// Вие четете...

Ниво на океана

Определяне на мястото по направления и разстояния.

„Никой не знае толкова малко, както онзи, който за нищо не пита.“

Определяне на мястото с права засечка по две направления.

Същност и характеристика на способа.

Същност на способа. Същността на способа се състои в едновременните измервания на две направления към обект, намиращ се в морето от брегови пункта, чиито координати са известни. За основни средства за измерване на направленията се използват теодолити.

Изолиния на направленията се явява най-кратката линия, съединяваща визирания обект от точката на наблюдение. На плоскост това е права, на сфера – дъга от големия кръг, а на сфероида – геодезична линия.

Обикновено в способа на права засечка определянето на мястото се намира като пресечна точка на две направления. За повишаване на надеждността и точността не рядко се практикува измерването на трето направление, позволяващо намирането на най-вероятните координати на определяната точка.

Бреговите пунктове с теодолити, установени за определяне на мястото с права засечка са получили названието теодолитни постове.

Точките на установка на теодолитните постове се определят предварително като пунктове от работно обоснование, а в случай на крупномащабни работи – като пунктове от 4-ти клас.

За получаване на направления на теодолитните постове A и B се измерват или прилежащи ъгли α, β между базата AB и линиите, съединяващи центъра на пункта с определяната точка P, или непосредствено дирекционните направления TAP, TBP (рис. 29).

Поради това в първия случай теодолитите се ориентират по съседния пост така, че при навеждане на вертикалната нишка към центъра на съседния пункт отчетът на лимба да е равен на 0°00’00“. Във втория случай, при навеждане на вертикалната нишка към центъра на съседния пункт, отчетът на лимба трябва да е равен на дирекционното направление на базата T(AB, BA).

Във връзка с това, че наблюдаваните обекти са подвижни (катер, лодка, кораб), измеренията трябва се извършва строго едновременно и само при едно положение на вертикалния кръг. Едновременното измерване се осигурява с подаване на команди „Товс!” и „Нула!” от плавателното средство, изпълняващо промера. По команда „Товс!” вертикалната нишка на теодолита се намира на установената точка и се удържа на нея с помощта на микрометричния винт. По команда „Нула!” навеждането незабавно се прекратява, снема се отчета на ъгъла по точно времето и се извършва неговия запис в специален журнал.

Ако прокладката на определенията се извършва в процеса на промера непосредствено на кораба или катера, то за управление на теодолитните постове и за предаване на резултатите от измерванията на плавателното средство се организира двустранна радио връзка. Ако прокладката на планшет се води с завършването на работния ден в базата, то управление на теодолитните постове може да се ограничи с визуални средства за свръзка (флажен семафор, прожектор и т.п.).

Способът права засечка притежава редица безусловни достойнства, основни от които следва да се считат сравнително високата точност на определяното място, простота и надеждност на измерителните средства.

Недостатъците на способа са в голямата зависимост от метеорологичните условия, необходимост от организирането на връзка с теодолитните постове и в сравнително големия брой на личен състав, зает с определяне на мястото. Зоната на действие на способа е ограничена от геометричната далечина на видимост и рядко преминава зад пределите на 10 км от бреговите пунктове.

Тези особености на правата засечка позволяват способът да се използва само при детайлна снимка и хидрографско тралене.

Оценка точността на определяне на мястото.

При правата засечка определяната точка се намира в пресичането на две направления – лъч AP илъч BP (рис. 29). Тези направления се измерват с различни теодолити и от различни наблюдатели. Поправките за всеки теодолитен пост се определят по резултатите от самостоятелни изследвания. По силата на тези обстоятелства резултатите от измерванията на направленията могат да се приемат за независими.

Определяне на мястото по способа обратна засечка по два ъгъла.

Същност и характеристики на способа.

Същност на способа. Същността на способа се състои в едновременното измерване на два хоризонтални ъгъла между опорните пунктове, координатите на които са известни.

Изолинията на ъгъла се явява окръжност, преминаваща през определяната точка и опорните пунктове, между които е измерен хоризонтален ъгъл. Действително, в която и да е точка от окръжността да се намира кораба, в която е извършено измерването, ъгълът α между опорните пунктове A и B ще е постоянен като вписан ъгъл, опиращ се на дъгата AKB (рис. 32). Аналогично във всяка точка на окръжността, преминаваща през опорните пунктове B и C, хоризонталния ъгъл ще е равен на една и съща величина β.

Точка P, в която едновременно ъгълът между първата двойка пунктове е равен на α, а между втората двойка на β, се явява единствена и се намира на пресечната точка на окръжностите, вместващи ъглите α и β (във втората пресечна точка на окръжностите се намира средния опорен пункт).

Възможни са случаи, когато се измерват ъгли между две двойки не съседни пункта. Тук втората пресечна точка на окръжностите се изключва на основата на допълнителен анализ.

Ако определяния пункт се намира на брега или в морето на твърда неподвижна основа, то хоризонталните ъгли може да се измерят с всеки ъгломерен инструмент, осигуряващ необходимата точност. Широко използване за тези цели намират теодолитите.

За измерване на ъгли в морето с подвижна платформа (кораб, катер) теодолитите са непригодни. Най-простия и надежден прибор за тази цел се явява секстанта. Юстировката на секстантите се осъществява с прийомите, изложени в специалните инструкции. Преди началото на работа се определя индекса i на погрешност, която след това се въвежда във всички измерени ъгли.

Оценка на способа. Обратната засечка се явява надежден способ за определяне на мястото при крайбрежна снимка. Нейното широко приложение се основава на високата автономност, удобни и надеждни измерителни устройства, проста организация. Този способ не изисква отделяне на личен състав за бреговите пунктове; измерванията се изпълняват непосредствено на кораба, а резултатите от измерванията се предават веднага за прокладка на планшета.

Обратната засечка има и недостатъци, характерни за всички зрителни способи: зависимост от метеорологичните условия и невъзможността за измерване при голямо отдалечение от опорните пунктове. Като правило, при други равни условия, за осигуряване на определенията с обратна засечка се изисква по-гъста мрежа от опорни пунктове, отколкото при права засечка.

Точността на определеното място при обратна засечка е по-ниска, отколкото при правата засечка, но за изпълнение на хидрографски изследвания на планшет с обикновен мащаб е напълно приемлива.

Случай на неопределено решение. Когато всичките четири точки: три изходни A, B, C и една определяна P се оказват на една окръжност (рис. 35), задачата ще е неопределима. Действително, търсеното място в този случай може да се счита във всяка точка от окръжността, тъй като във всяка от тях ъглите α и β ще остава неизменен: ъгълът, опиращ се на дъгата BC, винаги ще е равен на β, а ъгълът, опиращ се на дъгата AB, винаги ще е равен на α.

От рис. 35 се вижда, че сумата на ъглите в триъгълника ABC, образуван от страните между изходните пунктове е равна на

където B – ъгъл при средния пункт;

α, β – измерени ъгли.

Но сумата от ъглите в триъгълника е равна на 180°. Следователно, равенството

служи за признак на неопределено решение на разглежданата задача.

Окръжността, преминаваща през трите изходни и определяната точка е получила названието кръг на неопределеността. На практика следва да се избягва не само този пределен случай, но и намирането на мястото в близост до кръга на неопределеност. В последния случай, макар и теоретично задачата да е разрешима, точността на определеното място ще бъде понижена, дотолкова, доколкото окръжността ще се пресичат под остър ъгъл.

За да не се окаже търсената точка на кръга или в близост на кръга на неопределеност се препоръчва да се избират такива комбинации от опорни пунктове, при които подобна възможност се изключва.

Неопределено решение не може да се случи когато:

а) наблюдателя се намира вътре в триъгълника, образуван от опорните пунктове;

б) средния опорен пункт е разположен по-близо до наблюдателя, отколкото до крайните;

в) и трите опорни пунктове да са разположени на една права линия;

г) наблюдателя да се намира на еднакво разстояние от всички опорни пунктове;

д) един от ъглите между опорните пунктове е равен на 0°.

На практика понякога е трудно от първия път да се установи, далече или близко се намира кораба от кръга на неопределеност. Поради това предварително за тези комбинации от опорни пунктове, за които се предполагат, че ще бъдат използвани за определяне на мястото, на планшета се провежда кръгът на неопределеност. Освен това, с помощта на транспортир се снемат величините на ъгъла B при средния пункт и ъглите α и β на границите на участъка. По сумите от ъглите (B+ α + β) се съди за близостта до кръга на неопределеност. На участъци, където сумата от ъглите (B+ α + β) за някаква комбинация от пунктове се получава в пределите от 160° до 200°, наблюдателя задължително трябва да премине към нова комбинация, за която сумата от указаните ъгли е извън тези предели.

Определяне на мястото по способа комбинирана засечка.

Същност и характеристика на способа. Комбинираната засечка, както това следва от самото название, представлява сам по себе си способ за определяне на мястото, в който за получаване на координатите измервания се извършват, както на определяната точка, така и на изходните пунктове.

По принцип е възможно и на практика е допустимо използването с тази цел всяка комбинация на навигационни параметри, упоменати по-рано. Но в повседневната практика се използва способ за определяне на мястото, който се състои от едновременно измерване на направления към брегови пунктове с помощта на теодолит и хоризонтален ъгъл на кораба с помощта на секстант. Частен случай на такава комбинирана засечка възниква, когато кораба се движи по створ (запазва се постоянно значението на направлението), а хоризонталния ъгъл между опорните пунктове се измерва със секстант в установени моменти от време.

Способът комбинирана засечка се използва за решаване на тези същите задачи, които бяха разгледани по-рано при права и обратна засечка. В известна степен този метод съчетава, както техните положителни качества, така и техните недостатъци.

Средно квадратичната погрешност на определяне на мястото M (в метри) за комбинираната засечка се изчислява по формулата

където β – ъгъл, измерен със секстанта;

mα – средна квадратична погрешност на определяне на направлението с теодолит, дъгови минути;

mβ – средна квадратична погрешност на измерване на ъгъла със секстант, дъгови минути;

d – разстояние от теодолитния пост до опорния пункт, км;

D – разстояние от определяната точка до опорния пункт, км.

Комбинираната засечка се използва обикновено в тези случаи, характерът на бреговата черта не позволява да бъде избрана удобна комбинация от пунктове за обратна засечка, а недостатъкът на средства, личен състав или други причини изключва възможността за използване на способа права засечка.

Изчисляването на координатите на точките, определяни с комбинирана засечка, като правило, са аналогични на изчисленията при права засечка. За нанасяне на мястото по мрежа от изолинии се строи комбинирана мрежа, представляваща сама по себе си комбинация от вписващи окръжности и лъчи.

През последните години във връзка с появата на високо точни теодолити далекомери възникна възможност получаването на координатите на кораба да се извършва по пътя на едновременното измерване на направление от брегови пункт към кораба с теодолит и разстояние до него с далекомер. Тъй като в този случай непосредствено се измерват полярни координати (направление и координати), способът е получил названието полярна засечка.

Преимуществата на указания способ са неоспорими. Установката на измерителните средства в един пункт позволява определянето на координатите на цялата акватория в пределите на далечината на действие с най-висока точност (при други равни условия), тъй като се осигурява навсякъде пресичане на изолиниите под ъгъл 90°. Средно квадратичната погрешност на определяне на мястото (в метри) при далекомерно – теодолитна засечка се разчита по формулата

където mS – средно квадратична погрешност на измерване на разстоянията с далекомер. м;

mα – средно квадратична погрешност на определяне на направлението с теодолит, дъгови минути;

S – разстояние от теодолитния пост до определяната точка, км.

При този способ се изключва необходимостта от избор на комбинация от опорни пунктове и се изисква малък обем от работи по определяне на координатите на пунктовете от опорната мрежа. Просто и бързо се разчитат координатите на определяните точки и също така просто се строи мрежа от изолинии за нанасяне на точки на планшета. Опростява се организацията и се повишава надеждността на осигуряването, съкращава се количеството на личния състав. По същество, аналогична задача се решава с помощта на корабната радиолокационна станция, но точността в този случай е значително по-ниска за сметка на по-голямата погрешност в измерването на разстоянието и направлението.

Недостатък на комбинираната засечка с използването на теодолит – далекомер или радиолокационна станция се заключава в необходимостта от радио обмен с бреговия пункт.

Определяне на мястото по две разстояния.

Същност и характеристика на способа.

Същност на способа. Измервайки разстоянието S до пункта, чийто положение е известно, можем да твърдим, че ние се намираме в някаква точка от окръжност с радиус S, описана около този пункт. Ако едновременно са измерени разстояния до два пункта A и B, то търсеното място P се оказва на пресечната точка на окръжностите с радиуси AP и BP съответно. Двете окръжности се пресичат в две точки, но приближеното място на кораба винаги е известно и не е трудно да се избере правилното решение.

Способът, в който за определяне на мястото се използват разстояния е получил названието далекомерна засечка.

За измерване на разстоянията се използват различни средства, започвайки с мерни линии, проволки, оптични устройство и далекомери. През 1935 г., първи в света руските учени и конструктори са разработили радио далекомерни устройства, които веднага са били подложени на изпитание, а след това са били използвани в хидрографските работи.

Понастоящем широко разпространение са получили различните радио навигационни системи, позволяващи измерването на разстояния на земната повърхност. Наличието на такива средства забележимо разширява възможностите на хидрографските изследвания, увеличава се темпа на повишаване на тяхната точност. Съществуват и се разработват радио навигационна апаратура, позволяваща извършването на измервания на разстояния в широк диапазон – от стотина метра до хиляди километра и с точност – от сантиметри до стотици метри, а понякога и километри. През последните години са получили разпространение лазерните системи за високо точни измервания на разстояния в диапазона до няколко десетки километра.

При малки разстояния за изчисляване на координатите се използват формулите на аналитичната геометрия на плоскост. Задачата за определяне на координатите при измерване на средни и големи разстояния се решава с помощта на прийоми разгледани по-рано: проектират сфероида по някакъв способ на кълбо, произвеждат се разчети на такова кълбо по формулите на сферичната тригонометрия, а след това за големите разстояния се въвеждат поправки за отчитане свероидичността на Земята.

Специалните радио навигационни системи позволяват определяне на мястото по измерени само на две разстояния. В отделни случаи възниква възможност за измерване на повече (излишни) разстояния и получаването на вероятните координати с помощта на метода на най-малките квадрати.

При извършване на снимка за прокарване на галси широко се използва графичния метод. Изолиниите на този способ се наричат изостадии, а планшетите с нанесени на тях семейство изостадии – стадиометрични мрежи.

Оценка на точността на мястото. Радио далекомерните системи се състоят, като правило, от две брегови станции и приемни устройства, монтиране на хидрографските кораби. По този начин, при далекомерния способ мястото се определя преимуществено по две изолинии.

Определяне на мястото по две разлики в разстоянията.

Същност и характеристика на способа. Определянето на мястото по две разлики в разстоянията се заключава в едновременно измерване на две разлики в разстоянията между три съседни или две двойки не съседни станции на радио навигационна система.

От курса на аналитичната геометрия е известно, че изолиниите, за които разликата в разстоянията до две фиксирани точки остава постоянна, ще е хипербола. По този начин, търсеното място ще се намира в пресечната точка на двете хиперболи, съответстващи на измерените разлики в разстоянията. По аналогия с другите способи определянето на мястото по две разлики в разстоянията е получило названието хиперболична засечка.

За измерване на разликите в разстоянията се използват фазовите, импулсните или импулсно – фазовите радио навигационни системи.

В фазовите системи разликите в разстоянията може да бъде измерена само в пределите на един фазов цикъл. За разрешаването на многозначността фазовите системи имат допълнителни устройства или трябва да работят непрекъснато, започвайки от точката на привързване, чиито координати са известни.

Импулсните системи са основани на сравняване на времената на пристигане на радио сигналите и дават абсолютното значение на разликите в разстоянията.

При определяне на мястото с помощта на импулсно – фазовите системи получаването на разликите във времената се уточнява с измерването на разликите в фазите, което значително повишава точността на определеното място.

Далечината на действие на съвременните разлико–далекомерни (хиперболични) системи достигат 8 – 10 хиляди км, а използването на свръх далеко вълновите диапазони позволяват използването им даже за определяне на мястото на подводните лодки в подводно положение.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар