Антонович К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии (том 2)
|
Скачать 1.71 Mb.
|
|
Принятая в США система NAD-83 представляет собой пример глобальной плановой координатной системы, относящейся к эллипсоиду GRS-80. Хотя при установлении этой системы использовались данные РСДБ и доплеровские наблюдения спутников, при уравнивании сети не были включены в качестве неизвестных поправки к высотам точек над эллипсоидом, то есть NAD-83 - плановая система координат [Snay, Soler 1999]. Континентальные плановые координатные системы, установленные по классическим геодезическим измерениям, не являются геоцентрическими. Наблюденные значения широт и долгот, принятые уклонения отвесных линий и ондуляции геоида в начальных точках сети (пункт Пулково для СК-42 или Meades Ranch в Канзасе для NAD-27), а также выбранные параметры подходящих эллипсоидов влияют на сдвиги начала системы по отношению к геоцентру. Использование упрощенного уравнения Лапласа и ошибки в измеренных астроазимутах приводят к непараллельности осей локальной референцной и общеземной систем. Различная методика измерений и обработки базисов и использование разных эталонов метра приводит к расхождению в масштабах систем. Системы СК-42 и СГС-95 Система 1942 года (СК-42) является основной системой координат, принятой для использования в России (и в бывшем Советском Союзе). После 1946 года, когда были приняты параметры нового эллипсоида, более подходящего на территории нашей страны для обработки астрономо-геодезических построений и картографирования, в России была установлена система исходных геодезических дат с началом в пункте Пулково и поверхностью относимости в виде референц-эллипсоида Красовского. Работы по выводу параметров нового референц-эллипсоида велись в течение 10 лет в ЦНИИГАиК под руководством проф. Красовского Ф.Н. Впервые для вывода параметров эллипсоида были привлечены гравиметрические данные как на территории СССР, так и на зарубежной территории. Данная система получила название «Система 1942 года» (СК-42) [Макаренко и др. 2000]. По теоретическому определению начало системы координат 1942 года (СК-42) близко к центру масс Земли, но не совпадает с ним примерно на 200 м. Ось Z42 параллельна оси Z общеземной системы, ось X42 определяется положением нульпункта принятой системы счета долгот, ось Y42 дополняет систему до правой. Центр референц-эллипсоида СК-42 совпадает с началом прямоугольной системы координат (X42, Y42, Z42), ось вращения совпадает с осью Z42, плоскость начального меридиана совпадает с плоскостью (XOZ)42. Линейные и угловые элементы ориентирования задают координаты центра референц-эллипсоида Красовского и ориентировку осей системы 1942 г. в общеземной системе координат. Система была реализована на территории страны системой 87 уравненных полигонов триангуляции 1-го класса, полностью покрывавших Европейскую часть страны и распространявшихся на восток в виде узкой цепочки полигонов. Сеть триангуляции уравнивалась отдельными блоками. На границе блоков результаты предыдущего уравнивания принимались за безошибочные и таким образом координаты постепенно передавались все далее на восток. В каркас полигонов 1-го класса вставлялась заполняющая сеть триангуляции 2-го класса. Такой принцип построения сети привел к неизбежным деформациям сети. В 1991 г. построенная на территорию страны астрономо-геодезическая сеть (АГС) из 164000 пунктов была уравнена как единое целое. Результаты уравнивание подтвердили наличие значительных деформаций в сети, достигавших на севере и на востоке 20 – 30 метров. Локальные деформации на границах блоков иногда достигали 10 м. Точность взаимного положения пунктов в уравненной сети характеризуется средними квадратическими ошибками в 6, 20, 60 и 200 см при расстояниях соответственно в 10, 100, 1000 и 10000 км. Проведенное уравнивание АГС показало необходимость в новой системе с однородной точностью координат по всей стране. Для повышения точности было решено использовать результаты высокоточных спутниковых измерений на 26 пунктах Космической геодезической сети (КГС), построенной ВТУ, и 134 пунктах Доплеровской геодезической сети (ДГС), созданной Роскартографией. В качестве дополнительных измерений в общее решение вошли геоцентрические расстояние геодезических пунктов, с использованием гравиметрических высот квазигеоида. Результаты проведенного в 1995 г. совместного уравнивания стали основой системы геодезических координат 1995 г. (СК-95). Оси системы СК-95 параллельны осям общеземной системы ПЗ-90, то есть связь между этими системами устанавливается только тремя параметрами переноса. Другое условие реализации системы заключалось в неизменности геодезических координат пункта Пулково, то есть координаты начала геодезической сети в системах СК-42 и СК-95 были приняты одинаковыми. Это нестандартное решение привело к тому, что поправки в координаты пунктов на Европейской части России и на юге Сибири оказались настолько минимальными, что не потребовалось переиздание карт до масштаба 1:10000. А для районов северо-востока страны карты этого масштаба практически отсутствуют. Точность привязки ее к центру масс Земли характеризуется СКО порядка 1 м. Координаты пунктов ГГС в системе СК-95 имеют одинаковую точность для всей сети. Точность взаимного положения для смежных пунктов составляет 3-5 см, для пунктов, удаленных на 200 - 300 км – 20 - 30 см, для 500 и более км ошибка возрастает до 50 - 80 см. За отсчетную поверхность принят референц-эллипсоид Красовского [Макаренко и др. 2000]. 3.4. Преобразование координат по методу Гельмерта и Молоденского Геодезисту, занимающемуся спутниковыми технологиями, приходится сталкиваться с двумя видами координатных преобразований:
Иногда эти два вида преобразований называют соответственно глобальным и локальным преобразованиями, и, соответственно, параметры преобразования называют глобальными (иногда национальными, для отдельной страны) и локальными параметрами. В данном разделе будет рассмотрен первый вид преобразований. Второй вид будет рассмотрен в главе 11 как один из методов уравнивания спутниковых сетей с ограничениями. Используемые в современных методах построения сетей преобразования координат и высот можно свести в схему (рис. 2.12) [Rizos, 1999].  Возможные координатные преобразования при объединении классических и спутниковых методов построения сетей. Преобразование компонент вектора  из системы СК1 в систему СК2 в общем случае сводится к трем операциям: переносу, повороту и масштабированию. В частном случае любая из операций может применяться самостоятельно или в комбинации с любой другой.Операция переноса заключается в добавлении к вектору  вектора  начала координат системы СК1 в системе СК2: . (2.80)Преобразование координат вектора операцией поворота производится после совмещения начал координатных систем и записывается уравнением:  , (2.81)где R - матрица поворота размера 33. Ее элементы являются косинусами углов между «новыми» и «старыми» осями, то есть  . (2.82)Частными случаями матрицы R являются матрицы вращения вокруг одной из осей. Для таких случаев используется уравнение:  , (2.83)где - угол вращения, а i - номер оси, вокруг которой производится вращение. Если вращение происходит вокруг оси x, то i = 1, а матрица  имеет вид: . (2.84)При поворотах вокруг второй и третьей оси соответственно на углы и имеем:  , (2.85) . (2.86)Очень часто поворот разбивают на три вращения либо с использованием углов Эйлера (рис. 2.13), либо углов Кардано (рис. 2.14). На рис. 2.13 основные плоскости систем СК1 и СК2 пересекаются по линии  . Угол между осью XCK1 и линией называется углом прецессии, угол i между основными плоскостями - углом нутации, и угол между линией и осью XCK2 называется углом чистого вращения. Преобразование с применением углов Эйлера записывается в виде: . (2.87)  Рис. 2.13. Углы Эйлера. Рис. 2.14. Углы Кардано. Преобразование с углами Кардано X, Y, Z, образующими вектор малого вращения  , при котором производится три последовательных вращения. На рис. 2.14 показано, что первое вращение производится вокруг оси ZCK1 на угол Z против часовой стрелки. В результате этого вращения ось XCK1 оказывается в положении X, а ось YCK1 – в положении Y. Второе вращение производится вокруг оси X на угол X, в результате чего ось Y оказывается в положении YCK2, а ось ZCK1 – в положении Z. Наконец, третье вращение производится вокруг оси YCK2 на угол Y, после которого ось Z оказывается в положении ZCK2, а ось X – в положении XCK2. Все три вращения записываются в виде произведения . (2.88)Метод Гельмерта При малых углах вращения X, Y, Z после разложения тригонометрических функций в ряд Тейлора с удержанием членов первого порядка и перемножения матриц получаем:  . (2.89)Операция масштабирования при трансформировании координат заключается изменении длины одинаково во всех направлениях с помощью малого скаляра , характеризующего отличие от единицы отношения одного и того же элемента длины в разных системах (преобразование подобия):  , (2.90)Обычно <10-6 и дается в единицах 6-го или 9-го знака. Часто встречающееся в космической геодезии преобразование прямоугольных координат с использованием операций переноса, поворота на углы Кардано и масштабирования записывается следующим образом:  , (2.91)или  . (2.92)Этот вид преобразований нередко называют преобразованием по Гельмерту, или 7-параметрическим преобразованием, или Евклидовым преобразованием подобия, а входящие в него параметры трансформирования (векторы T и и скаляр ) - параметрами Гельмерта. В таблице 2.4 приводятся параметры связи для некоторых систем, в некоторых случаях знаки параметров, взятых из публикаций, приведены в соответствие с формулой (2.92). Связь геодезических координат (Метод Молоденского) Очень часто используется преобразование, при котором геодезические координаты B, L, H в системе СК2 получаются через координаты в системе СК1, минуя переход к прямоугольным координатам:  . (2.93)Поправки B, L, H являются не только функциями параметров связи координатных систем, но также зависят от изменения размеров и формы референц-эллипсоидов, и, следовательно, должны содержать девять параметров. Вероятно, первое появление в печати данных формул было сделано в Трудах ЦНИИГАиК, вып. 131, Молоденским М.С., Еремеевым В.Ф. и Юркиной М.И. [Молоденский и др., 1961]. Однако в них не учитывалось изменение масштаба, то есть они аналогичны шести-параметрическому преобразованию по Гельмерту. В зарубежной литературе это преобразование называется как «метод Молоденского», например [Botton et al., 1997; Harvey, 1986], или «стандартные формулы Молоденского» [DMA, 1991]. Полные формулы преобразования имеют вид [Герасимов, 1996]:  (2.94) (2.95) (2.96)Здесь  , (2.97) , (2.98) , (2.99) . (2.100)Глобальные методы преобразования координат обеспечивают высокую точность при работе с точными координатными системами, например ITRF. При трансформировании локальных референцных координат ошибки могут значительно возрастать из-за того, что параметры связи координатных систем во многих случаях определяются по ограниченной выборке точек и не могут учитывать локальных нелинейных искажений в сетях. Например, точность перехода из системы ПЗ-90 в СК-42 оценивается в 2 - 4 м [Основные положения, 1997], а из WGS-84 в СК-42 - в 5 - 7 м [Бойков и др., 1993]. Следует также иметь в виду, что с появлением новых реализаций координатных систем повышается точность глобальных методов трансформирования. Для преобразования координат в локальных областях пользуются методами, в которых переход от одной системы в другую осуществляется по тем же алгоритмам, какие используются в глобальных методах, но параметры перехода или часть из них определяются по измерениям на опорных точках в рассматриваемой области [Галазин и др., 1997]. |
Похожие:
 |
Антонович К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии (том 1) ... |
|
Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и... ... |
 |
Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и... ... |
|
Отчет по вопросам защиты от помех радиоприему сигналов Глобальных... Комиссия по регулированию использования радиочастотного спектра и спутниковых орбит |
|
Техническое задание на поставку осциллографа в рамках реализации... «Техническое перевооружение производства малогабаритных адаптивных антенных систем для спутниковых систем связи ао «нпц «Вигстар»,... |
|
Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и... ЦниигаиК разработал Инструкцию по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных... |
|
Де карвальо антонио алвеш разработка методики модернизации плановой... Охватывает комплекс вопросов, относящихся к разработке методики модернизации плановой геодезической сети г. Луанда. В основу разработанной... |
|
Министерство образования и науки РФ московский государственный университет... Целью преподавания дисциплины «Автоматизированные системы проектирования в геодезии» является получение обучающимися необходимых... |
|
09086865-0171300002517000002-0260482-01-игди-т Создание планово-высотной съемочной геодезической сети без закладки центров и реперов с использованием спутниковых геодезических... |
|
Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) Распределенная система совокупность независимых компьютеров, которая представляется пользователю единым компьютером (metacomputer),... |
|
Реферат Пояснительная записка к проекту Программы развития геодезии и картографии на основе Пл «Центральный ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии им. Ф. Н. Красовского» |
|
Конспект лекций (Гилевский Ю. Х.) по высшей геодезии за 3 курс обучения... Конспект лекций (Гилевский Ю. Х.) по высшей геодезии за 3 курс обучения в Санкт-Петербургском техникуме Геодезии и картографии. Примерно... |
|
Рабочая программа по геодезии составлена в соответствии с гос впо... Целью учебной практики является закрепление и углубление знаний, полученных студентами за время теоретического обучения по геодезии... |
|
Пульт sat универсальный huayu rm-3335 (для спутниковых ресиверов) Пульт ду huayu rm-3335 (sat) (универсал) заменяет более 68 моделей пультов для спутниковых ресиверов |
|
Инструкция по настройке и работе с устройством trc (Жук) На з Оно предназначено для наблюдения за перемещением пользователя на местности за счет контроля сигналов окружающих базовых станций gsm... |
|
Пресс-релиз краевое Управление Росреестра выявляет типичные нарушения... Управление Росреестра по Пермскому краю осуществляет контрольно-надзорные функции, в том числе в сфере геодезии и картографии |