Характерні особливості світловіддалемірів третього покоління

Характерні особливості світловіддалемірів другого покоління

У результаті використання електроніки у світловідалемірній техніці появилися віддалеміри другого покоління. Суттєвими удосконаленнями, які тут введені, є зниження частоти коливань перед вимірюваннями різниці фаз і застосування електронних фазометрів замість оптичних. З точки зору фазового методу основною цінністю цього способу зниження частоти є те, що при ньому зберігається різниця фаз коливань.

У цих віддалемірах світло моделюють тільки за інтенсивністю. Фотоелектронний помножувач служить у них перетворювачем відбитого світлового потоку у фотострум і сигнальним змішувачем. Різницю фаз визначають приладово. Багатозначність виключають тільки багатоступеневим способом із посереднім визначенням фазових домірів.

Джерела світла в них можуть бути різні. Тому і радіус дії віддалемірів другого покоління теж різний. Віддалеміри другого покоління бувають як топографічними так і геодезичними. Прецензійних віддалемірів цього покоління нема.

До позитивних властивостей віддалемірів другого покоління слід віднести їх високу завадостійкість. Але, незважаючи на це, вони стають безперспективними, бо процес вимірювань у них автоматизувати не вдається.

Першим топографічним віддалеміром другого покоління, який виготовлявся серійно, був віддалемір ЕОК 2000 німецької фірми «Карл Цейсс» (Йена). Він послужив зразком для виготовлення інших топографічних віддалемірів. При сприятливих умовах віддалеміром можна вимірювати лінії до 2.5 км.

До геодезичних віддалемірів другого покоління належить Гранат. Він появився в результаті модернізації співробітниками ЦНДІГАіК у Москві світловіддалеміра Кварц. Світловіддалемір Гранат випускають невеликими партіями з 1983 р. Радіус дії приладу від 0.1 до 20 км. СКП результату вимірювання 5 мм + 1∙10 ^{- 6}S. Маса комплекту 140 кг, приладу – 13 кг.

На початку 50-х років ХХ століття почали займатися розробкою світловіддалемірів, в яких різниця фаз вимірюється аналоговим фазометром на низькій частоті. Перший прототип такого віддалеміра створив А. Б’єрхаммер (Швеція). Але серійний випуск віддалемірів другого покоління першою розпочала німецька фірма VЕВ «Карл Цейсс» (Йена) віддалеміром ЕОS в 1965 р. Шведська фірма АGА Geotronics почала виготовляти такі віддалеміри в 1967 р.

Першим віддалеміром другого покоління цієї фірми була шоста модель Геодиметра. В ньому вперше застосовано коаксіальну приймально-передавальну оптичну систему.

У перших віддалемірах цієї моделі джерелом світла була лампа розжарювання. Тому вони вимірювали лінії довжиною тільки до 3 км удень, а вночі – до 15 км. Для збільшення приблизно в два рази радіуса дії віддалеміра в ньому пізніше застосували ртутні лампи. Від 1975 р. у цьому віддалемірі джерелом світла став газовий лазер, що ще збільшило його радіус дії до 25 км удень і вночі. Точність вимірів залежить від кількості виконаних прийомів або часу проведення вимірювань. Якщо вимірювання проводити 1 хв, то отримаємо точність 10 мм + 1∙10 ^{- 6}S, 3 хв – 5 мм + 1∙10 ^{- 6}S, 30 хв – 1 мм + 1∙10 ^{- 6}S.

Від 1977 року фірма виготовляє віддалемір Геодиметр 600, в якому використано для модуляції світла комірку Поккельса замість комірки Керра. Завдяки цьому радіус дії віддалеміра зріс до 40 км. Всі інші характеристики залишились такими, як у попередньому варіанті віддалеміра.

Восьма модель Геодиметра одержала визнання у всьому світі. Його використовують при створенні геодезичних мереж і на геодинамічних полігонах. Радіус дії віддалеміра − від 15 м до 60 км. Точність результату вимірювання – 5 мм + 1∙10 ^{- 6}S.

Характерні особливості світловіддалемірів третього покоління

Основною ознакою приналежності світловіддалеміра до третього покоління є застосування цифрового фазометра для вимірювання різниці фаз. Фазові вимірювання тут, як і у віддалемірів другого покоління, виконують на низькій частоті.

Перші віддалеміри третього покоління відрізнялись від віддалемірів другого покоління тільки тим, що в них аналоговий фазометр був замінений цифровим і були введені найпростіші елементи автоматизації.

У віддалемірах зараз використовують тільки інтегруючі фазометри.

До світловіддалемірів третього покоління належить 2СМ2. Це світловіддалемір-напівавтомат. Його комплект складають прийомопередавач, два призмові відбивачі, електронний блок, зарядний пристрій із блоком живлення, метеорологічні прилади, допоміжне й запасне обладнання. Радіус дії – від 2 до 2000 м. СКП вимірювання лінії одним прийомом − 2 см. Маса комплекту − 70 кг.

На основі віддалеміра 2СМ2 сконструйовано прецизійний віддалемір третього покоління, який виготовлявся невеликими партіями з 1978 р. Перші віддалеміри мали марку ДК 001, а пізніші – СП 03. Радіус його дії – від 0.5 до 500 м. СКП результату вимірювання одним прийомом складав 0.8 мм + 1.5∙10 ^{- 6}S. Маса комплекту − 24 кг.

Світловіддалемір СТ 5 називають теж «Блєск», або 3СМ2. Радіус дії – від 0.2 до 5000 м. СКП результату вимірювання одним прийомом − 10 мм + 5∙10 ^{- 6}S. Маса комплекту − 60 кг.

Світловіддалемір 2СТ10, топографічний світловіддалемір-напівавтомат. Радіус дії – від 2 до 10 000 м. СКП результату вимірювань однією програмою − 5 мм + 3∙10 ^{- 6}S. Маса комплекту − 24 кг.

47.Види засічок:

- лінійні

- азимутальні

- комбінованим способом

- кутові

- пряма

- обернена

- спосіб допоміжних кутів

- спосіб котангенса дирекційного кута

51. . Поняття про картографічні проекції

При переході від фізичної поверхні Землі до її зображення на площині (на карті) виконують дві операції: проектування земної поверхні з її складним рельєфом на поверхню земного еліпсоїда, розміри якого встановлені за допомогою геодезичних і астрономічних вимірювань, і зображення поверхні еліпсоїда на площині за допомогою однієї з картографічних проекцій.

Картографічна проекція – математично визначений спосіб зображення поверхні еліпсоїда на площині – встановлює аналітичну залежність (відповідність) між географічними координатами точок земного еліпсоїда і прямокутними координатами однойменних точок на площині. Ця залежність може бути виражена двома рівняннями:

х = f₁ (В, L), у =f₂ (В, L), (7.1)

які називаються рівняннями картографічних проекцій. Вони дозволяють обчислювати прямокутні координати х, у зображеної точки за географічними координатами В, L. Кількість можливих функціональних залежностей, а отже, проекцій необмежена. Необхідно лише, щоби кожна точка В, L еліпсоїда зображувалась на площині однозначно відповідною точкою х, у і щоби зображення було безперервним.

Поверхню еліпсоїда (або кулі) неможливо розгорнути в площину без спотворень і розривів, тому, щоб отримати суцільне зображення земної поверхні на площині, необхідно застосовувати картографічні проекції. Безперервність і однозначність зображення досягається за рахунок нерівномірного розтягування (або стиснення), тобто деформації, поверхні еліпсоїда при суміщенні її з площиною. Звідси випливає, що масштаб плоского зображення не може бути постійним. У теорії картографічних проекцій доводиться, що нескінченно мале коло на поверхні еліпсоїда у загальному випадку зображується на площині еліпсом, який називається еліпсом спотворень. Це означає, що масштаб зображення залежить не тільки від положення точки, але може змінюватися в даній точці зі змінною напрямку. Розрізняють головний масштаб моделі, що дорівнює моделі земного еліпсоїда, зменшеного у заданому відношенні для зображення на площині, а також інші масштаби, які називають частковими. Частковий масштаб визначається як відношення нескінченно малого відрізка ds на карті (на площині) до відповідного йому відрізка на поверхні еліпсоїда. Позначимо величину цього відрізка в головному масштабі через dS. Відношення цих величин характеризує спотворення довжин.

. (7.2)

Поряд зі спотвореннями довжин розрізняють спотворення площ і кутів. За спотворення площі в деякий точці карти приймають відношення площі еліпса спотворень dP^' до площі dP відповідного нескінченно малого круга на еліпсоїді.

. (7.3)

Спотворенням кута називають різницю між кутом, створеним двома лініями на еліпсоїді, і зображенням цього кута на карті. Величина спотворення кутів у даній точці характеризується найбільшим значенням цієї різниці.

Проекцій, на яких відсутні спотворення довжин, не існує. Разом з тим існують проекції, вільні від спотворень кутів і площ.

Проекції, які передають величину кутів без спотворень, називають рівнокутними.

Рівновеликі проекції зберігають площі (еліпси спотворень усюди мають однакову площу), але порушують подібність фігур.

Існують багато проекцій, які не є ні рівнокутними, ні рівновеликими, − їх називають довільними. Але немає і не може бути проекції, яка була б одночасно рівнокутною і рівновеликою. Чим більше спотворення кутів, тим менше спотворення площ і навпаки. Поміж довільних проекцій виокремлюють рівно проміжні, в усіх точках яких масштаб по одному із головних напрямків постійний і дорівнює головному масштабу (наприклад, по меридіанах або паралелях у проекціях, де вони збігаються з головними напрямками). За своїми властивостями довільні проекції знаходяться між рівнокутними і рівновеликими.

В картографічній практиці розповсюджена класифікація проекцій за видом допоміжної геометричної поверхні, яка може бути використана при їх побудові. З цієї точки зору виокремлюють проекції: циліндричні, коли допоміжною поверхнею служить бокова поверхня циліндра, дотичного до еліпсоїда, або січного еліпсоїда; конічні, коли допоміжною площиною є бокова поверхня дотичного або січного конуса; азимутальні, коли допоміжна поверхня – дотична або січна площина.

Проекції, при побудові яких осі циліндра і конуса суміщалися з полярною віссю земної кулі, а площина розміщувалась дотично в точці полюса, називаються нормальними.

За видом нормальної сітки розрізняють також проекції: псевдоциліндричні, в яких паралелі – прямі, паралельні між собою, а меридіани − криві, симетричні відносно середнього прямолінійного меридіана; псевдоконічні, де паралелі – дуги концентричних кіл, а меридіани – криві, симетричні відносно середнього прямолінійного меридіана; поліконічні, паралелі яких – дуги ексцентричних кіл із центрами на середньому прямолінійному меридіані, а меридіани – криві, симетричні відносно середнього меридіана.

Поряд з нормальними сітками в картографії для циліндричних і азимутальних проекцій широко використовують інші орієнтування циліндра і площині: поперечні, коли вісь циліндра знаходиться в площині екватора, а площина торкається кулі в одній з точок екватора; косі, коли вісь циліндра створює з полярною віссю гострий кут, а площина торкається кулі в будь-якій точці між полюсом і екватором.

В азимутальних проекціях виокремлюють перспективні, отримані проектуванням поверхні кулі на площину за законом перспективи за допомогою променів із точки зору, розташованій на прямій, що проходить через центр кулі перпендикулярно дотичній площині (картинній площині). Розрізняють перспективні проекції: ортографічні, коли точка зору віддалена в нескінченність і проектування здійснюється пучком паралельних променів; в цій проекції ми практично бачимо поверхню Місяця; стереографічні, коли точка зору розташовується на поверхні кулі і діаметрально протилежна точці торкання картинної площини, стереографічна проекція рівнокутна; будь-яке коло на поверхні кулі зображується в цій проекції також колом; гномонічні, коли точка зору знаходиться в центрі кулі; в цій проекції всі великі круги кулі зображуються прямими лініями.

Проекції, які за видом сітки не підходять під вищезазначені, називаються умовними.

В практиці сучасної картографії сітки отримують не шляхом геометричних побудов, а аналітичним шляхом. В результаті обчислень за формулами проекції визначають прямокутні координати вузлових точок сітки (точок перетинання меридіанів і паралелей), величину і розподілення спотворень.