УДК: 
1 Утин А.М.
Год: 
№: 
Страницы: 
27–29

Анализ результатов высокоточных геодезических измерений с выявлением тех или иных действующих факторов и корреляций может иметь не только прикладное методологическое значение, но и привлекать внимание к научно-философским проблемам естествознания.

О влиянии Солнца на живую и неживую природу известно многое, например, около 30 лет назад геодезистами получены зависимости кручения геодезических знаков от суточного движения Солнца. Причину этого явления видели в температурном эффекте, возникающем при нагревании опор сигнала под воздействием прямых солнечных лучей.

Примерно в то же время в интересах астрономо-геодезического обеспечения ракетных войск и космонавтики стали развиваться способы высокоточных азимутальных определений, хранители которых реализованы в виде оптических контрольных элементов (КЭ) В качестве КЭ используются уникальные дорогостоящие оптические приборы: зеркала, призмы, блок-призмы, коллиматоры и автоколлиматоры. Для обеспечения максимальной стабильности их устанавливают на массивных фундаментах, как правило, в заглубленных сооружениях. Во всех случаях полностью исключается влияние прямых солнечных лучей.

В настоящее время работы по определению азимутов КЭ продолжаются. Автором данной статьи собран и обработан значительный статистический материал по оценке их стабильности. Особый интерес для анализа представляют данные, в которых значение уходов КЭ существенно превышает точность азимуталъных определений. В этом случае вероятность того, что значение ухода полностью компенсируется погрешностью измерений, крайне мала, и внешний вид графика изменений значений азимута КЭ во времени отображает и динамику ухода КЭ.

Автором использованы данные измерений, выполненных на нестабильных КЭ с повышенной дискретностью. КЭ расположены на южном и северном полигонах, а также в центральной части РФ Для анализа использованы различные типы оптических элементов (таблица) Астрономические азимутальные измерения выполнены со средней квадратической ошибкой 0,5ʺ. Дискретность передачи азимутов на КЭ составила два измерения в месяц. Измерения велись в течение полутора лет Для каждого КЭ за это время было выполнено 30–40 определений азимутов

Методика анализа динамики КЭ с каждым годом совершенствуется. Определенный интерес при этом представляет способ последовательных разрежений* — для разделения случайной и длиннопе- риодической составляющих уходов и вычисления их характеристик, а также способ аппроксимации азимутов КЭ по методу наименьших квадратов с применением простейших функций, аргументами которых служат характеристики возможных факторов, вызывающих уходы КЭ.

* Утин А. М., Лифарь В. Н. Оценка точности измерений путем последовательного разрежения // Геодезия и картография. — 1990. — № 10. — С. 1–13.

 

Характеристика ухода

Уходы КЭ

КДУ

АК

блок. призмы

призмы

зеркала

общий

Азимут

СКО

3,90ʺ

7,66ʺ

9,56ʺ

7,06ʺ

5,73ʺ

7,0ʺ

Mt

2,75

5,12

4,62

7,16

5,79

5,3

MC

2,24

3,88

5,07

3,43

2,95

3,5

Rl

–0,53

–0,88

–0,88

–0,14

–0,07

–0,5

RC

–0,83

–0,87

–0,81

–0,88

–0,87

–0,9

Mсл

0,3

0,9

0,6

0,1

0,4

0,5

Мп

1,9

3,1

4,2

3,4

2,9

3,3

Время, сут

Mсл

2,2

1,7

1,7

1,4

1,4

1,7

Мп

15,6

14,1

16,5

17,5

17,5

16,3

Солнце

Mсл

0,1ʺ

0,1ʺ

0,0ʺ

0,3ʺ

0,2ʺ

0,2ʺ

Мп

2,9

2,6

3,1

3,5

3,5

3,2

 

Как известно, один из способов выбора аппроксимирующей функции — внешний вид графика статистических данных. В большинстве случаев годичный график изменения азимутов КЭ похож на синусоиду, что и натолкнуло автора на мысль о том, что возможной причиной уходов может быть сезонная составляющая Солнца, так как его видимый радиус в течение года также представляет собой синусоиду.

В таблице представлены результаты анализа уходов КЭ, выполненного с использованием данных, полученных в разных географических поясах (СКО — среднее квадратическое отклонение, Мt и МC — ошибки аппроксимации азимутов в функциях времени и видимого радиуса Солнца соответственно; Rt и RC — коэффициенты корреляции; Мсл и Мп — характеристики случайной и длиннопериодической составляющих динамики ухода, полученные с использованием способа последовательных разрежений; АК — автоколлиматор; КДУ — коллиматор длиннофокусный универсальный). Значение видимого радиуса Солнца получают из астрономического ежегодника на дату измерений.

Ошибки аппроксимации (см. таблицу) получены для функции вида у = ах + b с применением метода наименьших квадратов, где в качестве аргументов использованы время и водимый радиус Солнца.

Данные таблицы показывают следующее.

  1. Длиннопериодическая составляющая 3,3ʺ динамики ухода КЭ значительно больше случайной составляющей 0,5ʺ, поэтому ее надо признать значимой. При этом случайную составляющую можно отождествить с ошибкой геодезических измерений (так как она соответствует требованиям технологии измерений), а длиннопериодическую — с динамикой ухода КЭ.

  2. Ошибка аппроксимации азимутов в функции времени (5,3ʺ) больше, чем в функции видимого радиуса Солнца (3,5ʺ). Аналогично отличаются соответствующие коэффициенты корреляции (0,5 и 0,9),

  3. Наличие тесной корреляционной связи (0,9), хорошая сходимость характеристики динамики КЭ (3,3ʺ) и ошибки аппроксимации азимутов в функции видимого радиуса Солнца (3,5ʺ) свидетельствуют о том, что уходы КЭ «повторяют» траекторию сезонного изменения видимого радиуса Солнца.

Кроме этого, для подтверждения работоспособности способа последовательных разрежений проведен анализ периодичности измерений (время) и получены характеристики видимого радиуса Солнца (Солнце) (см. таблицу). В связи с тем, что дискретность измерений не была строго постоянной (Мсл = 1,7 сут), появилась случайная составляющая видимого радиуса Солнца  Мсл = 0,2ʺ, которая теоретически должна быть равна нулю. Полученные характеристики подтверждают корректность результатов анализа динамики КЭ.

Следует отметить, что автором предпринята попытка аналогично учесть зависимость уходов КЭ от видимого радиуса Луны, при этом ошибка аппроксимации получена большей, чем в функции времени, что может свидетельствовать о недостаточной точности регистрации времени в ходе измерений.

Заключение о зависимости динамики ухода КЭ от сезонного изменения положения Солнца может привлечь внимание не только геодезистов, но и других исследователей, которые могут сделать вывод о том, что вся живая и неживая природа подвержена влиянию Солнца и совершает колебания, коррелированые не только с его суточным движением (аналогично подсолнухам и геодезическим знакам), но и с сезонным. Можно также предположить наличие других общих гармоник, для подтверждения чего необходимо выполнить дополнительные исследования,

С другой стороны, возможно, что источником ухода КЭ так же, как и движения Солнца, являются какие-то другие общие силы. Но это уже вопросы, на которые должны ответить не геодезисты, а другие исследователи.

Кроме общих философских рассуждений результаты исследований позволяют сделать выводы, представляющие интерес для геодезической практики.

Для обеспечения возможности учета динамики ухода КЭ необходима дискретность измерений не реже, чем ежеквартальная. В этом случае может быть учтена синусоидальная сезонная составляющая.

Допуск на расхождение азимутов между измерениями необходимо устанавливать с учетом динамики ухода каждого КЭ.

Предложенный математический аппарат для анализа динамики ухода КЭ может быть применен только в случаях, когда значение ухода превышает ошибки измерений. На тех КЭ, у которых уходы соизмеримы с ошибками измерений или меньше их, характеристики сезонной составляющей некорректны.

Образец цитирования:
Утин А.М., 
Философский аспект в интерпретации нестабильности хранителей направлений // Геодезия и картография. – 1997. – № 2. – С. 27–29.
СТАТЬЯ
Опубликована: 20.09.1997

Содержание номера

DOI:

QR-код страницы

QR-код страницы