книги из ГПНТБ / Проворов К.Л. Радиогеодезия учеб. пособие

геодезическим путем еще несколько точек. Показания радиовысото­ мера и статоскопа фиксируются на фотопленке в момент фотографи­ рования местности аэрофотоаппаратом, под воздействием импульсов от аэрофотоаппарата.

Большую эффективность аэрорадионивелирование дает при трасси­ ровании дорог, линий связи и др., для выбора наилучшего варианта трассы и предварительного изучения местности, а также при геоло­

научно-исследовательского института транспортного строительства {ЦНИИТС) имеется анероидный конденсатор,, емкость которого ме­ няется с изменением атмосферного давления, в результате чего в приборе возникает напряжение, пропорциональное изменению вы­ соты. Величина напряжения фиксируется на шкале индикатора и одновременно может использоваться в схеме сложения с показа­ ниями радиодальномера, что и позволяет с помощью осциллографа графически изображать на фотобумаге профиль трассы относи­ тельно начальной изобарической поверхности. Одновременно с этим на графике фиксируются импульсы соответствующие моментам вклю­

Аэрорадиопрофилограф аналогичного типа применяется и при сплошной аэрофотосъемке. В Канаде для этой цели использовался прибор APR, объединяющий импульсный радиодальномер трехсан­ тиметрового диапазона с узконаправленным лучом (1°) и гипсотер­ мометр, определяющий изменение атмосферного давления по темпе­ ратуре кипения жидкости (толуола). Температура кипения изме­ ряется термистором с точностью, соответствующей изменению высоты порядка0,3м. К антенне прибора жестко крепится специальный мало­ форматный фотоаппарат с оптической осью, направленной парал­ лельно оси радиолуча, по снимкам которого опознают место, от кото­ рого отражаются радиоимпульсы. Профиль полета самолета над местностью, профиль местности относительно некоторой изобариче­ ской поверхности, а также штрихи, соответствующие моментам экспозиции основной и малоформатной съемочных камер, непрерывно

310

записываются на бумажную ленту. Ошибки определения высот аэрорадиопрофилографом в открытой равнинной местности составляют около 3 м. В горных районах ошибки в 1,5—2 раза больше.

Радиогеодезический метод обоснования аэрофотосъемки позволяет значительно повысить темпы картографирования. На рис. 170 изо­ бражена схема участка съемки в масштабе 1 : 100 ООО, на площади 300 000 км2 , в одном из районов среднеазиатской части СССР, на ко­ тором плановая подготовка производилась радиогеодезическим мето­ дом в течение 2,5 месяцев в 1955 г. На схеме показано расположение наземных радиогеодезических станций, а также каркасных маршру­ тов, проложенных через 40 км по меридианам и через 80 км по парал­ лелям. Наземные радиогеодезические станции располагались по пунктах сети, построенной ра­ диогеодезическим методом. Эко­ номические затраты на этом участке были примерно в 2,5 раза меньше по сравнению с затратами при обычном инстру­ ментальном методе плановой подготовки аэрофотосъемки.

В1952 г. для создания карты

вмасштабе 1: 250 000 с помощью импульсной системы Шоран в труднодоступных районах Се­ верной Канады в течение 18

основой здесь служили редкие астрономические пункты и центры аэрофотоснимков, определенные радиогеодезическим методом. Вы­ соты определялись при помощи радиовысотомера, работавшего со­ вместно со статоскопом. .

Эффективное применение находят радиогеодезические системы для самолетовождения при аэрофотосъемке. Для проложения прямо­ линейных маршрутов предварительно строят на полетной карте два семейства линий положения (окружностей или гипербол). На эту карту наносят запроектированные маршруты аэрофотосъемки. Во время полета по отсчетам расстояний (или разностей расстояний), измеренных радиогеодезической системой, на карту систематически наносят по соответствующим линиям положение самолета. По отклоне­ нию нанесенных точек от заданного маршрута вводят соответствующие поправки в курс самолета. Специальные приборы обеспечивают авто­ матическую индикацию уклонений самолета от заданного маршрута и автоматическое исправление курса. Точность самолетовождения

311

источником ошибок в этом способе является погрешность нанесения на карту положения самолета, а также запаздывание нанесения точек при значительных скоростях самолета.

Более точным является самолетовождение по маршрутам, совпа­ дающим с линиями положения радиогеодезической системы — по окружностям или4 гиперболам. Расположение маршрутов в этом слу­ чае согласовывают с заданной величиной поперечного перекрытия

Ри с . 171

идля каждого маршрута рассчитывают показание одного из счетчиков радиосистемы, которое должно быть постоянным на протяжении всего маршрута. В полете непрерывно наблюдают за постоянством показаний на счетчике расстояний, в соответствии с чем в необходи­

маршрута длиной 50 км от прямой, соединяющей его концы, при уда­ лении наземной радиогеодезической станции на 200 км составляет при круговых маршрутах около 2 км и при гиперболических — менее 1 км.

Аэрофотосъемка по криволинейным маршрутам с успехом может применяться при специальных съемках (геологических, геофизиче­ ских и др.). При стереотопографической съемке такие залеты приво­ дят к снижению точности фотограмметрической обработки. В этом случае более целесообразным является самолетовождение по марш­

312

ции (А, В, С, D) расположить в вершинах квадрата и принять в ка­ честве базисов при построении гипербол диагонали этого квадрата, то изолинии сумм (или разностей) будут почти прямолинейными и параллельными между собой. Лишь у краев участка эти линии при­ обретают некоторую кривизну (рис. 172). В аппаратуре, рассчитан­ ной для аэрофотосъемки по этому способу, при помощи специального устройства выводятся на счетчики величины суммы и разности пока­ заний основных счетчиков, по которым и осуществляют самолето­ вождение. При некоторой тренировке экипажа самолета вождение по намеченному маршруту (по линиям положения или по суммарноразностным линиям) осуществляется с ошибкой до 50 м.

Точность самолетовождения при помощи описанного прибора состав­ ляет 10—15 м.

Большой эффект при аэрофотосъемке дает применение аэронави­ гационных систем, основанных на допплеровском изменении частоты. Применение таких систем в комплекте с радиовысотомером и счетнорешающим устройством позволяет определять в полете путевую ско­

с помощью электрических сигналов передаются на автопилот для корректировки маршрута. Система работает автономно и не требует наземных станций. Она позволяет не только с высокой точностью вы­ держивать намеченные маршруты, но и обеспечивает заданное про­ дольное и поперечное перекрытия аэрофотоснимков.

Система основана на следующем принципе. Пусть с самолета в четырех симметричных относительно продольной оси направлениях излучаются с частотой / радиоволны, пересекающие поверхность земли в точках 1, 2,3 м. 4 (рис. 173). Если путевая скорость самолета

313;

измеряют обычно с ошибкой около 5", а стороны — с относитель­ ными ошибками 1 : 10 000—1 : 50 000. В особенности целесообразно применение радиодальномеров в залесенных районах со слабо выра­ женным рельефом. В этих условиях во многих случаях необяза­ тельна оптическая видимость между точками, что особенно важно при обновлении топографических карт, когда часть знаков геодезиче­ ской основы утрачена. Применение радиодальномеров с выносным приемо-передающим блоком расширяет возможности этого метода. При привязке аэрофотоснимков в масштабе 1 : 5000 и мельче весьма

с ошибкой около 10". Применение радиоэлектронных средств измере­ ния расстояний для топографической съемки в 1,5—2 раза повышает производительность труда и дает значительный экономический эффект. Достаточно сказать, что на измерение одной линии радио­ дальномером (тремя приемами), вместе с установкой прибора на пункте, затрачивается лишь 20—30 мин.

Большое применение получили электронные дальномеры в при­ кладной геодезии. Можно сказать, что эти дальномеры с успехом заменяют другие средства линейных измерений почти во всех слу­ чаях. Исключение составляют высокоточные измерения при разбивке некоторых специальных, чаще всего небольших сооружений. Поэтому описание областей применения радио- и светодальномеров потребо­ вало бы рассмотрения всех отраслей инженерной геодезии. Укажем лишь главные.

В последние годы при изыскании инженерных сооружений стали широко применяться геодезические построения с измеренными сто­ ронами: полигонометрия, линейная триангуляция, линейные геоде­ зические засечки А. И. Дурнева. При построении планового обосно­ вания специальных съемок применяется полярный способ с измере­ нием расстояний радиодальномером, при котором можно с одного геодезического пункта определить большое число точек. При изыска­ нии линейных сооружений (дорог, линий электропередачи и др.) эффективно применение маршрутной аэрофотосъемки с использова­ нием радиопрофилографа и радиодальномера.

Особенно выгодно применение радио- и светодальномеров при перенесении проектов строящихся инженерных сооружений в натуру. Высокая точность и большая дальность действия дальномеров (в осо­ бенности радиодальномера) позволяют строить точную геодезическую основу для любых целей даже при значительном удалении от пунктов государственной геодезической сети. При этом целесообразное сочета­ ние линейных и угловых измерений дает возможность строить сети с заданной точностью и с расположением пунктов в заданных местах почти при любой форме фигур.

При построении геодезической строительной сетки наряду с поли-

315

полярный способ (см. рис. 174, в). Последние два способа применялись, в частности, на площадке Волжского автомобильного завода. Для уменьшения поперечного сдвига при построении сетки указанными способами необходимо измерять также поворотные углы по централь­ ному ходу (на рис. 174 отмечены дугами). При построении особо точных сеток целесообразно предварительно строить линейно-угло­ вую сеть, от пунктов которой затем выносить углы сетки.

Малые и средние светодальномеры успешно применяются при вы­ несении на местность осей сооружений, мостовых опор и других проектных линий и точек. В особенности выгодно применение в этих случаях лазерных светодальномеров, позволяющих измерять с вы­ сокой точностью короткие линии. Электронные дальномеры широко применяют при трассировании дорог, каналов и других аналогичных

и специальных лазерных устройств при монтаже специального и вну­

Средние и малые светодальномеры нашли применение при подзем­ ных геодезических работах, в частности при строительстве тоннелей. Применение радиодальномеров при подземных работах не обеспечи­ вает необходимой точности главным образом из-за влияния отражен­ ных радиоволн.

Значительное повышение производительности труда (в 1,5—2 раза) дает применение электронных дальномеров при обеспечении геодези­ ческими данными землеустроительных и мелиоративных работ.

Геодезические радиодальномеры и специальные радиогеодезиче­ ские системы получили большое распространение при различных геолого-геофизических работах. Здесь они применяются как при на­ земных геодезических работах в залесенной и труднодоступной местности для определения положения специальных пунктов и про­ филей, так и при морских и аэрогеофизических работах для проложения специальных маршрутов и определения высот и планового поло-

316

жения точек. Для выполнения этих работ кроме общегеодезических приборов сконструированы специальные системы. К ним относятся фазовая система Поиск, импульсная система Мир (СССР) и др. ВоВНИИГеофизике создан оригинальный баропрофилограф с радио­ телеметрической системой, предназначенный для наземных работ. Датчиком давления служит струнный микробарометр, устанавлива­ емый как на топопривязчике, следующем по заданному маршруту, так и на опорной станции. Радиосигналы, содержащие информацию о давлении, пройденном расстоянии и речевом пояснении наблюда­ теля, поступают с передвижной станции на опорную. Здесь давление автоматически исправляется за изменение его во времени по показа­ ниям прибора опорной станции. По исправленному давлению при помощи самописца строится профиль маршрута. Профиль строится в заданном масштабе на бумажной ленте, протяжка которой регули­ руется в соответствии с полученной информацией о пройденном по маршруту расстоянии. Ошибка определения превышений при слабом рельефе и при удалении до 2,5 км составила ±0,15 м.

Г л а в а X I I

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАДИОГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

§ 45. В Ы Ч И С Л Е Н И Е КООРДИНАТ

Измерение расстояний и углов радиоэлектронными методами применяется главным образом для определения местоположения точек на поверхности земного эллипсоида или в пространстве. Местополо­ жение точки по данным радиогеодезических измерений можно полу­ чить как графическим построением на карте — по углам, расстояниям или линиям положения (см. § 46), так и аналитически — путем мате­ матической обработки измеренных величин. В обоих случаях для однозначного определения положения точки на поверхности эллип­ соида достаточно двух измеренных независимых величин. Д л я опре­ деления положения точки в пространстве необходимо измерить не менее трех величин *.

Точное измерение радио- и светодальномерами сравнительно небольших расстояний (до 40—60 км) производится при построении государственных геодезических сетей и при различных инженерногеодезических работах. Способы вычисления и уравнивания таких се­ тей рассматриваются в курсе высшей геодезии. Особенности обработки результатов радиоэлектронных измерений возникают только при построении радиогеодезических сетей или при решении специальных

* Под измеренными величинами при дальнейшем изложении будем пони­ мать расстояния или направления, а т а к ж е разности их, полученные радио­ электронным методом и отнесенные к поверхности эллипсоида.

317

задач, связанных с измерением больших расстояний. Точность измерений в этих случаях чаще всего бывает пониженной — ошибки измеренных расстояний составляют в лучшем случае 1 — 3 м, а изме­ ренных направлений — десятые доли градуса. Поэтому применение способов точных вычислений часто бывает неоправданным.

Уравнивание измеренных величин и вычисление координат по данным радиогеодезических измерений можно выполнять как в про­ странственной системе координат, так и на поверхности земного эллипсоида, а также на поверхности любой проекции этого эллип­ соида в зависимости от размеров сторон, необходимой точности и дру­ гих специальных требований.

Наиболее простым способом решения подобных задач является перенесение измеренных величин на плоскость в проекции Гаусса — Крюгера с последующим применением формул плоской тригонометрии для вычисления необходимых элементов. Вычисления могут выпол­ няться как в общепринятых шестиградусных зонах, так и в системе с осевым меридианом, проходящим через середину некоторого участка. Последний случай может оказаться удобным для объектов, располо­ женных в нескольких шестиградусных зонах. По полученным таким образом координатам в частной системе можно при необходимости в дальнейшем получить географические координаты или координаты Гаусса — Крюгера в шестиградусных зонах. При обработке обшир­ ных радиогеодезических сетей можно расширить координатную зону до 1000 км, т. е. обработку выполнять в десяти-двенадцатиградусных зонах.

Для перехода к проекции Гаусса — Крюгера в длины линий и на­ правления вводят соответствующие поправки по известным формулам. При необходимости получения поправок с точностью до 1 : 200 000 для расстояний и до 1" для направлений можно пользоваться следу­ ющими приближенными формулами:

Формулы (342) обеспечивают получение поправок с указанной выше точностью при средней ординате ут и при расстоянии s до 500 км. Приближенные координаты пунктов для вычисления по этим форму­ лам достаточно знать с ошибками в пределах 0,5 км.

Если измеряются азимуты направлений, то кроме поправки ô они должны быть исправлены также за сближение меридианов в началь-

318

в которой через Вх и Nx обозначены геодезическая широта и радиус кривизны первого вертикала в начальной точке. Значения длин и дирекционных углов на плоскости получают по формулам

d= s - f As;

Г= а-ѵ-о.

Прямая и обратная геодезические задачи на плоскости решаются по известным формулам, а именно:

X = хг + d cos T ; y = y1+dsinT;

По двум измеренным сторонам (см. рис. 175, а) координаты опре­ деляемой точки находят по формулам

Д л я получения координат по двум измеренным разностям расстоя­ ний до трех точек (задача фазового зонда), согласно рис. 175, б, напишем

сі — d\ + d\ = 2cxd2 cos а;

c 2 • d | + d\ = 2c2d2 cos ß.

319