авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование координатной основы республики беларусь

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

РУДНИЦКАЯ НАДЕЖДА ИЛЬИНИЧНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КООРДИНАТНОЙ ОСНОВЫ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Специальность 25.00.32 – Геодезия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК)» и в Белорусском Республиканском унитарном предприятии аэрокосмических методов в геодезии «Белаэрокосмогеодезия».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

кафедры высшей геодезии МИИГАиК

Лебедев Святослав Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

зав. кафедрой высшей математики МИИГАиК

Нейман Юрий Михайлович

кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой

инженерной геодезии и аэрофотогеодезии

Федерального государственного бюджетного

образовательного учреждении высшего

профессионального образования

«Московская государственная академия

коммунального хозяйства и строительства»

Писаренко Владимир Кондратьевич

Ведущаяя организация: ФГУП Центральный научно-исследовательский

институт геодезии, аэрофотосъемки и картографии

(ЦНИИГАиК) им. Красовского,

гор. Москва

Защита состоится «19» апреля 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета В.212.143.03 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК)» по адресу: 105064, Москва К-64, Гороховский переулок, д. 4, МИИГАиК, зал заседания Ученого Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного Университета Геодезии и Картографии.

Автореферат разослан «12» марта 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Климков Юрий Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В соответствии с межгосударственными договоренностями между Российской Федерацией и Республикой Беларусь о едином координатном пространстве Указом Президента Республики Беларусь № 200 от 23 апреля 2007 года «О некоторых вопросах в области геодезии и картографии» установлено, что с 1 января 2010 года при выполнении геодезических и картографических работ на территории Республики Беларусь применяется государственная система геодезических координат 1995 года (СК-95); для вычисления геодезических координат применяется эллипсоид Красовского со следующими параметрами: большая полуось а – 6378245 м, малая полуось b – 6356863,019 м, сжатие – 1:298,3 и с соответствующими значениями элементов внутреннего ориентирования относительно системы координат ПЗ-90.

К моменту принятия Указа были созданы пункт ФАГС Минск и ВГС, которые изначально рассматривались как составная часть единой спутниковой геодезической сети Республики Беларусь и Российской Федерации, СГС-1 была построена на трети территории Республики Беларусь. Оценка точности определения координат пунктов ФАГС и ВГС и результаты предварительного уравнивания созданных фрагментов СГС-1 в ITRS показали, что точность спутниковых геодезических сетей выше, чем точность астрономо-геодезической сети, реализующей СК-95.

Таким образом, стал очевиден конфликт: введение СК-95, полученной в результате уравнивания астрономо-геодезической сети, привело бы к потере точности и многомерности спутниковых геодезических сетей высшего ранга (ФАГС и ВГС) и СГС-1, и не позволило бы в будущем реализовать все возможности спутниковых технологий для решения фундаментальных и прикладных задач геодезии.

Необходимо было найти научно-техническое решение реализации СК-95 на территории Республики Беларусь, которое обеспечило бы возможность отнесения полученной координатной основы к СК-95, и в то же время обеспечивало сохранение точности государственной спутниковой геодезической сети при вычислении координат пунктов в СК-95 с сохранением размерности новой координатной основы государства.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является поиск научно-технического решения создания на территории Республики Беларусь современной высокоточной координатной основы, обеспечивающей эффективное использование глобальных навигационных спутниковых систем (Global Navigation Satellite System - GNSS) и других современных технологий, и сохранения единого координатного пространства с Российской Федерацией.

Цели и задачи

Цель диссертационной работы заключается в обосновании принципа реализации референцной системы координат, как производной от ITRS, близкой к СК-95 в пределах ее заявленной точности, в реализации этого принципа по предложенной в диссертации методике; в оценке полученных результатов по установлению новой государственной системы геодезических координат в Республике Беларусь.

Для реализации цели диссертационной работы решены основные задачи, которые включали в себя:

  1. выбор основной системы отсчета для Республики Беларусь при создании опорной геодезической сети с использованием спутниковых технологий;
  2. многовариантное уравнивание фрагмента СГС-1 с использованием различных наборов координат исходных пунктов с целью эмпирической проверки возможности реализации СК-95 без потери точности и трехмерности спутниковой сети через локальные параметры связи ITRS – СК-95 для территории Республики Беларусь;
  3. оценку АГС на территории Республики Беларусь в отношении ее внутренней целостности, соответствия измерительной информации первоисточникам, отсутствия односторонних направлений в сети триангуляции и качества геодезических измерений;
  4. оценку возможности использования высот квазигеоида над эллипсоидом Красовского в СК-95, полученных ЦНИИГАиК в 1993 году, для вычисления геодезических высот пунктов АГС в СК-95;
  5. оценку возможности использования модели EGM2008 для получения высот квазигеоида над эллипсоидом Красовского для территории Республики Беларусь;
  6. определение единых локальных параметров связи ITRS (ITRF2005) - СК-95 по совмещенным пунктам АГС и СГС-1 для территории Республики Беларусь.

В результате выполненных исследований была разработана методика реализации СК-95 на территории Республики Беларусь, вычислены единые для территории государства локальные параметры связи ITRS (ITRF2005) – СК-95. Точность полученных параметров - на уровне заявленной точности СК-95, что позволяет отнести полученную по ним координатную основу к СК-95 Республики Беларусь.

Научная новизна

Научная новизна заключается в использовании параметров связи ITRS (ITRF2005) – СК-95 Республики Беларусь как метода реализации референцной системы координат, производной от ITRS (ITRF), с сохранением точности и многомерности координатной основы, созданной с использованием GNSS.

Практическая значимость

Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что она выполнена в рамках решения задачи по введению новой государственной системы координат в Республике Беларусь. Реализация СК-95, как производной от ITRS, полностью осуществлена на практике. При этом решено несколько задач:

  • создание современной координатной основы государства;
  • сохранение единого координатного пространства с Российской Федерацией в пределах заявленной точности СК-95;
  • обеспечение возможности интеграции Республики Беларусь в единое координатное пространство Европы и любое другое координатное пространство, созданное с использованием глобальных навигационных спутниковых систем;
  • обеспечение развития спутниковых технологий по определению пространственного положения объектов, в том числе в режиме реального времени с использованием спутниковой системы точного позиционирования Республики Беларусь на основе сети постоянно действующих пунктов;
  • созданы условия для повышения уровня координатного обеспечения территории Республики Беларусь за счет привлечения материалов, относящихся к созданным в МСК специальным геодезическим сетям.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Полученные соискателем научные результаты соответствуют п. 2 « Создание геодезических сетей различного назначения с использованием геодезических (наземных и космических), астрономических, гравиметрических и других методов измерений» и п. 7 «математическая обработка результатов измерений и информационное обеспечение топографо-геодезических работ» паспорта специальности 25.00.32 – Геодезия.

Основные результаты, выносимые на защиту

    • методика реализации СК-95 на территории Республики Беларусь;
    • обоснование необходимости принятия в качестве основной системы отсчета ITRS (ITRF);
    • принцип реализации референцной системы координат, как производной от ITRS (ITRF) через локальные параметры связи, обеспечивающий сохранение единого координатного пространства Российской Федерации и Республики Беларусь в пределах заявленной точности СК-95.

Методика исследований

Методика исследований: анализ опыта решения подобных задач в Российской Федерации и других странах, теоретическое и экспериментальное обоснование основных положений разработанной методики.

Апробация работы

Апробация диссертационной работы выполнена в процессе реализации государственной системы геодезических координат 1995 года (СК-95) на территории Республики Беларусь. Все исследования выполнялись на действительной измерительной информации по построению ФАГС, ВГС, СГС-1 и АГС. За два года, прошедших со времени введения в действие СК-95 в Республике Беларусь, доказана высокая точность полученной координатной основы, обеспечивающей эффективное применение спутниковых технологий для решения фундаментальных и прикладных задач геодезии.

Личный вклад соискателя: методика, выносимая на защиту, единые параметры связи ITRS (ITRF2005) – СК-95 Республики Беларусь и результаты исследований получены лично соискателем. Комплекс камеральных работ по оценке качества АГС Республики Беларусь и по ведению СК-95 выполнен под руководством и при личном участии соискателя.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения, приложений и библиографического списка. Работа изложена на 70 страницах, машинописного текста, содержит 6 таблиц, 16 рисунков, 2 приложения. Библиографический список включает 32 источника.

Особенностью данной работы является то, что она выполнена на очень большом объеме информации, подавляющая часть которой имеет гриф «секретно». Потому конкретная информация о координатах пунктов и параметрам связи не приводится.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, а также сформулированы цели и задачи.

Первая глава посвящена системам координат, их теоретическому определению и практической реализации.

Всегда следует различать теоретическое определение системы координат и ее практическую реализацию в виде совокупности закрепленных на физической поверхности Земли особым образом точек, которые являются носителями координат в этой системе отсчета. Практические реализации системы отсчета, основанные на одних и тех же исходных геодезических датах, могут иметь существенные различия. Это является следствием множества причин, в числе которых можно перечислить использование различных методов построения геодезических сетей и их математической обработки с использованием различных моделей.

Основным методом изучения поверхности Земли и методом создания опорных геодезических сетей долгие годы служил астрономо-геодезический метод. Для этого метода характерно раздельное определение плановых координат и высоты.

Опорные геодезические сети создавались на территории отдельных государств, содружеств государств или целых континентов. Но так как они не могли быть построены на поверхности мирового океана, то эти сети носили локальный фрагментарный характер для Земли в целом. Построение сетей растягивалось на десятилетия. При окончательной математической обработке использовались астрономические, геодезические и гравиметрические измерения, выполненные в различное время, которые трудно отнести к какой-то одной эпохе реализации. Точность опорной геодезической сети, созданной астрономо-геодезическим методом, была недостаточной, чтобы обеспечить решение многих геодинамических задач, так как была сопоставима с величинами изучаемых явлений.

Принципиальное отличие между методами классической и космической геодезии состоит в том, что в классической геодезии измерения производятся относительно отвесной линии. В основе спутниковых методов лежит геометрический принцип, при котором измеряются расстояния, независимые от систем координат. Но носители координат в GNSS движутся в реальном гравитационном поле Земли, и поэтому в космических технологиях объединены и геометрический, и физический принципы.

Использование GNSS имеет существенные преимущества по сравнению с методами традиционной геодезии. Это:

  • создание опорных геодезических сетей субсантиметровой точности при любых расстояниях между пунктами геодезической сети;
  • определение пространственного положения объекта с одновременным определением плановых координат и высоты в режиме покоя, в движении, а также в режиме реального времени;
  • высокая степень автоматизации и возможность выполнения непрерывных наблюдений, что позволяет осуществлять мониторинг деформаций сооружений и земной коры;
  • осуществление детальной гравиметрической съемки материков и океанов Земли из космоса в единой системе координат;
  • определение пространственного положения объектов в любое время суток и почти при любых погодных условиях без необходимости обеспечения прямой оптической видимости;
  • осуществление реализации системы отсчета на определенную эпоху.

Теоретическое определение современной Земной системы отсчета предусматривает использование внутренне согласованной системы фундаментальных постоянных, определение ее связи с Землей (начало отсчета и ориентацию).

Система фундаментальных постоянных включает в себя угловую скорость вращения Земли и, например, геоцентрическую гравитационную постоянную с учетом атмосферы, параметры эллипсоида Нормальной Земли.

XXIV Генеральной Ассамблеей Международного Союза геодезии и геофизики (International Union of Geodesy and Geophysics - IUGG), прошедшей в 2007 г. в Перудже (Италия) для всех наук о Земле в настоящее время рекомендована ITRS (The International Terrestrial Reference System).

Ответственной за установление Международной Земной системы отсчета ITRS (International Terrestrial Reference System) в соответствии с принятой IUGG в Вене в 1991 г. Резолюцией № 2 в настоящее время является Международная служба вращения Земли и отсчетных систем IERS (International Earth Rotation and Reference System Service).

Исходные постулаты ITRS полностью удовлетворяют следующим условиям:

  • начало системы отсчета относится к центру масс всей Земли, включая океаны и атмосферу (начало системы отсчета определяется динамическими методами космической геодезии: центр масс Земли совпадает с центром круговых орбит);
  • единицей измерения длины является метр (масштаб выбран в соответствии с гравитационной постоянной Земли, скоростью света и релятивистской моделью);
  • начальная ориентировка осей задана по данным Международного Бюро Времени на эпоху 1984.0;
  • временная эволюция ориентировки такова, что отсчетная основа не имеет остаточного вращения по отношению к горизонтальному движению тектонических плит по всей Земле.

За начальный (нулевой) в ITRS принят отсчетный меридиан IERS, который соответствует Условному Земному Полюсу (Coпveпtioпal Terrestrial Pole), относящемуся к эпохе 1984 года.

ITRS реализуется Международной общеземной отсчетной основой ITRF, которая включает в себя набор трехмерных прямоугольных координат станций IGS вместе со скоростями их изменения и полной ковариационной матрицей. Современная процедура предполагает комбинированное решение с использованием технологий космической геодезии: VLBI, SLR, DORIS и GPS. В настоящее время известно 12 версий ITRF, относящихся к конкретной временной эпохе, последняя реализация - ITRF2008. Внутренняя согласованность ITRS, поддерживаемой IERS, на уровне нескольких сантиметров. На момент выполнения исследований по выбору основной системы отсчета при создании спутниковой опорной геодезической сети последней реализацией ITRS была ITRF2005.

Изучение мирового опыта по установлению современных национальных систем координат показывает, что именно ITRS принимается в качестве исходной, а национальные референцные системы координат являются ее реализацией на определенную эпоху, как например, ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989), которая принята в качестве единой системы отсчета в пределах географических границ Европы, - реализация ITRS на эпоху 1989 года. Опорные сети, созданные с использованием GNSS в соответствии с международными стандартами, рассматриваются как сгущение ITRF, и являются частью единой мировой геодезической сети, что создает предпосылки к качественно новому уровню решения фундаментальных задач геодезии и создания согласованной геопространственной информации в глобальном масштабе.

Теоретические принципы установления принятых в глобальных навигационных спутниковых системах GPS и ГЛОНАСС в качестве систем отсчета соответственно WGS-84 и ПЗ-90 те же самые, что и для ITRS. И если имеются какие-то не нулевые значения параметров связи, то это следствие разной точности реализации. Но и WGS-84, и ПЗ-90 в своих последних реализациях приближаются к ITRF. Например, WGS-84 в последней своей реализации на неделю GPS G1150 совпадает с ITRF2000 на уровне 1-2 см. ПЗ-90.02 имеет по отношению к ITRF2000 только линейные смещения начала (+0,36 м по оси X, +0,08 м по оси Y, +0,18 м по оси Z). Существовавшие в реализации ПЗ-90 Космической геодезической сетью (КГС) масштабные искажения и разворот осей исчезли.

Система геодезических координат 1995 года (СК-95) получена в 1995 году в результате совместного уравнивания Космической геодезической сети (КГС), Доплеровской геодезической сети (ДГС) и астрономо-геодезической сети (АГС) Советского Союза и реализуется совокупностью пунктов АГС, построенной в соответствии с Основными положениями 1954-1961 годов методами традиционной геодезии. Связь СК-95 и ПЗ-90 определяется только линейными элементами смещения начала отсчета. Точность взаимного планового положения пунктов характеризуется среднеквадратическими ошибками 0,02-0,04 м. По результатам выполненных работ по  построению ФАГС,  ВГС и СГС-1 внутренние деформации СК-95 оцениваются на уровне 3-5 см для смежных пунктов АГС.

Реалии сегодняшнего дня таковы, что СК-95 не может в полной мере удовлетворять современным требованиям к координатной основе по многим параметрам, а именно:



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.