Investigation of accuracy of methods of trigonometric levelling during the transmission of elevations over water surfaces

Abstract

Актуальними залишаються дослідження передачі висот через водні поверхні, опрацювання методики підвищення точності тригонометричного нівелювання замість геометричного. Дослідити методи тригономет- ричного нівелювання, які можна застосовувати для передачі висот над водними поверхнями із використанням сучасних приладів. Методика. Виконані одночасні та неодночасні взаємні спостереження над різними водними поверхнями. Виконано опрацювання результатів тригонометричного нівелювання різними методами. Результати. На територіях навчально-геодезичних полігонів у місті Бережани Тернопільської області та смт Шацьк Волинської області виконані роботи зі створення висотної геодезичної основи, зокрема і для дослідження точності тригонометричного нівелювання під час передачі висот над водними поверхнями. Виконана висотна прив’язка геодезичної основи геометричним нівелюванням ІІІ класу. Для визначення висот на досліджуваних пунктах проведено лінійно-кутові вимірювання із використанням автоматизованих тахеометрів TPS 1201R Leica та TC 2003 Leica. За результатами отриманими із спостережень на геодезичному полігоні у смт Шацьк виконано порівняння перевищень геометричного нівелювання та перевищень отриманих із триго- нометричного нівелювання методами “із середини”, “через точку”, “рефракційного базису” та неодночасним двостороннім нівелюванням. Виконано зрівноваження аналітичної мережі методом найменших квадратів. За результатами спостережень виконаними в Бережанах визначено коефіцієнти вертикальної рефракції за різними напрямками та порівняння перевищень отриманих із геометричного нівелювання ІІІ класу із перевищенням з тригонометричного нівелювання методом “із середини”. Дослідження точності різних методів тригономет- ричного нівелювання порівняно із геометричним нівелюванням ІІІ класу показало, що вони переважно задо- вольняють вимоги точності нівелювання на рівнинній місцевості. Для пересіченої місцевості необхідно вра- ховувати її особливості та враховувати виміряні додаткові характеристики розповсюдження променя візування над підстильними поверхнями, що характеризують стратифікацію атмосфери такі, як флуктуації зенітних віддалей або виміряних перевищень. Наукова новизна. Запропоновано застосування неодночасного двосто- роннього тригонометричного нівелювання над водними поверхнями взамін геометричного нівелювання ІІІ кла- су на трасах до 1 км. Практична значущість. Показано можливість заміни затратного геометричного нівелю- вання тригонометричним нівелюванням без втрати точності під час передачі висот через водну поверхню.

The investigations of the transmission of elevations over water surfaces remain topical, so the first aim is to develop the technique of increasing the accuracy of the trigonometric instead of geometrical one. The second aim is to investigate the methods of trigonometric which can be used for the transmission of elevations over water surfaces with the use of modern devices. Methodology. Simultaneous and non-simultaneous reciprocal observations over different water surfaces have been carried out. The results of the trigonometric leveling carried out by different methods have been processed. Results. On the territories of training geodetic site in Berezhany city (Ternopil region) and urban settlement Shatsk (Volyn’ region) the activities directed to the creation of elevation geodetic base have taken place, including the investigations of the accuracy of trigonometric leveling during the transmission of elevation over the water surfaces. Vertical tie-in of geodetic datum has been done by the III class geometrical leveling. For determining heights on the investigated points, linear and angular measurements have been made with the use of automated tachymeters TPS 1201R Leica and TC 2003 Leica. According to the results of the observations on the geodetic site in urban settlement Shatsk, the comparison of the elevations obtained by the geometric leveling and trigonometric leveling by the methods “from inside”, “across the point”, “refraction basis” and non-simultaneous reciprocal leveling has been conducted. Balancing of the analytical network by a method of least squares has been done. According to the results obtained in Berezhany, the coefficients of vertical refraction along different directions have been computed and the comparison of elevations obtained from the III class geometric leveling and from the trigonometric leveling done by the method “from inside” have been conducted. The investigations of the accuracy of different methods of trigonometric leveling compared to III class geometric leveling have shown that they both generally meet the accuracy requirements of leveling on the flat grounds. Since the rough terrain has its peculiarities, some additional measured characteristics of the propagation of the axis of sight over different surfaces should be taken into account, for example, fluctuations of zenith distances determining atmosphere stratification or measured elevations. Scientific novelty. The application of non-simultaneous reciprocal trigonometric leveling over the water surfaces instead the III class geometric leveling on the paths under 1 km in length. Practical applicability. The possibility of replacing the cost-based geometric leveling with the trigonometric leveling without accuracy losses during the transmission of elevations over the water surfaces is shown.