Геодезичні можливості геометричного супутникового методу

У теперішній час основним геометричним методом є метод супутникової тріангуляції, що створюється по фотографічних спостереженнях ШСЗ. Цим методом вже отримані важливі результати.

По фотографічних спостереженнях ШСЗ камерою Бейкера-Нанна по програмі Смітсоновської астрофізичної обсерваторії (GAO) були отримані напрями хорд, що з'єднують станції спостережень, розподілені по всій земній кулі. З зрівнювання спостережень по кожній хорді нарізно отримані середні квадратичні помилки напрямів хорд. Великі і малі напіввісі еліпсів середніх квадратичних помилок, розташованих в перпендикулярній до хорди площини, в середньому по 28 хордах рівні 1,2 і 0,4" відповідно. При цьому великі напіввісі еліпсів помилок в середньому направлені по вертикалі до земної поверхні; це показує, що азимутальна складова хорди визначається краще вертикальної. З зрівнювання трикутників, утворених хордами, за умови компланарності отримана в середньому по 25 хордах середня квадратична помилка напряму хорди 1,3" (як корінь квадратний з напівсуми дисперсій поправок у вертикальній і горизонтальній площинах, отриманих із зрівнювання). Ця оцінка точності ближче до реальної, оскільки знайдена по нев’язках в трикутниках, які повніше відображають вплив помилок вимірювань.

Подальшим кроком у використанні геометричних методів була побудова Міністерством оборони США і Національною геодезичною службою (раніше вона називалася Береговою і геодезичною службою) Міністерства торгівлі США світової супутникової мережі із 45 пунктів по фотографічних спостереженнях супутника Пагеос. Спостереження, які вже закінчені, велися камерою ВС-4. Пункти мережі приблизно рівномірно розподілені по поверхні земної кулі з відстанню між ними порядку 4000- 4500 км. Масштаб мережі буде заданий наземними космічними базисами, розташованими на території США (Белтсвилл - Мозес-Лейк, схід - захід), Західної Європи (Тромсе - Хоенпайссунберг - Катання, північ - південь), Африки (Форт-Лами - Дакар, схід - захід), Австралії (Перт-Калгоа, захід -схід; і Калгоа - о.Терсді, південь - північ).

Маючи на увазі, що в мережі Пагеос є більше як 2500 знімків супутника, і, що виміряні чотири космічних базиси з помилкою 1:2000000°, X. Шмідт оцінив точність визначення координат пунктів цієї мережі. Середня квадратична помилка пункту по висоті вийшла рівною 5,6 м, а по широті і довготі - 3,1 м., Підвищення точності визначення координат супутникової мережі, що розглядається можна досягнути, наприклад, введенням додаткових лазерних вимірювань.

Висока точність визначення напряму Рига - Софія (довжиною 1600 км) була продемонстрована по спостереженнях супутника Луна-2. По спостереженнях 13 положень супутника азимут був отриманий зі середньою квадратичною помилкою 0,28", а зенітна відстань - 0,48".

Поряд з фотографічними методами спостереження супутників, що широко застосовуються в цей час, успішно розвиваються лазерні методи. У теперішній час лазерні методи спостереження супутників вважаються найбільш перспективними відносно їх точності і в найближчому майбутньому вони доповнять фотографічний метод, який буде використовуватися лише в комбінації з іншими методами, наприклад при лінійно-дирекційних побудовах. Відносно ж визначення взаємних положень пунктів лазерні спостереження істотно перевершать фотографічні.

У теперішній час виконується запропонований І. Д. Жонголовичем проект геодезичного векторного ходу «Арктика - Антарктика», що з'єднує наступні пункти: Мирний в Антарктиці, о. Кергелен, о. Реюньон, Могадішо (Сомалі), Каїр (АРЄ), Звенігород (Росія) і Баренцбург (о. Шпіцберген). Кожний вектор довжиною в середньому 2800 км, що з'єднує дві сусідні станції, може бути отриманий з синхронних фотографічних і лазерних вимірювань. Якщо з кожних двох сусідніх пунктів будуть синхронно вимірюватися всі три топоцентричні координати 50-ти положень супутника при оптимальних параметрах побудови, то середня квадратична помилка взаємного положення цих пунктів становитиме 4,8 м. При цьому передбачається, що σ₀=1" і відстань до супутника буде виміряно з відносною помилкою 1: 2 000 000. Тоді середня квадратична помилка положення пункту Мирний відносно пункту Баренцбург буде 12 м, а відносна помилка довжини стягуючої хорди Мирний - Баренцбург складе біля 1: 1 800 000. Розглядаються і інші варіанти реалізації цієї побудови, включаючи збільшення числа пунктів і утворення на основі векторного ходу ланцюжка трикутників.

Вже зараз погрішності лазерної локації супутників складає біля 1 м, що дозволяє отримувати результати, перевершуючі за точністю результати фотографічних спостережень. Можна чекати підвищення точності лазерної локації ШСЗ до декількох дециметрів, і подальше збільшення точності буде лімітуватися лише обліком рефракції.

Досліджена оцінка точності супутникових побудов, заснованих тільки на лінійних вимірюваннях. Точність визначення відстаней між пунктами «ідеальної» мережі в формі ікосаедра, що покриває земну кулю, і мережі з 12 пунктів, що є реальними пунктами розглянутої вище мережі Пагеос, в припущенні, що відстані до супутника вимірюються з точністю 15 см одночасно з чотирьох пунктів мережі. Усього спостерігається 30 положень супутника, певним чином розташованих в просторі. Розрахункова точність визначення відстаней між пунктами в першій мережі вийшла рівної 0,43 м і вище, а у другій мережі - 0,60 м і вище. Відносна помилка визначення відстаней між пунктами другої мережі складає, відповідно, біля 1:10 000 000. Помітимо, що вказана точність виходить вже при необхідному числі вимірювань і дозволяє ставити задачі вивчення змін взаємного положення пунктів у часі.

У 1964 І.Д. Жонгловичем був розглянутий проект світової мережі у вигляді ікосаедра, що будується по фотографічних спостереженнях ШСЗ. Оскільки при цьому не можна досягнути точності вимірювання напрямку на супутник, яка відповідала б точності сучасних лазерних вимірювань, то точність визначення положень пунктів мережі виходить значно нижчою, ніж в попередньому випадку. Однак поєднання далекомірних і фотографічних спостережень на пунктах такої мережі забезпечить як точне їх взаємне положення, так і орієнтування системи координат.

Напрями хорд, отримані по спостереженнях супутників і по наземних астрономо-геодезичних вимірюваннях, можна використати для визначення взаємного нахилу геодезичної системи координат, в якій велися наземні геодезичні роботи, і системи координат, в якій оброблялися спостереження супутників. Хоч принципових відмінностей між цими системами координат немає, однак через помилки вимірювань і специфіку використаних методів обробки можуть існувати нахили систем відносно одної до другої.

Якщо прийняти, що всі напрями хорд супутникової мережі реалізовують одну і ту ж супутникову систему координат і точність завдання ними напряму осей цієї системи вище, ніж наземними астрономо-геодезичними вимірюваннями, то можна порівнянням напрямів хорд, отриманих з супутникових і наземних вимірювань, знайти нахил геодезичних систем координат до супутникової системи і перетворити їх до цієї системи. Це означає, що однойменні осі геодезичних координатних систем будуть паралельні один одному і осям супутникової системи. Зараз, мабуть, можна вважати, що кути між однойменними осями кращих наземних геодезичних систем координат і осями супутникової системи координат менше 1" можуть бути визначені зі середньою квадратичною помилкою, меншою 0,5".

Супутниковим геометричним методом можна отримати в єдиній системі координат координати пунктів, що відносяться до різних геодезичних систем. Це дозволяє з'єднати розрізнені геодезичні системи в єдину геодезичну систему координат. Така робота була проведена за допомогою 12 станцій САО, обладнаних камерами Бейкера-Нанна.

Дата добавления: 2014-01-04