Vyhodnocení měření, která byla prováděna v Chorvatsku od Pro měření byl použit sextant:

Transkript

1 Vyhodnocení měření, která byla prováděna v Chorvatsku od Pro měření byl použit sextant: 1, Určení polohy ze Slunce z plovoucí jachty. LOP (line of position dále LOP) byly prováděny třemi osobami. Pro posun LOP byl kurs jachty odhadnut na 350 a rychlost 5 Kn. Posun LOP byl proveden do momentu posledního měření na den , 11:36 UTC. Poloha měřením slunce byla určena: LAT obs: N LON obs: E Zároveň byla určena GPS poloha na stejný čas: 11:36 UTC: LAT GPS: N LON GPS: E Přesnost určení polohy: Rozdíly souřadnic: Vzdálenost Δ LAT = LAT obs LAT GPS = Vzdálenost Δ LON = LON obs LON GPS = 4.1

2 Vyjádřeno jednotkami vzdálenosti: ΔLAT = 1, 0 Nm = 1,85 km ΔLON = 4.1 x cos LAT = 4.1 x cos = 2,97 Mn = 5.5 km. Přesnot určení zeměpisné šířky z horní kulminaca slunce: V 10:55 UTC byla změřena horní kulminace slunce. LAT kulminace byla sextantem určena : LAT M. Pass N ve:10 hod 55 min UT Pro porovnání. GPS v 10:55 UTS udávala LAT = N Rozdíl Δ LAT byl 0.4 = 0.4 Nm = 0.72 km. Znázornění polohy na grafu: Křížení LOP na grafu. Situace po přesunu všech LOP do momentu posledního měření na 11:36 UTC. Červená linka představuje přesunutou LOP určenou z kulminace slunce.

3 Zápis měření LOP a polohy do programu LEA:

4 Vyhodnocení výsledku měření. Polohy určené ze slunce obvykle mívají přesnost ne horší ne 3 Mn. Vždy záleží na mnoha faktorech. Stavu, seřízení sextantu a přesnosti určení jeho chyb. Dále je přesnost ovlivněna přesností chronometru, pečlivosti, zkušenosti pozorovatele a kvalitě horizontu. Velkou roli hraje odhad rychlosti a kursu lodi. (První a další LOP jsou posouvány po odhadnutém kursu s odhadnutou rychlostí lodi do momentu posledního měření LOP) Odhad kursu a rychlosti lodi veličin má zásadní vliv na přesnost polohy.

5 Protože ke každému měření LOP byly zaznamenány hodnoty LAT a LON určené z GPS, bylo dodatečně možno provést velmi přesné určení skutečné rychlosti lodi a jejího kursu. Skutečná trajektorie lodi byla porovnána s odhadem, který byl použit pro posun LOP. Časový rozdíl mezi prvním a posledním měřením byl: Δt = 11h 36m - 10h 05m = 1h 31m = 91m Za tuto dobu loď ujela skutečnou vzdálenost = 8.73 Mn kursem 333 Skutečná rychlost byla: 5.76 Kn. Porovnání: Kurs Rychlost Odhad: Kn Skutečnost: Kn Mapa se skutečnou dráhou lodi nad dnem. Z WP0001 do WP WP00003 znázorňuje, kam by se loď dostala kursem 350 při rychlosti 5Kn pokud by byl odhad správný. Je vidět, že odhad pohybu lodi příliš přesný nebyl. Měl zásadní vliv na přesnost určení polohy po přesunutí LOP do momentu posledního měření.

6 Zobrazení situace pro všechny LOP, pokud by byla odhadnuta správně rychlost a kurs lodi. Kurs 333 a rychlost 5.76 Kn určeny z GPS poloh. V takovém případě by byl rozdíl určení polohy oproti GPS souřadnicím pouze v LAT a byl roven 0,5 Nm.

7 Bylo by žádoucí provést více obdobných měření a na jejich základě udělat závěry vlivu přesnosti odhadu rychlosti a kursu lodi na přesnost určení LOP. Z tohoto jediného měření lze předpokládat výsledky: Při nutnosti posunu LOP po kursu bude na přesnost určení polohy mít vždy zásadní vliv přesnost odhadu kursu a rychlosti lodi. Bude záležet, na zkušenosti navigátora. V našem případě byl odhad rychlosti učiněn jedinou osobou ne profesionálním navigátorem na půjčené lodi se kterou nabyly žádné zkušenosti. Při větru z pravé strany je patrno, že byl především zle odhadnut dryf lodi, který ve skutečnosti činil Na jachtách je právě odhad dryfu nejvíce problémový. Další obtížně určitelnou neznámou je směr a rychlost proudu který může mít zásadní vliv na celkový snos jakékoliv lodi. Pokud by loď ve skutečnosti plula odhadnutým kursem 350 a rychlostí 5.0Kn byla by v momentu posledního pozorování, tj. v 11:36 UTC oproti poloze GPS, o 2,67 Nm směrem na západ a 0,7 Nm směrem na jih. Tyto hodnoty přibližně odpovídají chybě, se kterou byla astronomická poloha určena. Při plánování měření je nutno respektovat následující fakta: V praxi, pokud není jiná možnost určení polohy než astronomické měření, nelze skutečnou rychlost lodi a kurs určit. Proto je žádoucí, aby odstup mezi prvním a posledním měřením LOP byl co možná nejmenší a tímto byl výsledek co možná nejméně zatížen nepřesností odhadu kursu a rychlosti lodi. Zároveň je žádoucí, aby došlo ke křížení LOP pod úhlem alespoň 15. Úhel křížení LOP přímo odpovídá rychlosti změny azimutu nebeského tělesa. Posune-li se nebeské těleso mezi po sobě jdoucími měřeními LOP a jistý úhel, pod tímto úhlem se budou tyto LOP vždy křížit. K nejrychlejší změně azimutu dochází u těles na výškách kulminace blízkých 90. Od východu těsně do momentu horní kulminace se takové těleso nachází v téměř stejném azimutu = 090. Při výšce 90 nebo blízké 90 mění těleso skokově azimut z východu na západ. V takovém případě měříme těleso v čase okolo 2 minut před kulminací, v kulminaci a okolo 2 min po kulminaci. Měření LOP po zbytek dne by neměla smysl. LOP by byly téměř rovnoběžné a nebylo by možno přesně určit jejich protětí. Jedná se o měření mezi obratníky kdy se dostáváme do situací kulminace slunce v nadhlavníku, nebo blízko tomuto bodu. Naopak, nebeské těleso, které nemění, nebo málo mění svou výšku (pozorování z pólu nebo blízko ve velkých zeměpisných šířkách) má stálou změnu azimutu téměř konstantní po celý den. Tj. okolo 15 za hodinu. Všeobecně se u slunce doporučuje provádět měření před kulminací, kulminaci a po kulminaci. Přilehlá měření ke kulminaci provádět tak, aby úhly křížení LOP byly minimálně 15 U představeného měření byla založena stejná teplota vody a vzduchu. Korekcím změřené výšky na rozdíl obou teplot se budeme věnovat ve speciálním rozbor.

8 2, Měření sextantem prováděná z útesu ze známé GPS polohy. Měření byla prováděna z útesu v souostroví Kornat. Poloha GPS: LAT GPS: N LON GPS: ,6 E Výška oka 11m Založena teplota vzduchu=teplotě vody = 20 Poloha pozorovatele odpovídá WP00004

9 Měření prováděli 3 pozorovatelé, všichni ze stejné výše uvedené polohy. První pozorovatel provedl 25 měření. Z toho jedno pozorování na pro výšky slunce menší než 15. Pozorovatelé 2 a 3 provedli každý 5 měření. Kompletní zápisy pro jednotlivá měření viz příloha č.1 Pozorovatele lze charakterizovat. 1, Muž - navigátor se zkušenostmi měření sextantem. Věk 52 let. 2, Žena - první zkušenosti s měřením sextantem. Věk 50 let. 3, Muž - první zkušenosti měření sextantem. Věk 30 let. Na pozorovatele bude odkazováno podle pořadovaných čísel. Např: Poz. č.1. Cíle pokusu: 1, Vliv horizontu na kvalitu LOP 2, Určit rozptyl LOP, pro každého pozorovatele. 3, Vliv věku pozorovatele na rozptyl LOP. 4, Poz. č.1. Určení vlivu směru otáčení minutovým bubnem na chybu indexu. 5, Rozbor vlivu rozdílu teplot vzduchu a vody na přesnost měření LOP. 6, Přesnost LOP při výškách slunce pod 15 Na následujících obrázcích je skutečná poloha pozorovatele uprostřed grafu. Při absolutní přesnosti by se všechny LOP měly překrývat (Pozorovatel by změřil

10 vždy přesně výšku). LOP by měly procházet středem grafu, který představuje GPS polohu pozorovatele. (Lze připustit přesnost GPS okolo 10m, nebo lepší) Dílky na grafu představují 1 dílek = 1.00 LAT 1 dílek = 1.37 LON Rozptyl pro pozorovatele č.1, je 2,5 dílku LON. 2.5 x 1.37 = 3.42 LON x cos 43,5 = 2,5.Nm. z výpočtu vyplývá, že na obrázku každý dílek LAT i LON reprezentuje 1 Mn. Poz. č 1 Obr.č.1 Rozptyl 2,5 Mn. Obr.č2 Rozptyl 1.1 Nm.

11 Obr.č.3 Rozptyl 0.8Nm U této série měření zřejmě došlo ke špatnému odečtu času pro první dvě měření. Filalová a stříbrná linka. Tyto linky nebyly do dalších úvah brány v potaz. Obr. č.4 Rozptyl 1.0 Nm

12 0br. č.6 Rozptyl 0.6 Nm Měření při výšce slunce pod 15 horizont měl lepší kvalitu. Poz. č.2 Obr. č 5 Rozptyl 2,5 Nm

13 Poz. č.3 Obr. č.7 Rozptyl 0.5 Mn Měření při výšce slunce pod 15 horizont měl lepší kvalitu. Vyhodnocení výsledků:

14 1, Vliv horizontu na kvalitu LOP 2, Určení rozptylu LOP, pro každého pozorovatele. 3, Vliv věku pozorovatele na rozptyl LOP. Měření obr. č Byla prováděna při výškách slunce okolo 30 Horizont nebyl příliš dobrý, s lehkým oparem a malým kontrastem. Na obrázku se horizont jeví lépe, než byl pozorován v lunetce sextantu.

15 První měření poz.č.1 je s poměrně velkým rozptylem 2,5 Mn, který se v sérii měření obr. 2-4 snižuje. Obdobně Poz č.2 vykazuje značný rozptyl. Bohužel Poz. č 2 neprovedl další sérii měření, která by vykázala, zdali by u něj došlo k obdobnému zlepšení rozptylu jako lze vidět u poz.č.1 Měření obr č.6 a 7 byla měřena především s cílem posoudit přesnost měření na menších výškách slunce než 15. Při výškách slunce těsně nad 10 došlo v vyčištění horizontu. Za této situace prováděli měření pouze poz.č 1 a 3. Snížení rozptylu LOP je zde patrné u obou pozorovatelů. S ohledem na fakt, že poz.č.1 a 2 prováděli měření na horším horizontu než poz.č3, je velmi obtížné s jistotou posoudit, jak moc velký vliv hraje, věk kvalita očí na schopnost přesného měření výšky. Je ale zřejmé, že jak zkušený pozorovatel, tak i nováček mohou mít obdobný rozptyl na horizontu stejné kvality. Je patrné, že při lepší kvalitě horizontu došlo jak u poz. č 1 i 3 obdobnému značně menšímu rozptylu. Otázka vlivu věku kvality očí by vyžadovala další ověřování. Ad 4 - poz. č.1. Určení vlivu směru otáčení minutovým bubnem na chybu indexu. Sextanty vykazují mrtvé chody minutového bubnu. Toto může mít za následek změření jiného úhlu při zapadajícím a vycházejícím nebeském tělesu, kdy

16 obvykle dochází k točení minutovým bubnem na opačnou stranu. Měření Obr. 1, a 2 byla vykonána pro zapadající slunce a minutovým bubnem bylo před změřením LOP vždy otáčeno ve směru zmenšující se výšky. Naopak, při měřeních Obr. 3 a 4 byl vždy poslední pohyb bubnem zakončen ve směru větší výšky. Sextant, kterým byla měření prováděna, nevykázal v tomto ohledu žádné pozorovatelné rozdíly. Ad 5 - rozbor vlivu rozdílu teplot vzduchu a vody na přesnost měření LOP. Jedná se o korekci, která je vždy problematická. Nikdy nelze s jistotou stanovit jaké rozdíly teplot vzduch a vody se budou vyskytovat na celé dráze paprsku. Přijetí špatných korekcí může vést ke zhoršení přesnosti celé polohy. Doc. Szczepanek profesor z WSM Gdynia uvádí v extrémech možné chyby okolo 20 Mn. Tuto chybu lze efektivně eliminovat pouze v případě určení polohy z hvězd, kdy měříme hvězdy na azimutech s rozdílem okolo180. V takovém případě dochází k opačné odchylce u LOP na protilehlém azimutu. Pravda je potom vždy v polovině vzdálenosti mezi oběma LOP. Pokud dojde k sérii měření pro jednu lop, obdobně jako Ve výše popsaných případech, je takto určená poloha velmi přesná a její chyba málo kdy přesáhne 0.5 Nm. Ve všech měřeních Obr 1-7 je patrná odchylka LOP směrem na východ. Rovnice pro korekci výšky nebeského tělesa na rozdíl teploty vody a vzduchu má tvar: Corr = - 0,33(t vzduch - t vody) Každý C rozdílu teplot vzduchu a vody působí chybu LOP o 0.33 Nm. V době měření byly zjištěny následující teploty. T vzduchu 17 C a teplota vody 19 C. Lze přijmout, že rozdíl teplot byl: = -2 C Celková korekce potom x -2 = Obr7. po započítání korekce na rozdíl teplot budde série LOP vypadat následovně:

17 Z obrázku je patrné, že průměrná LOP se posunula vlevo do středu grafu. Obdobně by situace vypadala u každého provedeného měření 1-7. Navzdory potvrzení rovnice na korekci rozdílu teplot u všech provedených měření, doporučuji aby rozdíly teplot byly v měřeních sextantem zohledňovány s velkou opatrností. Nelze zaručit konstantní rozdíl teplot po celé délce paprsku. Od pozorovatele až po horizont. Špatný odhad by mohl vést paradoxně ke zhoršení přesnosti LOP. Provedená měření v mnohých případech pouze naznačují, jaké výsledky lze všeobecně očekávat a nelze z nich dělat závěry. Nicméně je považuji za užitečná a také jako námět pro další možná ověřování. O jakékoliv výsledky tohoto druhu velmi prosím. Trád je podrobím analýze. Příloha č. 1 Záznamy všech provedených měření.

18 Měření č. 1

19 Měření č.2

20 Měření č.3

21 Měření č.4

22 Měření č.5

23 Měření č.6

24 Měření č.7 Číslování měření odpovídá číslům obrázků v provedené analýze přesnosti měření.

25