- •Предисловие ко 2-му изданию
- •Введение
- •Раздел 1. Основные принципы действия спутниковых систем определения местоположения
- •1.1. Особенности геодезических измерений спутниковыми методами
- •1.2. Двусторонний и односторонний методы дальномерных измерений
- •1.4. Общие принципы построения глобальных спутниковых систем позиционирования
- •1.5. Космический сектор
- •1.5.1. Краткие сведения о спутниках, входящих в состав систем позиционирования
- •1.5.2. Назначение и схемная реализация устанавливаемой на спутниках аппаратуры
- •1.5.3. Высокостабильные спутниковые опорные генераторы
- •1.5.4. Принципы формирования кодовых последовательностей
- •1.5.5. Содержание и формирование на спутнике навигационного сообщения
- •1.5.6. Методы объединения и формы передачи радиосигналов со спутника в аппаратуру потребителя
- •1.6. Сектор управления и контроля
- •1.6.1. Основные функции сектора
- •1.7. Сектор потребителя (приемно-вычислительный комплекс)
- •1.7.1. Функции геодезического приемно-вычислительного комплекса
- •1.7.2. Обобщенная структурная схема геодезического спутникового приемника
- •1.7.4. Селекция сигналов, поступающих от различных спутников
- •1.7.6. Принципы демодуляции принимаемых сигналов
- •1.7.7. Краткие сведения о работе системы управления GPS-приемника
- •Раздел 2. Методы измерений и вычислений, используемые в спутниковых системах определения местоположения
- •2.1. Абсолютные и относительные методы спутниковых измерений
- •2.2. Основные разновидности дифференциальных методов
- •2.4. Принцип измерения псевдодальностей и практическое использование данного метода
- •2.5. Упрощенный анализ фазовых соотношений при спутниковых дальномерных измерениях
- •2.6. Первые, вторые и третьи разности, базирующиеся на фазовых измерениях несущих колебаний
- •2.6.1. Первые разности
- •2.6.2. Вторые разности
- •2.7. Интегральный доплеровский счет
- •2.8. Принципы разрешения неоднозначностей при фазовых измерениях
- •2.8.1. Геометрический метод
- •2.8.3. Метод поиска наиболее вероятных значений целого числа циклов
- •2.8.4. Нетривиальные методы разрешения неоднозначности
- •2.9. Выявление пропусков фазовых циклов
- •2.10. Общая схема обработки наблюдаемых данных
- •Раздел 3. Системы координат и времени, используемые в спутниковых измерениях
- •3.1. Роль и значение координатно-временного обеспечения для спутниковых методов определения местоположения
- •3.1.2. Краткие сведения о системах отсчета времени, используемых в GPS и ГЛОНАСС
- •3.2. Координатные системы, характерные для GPS и ГЛОНАСС
- •3.2.1. Звездные системы координат
- •3.2.2. Геодезические системы координат и их преобразования
- •3.2.3. Переход к общеземной системе координат
- •3.2.4. Геоцентрическая координатная система ПЗ-90
- •3.2.5. Геоцентрическая координатная система WGS-84
- •3.3. Методы преобразования координатных систем для спутниковой GPS-технологии и параметры перехода
- •3.4. Особенности определения высот с помощью спутниковых систем
- •Раздел 4. Основные источники ошибок спутниковых измерений и методы ослабления их влияния
- •4.1. Классификация источников ошибок, характерных для спутниковых измерений
- •4.3. Учет влияния внешней среды на результаты спутниковых измерений
- •4.3.1. Влияние ионосферы
- •4.3.2. Влияние тропосферы
- •4.3.3. Многопутность
- •4.4. Инструментальные источники ошибок
- •4.4.1. Ошибки, обусловленные нестабильностью хода часов на спутнике и в приемнике
- •4.4.2. Ошибки, обусловленные неточностью знания точки относимости
- •4.5. Геометрический фактор
- •4.6. Причины и методы искусственного занижения точности GPS-измерений
- •Раздел 5. Проектирование, организация и предварительная обработка спутниковых измерений
- •5.1. Специфика проектирования и организации спутниковых измерений
- •5.2. Предполевое планирование в камеральных условиях
- •5.2.1. Составление технического проекта
- •5.4. Вхождение в рабочий режим и контроль за ходом измерений
- •5.5. Завершение сеанса наблюдений. Хранение собранной информации. Ведение полевого журнала
- •5.6. Специфика редуцирования результатов спутниковых измерений при внецентренной установке приемников
- •Раздел 6. Обработка спутниковых измерений, редуцирование и уравнивание геодезических сетей
- •6.1. Первичная обработка спутниковых измерений, производимая в приемнике
- •6.2. Предварительная обработка спутниковых измерений, производимая после окончания измерений
- •6.3. Окончательная обработка спутниковых измерений
- •6.3.1. Окончательная обработка спутниковых измерений по программе фирмы-изготовителя спутниковых приемников
- •6.3.2. Окончательная обработка спутниковых измерений по специально разработанной программе
- •6.4. Уравнивание геодезических сетей, созданных на основе использования спутниковой технологии
- •6.4.1. Уравнивание по программе фирмы-изготовителя спутниковых приемников
- •6.4.2. Уравнивание по специально разработанной программе
- •6.4.3. Уравнивание спутниковых измерений как сетей трилатерации
- •Раздел 7. Использование спутниковых технологий для построения геодезических сетей
- •7.1. Построение глобальной опорной геодезической сети
- •7.2. Построение континентальных опорных геодезических сетей
- •7.3. Построение государственной геодезической сети России на основе спутниковых технологий
- •7.3.1. Фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС)
- •7.3.2. Высокоточная геодезическая сеть (ВГС)
- •7.3.3. Спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1)
- •7.4.3. О необходимости координации работ по созданию государственной и городских геодезических сетей
- •7.4.4. Разработка проекта «Инструкции по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS»
- •Раздел 8. Специальные применения спутниковых геодезических измерений для решения различных геодезических задач
- •8.1. Решение геодинамических задач
- •8.2. Применение спутниковых технологий в прикладной геодезии
- •8.4. Выполнение аэросъемочных работ с использованием спутниковых координатных определений
- •8.5. Использование спутниковых технологий при выполнении топографических и различных специализированных съемок
- •8.6. Особенности решения навигационных задач с использованием спутниковых приемников
- •8.6.1. Персональные навигационные системы
- •8.6.2. Навигационные системы транспортных средств
- •Заключение
- •Словарь англоязычных терминов
- •Список литературы
- •Содержание
м Физическая поверхность
Земли
М\-М
О
Рис. 3.10. Одномерное трансформирование базисных линий
ADr
где Нт = (Нм- Нц)/2; R - радиус кривизны нормального сечения между
точками Ми N;
3) редуцирование с поверхности референц-эллипсоида на плоскость СК-42 по формуле
где ут= (yM+yN)/2; у= yM-yN.
3.4. Особенности определения высот с помощью спутниковых систем
Традиционным способом развития высотной сети является геометрическое нивелирование, которое, несмотря на автоматизацию отдельных процессов, до сих пор является одним из самых трудоемких процессов топографо-геодезического производства. В результате геометрического нивелирования определяются нормальные или ортометрические высоты, необходимые для решения большинства практических задач.
Нормальная высота определяется от поверхности геоида или квазигеоида. Геоид (квазигеоид) является одной из семейства эквипотенциальных или уровенных поверхностей гравитационного поля Земли. Гравитационный вектор или направление вертикали в любой точке перпендикулярен к геопотенциальной поверхности, проходящей через эту точку (рис. 3.11).
144
Физическая поверхность Земли
Рис. 3.11. К определению высоты
Нормальная высота имеет более распространенное физическое значение, чем эллипсоидальная или геодезическая высота, отсчитываемая от поверхности эллипсоида.
Информация об ортометрической высоте необходима при выполнении высокоточных инженерных работ, таких как строительство дамб, трубопроводов, тоннелей и других сооружений, связанных с жидкостями и их течениями. Аналоги физической интерпретации эллипсоидальных высот отсутствуют.
Соотношение между геодезической (эллипсоидальной) и нормальной (ортометрической) высотами определяется следующей фор-
мулой: |
|
+ С |
(3.43) |
где Н - геодезическая высота; № - нормальная высота; £ - |
высота |
геоида (квазигеоида). |
|
Эта формула является достаточно точной для всех практических приложений (см. рис. 3.11).
Угол е характеризует уклонение между линией отвеса и нормалью к поверхности эллипсоида. Для большинства регионов этот угол не превышает 30".
Таким образом, для получения нормальных высот с помощью спутниковых измерений необходимо с высокой точностью знать высоты геоида и квазигеоида в каждой определяемой точке.
Поскольку спутниковые координатные определения, выполняемые с геодезической точностью, являются относительными, то и определение нормальных и геодезических высот следует рассматривать как
145
относительные определения. В этом случае основное уравнение связи высот будет выглядеть следующим образом:
Д#У=Д# + Д<;, |
(3.44) |
где АН - разность геодезических высот; АН1 - разность нормальных высот; АС, — разность высот геоида (квазигеоида).
Использование метода относительных определений для передачи нормальных высот без учета разностей высот геоида (квазигеоида) может привести к значительным погрешностям. Поданным [42] средние квадратические погрешности неучета разности высот геоида составляют до 1 м на расстоянии до 50 км и до 5 м на расстоянии до 200 км.
Наиболее массовым способом передачи высот при использовании спутниковых координатных определений является одномерное трансформирование высот с использованием нормальных высот опорных точек. Так, знание нормальных высот опорных точек в начале и в конце трассы линейного сооружения позволяет выполнить высотную съемку этой трассы, а знание нормальных высот трех опорных точек позволяет определить методом интерполяции разности высот геоида на площадном объекте, ограниченном опорными точками.
Как и двухмерное трансформирование с использованием опорных точек трансформирование высот имеет свои методические ограничения, связанные с необходимой точностью определения нормальных высот, с точностью опорных точек, с размером объекта и равномерностью в пределах объекта поверхности квазигеоида. Формальное трансформирование высот на основе теории подобия для линейных объектов длиной порядка десятков километров или площадных объектов таких же размеров, особенно протяженных вдоль параллели, могут привести к методическим погрешностям трансформирования, превосходящим и точность спутниковых измерений и точность используемых опорных высотных точек.