4 Уклонения отвесных линий и их влияние на точность определения геодезических координат.

Уклонения отвесных линий (отклонение отвеса)

В общем случае поверхность геоида и поверхность эллипсоида не параллельны между собой. Вследствие этого ввели понятие об уклонениях отвесных линий.

У клонение отвесной линии (отклонение отвеса) – угол u образованный при несовпадении отвесной линии проведенной в точке на земной поверхности перпендикулярно геоиду с проведенной в этой же точке перпендикулярно к эллипсоиду нормалью.

Уклонением отвесной линии от нормали к общеземному эллипсоиду называется абсолютным, а от нормали к референц-эллипсоиду – относительным.

Если уклонение отвесной линии измеряется в плоскости в которой лежат отвесная линия и нормаль к поверхности референц-эллипсоида, то оно называется полным. Обычно полное уклонение отвесной линии. разлагается на две его составляющие равные его проекциям на плоскость меридиана – так называется отклонение в меридиане (по широте) и на плоскость, перпендикулярную к ней – отклонение в первом вертикале, или отклонение по долготе.

Уклонение отвесных линий u в любой точке для практических целей обычно рассматривают не целиком, а в проекции на плоскость меридиана x и на плоскость 1-го вертикала h.

Составляющие уклонений отвесных линий в меридиане x и первом вертикале h определяют путем сравнения астрономической широты f и долготы l точки земной поверхности с её геодезической широтой В и долготой L, причём они выражаются формулами:

x = f – В, h = (l – L) cosf

Составляющая уклонений отвесных линий в первом вертикале может быть определена также путём сравнения астрономического азимута a и некоторого направления с его геодезическим азимутом А по формуле h = (a – A) ctg f).

5 Геодезическая и астрономическая система координат.

          В геодезии широко используются геодезические общеземные (геоцентрические) и референцные системы координат. Все геодезические данные определяются ( измеряются или вычисляются) в конкретной геодезической системе координат.            Геодезическими данными принято называть величины, которые определяют средствами и методами геодезии, навигации, геодезической астрономии и геодезической гравиметрии. К ним относятся координаты, расстояния, азимуты и дирекционные углы, горизонтальные углы и горизонтальные направления, аномалии силы тяжести, уклонения отвесной лини, высоты квазигеоида над эллипсоидом. Все геодезические данные связаны с положениями конкретных точек в пространстве, в том числе на поверхности Земли.                    Геодезические данные, относящиеся к точкам в пространстве, могут проектироваться на поверхность эллипсоида, а затем на плоскость проекции. В связи с этим в практической геодезии широко используются математические системы пространственных координат X,Y,Z, геодезических координат B,L,H и плоских прямоугольных координат х,у.   Геодезические общеземные системы координат основываются на следующих положениях:   - начало математической системы пространственных прямоугольны координат расположено в центре масс Земли;   - ось Z параллельна направлению на Международное условное начало;   - плоскость XOZ параллельна плоскости начального астрономического меридиана.   Референцные геодезические системы координат основаны на двух последних положениях. Начало математической системы пространственных прямоугольных координат в них не совмещают с центром масс Земли.

  К общеземным ( геоцентрическим) системам координат относятся :   - World Geodetic System (WGS-84);   - геоцентрическая система координат « Параметры земли 1990года» (ПЗ-90);   - геоцентрическая система координат « Параметры земли 1990года. Уточненная версия» (ПЗ-90.02);

  - International Terrestrial Reference Frame (ITRF);   Референцными системами являются:   - Система геодезических координат 1942 года (СК-42);   - Система геодезических координат 1995 года (СК-95);   - национальные системы геодезических координат ( имеют свои названия).   В геодезических системах координат эллипсоиды ориентируются относительно математической системы пространственных прямоугольных координат следующим образом:   - центр эллипсоида совпадает с началом математической системы пространственных прямоугольных координат;   - малая ось эллипсоида совпадает с осью Z;   - порскость начального (нулевого) геодезического меридиана совпадает с плоскостью XOZ.   Геодезические данные на одном и том же эллипсоиде, но в разных системах координат, выражаются разыми величинами. Например, высоты квазигеоида над эллипсоидом Красовского в системах координат СК-42 и СК-95 разные.   При геодезических работах в Российской Федерации используется проекция Гаусса-Крюгера с элементами эллипсоида Крассовского. Геодезические данные в проекции Гаусса-Крюгера в системах координат СК-42 и СК-95 разные. Кроме проекции Гаусса-Крюгера применяется проекция Гаусса с местными координатными сетками.   Применяемые в настоящее время в стране государственные системы координат установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000г.№568:

  - система СК-95 –для использования при осуществлении геодезических и картографических работ;   - система ПЗ-90 – для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач.

Астрономические системы координат

системы координат, позволяющие задать положение небесного тела на небе. Подавляющее большинство С.н.к. являются сферическими и основываются на понятии небесной сферы. Выбор системы координат на небесной сфере фиксируется: избранной точкой (полюсом системы); большим кругом, задаваемым пересечением небесной сферы с плоскостью, перпендикулярной проходящему через полюс диаметру сферы; точкой на этом большом круге, от которой начинается отсчёт дуг вдоль этого круга. В установленной таким образом системе, координатами объекта являются, во-первых, отрезок дуги большого круга, проходящего через объект и полюс системы (он измеряется от основного большого круга до объекта), и, во-вторых, дуга основного большого круга, заключённая между начальной отсчётной точкой и точкой пересечения с большим кругом, проходящим через объект и полюс. Если не оговорено особо, то первая координата измеряется в градусной мере в обе стороны от основного большого круга (т.е. от 0 до +90° и от 0 до -90°), вторая же координата измеряется в градусной или часовой мере (от 0 до 360° или от 0 до 24ч) от начальной отсчётной точки до пересечения основного большого круга с большим кругом, проходящим через полюс и объект. При этом отсчёт ведётся против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса данной координатной системы. Следует учесть, что для Солнца и Луны по умолчанию во всех С.н.к. указывается положение центра видимого диска. В астрономии наиболее часто применяются: горизонтальная система координат, экваториальная система координат, эклиптическая система координат и галактическая система координат.

Экваториальная система координат - одна из наиболее часто используемых в астрономии систем небесных координат. Полюсом Э.с.к. является северный полюс мира, а основным кругом - небесный экватор. В качестве точки отсчёта фиксируется весеннего равноденствия точка. Существуют две системы координат этого типа.

Первая Э.с.к.:

первая координата (склонение) - угловое расстояние, отсчитанное вдоль часового круга от небесного экватора до светила. Если светило находится в северном полушарии небесной сферы, его склонение лежит в интервале от 0 до +90°, если в южном - от 0 до -90°. Иногда вместо склонения используют связанную с ним координату - полярное расстояние, дополняющее склонение до 90° и изменяющееся от 0 до 180°. Вторая координата (часовой угол) - дуга небесного экватора от южной точки экватора (точки пересечения небесного меридиана с небесным экватором) до точки пересечения небесного экватора с часовым кругом светила, отсчитанная к западу. Часовой угол прямо пропорционален времени, которое прошло с момента последнего прохождения светилом меридиана, поэтому его измеряют в единицах дуги (градусах, минутах и секундах) или в единицах времени (часах, минутах и секундах).

Вторая Э.с.к.: первая координата этой системы - также склонение или полярное расстояние, а вторая координата (прямое восхождение) - дуга небесного экватора, отсчитанная на восток от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с часовым кругом светила. Как и часовой угол, прямое восхождение измеряется и в единицах дуги, и в единицах времени.