Способ определения уклонения отвесной линии

СОЮЗ СОВГТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 А 1 яу 601 С 1/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТГТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ С ТЕЛ ЬСТВ(71) Владимирский политехнический институт(72) А.С,Медовиков и Р,М,Нигаматьянов (56) 1. Практикум по высшей геодезии./ Под редакцией Н.В.Яковлева, - М.: Недра, 1982, с.294-299.2. Прилепин М.Т., Голубев А.Н. Инструментальные методы геодезической рефрактометрии, - Итоги науки и техники. Геодезия и аэрофотосьемка, М.: ВИНИТИ, 1979, т.15, с.9, 29-30.3. Прилепин М,Т, Определение разности уклонений отвесных линий по наблюдениям в поляризованном свете. - Изв, вузов, сер. Геодезия и азрофотосьемка. 1972, вып.1, с,61 - 65. Изобретение относится к области угловых измерений и может быть использовано в геодезии для определения уклонений отвесных линий при развитии геодезических сетей.Известен способ определения уклонения отвесной линии, состоящий в измерении на определяемом пункте (пункы Лапласа) астрономических широты р и долготы А и геодезических широты В идолготы 1 и определении составляющих и и (в плоскости меридиана и первого вертикала) по известным формулам (1).Недостатком этого способа является большая трудоемкость. обусловленная главным образам необходимостью выполнения высокоточных астрономических набладе(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УКЛОНЕНИЯ ОТВЕСНОЙ ЛИНИИ(57) Изобретение относится к области геодезических измерений, в частности к способам определения уклонения отвесных линий при развитии геодезических сетей. Сущность изобретения: на каждом из двух исходных пунктах формируют два параллельных когерентных световых луча со взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации, на определяемом пункте совмещают соответствующие лучи и формируют интерференционную картину, По этой картине определяют оптическую разность хода лучей, Дополнительно на всех пунктах синхронно измеряк)т зенитные расстояния осевых линий световых лучей. Измеренные величины используют при вычислении уклонения отвесной линии в определяемом пунний. Поэтому в промежуточных пунктах между пунктами Лапласа уклонения отвесных линий определяют способом интерполяции с использованием гравиметрических измерений, Однако отсутствие необходимой плотности гоавиметрических данных приводит к большим ошибкам в определении уклонений отвесных линий, особенно в ,фЪъ горных районах (21.аНаиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения уклонения отвесной линии, состоящий в том, что на двух исходных пунктах с известными уклонениями отвесных линий устанавливают источники плоско поляризо ванного светового излучения. ориенгируют плоскости пОляризации параллельно птввг.ным линиям в этих пунктах, направляют излучение на определяемый пункт, в котором устанавливают приемную оптическую систему с поляризациоиным анализатором, ось которого ориентируют параллельно отвесной линии в определяемом пункте, при помощи анализатора измеряют проекции углов, образованных отвесными линиями определяемого пункта и исходных пунктов в плоскостях, перпендикулярных к направлениям с определяемого пункта на исходные пункты, а уклонения отвесных линий определяют расчетным путем 3).Недостатком данного способа является низкая точность, обусловленная фарадеевским вращением плоскости поляризации светового излучения в магнитном поле Земли. Угол поворота плоскости поляризации излучения, прошедшего путьв магнитном поле с напряженностью Н вдоль направления распространения излучения. определяется известной формулой1 р=Ч ) Н(х)йх,огде Ч - постоянная Верде,При 1 = 10 км, Н = 0,3 Э угол поворота в воздухе составит 2,13 угловых минут. Поскольку точное значение интеграла в (1) неизвестно, то и учесть фарадеевское вращение в указанном способе невозможно.Целью изобретения является повышение точности определения уклонения отвесной линии,Цель достигается тем, что согласно способу определения уклонения отвесной линии, включающему формирование на двух исходных пунктах первых световых поляризованных лучей с плоскостями поляризации, параллельными отвесным линиям в соответствующих пунктах, регистрацию этих лучей в первых каналах на определяемом пункте и дальнейшую обработку результатов измерений. в исходных пунктах дополнительно формируют вторые поляризованные лучи, когерентные первым, с плоскостями поляризации, перпендикулярными Плоскостям поляризации соответствующих первых лучей, и отстоящие от них на измеренное расстояние вдоль соответствующих отвесных линий, а на определяемом пункте совмещают соответствующие первые и вторые лучи и формируют интерференционную картину, по которой измеряют оптическую разность хода лучей, а на каждом иэ пунктов дополнительно синхронно измеряют зенитные расстояния осевых ли где д иф - составляющие полного уклонения отвесной линии в меридиане и в первОм вертикале;А - азимут направления.На исходном пункте 1, д 1, А 12 и, следо. вательно, 01 известны. Необходимо опре делитьи р на определяемом пункте,В точке 4 на определяемом пункте проведена штриховая линия, параллельная отвесной линии в исходном пункте. Найдем угол р между направлениями отвесных ли 5 10 15 20 25 30 35 40 ний световых лучей и измеренные величиныиспользуют при обработке результатов,Сопоставительный анализ заявляемоготехнического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного дополнительной операцией - формированием интерференционной картины и определением оптической разности хода лучей.Известные технические решения не обеспечивают определение точных значений уклонений отвесных линий в районах с редкой плотностью гравиметрической съемки, что достигается в заявляемом техническом решении. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия",Расщепление излучения источников на два пучка, разнесенных вдоль отвесной линии, ориентирование плоскостей поляризации этих пучков одного вдоль, а другого перпендикулярно направлению отвесной линии, измерение оптической разности хода принимаемых световых пучков, синхронное измерение взаимно обратных зенитных расстояний позволяют определить уклонения отвесной линии на определяемом пункте с ошибкой 0,1 -0,5На фиг.1 показана схема распространения излучения с исходного пункта на определяемый, на фиг,2 - схема устройства для измерения оптической разности хода.На исходном пункте в точках 1 и 2 помещены разнесенные на базу б два вторичных пучка излучения, На определяемом пункте в точках 3 и 4 расположены соответствующие каналы приемной оптической системы, которые разнесены вдоль отвесной линии на базу б. Углы 612 и Щ - составляющие уклонений отвесных линий в направлениях с исходного пункта на определяемый и с определяемого на исходный определяются формулами 012 = 1 соз А 12 + д 1 з 1 п А 12; (2) Ж 1 = ;2 соз А 21 + )р 3 п А 21, (3).гВ относительно неизвестного у 12 . Учитываямалое значение р, находим решение где ОЯ - угол между нормалями к эллипсоиду;. - горизонтальное положение;В - средний радиус кривизны сечения 10эллипсоида,Как следствие наклона базы б приемнойоптической системы на определяемом пункте на угол р относительно базы б источников излучения на исходном пункте, а 15также из-эа вертикального градиента показателяапреломления воздуха. вдоль трассы,между верхним и нижним оптическими путями световых пучков имеется оптическаяразность хода, 20Оптическая разность хода определяется интегралами вдоль лучевых линий 81 п 221 д - Еб112 д (П - 1) + СОЗ Ъ (д - у б) В соответствии с выражением (4), если у 12 известно, то можно найтию Л 012 = ф 12 -1 12/Й .(13) Пусть аналогично найдено А%2 Тогда согласно выражениям (2) и (3) для направлений 2 - 3 и 1-4 имеем(15) 25 Решение этих двух уравнений относительно 2 и 1 р имеет вид. 1.н 30щее значение показателя пре- Ьуха;ояние между точками 5 и 3 на соз А 21 где и (1) - теку ломления воз15-з - расс фиг.1.Учитывая з 1 п А 21 - . А 2 з 35 Р(17)Таким образом, по известным значением 012 и %2, А 21, А 2 з и вычисленным значе ниям Ь 012 и ЬЬ 2 на основе измеренийоптической разности хода и зенитных расстояний можно определить искомые значения 2 и 1 р - составляющие уклонения 45 отвесной линии в определяемом пункте.Устройство для измерения оптическойразности хода на определяемом пункте работает следующим образом (фиг,2), Излучение теплового источника 6 света проходит систему зеркал 7, где расщепляется на два пучка - верхний и нижний. Скрещенные поляроиды 8 и 9 ориентированы соответственно вдоль и перпендикулярно направлению отвесной линии в исходном пункте. На определяемом пункте излучение принимается оптической системой 10, 11 по двум каналам, поляроиды 12 и 13 ориентированы по максимуму пропускания излучений, соответствующих поляризации, Принимаемое излучение проходит в верхнем канале плапв бп э (5) получаем(10)жени ний в исходном и определяемом пунктах.Согласно фиг.1 имеем д =и Ф -и (1) б = в 1-н Х Гпв (1) пн (1)1 б + п 5-3, (5)о и определяя угол полной рефракции ом пункте 1 и определяемозмерения зенитных расстояогда где у = 212+ 221 - 180, Подставляя уравнение (9) в в (8). получаем уравнениестинку Я/2 (по длине волны), которая поворачивает плоскость поляризации на л/2, а в нижнем канале компенсатор 14. Система зеркал 15, 16 собирает верхний и нижний пучки вместе. Интерференционная картина 5 наблюдается визуально через окуляр 17, При помощи компенсатора 14 ахроматическую полосу выводят в центр поля зрения окуляра и измеряют оптическую разность хода. 10Требования к точности измерения д определяются точностью определения искомых величини, Если ошибка определения ф и д составляет 0", 5, то с такой 15 же точностью необходимо определять угол о по формуле (8). Для ср.кв. ошибок имеем20При е = 0,5; б = 0,1 м имеем п,г = 0,25 мкм, чта технически достижимо, так как составляет около 1-й интерференционной 25 полосы 4. Для измерения зенитных расстояий можно использовать высокоточные опт . ские теодолиты типы Т 0,5; Т 1,Поим:,; оеалиэацин способа.%2 - Л Жа = -0,03 "+ 1,1"= + 1,1", По формулам (16), (17) окончательно находимф 2 =+ 13 ",3; Р = -3,16",Использование предлагаемого способа определения уклонения отвесной линии по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущества; отпадает необходимость выполнения дорогостоящих гравиметрических измерений, исключается влияние магнитного поля Земли на результаты измерений, вследствие высокой точности измерений оптической разности хода повышается точность определения уклонения отвесной линии,Формула изобретения Способ определения уклонения отвесной линии, включающий формирование на двух исходных пунктах первых световых поляризованных лучей с плоскостями поляризации, параллельными отвесным линиям в соответствующих пунктах, регистрацию этих лучей в первых каналах на определяемом пункте и дальнейшую обработку результатов измерений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в исходных пунктах дополнительно формируют вторые поляризованные лучи, когерентные первым, с плоскостями поляризации, перпендикулярными плоскостям поляризации соответствующих первых лучей и отстоящие от них на измеренное расстояние вдоль соответствующих отвесных линий, а йа определяемом пункте совмещают соответствующие первые и вторые лучи и формируют интерференционную картину, по которой измеряют оптическую разность хода лучей, на каждом из пунктов дополнительно синхронно измеряют зенитные расстояния осевых линий световых лучей и измеренные величины используют при обработке результатов,, Ужго те каз 3177 ВНИИП Составитель Ю,ПузанаТехред М,Моргентал Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5