Вопросы для самоконтроля

1. Классификация спутниковой принимающей аппаратуры

2. Абсолютный режим работы спутниковой аппаратуры

3. Основное уравнение спутниковой геодезии

4. Геометрический фактор точности при спутниковых определениях

5. Планирование сеансов спутниковых определений

6. Порядок преобразования геодезических координат из одной референцной системы в другую

7. Источники погрешностей спутникового позиционирования

8. Получение и обработка файла альманаха

9. Номенклатура спутниковой принимающей аппаратуры, принципы выбора аппаратуры

10. Применение спутниковых методов в маркшейдерском деле

11. Структура и состав глобальной системы позиционирования

12. Параметры спутниковых сегментов различных систем

13. Дифференциальный режим работы спутниковой принимающей аппаратуры

14. Структура сигналов спутниковых навигационных систем

15. Физические и геометрические принципы спутниковых определений

16. Способы повышения точности спутникового позиционирования

17. Характеристики режимов работы спутниковой аппаратуры «Статика», «Быстрая статика», «Stop-go», «Real time kinematic», «Virtual base station»

18. Состав комплектов спутниковой принимающей аппаратуры

19. Достоинства и недостатки спутниковых методов позиционирования

20. Подготовка к работе комплекта спутниковой принимающей аппаратуры

21. Явление «многолучевости», его влияние на результаты спутниковых определений

22. Полевой контроллер, его назначение и основные функции

23. Радиомодемы спутниковых приемников: назначение, характеристики, порядок использования

24. Порядок приобретения спутниковой принимающей аппаратуры геодезического назначения

25. Опция «Co-op traking», ее назначение и использование

26. Влияние ионосферной рефракции на результаты спутниковых определений

27. Основные положения Концепции перехода топографо-геодезического производства на спутниковые методы

28. Постоянно действующие спутниковые принимающие станции: назначение, порядок пользования информацией

29. Классификация спутниковых геодезических сетей

30. Назначение и основные возможности прикладного программного пакета «Topcon Tools»

31. Антенны спутниковых принимающих аппаратов: назначение, разновидности, особенности использования

32. Основные характеристики и технические возможности спутникового приемника «Topcon Hiper+»

33. Основные характеристики и технические возможности спутникового приемника «Magellan 500 PRO»

34. Сравнительные характеристики спутниковых и наземных тригонометрических методов геодезии

35. Определение псевдодальностей навигационных космических аппаратов с использованием эффекта Допплера

36. Методы наблюдений космических аппаратов, используемые наземными станциями слежения

Учебное пособие

1. Краткая историческая справка

Возможность использования наблюдений космических объектов для решения таких задач геодезии, как, например, передача координат на большие расстояния для установления геодезической межматериковой связи, издавна была привлекательна.

В течение почти двухсот лет ученые пытались использовать наблюдения Луны (единственного светила, имеющего существенно больший, чем у других естественных небесных тел, суточный параллакс) в геодезических целях. Однако, максимальное параллактическое смещение Луны относительно звезд даже при ее наблюдении на горизонте в противоположных точках земной поверхности составляет немногим более 2º. Поэтому при использовании геометрических методов передачи координат между пунктами земной поверхности по наблюдениям Луны, при измерении направления на центр Луны с погрешностью около 0.02", положение пункта на Земле не может быть определено точнее 100 м.

Известный советский ученый академик А.А.Михайлов, незадолго до запуска первого искусственного спутника Земли, высказал мысль о том, что небольшая, вследствии существенной удаленности Луны от Земли, величина лунного параллакса практически исключает использование Луны для целей наземной геодезии.

В 1945 году финский ученый Вейселя предложил определять направление хорды, соединяющей два наземных пункта, путем одновременного наблюдения вспышек, выполняемых на самолетах или аэростатах, причем наблюдения предлагалось выполнять фотограмметрическим методом. После измерений по снимкам положения изображений вспышек относительно изображений звезд с известными координатами можно было вычислить угловые направления на вспышку.

Тогда же были проведены экспериментальные определения направления хорды между двумя пунктами в Хельсинки и Турку (Финляндия). Фотографировались магниевые вспышки, подаваемые с аэростата. Этот опыт считают началом развития метода пространственной звездной триангуляции. Однако высоты, на которые в то время поднимали вспомогательные визирные цели, были еще недостаточны для существенного увеличения длин сторон геодезических сетей.

Таким образом, практические потребности передачи координат на большие расстояния, задачи создания общепланетной геодезической сети, ориентирование референц-эллипсоидов и установление связи между разными системами геодезических координат, задачи изучения формы Земли и навигационные задачи, требовали совершенствования геодезических методов, основанных на синхронных наблюдениях удаленных на оптимальные расстояния визирных целей с пунктов между которыми нет прямой видимости.

Средства наблюдений определялись при этом свойствами цели: небесные светила доступны для наблюдений геометрическим методом при использовании оптико-механических приборов, искусственные цели, кроме того, могут нести на своем борту излучатели световых, звуковых и радиосигналов, и поэтому здесь нашли применение акустические и радиофизические методы, из них в первую очередь - радиотехнический.

Развитие спутниковой геодезии началось буквально сразу после успешного запуска в СССР 4 октября 1957 года первого ИСЗ - искусственного спутника Земли (в последние годы принято использовать термин «космический аппарат» - КА).

Оказалось, что космические аппараты являются универсальными подвижными целями. Действительно, в силу того, что параметры орбит ИСЗ заданы конструктивно, их текущие координаты могут быть известны; они достаточно удалены, чтобы их можно было наблюдать с больших базисов; находятся они при этом значительно ближе, чем ближайшее светило - Луна; они одинаково пригодны для наблюдения и геометрическими, и радиотехническими методами, будучи при этом полностью автоматизированными и обладая длительным сроком функционирования.

Эти свойства КА, в процессе развития средств спутниковой геодезии, дали возможность к настоящему времени в дополнение к вышеперечисленным фундаментальным задачам геодезии решать также задачи инженерной геодезии и маркшейдерского дела.

Первые же практические опыты, проведенные как в России, так и за рубежом, показали высокую перспективность спутниковых методов и возможность достижения высокой точности спутниковых определений.

В настоящее время активно формируется отрасль знаний, получившая название «спутниковое позиционирование», которая имеет разнообразное практическое применение.

Спутниковые навигационные системы (СНС) вообще являются системами, в первую очередь предназначенными для осуществления навигационного обеспечения военных потребителей, гражданских служб воздушного и морского транспорта, прикладных и фундаментальных геодезических и географических исследований, спортивно-туристических мероприятий.

Отметим, что в последние десятилетия сфера применения СНС существенно расширилась. Можно выделить несколько групп задач, решение которых целесообразно осуществлять современными спутниковыми методами, в числе которых можно назвать следующие: навигационно-географические, диспетчерские; решение геодинамических задач и мониторинг состояния окружающей среды; создание комплексных инженерно-исследовательских полигонов на основе спутниковых приёмников, интегрированных со специализированным метеорологическим, геофизическим и другим оборудованием и др.

Для специалистов маркшейдерского дела и геодезии внедрение в практику спутниковых методов стало почти революционным техническим переворотом, приведшим к коренному пересмотру структуры геодезического обеспечения страны, переходу к новой общегосударственной системе координат, принципиальным изменениям методик полевых и камеральных работ.

Это обусловлено такими преимуществами спутниковых методов, как практически полная независимость выполнения полевых работ от времени года и от времени суток; высокая оперативность, основанная на высочайшей степени автоматизации; высочайшие, ни с чем не сравнимые точностные характеристики; отказ в ряде случаев от трудоемких операций сооружения наружных знаков над центрами геодезических пунктов и др.

Вместе с тем, процесс отработки методик выполнения спутниковых определений и использования их результатов в маркшейдерском деле вряд ли можно считать завершенным; техника и аппаратура находятся в стадии постоянного совершенствования с учетом возрастающих потребностей и по мере развития технического прогресса, хотя очевидно, что в ближайшем будущем спутниковые методы будут применяться все шире.