Модифицированная методика определения широты и долготы для электронного теодолита (тахеометра) Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

МОДИФИЦИРОВАННАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШИРОТЫ И ДОЛГОТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО ТЕОДОЛИТА (ТАХЕОМЕТРА)

Александр Сергеевич Глазунов

Новосибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, к.т.н., доцент кафедры астрономии и гравиметрии, тел. (383) 3610159, e-mail: aleks50@mail.ru

В статье рассмотрены определения астрономической широты и долготы на современных электронных теодолитах, технические возможности которых позволяют изменить классические методики астрономических определений, упростив процесс наблюдения и обработки. Приведены результаты астрономических определений, выполненных с помощью электронного тахеометра Sokkia SET2C.

Ключевые слова: астрономические определения координат, методика

астрономических определений, электронные теодолиты.

MODIFIED TECHNIQUES FOR LATITUDE AND LONGITUDE DETERMINATION BY ELECTRONIC THEODOLITE (TACHEOMETER)

Alexandr S. Glazunov

Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, doctor of technical science, docent, professor of astronomy and gravimetry department, tel. (383)3-61-01-59, e-mail: aleks50@mail.ru

The paper presents astronomical latitude and longitude determinations by modern electronic theodolites, whose performance capabilities make it possible to improve classical astronomic determinations techniques by simplifying the process of observation and processing. The results of astronomic determinations by electronic tacheometer SokkiaSET2C are given.

Key words: the astronomical determination coordinates, technique of astronomical definitions, electronic theodolites.

Появление новых оптических теодолитов (тахеометров) с электронной системой отсчитывания кругов и компенсатором наклона создаёт предпосылки для модификации геодезических измерений, в том числе и астрономических определений координат и азимутов. Преимуществами автоматизации отчётов является большая скорость и точность, исключение личных ошибок наблюдателя при отсчитывании кругов, запись отчётов в цифровом виде в память прибора, что позволяет вести их дальнейшую обработку на компьютере. Наличие точного компенсатора наклона позволяет исключить необходимость отсчитывания по уровню, что также способствует уменьшению личных и инструментальных ошибок и повышает производительность определений.

Выпускаемые электронные теодолиты не снабжены астрономической сеткой нитей, позволяющей многократно отсчитывать движущейся объект (светило) в поле зрения, но используя автоматизацию отсчётов по кругам можно

обойти этот недостаток. Наведение на светило можно выполнять центром сетки нитей, а отсчёты делать по кругам, что облегчает обработку, т.к. исключаются редукции, связанные с приведением отсчётов к оптическому центру трубы.

Как известно наибольшая точность определений достигается в разностных способах, для зенитальной группы это разностно-зенитальные способы. При определении широты к этой группе относятся способы Талькотта, Певцова, Струве-Штернека (наблюдение южных и северных звёзд при одном круге вблизи меридиана) и предложенный нами Комбинированный разностно-зенитальный способ (КРЗС) [1]. Однако программа способа Талькотта состоит из слабых звёзд, требующих достаточно мощной оптики, которой обладают только специализированные астрономические теодолиты. Наиболее

предпочтительными для определения широты электронными теодолитами являются способы Струве-Штернека и КРЗС. Последний является наиболее общим для группы разностно-зенитальных способов.

Программы обоих способов можно составить из достаточно ярких звёзд, например в качестве северной звезды можно наблюдать Полярную. Широта вычисляется по единой формуле (1) , полученной нами и общей для разностно-зенитальной группы способов определения широты [1]

cos£9 cos/1, cos DZ - cosO cos/1, - sin Z2 cos AZ/cos

tgj =----------------------------------2-2-0 • 0 ^ 2-- . (1)

sin01 - sin o2 cosDZ w

В этой формуле DZ - измеренная с помощью вертикального круга разность зенитных расстояний звёзд в паре, часовые углы вычисляют по средним моментам наблюдения звёзд. В разность зенитных расстояний вводят поправки за рефракцию и за ускорение движения звезды по зенитному расстоянию, а в средние отсчёты времени поправку за суточную аберрацию [2]

АТаб = -0,021scosZ.

Образец записи определений широты приведён в табл. 1.

Таблица 1. Образец записи определений широты.

Дата:22.12.05; u =15h 45m 22.6s; t° = -9,4°; P = 760,4

№ Отсчёта Звезда №560-S Время Отсчёты круга Звезда №a UMi Время Отсчёты круга

1 1h26m 48.65s 30° 21' 01" 1h29m 58.47s 34° 37' 34"

2 1 27 06.55 30 20 53 1 30 21.21 34 37 34

3 1 27 23.55 30 20 55 1 30 39..69 34 37 31

4 1 27 35.78 30 20 52 1 30 56.64 34 37 24

5 1 27 50.01 30 20 54

6 1 28 13.86 30 20 53

Среднее 1h27m 29.73s 30° 20' 54.67" 1h30m 29.00s 34° 37' 30.75"

Эфемериды для Полярной в паре с южной звездой легко составить с помощью Астрономического ежегодника, а эфемериды для пар КРЗС можно

составить с помощью написанной нами программы [1]. Наиболее удобные для наблюдения пары можно наблюдать по несколько раз за вечер, для пересчёта эфемерид пар КРЗС для их многократных наблюдений нами составлена программа. Образец таких эфемерид приводится в табл. 2.

Таблица 2. Образец эфемерид пар КРЗС.

Таблица па р, широта ф = 54° 59' 12"

№ № Яркость Время 2ср Аб

пар звёзд сд с £3 £ Бп А2 Ап

1 505 3.7 2111 46т 178 40° 33' 26" 24° 40' 25"

367 3.0 2111 сд 6 3 т1 5 01' 54" 151° 54' 08"

2 505 3.7 2111 54т 368 41° 37' 00" 27° 35' 38"

367 3.0 2111 59т 558 00' 00" 152° 24' 23"

3 505 3.7 л л 22 22 02т 558 42° 10' 49" 30° 27' 35"

367 3.0 о 00 т 4 V- 01' 52" 152° 55' 40"

Для определения долготы в зоне от 70° южной и до 70° северной широты основным является способ Цингера. Методика наблюдения пар Цингера не отличается от методики наблюдения широтных пар. Вычисление долготы выполняется по видоизменённым формулам С.С.Уралова [2] и руководства [3] 1=1 + АН; А1л=у1/15созф; (2)

у1=[(^Е~^ш)выч—%Е~^ш)изм]/(^> ш-^тАд). (3)

В формуле (3) (2Е-2ш)выч разность вычисленных зенитных расстояний звёзд пары, а (2Е-2ш)изм разность измеренных зенитных расстояний звёзд пары. Фактически способ Цингера в исполнении на электронном теодолите превращается в способ определения долготы по измеренным зенитным расстояниям пар звёзд вблизи первого вертикала, для пар в первом вертикале этот способ описан у С.С.Уралова [2].

Моменты времени фиксировались с помощью электронного хронометра, поправка которого определялась из приёма точных сигналов времени радиостанции РВМ на слух. Все определения выполнялись между приёмом сигналов времени. В процессе наблюдений измерялись температура и атмосферное давление (1° и Р). Определения координат выполнялись тахеометром БЕТ2С № 20841. Характеристики тахеометра приведены в табл. 3.

Таблица З. Технические характеристики тахеометра SET2C

Характеристика Значение

Увеличение 3GX

Разрешающая способность 3"

Минимальное фокусное 1,3 м

Расстояние

Разрешение дисплея 1"

Точность (по DIN 18723) 2"

Время измерения <G,5 сек

Компенсатор Двухосевой

Так как в комплекте тахеометра отсутствовала астрономическая сетка нитей, приходилось выполнять многократные наведения горизонтальной нитью в центре поля зрения на звезду с помощью микрометренных винтов вертикального и горизонтального кругов. В момент наведения фиксировался отсчёт времени и затем выполнялась запись отсчётов круга. Моменты приёма сигналов времени исправлялись поправкой за разность шкал всемирного и координированного времени (ЦТІ-ИТС), а в окончательные значения координат вводились поправки за полюс (Афр, А1р). Результаты определений координат приведены в табл. 4.

Таблица 4. Результаты определения координат

Дата Способ определения Число пар Значение координат Ср. кв. погрешность по одной паре Ср. кв. погрешность среднего из программы Принятое значение координат

1G.12.G5; 14.12.G5 ф, КРЗС 13 11,55" 1,69" G,45" 11,4"

22.12.G5 ф, Струве-Штернека 5 12,1 G" 1,8" G,8" 11,4"

23.12.G5; 28.G2.G6 1, Цингера 7 27,51S G,21S G,G8S 27,64s

Из результатов, приведённых в таблице можно сделать вывод, что современные электронные тахеометры (теодолиты) соответствуют заявленной точности. Можно надеяться, что подобные инструменты с лучшими параметрами позволят достичь точности определения координат до 0,1" и выше.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Глазунов А. С. Исследование и совершенствование разностно-зенитальных способов определения широты [Текст]: дис. на соиск. учен. степ. канд.техн. наук. Новосибирск: СГГА, 2002.-197с.

2. Уралов С.С. Курс геодезической астрономии [Текст]/С.С.Уралов.-М.:Недра,1980.-

592 с

3. Руководство по астрономическим определениям [Текст].- М.: Недра, 1984.-384с.

© А.С. Глазунов, 2012