Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03178.jsonl.gz/2314

Kurzlink auf diese Seite:
walter.bislins.ch/RainyLakeD
Um zu Schlussfolgerungen zu gelangen wurden folgene Anforderungen an das Experiment gestellt:
Obwohl das gesamte Experiment hauptsächlich die Arbeit von George Hnatiuk war, besuchten ihn Jesse Kozlowski und Soundly Anfang April 2018, um GPS-Messungen (Jesse), Bilder und Videos (Soundly) des Experiments zu machen. Später erstellte Walter Bislin ein Computermodell des Experiments, visualisierte die Daten in seiner App zur Visualisierung der GNSS-Daten und schrieb diesen Bericht.
Rainy Lake ist ein relativ grosser Süsswassersee (930 km2) an der Grenze zwischen den Vereinigten Staaten und Kanada. Rainy Lake ist Teil eines extrem grossen Seensystems, das das Einzugsgebiet der Hudson Bay bildet, das sich vom Westen des Lake Superior nach Norden bis zum Arktischen Ozean erstreckt.
In den Wintermonaten bis Mai ist der See von einer meterdicken Eisschicht bedeckt. Der See wurde für dieses Experiment ausgewählt, weil George Hnatiuk direkt am See wohnt und mit den für das Experiment notwendigen Werkzeugen und Fahrzeugen wie einem Schneemobil ausgestattet ist. Der See bietet einen ungehinderten Weg von ungefähr 10 km von Georges Haus zu einer kleinen Insel namens Home Island, ideal für dieses Experiment.
Siehe Standort-Graph und Daten für die Zuordnung der Daten zu den Nummern.
Die Höhe der Ziele wurde so gewählt, dass sich bei beiden Erdmodellen eine von zwei Zielreihen auf Augenhöhe eines Beobachters befindet, während sich die andere Reihe nach oben (Flach-Erde) oder nach unten (Globus) krümmt. Die unteren Ziele werden Bedford-Ziele genannt weil sie analog zum Bedford Level Experiment aufgestellt wurden. Die oberen Ziele werden Tangent-Ziele genannt, weil sie parallel zur Tangentialebene beim Beobachter montiert wurden.
Die Bedford-Ziele bestehen aus einer Reihe von 6 Tafeln, deren Zentren alle 1,85 m über dem Wasserspiegel liegen. Wenn die Erde flach ist, erscheinen diese Ziele alle auf 1,85 m Augenhöhe eines Beobachters. Die Tangent-Ziele erscheinen für einen Beobachter mit 3,91 m Augenhöhe mit zunehmender Distanz nach oben ansteigend.
Die Tangent-Ziele bestehen aus einer Reihe von 4 Tafeln, deren Höhe mit zunehmender Entfernung zunimmt. Wenn die Erde eine Kugel ist, erscheinen alle Tangent-Ziele auf 3,91 m Augenhöhe. Die unteren Bedford-Ziele erscheinen für einen Beobachter in 1,85 m Augenhöhe mit zunehmener Entfernung nach unten abfallend.
Die Höhe h des i-ten Tangent-Ziels (Target Height) ist die Summe der Beobachter Augenhöhe ho (Observer Height) und des Krümmungsabfalls xi (Drop) bei diesem Ziel. Auf Distanzen bis 10 km kann die Neigung der Ziele aufgrund der Erdkrümmung vernachlässigt werden. Die Höhe der Zielzentren kann wie folgt berechnet werden:
|(1)||

|siehe|
|wobei'||

*) Dieser erweiterte Radius wurde unter Verwendung der Standardrefraktion k = 0,170 62 in einer Höhe von 2 m über dem Meeresspiegel gemäss dem Advanced Earth Curvature Calculator berechnet. Da der tatsächliche Refraktions-Koeffizient in der Praxis nicht genau bestimmt werden kann, ist es legitim, diesen Wert zu wählen.
Die Tangent-Ziele wurden zunächst grob in den vorberechneten Höhen für die Zielmittelpunkte montiert. Später wurden sie auf die Horizontalebene in Augenhöhe des Beobachters justiert, wie sie durch das Fadenkreuz das Nivelliergeräts angezeigt wurde. Da die Ziele an unterschiedlichen Tagen justiert wurden, war die Refraktion jeweils leicht verschieden, sodass die Ziele schliesslich nicht perfekt auf derselben Ebene erschienen. Aber die Höhenabweichungen liegen innerhalb der berechneten Variation für übliche niedrige Refraktion.
|Ziel (2)||Ziel (4)||Ziel (6)||Ziel (7)|
|Distanz||2168,50 m||4363,27 m||6428,94 m||9459,20 m|
|Refraktions-Anhebung k = 0,17||0,063 m||0,254 m||0,551 m||1,194 m|
|Berechnete Höhe (1)||4,218 m||5,151 m||6,602 m||9,740 m|
|Vermessene Höhe||4,280 m||5,240 m||6,500 m||10,535 m|
|Differenz||+0,062 m||+0,089 m||−0,102 m||+0,795 m|
|Refraktion während der Justierung||k = 0,003||k = 0,110||k = 0,201||k = 0,057|
Die Berechneten Höhen wurden aus dem Krümmungsabfall einer Kugel mit dem Radius 6371 km mit einem Standard Refraktions-Koeffizienten von k = 0,170 62 berechnet, gemäss Formel (1). Die erwartete scheinbare Anhebung aufgrund der Refraktion für jedes Ziel wird in der Zeile Refraktions-Anhebung angezeigt. Die Anhebung hängt von der Distanz zum Ziel ab.
In Zeile Gemessene Höhe ist die mit GPS gemessene Höhe des Zielmittelpunktes in Bezug auf den Wasserstand beim Beobachter aufgeführt. Ich verwende die Höhe bezogen auf den Wasserstand beim Beobachter und nicht auf den Wasserstand beim Ziel, da die Ziele optisch auf die Augenhöhe des Beobachters eingestellt wurden. Vermessen der Ziele erklärt, wie die GPS-Vektoren zu den Zielzentren gemessen wurden.
Hinweis: Die Wasserstandshöhe des Sees nimmt mit zunehmender Entfernung vom Beobachter etwa linear ab. Beim letzten Ziel (7) ist die Wasserspiegelhöhe in Bezug auf das Referenzellipsoid aufgrund von Schwankungen im Schwerefeld der Erde etwa 25 cm niedriger als beim Beobachter. Dies bedeutet, dass auch der mittlere Meeresspiegel 25 cm niedriger ist als das Ellipsoid. Das Geoid definiert den mittleren Meeresspiegel in Bezug auf das Referenzellipsoid für jeden Ort auf der Erde. Siehe Ermitteln der geodätischen Höhen, um zu erfahren, wie die Geoidhöhe ermittelt wird.
Die Zeile Refraktion während der Ausrichtung zeigt die Refraktion, wie sie zu dem Zeitpunkt herrschte, als das entsprechende Ziel auf Augenhöhe justiert wurde, unter Verwendung folgender Formel:
Aus den unterschiedlichen Refraktionen zu den Justierzeitpunkten plus der aktuellen Abweichung von k = 0,17 während einer Beobachtung ergeben sich die scheinbaren Höhenschwankungen.
Das Computermodell verwendet die gemessenen GPS-Vektoren für die Vorhersagen, nachdem sie in das lokale Koordinatensystem des Beobachters transformiert wurden, siehe Positionen und Grössen der Ziele relativ zum Beobachter. Wenn also die Refraktion im Computermodell auf den Wert eingestellt ist, der beim Aufnehmen des Fotos galt, sollten das Foto und das Bild vom Computermodell genau übereinstimmen.
Um die Sichtbarkeit der Ziele zu verbessern und die Ziele besser unterscheiden zu können, sind sie wie folgt angeordnet:
Ziele gleicher Grösse erscheinen mit zunehmendem Abstand kleiner (linkes Bild). Um diesem perspektivischen Effekt entgegenzuwirken, wurden die Ziele so dimensioniert, dass ihre Winkelgrösse beim Beobachter gleich ist. Auf diese Weise erscheinen sie gleich gross, egal wie weit sie vom Beobachter entfernt sind (mittleres Bild). Die Zieltafel (7) ist damit etwa 4-mal grösser als die Zieltafel (2), siehe Berechnung der Grössen der Zieltafeln. Zieltafel (1) und (6) sind zur leichteren Identifizierung unterschiedlich ausgeführt.
Die Ziele sind nicht entlang einer geraden Linie aufgestellt, damit sie sich vom Beobachter aus nicht überlappen (rechtes Bild).
Die Zieltafeln haben zwei horizontale schwarze oder orangefarbene Balken mit einem deutlich sichtbaren Abstand dazwischen. Eine Zieltafel ist perfekt auf Augenhöhe, wenn das Fadenkreuz des Theodoliten oder des Niveliergerätes genau in der Mitte der Lücke erscheint.
Hinweis: Die Neigung des orangefarbenen Ziels (6) ist nicht beabsichtigt. Es wurde durch starken Wind beschädigt.
Damit alle Zieltafeln gleich gross erscheinen, müssen sie beim Beobachter die gleiche Winkelgrösse
|(2)||

|siehe|
|wobei'||

Siehe Positionen und Grössen der Ziele relativ zum Beobachter für die berechneten und ausgewählten Dimensionen der Zieltafeln.
Klicke auf die Links um alle gesammelten und verarbeiteten Daten einzusehen und die verwendeten Tools aufzurufen:
See the following video documentations for the planing, execution and discussion of the Rainy Lake Experiment: