У дисертації одержано такі основні результати: 1. Більшість традиційних наземних геодезичних вимірів (90%) виконують у приземному шарі атмосфери, що характерний значними змінами показника заломлення повітря на шляху променів світла. На зміну показника заломлення впливає циклічна зміни метеорологічних елементів, а також турбулентність атмосфери. Ці фактори є чинниками нормальної та аномальної вертикальної рефракції, яка більш ніж суттєво впливає на точність геодезичних вимірів, зменшуючи, наприклад, у 10-15 разів точність тригонометричного нівелювання порівняно з геометричним. На даний час склалася порогова невідповідність роздільної здатності сучасних геодезичних приладів та помилками, які виникають внаслідок дії вертикальної рефракції. Аномальна складова вертикальної рефракції відчутно проявляється у коливаннях зображень візирних цілей, обмежуючи до декількох годин на добу можливість виконання високоточних вимірів. Існуюча на наш час теорія, що пов’язує метеорологічні параметри з турбулентністю атмосфери, зрештою, і з флуктуаціями показника заломлення, покликана розв’язувати глобальні проблеми фізики атмосфери, а також проблему підвищення точності геодезичних вимірів. 2. Дисперсійні та інтерференційні способи та засоби безпосереднього визначення рефракції не стали домінуючими через труднощі досягнення ними необхідної роздільної здатності. Використання в них лазерів, як випромінювачів, послугувало деякому вирішенню проблеми досягнення точності, але не в достатній мірі. Пропозиції фіксації і визначення параметрів турбулентності, використовуючи сучасну техніку – ПЗЗ-камери, можна вважати перспективними. Зокрема, записи коливань цілей, на наш погляд, варто застосовувати для визначення величини рефракції. Способи визначення вертикальної рефракції за результатами геодезичних вимірів, якщо не завжди є найдосконалішими, то є найчисленішими. Безумовна необхідність підвищення точності геодезичних вимірів неодмінно тягне за собою необхідність якнайточнішого визначення рефракції. Деякі із способів, зокрема, із взаємних одночасних вимірів, або з врахуванням рефракції по кожному з напрямків мережі можуть забезпечити необхідну точність визначення рефракції. Визначення аномальної вертикальної рефракції за коливаннями зображень візирних цілей дотепер стримувалося через дискусію дослідників. Зокрема, дискутується гіпотеза про закономірність максимальних коливань зображень візирних цілей. Заперечення грунтуються, начебто, на залежностях, отриманих В.І.Татарським, хоча його висновки однозначно стосуються середньоквадратичних величин флуктуацій. Дослідження В.І.Татарського і, загалом, теорія подібності Моніна-Обухова встановлюють закономірності турбулентності у залежності від температурних розшарувань атмосфери і направленності потоків тепла. Це ж підтверджують і дослідження лазерного випромінювання у турбулентній атмосфері. Дослідження, виконані у дисертації повинні слугувати вирішенню не розв’язаних проблем та дати відповідь на поставлені питання. 3. Сформульовані основні положення теорії аномальної вертикальної рефракції, яка базується на закономірностях флуктуацій аномального вертикального градієнта температури. Теоретично обгрунтовано єдність турбулентності атмосфери та аномальної вертикальної рефракції. Термічна турбулентність і аномальна вертикальна рефракція існують тільки одночасно, оскільки вони викликані одними й тими ж фізичними процесами, в основі яких лежать закони плавучості та земного тяжіння, яким підкоряються елементарні частинки повітря. У термічно турбулентній атмосфері максимальні флуктуації зображень візирних цілей залежать від максимальних флуктуацій аномальних вертикальних градієнтів температури, які підпорядковуються закону плавучості елементарних частинок повітря в атмосфері. Аномальні точкові та еквівалентні вертикальні градієнти температури у періоди нестійкої стратифікації атмосфери флуктують у межах від до . Максимальні амплітуди флуктуацій еквівалентних аномальних вертикальних градієнтів температури дорівнюють середньому еквівалентному градієнтові. 4. Доведено, що у термічно турбулентній атмосфері середня аномальна вертикальна рефракція дорівнює максимальній амплітуді коливань зображень візирних цілей. Максимальні амплітуди коливань зображень візирних цілей пропорційні довжині шляху променя світла . Про це свідчить геометрична інтерпретація явища вертикальної рефракції. Пропорційність залежності максимальних амплітуд коливань променя світла від його довжини підтверджена експериментально у різних кліматичних умовах під час проходження променя над різноманітними підстелюючими поверхнями. Степінь довіри пропорційності максимальних амплітуд довжині променя у 10 разів більша порівняно з гіпотезою, що ці ж амплітуди пропорційні . Встановлено, що, вимірявши коливання зображень візирних цілей під час геометричного нівелювання, можна визначити поправки за рефракцію з точністю до . 5. Встановлення закономірності максимальних амплітуд коливань зображень візирних цілей, дало можливість розробити безпосередній спосіб визначення середньої аномальної вертикальної рефракції, вимірюючи ці амплітуди. Точність визначення аномальної вертикальної рефракції за виміряними максимальними амплітудами коливань зображень візирних цілей складає близько для ліній довжиною до . Виключення аномальної вертикальної рефракції наведенням зорової труби на максимальне верхнє положення зображення візирної цілі, що коливається, можна виконати з точністю близько для ліній тієї ж довжини. 6. Доведено можливість прогнозування вертикальної рефракції. Аномальні вертикальні градієнти температури з необхідною для прогнозування вертикальної рефракції точністю визначають за коливаннями зображень візирних цілей. Стабільність вертикальної рефракції над однорідними підстелюючими поверхнями дає можливість надійно моделювати рефракційні поля та прогнозувати вертикальну рефракцію. Встановлено, що згідно записаної розгортки коливань візирних цілей ПЗЗ камерою можна визначити аномальну вертикальну рефракцію. Величини середньої рефракції, обчислені за значеннями максимальних коливань, відрізняються від таких же, обчислених за миттєвими значеннями коливань, не більше, ніж на , що підтверджує теоретичне обгрунтування можливості визначення аномальної рефракції за максимальними коливаннями візирних цілей. 7. Встановлено, що врахувати дію вертикальної рефракції під час вимірювань, зокрема, її аномальної складової, можна, керуючи лазерним променем. Положення лазерного променя фіксують за допомогою фотоелектричних давачів. Вони перетворюють енергію світла у електричну, яка передає інформацію про коливання променя внаслідок турбулентності атмосфери до дефлектора магнітоелектричного або п’єзоелектричного принципу дії. Дефлектор керує напрямком променя, трансформуючи його коливання у власний коливальний рух. Промінь, відбитий дефлектором, може стати короткочасно нерухомим. Розроблені основи розрахунків дефлекторів у динамічному та статистичному режимах, що відповідає дії аномальної та нормальної рефракції. Виходячи з частот коливань, одержані залежності для визначення амплітуди кута відхилення променя для обох режимів. Для п’эзоелектричних дефлекторів платівкового типу геометричні параметри та амплітуди кутів відхилень визначають на основі теорії пружності та міцності для матеріалів платівок. Величини допустимих напружень електричного поля у п'єзоелектричних платівках є вихідними даними для розроблення електричних схем фотоелектричних давачів. 8. Засоби реалізації способів визначення та врахування дії аномальної складової вертикальної рефракції у процесі вимірювань повинні включати, як мінімум, випромінювач, дефлектор та фотоелектричний давач, який слугує генератором-збудником коливань рухомого елемента дефлектора. Розроблено конструкції однокоординатних фотоелектричних давачів, що мають приймальну площину із сегментних діодів. Крім відлікового давача у склад пристрою може бути включений опорний давач, такої ж конструкції, як і відліковий. Енергетичну вісь лазерного променя суміщують із центром опорного давача у той час, коли вертикальна рефракція відсутня , тобто , або коли величина відома. Для визначення величини аномальної складової вертикальної рефракції відслідковують рух чутливого елемента відлікового давача. Для врахування дії аномальної складової вертикальної рефракції під час вимірювань пристрій, що керує напрямком променя, тобто, дефлектор, під’єднано до виходу схеми відлікового фотоелектричного давача. Якщо енергетична вісь лазерного випромінювання внаслідок турбулентності атмосфери зміститься з центру відлікового давача, його електрична схема розбалансовується і на дефлектор поступає електричний сигнал, що викликає зміну положення відбивача, який повертає пучок випромінювання у попереднє положення. Пучок стає короткочасно нерухомим і з’являється можливість фіксувати відлік. Робочі схеми і конструкції давачів працездатні, а їх роздільна здатність задовольняє вимоги точності визначення та врахування дії аномальної складової вертикальної рефракції. За умов застосування фотоелектричних давачів на основі квадрантних або сегментних фотодіодів досягнуто амплітуди кута відхилень до для магнітоелектричних та платівкових дефлекторів з роздільною здатністю до десятих часток кутової сек. Виконано дослідження особливостей дефлекторів, які впливають на врахування дії аномальної складової вертикальної рефракції. Новизна способів визначення вертикальної рефракції захищена чотирма патентами України | 