)

На основании анализа многолетних круглогодичных дапнь'х метеорологического зондирования аппроксимирующие функции для диапазона высот от О до 6 км представлены в виде:

оптическим диапазон - ^ ^ ^ ^ (-0.000459М0 + 0,0283)1^^^. радиодиапазон - др(ц)-=М ,еН.ооо4бб^0+о.оог4МН^ (2=0Л¥) (8)

При измеренных на высотах уравнения (7),(8) целесообразно решать методом итераций, представив их в виде ^„^•е^^0-1^^ и задаваясь приближением ед. Ы.

Исследования по 33 фактическим радиозондовым профилям показывают, что при непосредственном определении на Н=1 км средняя квадратическая ошибка восстановления высотных профилей ^(Н) при I 4 Н 4: 6 км составляет от 1,2 до 2,4- ед. В радиодиапазоне средняя квадратическая ошибка аппроксимации Подфункцией (8) для этих высот составляет около 10 ед.Н.При непосредственных метеорологических измерениях в начальном и конечном пунктах наблюдений средние квадратические ошибки восстановления высотных профилей и,(Н) и в промежуточных точках траектории несколько снижают-

ся и соответственно составляют ГП^ = (4,5-1,7) и Ш^р я;7 ед. Л/.

Аналогичные аппроксимирующие функции составлены специально для высокогорных районов при км*

-е С"0'000^9*«.+0.002«)нг, (9) мр(н)=мое^°'000У96^ + о-о747)^ з (ю)

позволяющие восстанавливать высотные профили индекса преломления в этих районах со средними квадратическими ошибками ГП^ =НЧ.г. ед.М и -г.гед.^. То-есть аналогичные аппроксимирующие функции

могут быть использованы не только для общего анализа рефракционных

явлений -в заданном высокогорном районе, но и для непосредственной атмосферной коррекции элементов траектории и скорости ЭМВ для конкретных направлений свето- и радиодальномерных измерений, а также для учета явлений вертикальной рефракции.

В третьей главе представлены результаты исследований рефракции ЭМВ при угловых и линейных измерениях в условиях горной и высокогорной местности.

Определена отерень . точрооти : приближенных методов атмосферной коррекции за скорость (д$ ) и кривизну траектории ЭШЗ (¿Sgy™) по формулам: J\|n + Л/fi -6

as = smîm - 10

(II)

А^чгн« (I2) .

где величина среднего радиуса траектории -г-;Г7 со«,^ и

„. а Нй-На Ла-Пё

- '

Для определения геометрических элементов распространения ЭМВ представлена схема и алгоритм расчета траектории методом полярных координат. Исходной для расчета элементов траектории является сферически слоистая стратификация атмосферы на основе непосредственных метеорологических данных аэрологического зондирования, математических моделей атмосферы или аппроксимирующих функций высотного профиля коэффициента преломления п.(н).При известных Хд , Н^, 2 на основании рис.2, где пунктирная дуга траектории заменена суммой бесконечно малых послойных хорд, радиусы-векторы 2,,...и центральные углы во>6,,...,0£ определяются из соответствующих треугольников на основании теоремы синусов и закона Снеллиуса для сферически симметричной поверхности.

Для совместного анализа элементов траектории и скорости ЭМВ предлагается метод численного интегрирования с координированием точек трассы относительно начала координат в одном из пунктов,с осью X, совпадающей с отвесной линией, и осью У, азимутально направленной на второй наблюдаемый пункт. Первоначальная ориентация дуги траектории задается по измеренному видимому зенитному расстоянию в исходной пункте. Дальнейшая ориентация на различных высотах в вер-тикплыюи плоскости осуществляется исходя из рис.2. Откуда

Xa.Va

где зенитное расстояние определяется из известного соотношения Снеллиуса ngfZ + HjJSLit^ = ••• = = = const.

При известных координатах элементы траектории распространения ЭМВ определятся из выражений :

- расстояние до любой точки траектории на высоте На. (хорда) при значении координат в начальном пункте Х|.= Уд = 0,

- геометрическая длина дуги траектории • Hfsec dH ;

на

- поправка за отличие дуги

траектории от хорды д ^дуги = (а. ~ 3«.;

- поправка в измеренное расстояние за запаздывание сигнала - численным интегрированием строгой формулы _ ... .„ .

дS = 10 J^i dH >

Hj _

S изм = £.+ Л S v O-VcigZ = Уа-/Хя. ;

- оптическая длина дуги траектории

- истинное зенитное расстояние

- угол рефракции

- прогиб дуги траектории в любой точке с координатами (Хк, Ук) от прямой, проходящей через точки с координатами (Х„,У0) и

^Хк-хгУ* 1 ^о. I .

Точность полученных результатов зависит как от методов высотной стратификации атмосферы, так и от принятого шага численного интегрирования и зенитных расстояний исследуемых направлений.

По данному алгоритму выполнен анализ методов учета метеорологических поправок в результаты свето- и радиодальномерных измерений и величин углов вертикальной рефракции по направлениям локальной геодезической сети и для сторон Эльбрусского высокогорного полигона.

На примере локальной геодезической сети (рис.3) отмечается, что в стадии проектирования инкенерно-геодазичаскйх построений цвлвеооб-

разен анализ систематических погрешностей существующей методики учета внешних условий свето- и радиодальномерных измерений и в схеме геодезической сети исключить направления, не соответствующие проектной точности угловых измерений.

Здесь же дается характеристика градиентов индекса преломления в вертикальной плоскости,а также расчетные данные для каждого из направлений возможных величин углов рефракции и их флуктуаций в диапазона экстремальных метеорологических величин.

Б этой главе отражены также результаты исследований явлений вертикальной и горизонтальной рефракции в высокогорной местности. При исследовании горизонта дь-

Рие. ?

ной рефракции ставилась задача определения ее величины и суточного хода для различных характерных направлений высокогорной местности. Исследования выполнены в Приэлъбрусье на пунктах с отметками 2300 и 3000 м методом наблюдения на практически створные точки, расположенный на ближнем и дальнем склонах гор. При максимальном исключении инструментальных ошибок предполагалось, что изменение в процессе дневного цикла измеренных малих углов обусловлено в основном явлениями боковой рефракции. Отмечается, что прогнозирование величины боковой рефракции в высокогорной местности, ввиду сложной изменчи- ■ вости радиационного баланса в течение суток над различными участками земной поверхности практически невозможно и при высокоточных измерениях по наддоиу из направлений необходим специальный предварительный анализ возможных явлений боковой рефракции методом наблюдения дневного хода малого угла на ближний и проектируемый пункт.

Б четвертой главе рассмотрены материалы экспериментальных исследований в районах Эльбрусского высокогорного научного полигона и Крымской геодинамической сети. Приведены программа и результаты исследований в сложных условиях высокогорного геодезического полигона (рис.'О в осенне-летние периоды 1987-19У1 г.г. с целью экспериментальном проверки ряда теоретических разработок и практических рекомендации в области вертикальном и горизонтальной рефракции, свето-

дальномерных измерений и других.

приют Пастухова 4682

Приют /I

Мир л зччэ

Кругозор

в%гг

ПриютЗ ЗЯ47

с^але/ Терсмз/\

Растите летсТС

Пункты геодезического пол.и'инУ расположена на крутых склонах г.Эльбрус, имйющих довольно разнообразную, особенно в летний период,подстилающую поверхность от растительной и скальной, до снежной и ледниковой. Отметки пунктов определены методом геометрического нивелирования по'программе Ш класса. В районе пункта Азау расположен круглогодичный метеорологический пост, а также гравиметрический базис для эталонирования цены деления гравиметров. В каждом пункте экспериментального полигона имеются значения приведенных к заданным направлениям уклонений отвесных диний, вычисленные по результатам геофизической гравиметрической съемки.Программа экспериментальных исследований включала:

- одновременные наблюдения горизонтальных направлений в каждом из трех пунктов геодезических треугольников;

- двухсторонние наблюдения зенитных расстояний и светодальномерные измерения наклонных дальностей;

- проложение гравиметрических ходов для определения приращения силы тяжести между пунктами и их возможных годовых флуктуаций;

- определение суточного изменения углов вертикальной и горизонтальной рефракции по различным характерным направлениям высокогорной местности; '

- измерение на различных высотах высокогорной местности суточного . хода метеорологических величин и другие исследования.

В этой же главе по материалам высокоточных циклических угловых и светодальномерных измерений на Крымском геодинамическом полигоне в весенне-осенний периоды 1984 и 1987 г.г. выполнены экспериментальные исследования предлагаемой методики анализа систематических погрешностей светодальномерных измерений. В исследованиях использовании также материалы круглогодичного метеорологического зондирования

Рис. 4

зондирования атмосферы в районе работ (ст.Симферополь), экстремальные летние и зимние модели атмосферы горных условий Крыма,а также аппроксимирующие функции высотного профиля индекса преломления ^¿(н) для конкретных метеорологических условий светодальномерных измерений. На основании уравнивания и оценки точности различных вариантов-гео-дезичеоких построений делается заключение о целесообразности в стадии проектирования исключения базисных направлений, имеющих на основании исследований по моделям атмосферы систематические метеорологические ошибки светодальномерных измерений, не соответствующие данному классу геодезических построений. При необходимости включения этих направлений в геодезическую сеть метеорологическая поправка должна учитываться с использованием аппроксимирующих функций высотного профиля индекса преломления вида (7),(8) методом численного интегрирования и координирования точек трассы.

На основании теоретических и экспериментальных исследований в дисоерташш сделаны следующие выводы и рекомендации:

1. Математические модели атмосферы экстремальных и средних метеорологических условий горной местности в сочетании с методом численного интегрирования и координирования точек трассы целесообразно использовать для проверки теоретических разработок в области атмосферной рефракции, а также для предварительного анализа величин метеорологических поправок в дальность и углов вертикальной рефракции;

2. Аппроксимирующие функции А|(Н) с учетом метеорологической информации в начальном пункте на высоте Н=2км позволяют восстанавливать высотный профиль индекса преломления в диапазоне высот высокогорной местности .от 2 до 6 км со средней квадратической ошибкой (1-1,2)ед.^ в оптическом диапазоне и (1,5-2,0) - в радиодиапазоне и могут быть использованы для расчета атмосферных поправок в дальность и углов вертикальной рефракции. В диапазоне высот от I до Зкм аппроксимирующие функции ЖЮ с учетом метеорологической информации в конечных пунктах позволяют восстанавливать высотный профиль индекса преломления со средней квадратической ошибкой в оптическом диапазоне (1.3--1,.7)ед. . В радиодиапазоне точность значительно уменьшается и составляет около 7 ед. А] ;

3. Учет внешних условий по метеорологической информации в конечных пунктах для наклонных трасс 40-50 км приводит в летний период к систематическим погрешностям светодальномерных измерений до 60мм; в радиодвыч.зыю - солее 150 мм. В экстремальных зимних условиях эти погргши.отл для засто- и радиодальномеров практически одного порядка

и по отношению л летнему периоду значительно возрастают,составляя от

О до 250 мм. В высокогорной местности с небольшими превышениями енсду пунктами эти погрешности не превышают 10 мм. Для расстояний ме-ее 4 км ошибки учета рабочей скорости ЭМВ по метеорологической ин-ормации в конечных пунктах не превышают 0,1 мм. В экстремальных ус-овиях они могут возрасти до 2-3 мм.

Поправка за отличие длины дуги траектории от хорда для линий до 0-60 км мокет достигать 5 мм с погрешностью ее определения обшепри-ятыми в геодезии приближенными методами до 2 мм;

4. В стадии проектирования инженерно-геодезических построений в орной местности целесообразно выполнить предварительный анализ сис-ематических погрешностей свето- и радиодальномерных измерений с ис-ользованием математических моделей атмосферы района работ и исклю-ить направления, не соответствующие проектной средней квэдратичес-ой ошибке угловых измерений;

5. При развитии специальных инженерно-геодезических сетей с бэ-исными светодальномерными измерениями больших и наклонных трасс учет нешних условий целесообразно выполнять с привлечением аппроксимирующих функций,восстанавливающих высотный профиль индекса преломления в ромежуточных точках измеряемых направлений;

6. В климатических условиях Северного Кавказа наибольшую величи-у и изменчивость вертикальные градиенты индекса преломления,опреде-яютдае величину и знак вертикальной рефракции, имеют в экстремальных имних условиях на высотах до 3-3,5 км;

7. Для направлений до 10-15 км на высотах более 2,5-Зкм усред-енная модель атмосферы района исследований позволяет учитывать углы ертикальной рефракции практически для всех зенитных расстояний до 9° с предельной ошибкой не более I". При расстояниях до 20-25км эта шибка будет равна около 2-2,5".При направлениях до 2-Зкм расчетный етод определения вертикальной рефракции по аппроксимирующим функии-м высотного профиля коэффициента преломления позволяет учитывать их начения с предельной ошибкой порядка 0,5";

8. Углы боковой рефракции в высокогорной местности по дальним аправлениям могут? достигать 14-15". Наибольшая величина боковой ефракиии проявляется по направлениям вблизи горных склонов, а также ри резкой смене подстилающей поверхности относительно траектории уча. В геодезических сетях со сторонами до 4 км влияний боковой ефракиии, превышающих среднюю квадратическую ошибку измерения угла П_7>= I", не обнаружено.

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в следующих статьях:

1. Яковлев В.А.,Яковлев В.В. Исследование методов учета атмосферных условий при светодальномерных измерениях в горной местности. Всесоюзн.научно-практическое совещание по проблемам совершенствования аппаратурных средств и таблиц для определения рефракции электро магнитных волн в земной атмосфере.Тезисы докл.Иркутск,1984.-с.65-67.

2. Яковлев В.В. Сравнительный анализ точности свето-и радиодальномерах измерений на геодинамических полигонах. -В кн.: Геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации иниенерных сооружений. -Ы., 1987.- С24-29.

3. Яковлев В.В. Анализ методов построения геодезических сетей в высокогорной местности.-В сб.'.Геодезия и улгограмиетрия.-

Ростов н/Д;РИСИ,1988.- с.44-51.

■4. Яковлев В.В. Анализ свето-и радиодальномерах измерений в ■ горной местности по материалам метеорологического зондирования.Метрология и дальнометрии.Тезисы докладов Щ Всесоюзн.научно-технич. конференции.Харьков,1988.-с.202-203.

5. Яковлев В.В. Анализ построения геодезических сетей в высокогорной местности с применением лазерных светодальномеров.Материа-лы областной научно-технич.конференции.Ростов н/Д,1988.-е.62.

6. Яковлев В.В. Прогнозирование рефракционных погрешностей высокоточных угловых и светодальномерных измерений в высокогорной местности. X Всесоюзный,симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере.Тезисы докладов.Томск.Томский научный ценгр СО

АН СССР,1989.-с.194.

7. Куштин И.ф..Яковлев В.В. Экспериментальные исследования изменения ооиовой рефракции в районе Приэльбрусья. -В сб.-.Геодезия и фотограмметрия. -Ростов н/Д:РИСИ,1990.-с.26-33.

8. Поаидаев Е.А.,Яковлев В.В. Эксперименталыше геодезические наблюдения на Эльбрусском научном полигоне.-В сб.'.Геодезия и фотограмметрия.-Ростов н/Д;РИСй,1991. -с.8-17.

у. Яковлев В.В. Экспериментальные наблюдения боковой рефракции в высокогорной местности. XI Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере.Тезисы докладов. Томск. Томск:;. айда* центр СО АН СССР, 1991. -с.201.

Подп. к печати 10.01.06 Формат 60x90 Бумага офсетная Печ. л. 1.0

Уч.-изд. л. 1.0 Тираж 80 экз. Заказ N° 79 Цена договорная

МосГУГиК 103064, Москва К-64, Гороховский пер., 4