Розробка теорії і методики визначення високоточного азимута із спостережень пари зірок у вертикалі земного предмета - Пилип’юк, Ростислав Романович (Національний університет "Львівська політехніка", 2012)
Дисертація присвячена розробці теоретично обґрунтованого способу визначення азимута з астрономічних спостережень пари зірок у вертикалі земного предмету, напрям на який необхідно визначити. Теорія нового способу визначення азимута передбачає отримувати його за різницями зенітних відстаней світил. Виконані дослідження впливу зовнішнього середовища та інструментальних похибок на результати спостережень, отримані формули для врахування цього впливу. Досліджена можливість використання коефіцієнта ентропії для визначення впливу психофізіологічних особливостей спостерігача на результати спостережень. На основі доведених нових теоретичних засад зроблено розрахунок робочих ефемерид зірок, що дозволило практично реалізувати їх при експериментальних дослідженнях способу. Розроблена нова теорія визначення зрівноваженого значення азимута земного предмета з розв’язку лінійних рівнянь поправок, що складаються на основі визначених різниць зенітних відстаней пари зірок, які спостерігалися у одному вертикалі. Результати визначення азимута земного предмету, отримані в результаті використання запропонованого способу спостережень, порівнювались з результатами, отриманими зі спостережень Полярної за методикою, рекомендованою чинними нормативними документами. Порівняння показало, що запропонований спосіб має переваги як за точністю визначення азимута напрямку, так і за ефективністю реалізації програми спостережень. Диссертация посвящена разработке теоретически обоснованного способа определения азимута из астрономических наблюдений пары звезд в вертикале земного предмета, направление на который необходимо определить. Теория нового способа определения азимута предусматривает использовать для этого разности зенитных расстояний звезд. Для определения зенитных расстояний звезд и их разностей разработано методику координирования наблюдений в поле зрения зрительной трубы, которая при экспериментальном определении азимута довела свою эффективность. Её сущность состоит в том, что положение звезды в поле зрения зрительной трубы определяется плоскими координатами х и у. За одну из координатных осей принимают коллимационную плоскость теодолита, совпадающую с вертикальной нитью сетки нитей, а вторая ось направлена по средней горизонтальной нити. Положение звезды в этой системе определяется отсчетами по барабанам двух взаимно перпендикулярных микрометров. Впервые для обработки наблюдений, полученных подобным образом, использовано методику регрессионного анализа, которая разрешает выполнять качественный анализ наблюдений, выполнять их отбраковку и, таким образом, повышать точность полевых работ. Таким образом, предлагаемая методика наблюдений позволяет производить многократные наведения на звезду в процессе определения ее зенитного расстояния, что повышает точность определений, а использование компьютерной обработки измерений дает возможность отбраковать ошибочные измерения и, тем самим, повышать точность определений. Проведены исследования влияния внешней среды и инструментальных ошибок на результаты наблюдений. На основе анализа влияния этих факторов получены оригинальные формулы, позволяющие вычислять поправки в соответствующие измерения. Кроме того, для учета и уменьшения влияния этих факторов, разработаны рекомендации усовершенствования методики наблюдений, которые предполагают использование талькоттовского уровня для определения изменения наклона зрительной трубы в вертикале наблюдений. Исследована возможность использовать коэффициент энтропии для определения влияния психофизиологических особенностей наблюдателя на результаты наблюдений. Предлагается на основании этого коэффициента выполнять классификацию наблюдателей, составлять индивидуальные уравнения их психофизиологического состояния; показана необходимость дальнейших исследований в этом направлении. Разработаны теоретические основы для расчета рабочих эфемерид предлагаемого способа наблюдений. Получены новые формулы для расчёта времени и зенитного расстояния звезд в вертикале наблюдений как для случая, когда для звезды выполняется условие δ < φ, так и для случая, когда звезда имеет элонгацию, т.е. δ > φ. Полученные формулы были практически использованы для составления рабочих эфемерид и проведения экспериментальных наблюдений. Для получения уравновешенного значения азимута за результатами наблюдений на пункте была разработана теория нового способа составления линейных уравнений поправок, с использованием разностей измеренных зенитных расстояний. Уравнения поправок составляются для каждой пары звезд, что входят в наблюдаемую пару и составляют прием наблюдений. Если количество наблюденных пар больше двух, то систему составленных уравнений решают по способу наименьших квадратов с учетом весов наблюдений, что позволит получить на пункте наиболее достоверное значение азимута. Разработана новая, теоретически обоснованная, методика полевых наблюдений звезд в вертикале земного предмета и их предварительной обработки, которая включает подготовительные работы, методику и программу наблюдений звезд и земного предмета, критерии полевого контроля наблюдений, методику предварительной обработки наблюдений. Разработанная методика была практически реализована в полевом эксперименте. Экспериментально установлено, что разработанная новая теория определения значения азимута земного предмета из наблюдений пары звезд в вертикале земного предмета на основании определяемых разностей зенитных расстояний позволяет, при ее реализации, получить более точные их значения. Для подтверждения этого положения результаты определения азимута земного предмета, полученные вследствие реализации предлагаемого способа наблюдений, сравнивались с результатами, полученными из наблюдений Полярной за методикой, рекомендованной действующими нормативными документами. Сравнение показало, что предлагаемый способ имеет преимущества как за точностью определения азимута, так и за эффективностью реализации программы наблюдений. Investigated and developed theoretically sound method of determining azimuth from astronomical observations of stars in a pair of vertical ground subject to the direction you want define. Theory of a new method of determining azimuth receive it involves the difference between the zenith distance of stars.The investigation of influence of environment and instrumental errors of observation. The possibility of using entropy coefficient to determine the effect on physiological characteristics of observer observations. Based on the proven principles of new theoretical calculation done working efemeryd stars, allowing them to practically implement the experimental research method. The theory of determining azimuth value balanced earthly object of solving linear equations amendments up based on certain differences pairs of stars observed in one vertical. The results etermine the direction of earthly object generated by the proposed method of observation, compared with the results obtained from observations of Polaris by the method recommended by existing regulations. The comparison showed that the proposed method has advantages for accurate determination of azimuth direction, and the effectiveness of theprogram observations.
Разработка теории и методики определения высокоточного азимута из наблюдений пар звезд у вертикале земного предмета
Design theory and methodology for determining the precise direction of observation pairs of stars in vertical grjund object
Keywords: азимут; зірки; зенітні відстані; коефіцієнт ентропії; робочі ефемериди зірок; вертикал спостережень; азимут; звезды; зенитные расстояния; коэффициент энтропии; рабочие зфемериды звезд; вертикал наблюдений; azimuth; stars; zenith distance; coefficient of entropy; working efemeryds of stars; vertical observations