Раздел 8. Геоинформационные и спутниковые навигационные системы

В этом разделе рассматриваются основные принципы действия

спутниковых систем, методы измерений и вычислений спутниковых систем, особенности решения геодезических задач на основе спутниковых технологий. Рассматриваются вопросы определения координат движущихся объектов.

Указания по изучению темы

Следует обратить внимание на то, что создан принципиально новый

метод определения координат и приращений координат - спутниковый. В этом методе вместо привычных геодезистам неподвижных пунктов геодезической сети с известными координатами используются подвижные спутники, координаты которых можно вычислить на любой интересующий геодезиста момент времени.

В настоящее время используются две спутниковые системы определения координат: российская система ГЛОНАСС и американская система NAVSTAR GPS. Стоит обратить внимание, что любая спутниковая система определения местонахождения состоит из трех сегментов: космический сегмент; сегмент контроля и управления; сегмент пользователей (приемники спутниковых сигналов).

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Основные характеристики системы ГЛОНАСС.

2. Основные характеристики системы NAVSTAR GPS.

3. Космический сегмент (количество спутников, период обращения,

орбиты спутников).

4. Наземный сегмент системы ГЛОНАСС (центр управления системой,

контрольные станции, командная станция слежения,

квантово-оптические станции и другие станции слежения за работой бортовых

устройств спутников).

5. Системы отсчета времени и координат.

6. Орбитальное движение спутников. Эфемериды.

7. Измерения, выполняемые спутниковыми приемниками.

8. Поправки, вводимые в результаты измерений.

9. Преобразование координат.

10. Особенности решения геодезических задач на основе спутниковых технологий.

Контрольная работа №1

Работа состоит из четырех заданий

Задание №1. Ответы на вопросы по темам общей части курса.

Студент должен составить ответы на вопросы из списка вопросов и задач для самостоятельной работы. Номер вопроса или задания определяется последней цифрой учебного шифра студента. Шифром студента является номер зачётной книжки. Например, для студента с номером зачётной книжки 72525, номер вопроса для самостоятельной работы является 5 для всех тем.

Задание №2. Вычисление исходных дирекционных углов линий. Решение прямой геодезической задачи

Задача 1. Вычислить дирекционные углы линий ВС и СD, если известны дирекционный угол α_АВ линии АВ и измеренные правые по ходу углы β₁ и β₂ (рисунок 1).

Рисунок 1 - К вычислению дирекционных углов сторон

теодолитного хода

Исходный дирекционный угол α_АВ берется в соответствии с шифром и

фамилией студентов: число градусов равно двузначному числу, состоящему из двух последних цифр шифра; число минут равно 30,2' плюс столько минут, сколько букв в фамилии студента.

Пример

Орлов ПГС-71227 α_АВ=27^о35,2'

Иванова МТ -82020 α_АВ=20^о37,2'

Правый угол при точке В (между сторонами АВ и ВС) β₁=189^о59,2'; правый угол при точке С (между сторонами ВС и СD) β₂=168^о50,8'.

Дирекционные углы вычисляют по правилу: дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс

180^о и минус горизонтальный угол, справа по ходу лежащий:

α_ВС=α_АВ+180^о-β₁;

α_CD=α_ВС+180^о- β₂.

Задача 2. Найти координаты Х_С и Y_С точки С (рисунок 1), если

известны

− координаты X_В и Y_В точки В,

− длина (горизонтальное проложение)d_ВС линии ВС,

− дирекционный угол α_ВС этой линии.

Координаты точки В и длина d_BC , берутся одинаковыми для всех вариантов:

X_В = - 14,02м,

Y_В = +627,98м,

d_ВС= 239,14м.

Дирекционный угол α_ВС линии ВС следует взять из решения предыдущей задачи. Координаты точки С вычисляются по формулам

Х_С=Х_В + ΔХ_ВС;

Y_С=Y_В+ΔY_ВС,,

где ΔХ_ВС и ΔY_ВС – приращения координат, вычисляемые из соотношений: ΔХ_ВС=d_ВС соs α_ВС; Y_ВС=d_ВСsinα_ВС

В задаче 1 пример подобран так, что вычисленный дирекционный α_СД последней линии должен получиться на 1^о10,0 больше, чем исходный

дирекционный угол α_АВ. Это может служить контролем правильности решения

первой задачи.

Решение задачи 2 непосредственно не контролируется. К ее решению надо подойти особенно внимательно, так как вычисленные координаты Х_С и Y_С точки С будут использованы в следующем задании.

Задание 3. Составление топографического плана строительной площадки

По данным полевых измерений составить и вычертить топографический план строительной площадки в масштабе 1: 2000 с высотой сечения рельефа 1 м.

Работа состоит из следующих этапов:

− обработка ведомости вычисления координат вершин теодолитного хода;

− обработка тахеометрического журнала;

− построение топографического плана.

Исходные данные

1 Для съемки участка на местности между двумя пунктами полигонометрии ПЗ 8 и ПЗ 19 был проложен теодолитно-высотный ход. В нем измерены длины всех сторон (рисунок 2), а на каждой вершине хода – правый по ходу горизонтальный угол и углы наклона на предыдущую и последующую вершины. Результаты измерений горизонтальных углов и линий (таблица 1), а также тригонометрического нивелирования (таблица 2 и приложение Б) являются общими для всех вариантов.

Рисунок 2 - Схема теодолитно-высотного хода съемочного обоснования

2 Известны координаты полигонометрических знаков ПЗ 8 и ПЗ 19

(т.е. начальной и конечной точек хода):

для всех вариантов,

где Х_ПЗ19 принимается равным значению Х_С, а Y _ПЗ19 - значению Y_С полученным

при решении задачи 2 в задании 2.

Таблица 1 - Результаты измерений углов и длин сторон хода

Номера вершин хода	Измеренные углы (правые)		Длины сторон (горизонтальные проложения), м
	°	′
ПЗ 8	330	59,2	263,02
Ι	50	58,5
			239,21
ΙΙ	161	20,0
			269,80
ΙΙΙ	79	02,8
			192,98
ПЗ 19	267	08,2

Известны также исходный α_о и конечный α_n дирекционные углы:

α_о – дирекционный угол направления ПЗ 7 – ПЗ 8; берется в соответствии с шифром и фамилией студента - так же, как и в задании 2;

таким образом, α_о = α_АВ;

α_n - дирекционный угол стороны ПЗ 19 – ПЗ 20; для всех вариантов

берется на 10^о32,8' больше исходного дирекционного угла α_о.

Пример. Если α_о= 27^о35,2', то α_n = 27^о35,2' + 10^о32,8'=38^о08,0'.

3 Отметка пунктов ПЗ 8 и ПЗ 19 должны быть известны из геометрического нивелирования. При выполнении же задания значение отметки ПЗ8 следует принять условно: количество целых метров в отметке должно быть трехзначным числом, в котором количество сотен метров равно единице, а количество десятков и единиц метров составляют две последние цифры шифра студента. В дробной части отметки (дм, см, мм) ставятся те же цифры, что и в целой части.

Пример

Орлов ПГС-71227 127,127

Иванова МТ-82020 120,120

Отметка ПЗ 19 для всех вариантов принимается на 3,282 м больше отметки ПЗ 8.

4 При съемке участка были составлены абрисы рисунки: 3(а,б) и 4(а-г).

Рисунок 3 а, б - Абрисы съемки зданий

Рисунок 4 а, б - Абрисы съемок со станций ПЗ8, I

Рисунок 4 в, г - Абрисы съемок со станций II, III

Указания к выполнению работы

Обработка ведомости вычисления координат вершин теодолитного хода