Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Савчук підручник

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
28.06.2022
Размер:
9.28 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 e2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bsin i cos(2M i )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 e2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

Csin2 i cos(4M 2 i )

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A Dsin3

 

cos(6M 3

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 12,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тут

 

 

,...n - кількість наближень, які виконують до тих

пір, поки

 

i 1 i

 

00001."

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinu2

sinu1 cos i 1 cosu1 sin i 1 cos(A1),

 

tgB2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinu2

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

e2

 

 

 

1 sin2 u2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tgA2 '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosu cos

i 1

cosA sinu sin

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

A A ' 180o .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin i 1 sin A1

 

 

 

,

 

 

 

 

cosu

 

cos

i

1

sinu

sin

i 1

cosA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

якщо sin A

 

 

 

0і tg ' 0

тоді 180o

 

 

'

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

якщо sin A

 

 

 

0і tg ' 0

тоді ' 180o .,

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A' i 1 B'sin i 1 cos(2M i 1)

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

C'sin2 i 1 cos(4M 2 i 1)

 

 

 

 

 

 

 

L2 L1 .

162

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

обернена геодезична задача

sin u1

sin u2

 

 

 

sin B1

 

 

 

,cosu1

 

 

 

 

cos B1

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 e'2 cos2

 

 

 

1 e2 sin2

B

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

sin B2

 

 

 

,cosu2

 

 

 

 

cos B2

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 e'2 cos2

B

 

 

 

 

1 e2 sin2

B

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lL2 L1.

1 0; l i ,

tgA1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosu2 sin

 

 

 

 

,

cosu1 sinu2

sinu1 cosu2

cos

a1

cosu2 sin sin A1;

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

(cosu1 sinu2

 

sinu1

cosu2 cos )cos A1;

tg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1 a2

 

 

 

 

,

sinu1 sinu2

cosu1 cosu2

cos

tgM

 

 

sinu1

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosu

1

cos A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k cosu

1

sin A ;

 

 

k' e'2

(1 k2 ),

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A 1

1

k'

 

3

k'2

5

k'3 ,

 

 

 

 

 

64

256

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

1

k'

 

1

 

k'2

 

15

 

k'3

,

 

 

 

 

 

4

16

 

512

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

1

k'2

3

 

k'3 ,

 

 

 

 

 

 

128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

512

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

1

 

 

 

k'3 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1536

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

163

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

A'

1

e2

 

1

e4

 

 

 

1

 

e6

 

1

 

e4

 

1

e6

 

 

2

8

16

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

(1 k

2 )

 

 

3

 

 

 

e6 (1 k2 )2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

4

 

 

 

 

1

 

6

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

2

 

2

 

B'

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

e

 

 

(1 k

 

)

 

 

(1

k

 

)

 

,

16

 

 

 

16

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C'

 

1

 

e6

(1 k2 )2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

256

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1 k A' B'sin cos(2M ) C'sin2 cos(4M 2 ) ,

Тут i 12, ,...n - кількість наближень, які виконують до тих пір, поки i 1 i 00001.".

tgA2 '

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosu

1

cos

i 1

cos A sinu

1

sin

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

i 1

A A ' 180o.

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A Bsin cos(2M )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s a

1 e

2

 

 

 

2 )

 

 

Csin2 cos(4M

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 )

 

 

 

 

 

 

 

Dsin3 cos(6M

 

164

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

б) числовий приклад

Для еліпсоїда Красовського:

 

a 6378245м;

e2 0.006693421623.

Вихідні дані:

 

 

 

 

 

Пряма геодезична задача

B

45o ,L

10o ,A

45o ,s 2500000.000“.

1

1

1

 

 

 

Позначення

Числові значення

M54038 41.5063

k0.5008387837

k 0.0050482372

A1.0012608672

B1.2604702642 10-3

C1.98345 10-7

D8.3758 10-11

A

3.3502219560 10-3

B

2.1065196 10-6

C

6.5744 10-10

1

3.9278049473 10-1

2

3.9245934675 10-1

3

3.9245971091 10-1

4

3.9245971049 10-1

sinu2

0.8438003018

B2

57o37 50.4710

A2

248o56 53.645

0.5281512583

6.582475737 10-4

L2 40o13 23.2437

165

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

Позначення

l

1

A11

1

M1 k1

k'1

1

A11

1

M1 k1

k'1

1

A11

1

M1 k1

k'1

1

A11

1

M1 k1 k'1

Обернена геодезична задача

B1 45o ,B2 57037'50.4710" L1 10o ,L2 40013'23.2437"

Числові значення

0.5274930109

0.5274930109

44o58 51.4

0.3921300894

54o38 09.2

0.5006723363

5.04936046 10-3

0.528150487

44o59 59.9198

0.39245932425

54o38 41.468

0.50083858894

5.048238469 10-3

0.5281512576

44o59 59.9999

0.3924597101

54o38 41.5063

0.500838783445

5.0482371565 10-3

0.5281512585

45o00 00.0000

 

 

0.3924597106

 

 

54o38 41.5063

 

 

0.50083878367

A

248o56 53.645

2

 

5.048237155 10-3

s

2 500 000.000 м

 

 

 

166

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

3.7.5. Алгоритм та числовий приклад розв'язування прямої та оберненої геодезичних задач на поверхні еліпсоїда на основі чисельного методу (формул Рунге-Кутта)

а) алгоритм

Алгоритм розв'язування приведений для випадку, коли можна виконати інтегрування зразу по всій довжині геодезичної лінії (до 100 км) без поділу її на частини, тобто h=s.

 

 

 

 

 

 

a, const,

 

 

 

 

 

 

 

e2 2 2 ,

 

 

 

 

M(B)

 

 

 

a(1 e2 )

 

 

 

 

 

;

 

 

N(B)

 

 

 

 

a

 

;

 

 

(1

e2 sin2

B)3/ 2

 

 

(1

e2 sin2

B)1/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

M(B)N(B)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пряма геодезична задача

 

 

k11

h

cos(A1)

,

k21

h

 

 

 

sin(A1)

 

 

,

 

 

 

 

 

 

M(B1)

N(B1)cosB1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

1

k 1 sinB .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

cos(A

05.k

3

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

h

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

M(B

 

05.k

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

h

 

 

 

 

 

sin(A

05.k 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

2

 

N(B

05.k

 

1)cos(B

05.k 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

2

k

 

 

2 sin(B

05.k

1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

cos(A

05.k

3

2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

h

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

M(B

 

05.k

2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

h

 

 

 

 

 

 

sin(A

05.k

2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

2

 

 

N(B

05.k

 

2 )cos(B

05.k

2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

k

3

k

 

 

3 sin(B

05.k

2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

167

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

 

 

4

 

cos(A k

3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

h

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

M(B k

3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

h

 

 

 

 

 

 

sin(A

 

k

3

3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

2

 

 

N(B k

3 )cos(B 0k

3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

k

 

4

k

2

4 sin(B

 

k

 

3 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

B

 

 

 

1

 

(k

(1)

2k

(1)

2k

 

(1)

k

 

(1)

),

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

4

 

L

 

L

1

 

(k (2)

2k

(2)

2k

 

(2) k

(2) ),

 

6

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

A

A

 

 

 

 

1

(k

(3)

2k

(3)

2k

 

(3)

 

k

(3) ),

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

Обернена геодезична задача

алгоритм оберненої геодезичної задачі на поверхні сфери:

L L2 L1,

tgA1'

 

sin LcosB2

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

.

cosB sin B

2

sin B cosB

2

cos L

x

1

 

1

 

 

 

 

sin y sin A1' xcos A1' , s' a.

за величинами B1,L1, S’, A1’ розв’язують пряму геодезичну задачу на поверхні еліпсоїда (див. її алгоритм) і знаходять

B2’,L2’,A2’;

за різницями координат B=B2-B2’,

L=L2 - L2’ з допомогою диференційних формул

168

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

S (M(B2 )cos A2 ' BN(B2 )cosB2 sin A2 ' L),

A1 M(B2S) sin A2 ' B Rsin R

N(B )

Rsin2S cosB2 cos A2 ' L.

R

уточнюють

значення довжини лінії та азимута

s s' S;

A1 A1' A.

з новими значеннями sта A1 знову переходять до розв'язування прямої геодезичної задачі і дальше за алгоритмом. Критерієм закінчення обчислень служить умова:

S 0.001м і A 0.001".

в разі виконання поставленої умови отримують остаточні значення A1, A2, s.

169

 

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

 

 

б) числовий приклад

 

 

Для еліпсоїда Красовського:

 

a 6378245м;

e2 0.006693421623.

Вихідні дані:

 

 

 

 

 

Пряма геодезична задача

B

50o ,L

24o , A

45o ,s 60000 м.

1

1

1

 

 

 

Позначення

 

Числові значення

 

k11

 

 

0.00665714

 

k21

 

 

0.01032792

 

k31

 

 

0.00791165

 

k12

 

 

0.00663054

 

k22

 

 

0.01040993

 

k32

 

 

0.00799670

 

k13

 

 

0.00663025

 

k23

 

 

0.01041021

 

k33

 

 

0.00799682

 

k14

 

 

0.00660326

 

k24

 

 

0.01049310

 

k34

 

 

0.00808272

 

B2

 

 

50o22’47.60412”

 

L2

 

 

24o35’47.26145”

 

A2

 

 

225o27’29.480”

170

Розділ 3. Розв'язування геодезичних задач

Обернена геодезична задача

B1 50o ,B2 50o22'47.60412" L1 24o ,L2 24o35'47.26145".

 

Обернена геодезична задача на сфері

s’

 

60202.28

 

A1

 

44o55’15”

 

Пряма геодезична задача

Диференційні

 

на еліпсоїді

формули

B2

50o22’54.1097”

dS

-202.321

L2

24o35’51.6089”

dA

284.29”

A2

-

s=s’+dS

59999.958

 

 

A1=A1’+dA

44o59’59.823

 

 

 

B2

50o22’47.6044”

dS

0.041

L2

24o35’47.2581”

dA

0.1768”

A2

-

s=s’+dS

59999.999

 

 

A1=A1’+dA

45o00’00”

B2

50o22’47.6041”

dS

0

L2

24o35’47.2614”

dA

0

A2

225o27’29.479”

s=s’+dS

59999.999

 

 

A1=A1’+dA

45o00’00”

 

A1

45o00’00”

 

A2

225o27’29.479”

 

s

59999.999 м

171

Соседние файлы в предмете Вища геодезія