Шпаргалка по "Геодезии"

46. Изображение координат Гаусса – Крюгера через сферические прямоугольные координаты.

47 – 49. Способы построения ГГС. Полигонометрия. Трилатерация. Триангуляция. В методе триангуляции на командных высотах местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих сеть треугольников (рис. 4.1). В каждом треугольнике этой сети измеряют все три горизонтальных угла β. Результаты угловых измерений в сети триангуляции подвергаются специальной математической обработке, в процессе которой получают уравненные значения плановых координат пунктов. Для определения плановых координат пунктов в сети триангуляции должны быть известны как минимум координаты x, y одного пункта сети, длина базисной стороны b и дирекционный угол α этой стороны. Для контроля число исходных данных может быть увеличено. Сеть триангуляции может быть построена в виде отдельного ряда треугольников, системы рядов треугольников, а также в виде сплошной сети треугольников. Элементами сети триангуляции могут служить не только треугольники, но и более сложные фигуры: геодезические четырехугольники и центральные системы. Основными достоинствами метода триангуляции являются: оперативность и возможность использования в разнообразных физико-географических условиях; большое число избыточных измерений в сети, позволяющих непосредственно в поле осуществлять надежный контроль измерения углов по невязкам треугольников, так как известно, что сумма углов треугольника равна 180°, т.е.W = β_i +β _ĵ +β_k -180˚ где W - невязка треугольника, β_i, β_ĵ , β_k - измеренные углы треугольника. 
- высокая точность определения взаимного положения смежных пунктов в сети, особенно сплошной.Основными недостатком метода триангуляции является высокая стоимость работ из-за необходимости постройки наружных знаков с целью открытия видимости между пунктами сети. Метод триангуляции получил наибольшее распространение при построении государственных геодезических сетей наземными способами, а также при развитии инженерно-геодезических сетей. 
В методе трилатерации , как и в методе триангуляции, предусматривается создание на местности сети треугольников. Однако вместо углов в трилатерации измеряются стороны треугольника. Для получения координат пунктов в сети трилатерации необходимо иметь как минимум координаты х, у одного пункта сети и дирекционный угол α одной из сторон сети, так как масштаб сети задается всеми измеренными сторонами.  
По ряду причин метод трилатерации в чистом виде не получил широкого распространения, однако при создании специальных геодезических сетей повышенной точности, например, плановых сетей на геодинамических полигонах, он широко применяется в сочетании с триангуляцией, т.е. создаются линейно-угловые сети, когда в треугольниках измеряются углы и линии. 
Сущность метода полигонометрии заключается в следующем. На местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих вытянутый одиночный ход или систему пересекающихся ходов, образующих сплошную сеть. Между смежными пунктами хода измеряют длины сторон S_i , а на пунктах - углы поворота β_i. Конечные пункты полигонометрии являются исходными, т.е. с известными плановыми координатами х, у. На них измеряют примычные углы γ_А и γ_В между твердыми и определяемыми сторонами. Для твердых сторон должны быть известны дирекционные углы, с помощью которых задается ориентирование полигонометрического хода. 

50. Спутниковые системы позиционирования. Большое значение в развитии современной геодезии и в определении географического положения, т.е. параметров пространственного положения объектов, совершенствовании определения координат сыграло создание в 1990-х гг. глобальных систем, так называемых в высшей геодезии систем позиционирования. В США –  это система глобального позицирования (Global Positioning System (GPS), а в России – глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). Понятие «позиционирование» означает возможность использования способов использования данной системы для определения параметров пространственного (географического) положения объектов, т. е. определение трехмерных координат объекта, включая его вектора скорости и направления. Системы спутникового позиционирования представляют собой всепогодную навигационную систему космического базирования, которая позволяет в глобальных масштабах определять текущее местоположение и скорость воздушных, морских и сухопутных транспортных средств, а также осуществлять точную координацию времени, так как все способы измерения расстояний основаны на определениях времени прохождения волны от космического спутника до приемника. Системы координат и времени неразрывно связаны. Их совокупность представляет собой систему отсчета. Создание этой системы и ее практическую реализацию называют координатно-временным обеспечением при проведении разнообразных геодезических работ. Основу GPS составляют 24 спутника, которые непрерывно вращаются вокруг Земли и излучают радиосигналы, принимаемые GPS – приемниками. Высота орбит спутников составляет 20183 км, период обращения по орбите составляет 11 ч. 58 мин. Плоскости орбит имеют разную ориентацию в пространстве. Таким образом, вся космическая сфера на данной высоте представляет собой своеобразную паутину орбит космических спутников, которые таким образом могут фиксировать любой объект на поверхности Земл, и даже над Землей.

51. Состав глобальной системы позиционирования. Режим работы. В состав GPS-системы входят 3 основных сегмента: космический, наземный и пользовательский. Космический сегмент состоит из 28 автономных спутников, равномерно распределенных по орбитам с высотой 20350 км (для полнофункциональной работы системы достаточно 24 спутников). Каждый спутник излучает на 2 частотах специальный навигационный сигнал, в котором зашифровано 2 вида кода. Один из них доступен лишь немногим пользователям, среди которых, конечно же, военные и федеральные службы США. Кроме этих 2 сигналов, спутник излучает и третий, информирующий пользователя о дополнительных параметрах (состоянии спутника, его работоспособности и др.). Параметры орбит спутников периодически контролируются сетью наземных станций слежения (всего 5 станций, находящихся в тропических широтах), с помощью которых (не реже 1-2 раз в сутки): вычисляются баллистические характеристики, регистрируются отклонения спутников от расчетных траекторий движения, определяется собственное время бортовых часов спутников, осуществляется мониторинг исправности навигационной аппаратуры и др. При этом для обнаружения отказов оборудования спутников с помощью наземных станций обычно требуется несколько часов. Третий сегмент GPS-системы — это GPS-приемники, выпускаемые и как самостоятельные приборы (носимые или стационарные), и как платы для подключения к ПК, бортовым компьютерам и другим аппаратам.

52. Аппаратура пользователей. Нанболее распространенными являются приемники СРНС для индивидуального пользования водителями автомобильного транспорта. Они имеют размер карманного калькулятора с клавиатурой и жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются координаты пользователя, курс, расстояние и направление до контрольных точек маршрута, пройденный маршрут движения, карта местности, параметры видимых спутников. Портативный приёмник GPS фирмы "Magellan".Стоимость такого приемника колеблется от 100 до 1000 долларов. Для индивидуального пользования разработаны также устройства, которые представляют собой специальные портативные компьютеры с навигационной программой и цифровой картой, текущий фрагмент которой высвечивается на миниатюрном ЖК-дисплее. Примером могут служить приборы «CARIN» — Car Information and Navigation (Philips), «Travelpilot» (Bosch) и др. Это, по сути, электронные лоцманы, дающие указания водителю синтезированным голосом, заранее сообщая обо всех поворотах, стоянках и прочих особенностях данного маршрута. 
Для точного определения своего местонахождения компьютер получает информацию от трех источников: от GPS-приемника, от электронного компаса и от датчиков пройденного пути, установленных на колесах. В считанные секунды с момента включения зажигания (и питания) система определяет свое местонахождение с точностью +/- 100 м, а затем, используя базу данных в CD-ROM, уточняет его до +/- 10 м. Достаточно указать с помощью специальных символов на дисплее конец маршрута, и через 5 секунд компьютер выдаст оптимальную траекторию движения.  
Наибольшее распространение эти системы получили в европейских странах, где почти для любой местности составлены электронные цифровые карты. Диапазон цен на это оборудование простирается от 1500 до 7500 DM. Но есть и более доступные по цене навигационные приборы, например «Филипс-Рутфайндер», которые по внешнему виду напоминают электронную записную книжку и стоят около 500 DM. Вводя с клавиатуры исходный пункт и место назначения, пользователь менее чем за минуту получает детальное описание маршрута, длительность пути, время прибытия в конечный пункт и другие параметры. База данных для вычислений хранится на магнитной карточке, которая вставляется в считывающее устройство «Рутфайндера». Этим прибором можно пользоваться даже при пеших прогулках по незнакомому городу

53. Принципы измерения расстояний от приемника до спутника. 1. Определение местонахождения по расстояниям до спутников;2. Измерение расстояний до спутников;3. Обеспечение четкой привязки по времени;4. Определение положения спутника в пространстве;5. Компенсация погрешностей.1:Работа GPS базирована на определении местонахождения по расстояниям от него до спутников, с привязкой к реальному времени. Другими словами, координаты рассчитываются при помощи измерения расстояния от объекта до группы спутников в космическом пространстве.Для определения местоположения объекта системой проводится четыре измерения. 3-х измерений довольно, ежели исключить неправдоподобные решения. Очередное измерение требуется по техническим причинам, которые будут рассмотрены ниже. 2: Мысль, которая лежит в базе измерения расстояния от объекта до спутника это равенство: расстояние = скорость Х  время движения. Система GPS определяет время прохождения радиосигнала от объекта до спутника, после этого при помощи приобретенных данных рассчитывается расстояние. Радиоволны распространяются со скоростью света. Ежели точно найти момент времени, в который спутник начал посылать собственный сигнал, и момент, когда он дошел до объекта, можно вычислить время пути. В таком случае: скорость распространения сигнала Х время в секундах = расстояние до спутника. GPS употребляет совершенный метод измерения времени, основанный на атомном эталоне частоты, это обеспечивает ход часов спутника с точностью до наносекунды. В цифрах это -0,000000001 секунды. Таковым образом: Расстояние до спутника определяется методом измерения промежутка времени, который требуется радиосигналу, чтоб дойти от спутника до нас. Мы считаем, что как спутник, так и приемник генерируют одинаковый псевдослучайный код сразу в общей шкале времени. Мы определяем, сколько времени необходимо сигналу со спутника, чтоб дойти до нас, методом сопоставления запаздывания его псевдослучайного кода по отношению к коду приемника. 3.Четкая временная привязка ключ к измерению расстояний до спутников. Спутники точны по времени, так как оснащены атомными часами. Часы приемника могут и не быть совершенными, потому что их уход можно исключить с помощью тригонометрических вычислений. Для получения данной способности нужно произвести измерение расстояния до 4-ого спутника. Необходимость в проведении 4 измерений описывает устройство приемника.4. Для вычисления собственных координат нам следует знать как расстояния до спутников, так и местонахождение каждого в галактическом пространстве. Спутники GPS движутся так высоко, что их орбиты чрезвычайно размеренны, и их можно предсказывать с большей точностью. Станции слежения по-всевременно определяют незначимые конфигурации в орбитах, и данные об этих конфигурациях передаются со спутников.5. Ионосфера и атмосфера Земли вызывают задержки сигнала GPS, которые можно перечесть в ошибки местоопределения. Некие из этих ошибок могут быть устранены математически и методом моделирования. Остальные источники ошибок это часы спутников, приемники, и «многолучевость». 

54. Аэрофотосъемка, основные понятия. АЭРОФОТОСЪЕМКА— фотографирование земной поверхности (суши и моря) с самолета или вертолета при помощи обыкновенных фотографических аппаратов, специальных ручных легких камер и тяжелых автоматически действующих аппаратов, смонтированных на борту самолета. Различают горизонтальную А. при отвесном положении оптической оси фотографического аппарата, плановую — при наклоне оптической оси до 3° и перспективную А. при косом положении оптической оси к плоскости горизонта. В результате А. получаются отдельные аэрофотоснимки, плановые или перспективные, но чаще серии аэроснимков, располагающихся рядами по маршрутам залетов, имеющих перекрытие до 60% и обладающих стереоэффектом. В целях получения наиболее четкого изображения при А. применяются специальные объективы, светофильтры и разл. фотопленки. В последнее время наряду с черно-белым стали применять цветное фотографирование. Особенно перспективной является А. спектрозональная. Различают следующие материалы А.: 1) отпечатки контактные; 2) репродукции накидного монтажа; 3) фотосхемы: 4) фотокарты; 5)фотопланы. А. находит широкое применение в разл. отраслях народного хозяйства, особенно в геодезии и картографии, а также при разнообразных геол. исследованиях.

55. Аэрофотосъемка, плановая съемка. АЭРОФОТОСЪЕМКА— фотографирование земной поверхности (суши и моря) с самолета или вертолета при помощи обыкновенных фотографических аппаратов, специальных ручных легких камер и тяжелых автоматически действующих аппаратов, смонтированных на борту самолета. Различают горизонтальную А. при отвесном положении оптической оси фотографического аппарата, плановую — при наклоне оптической оси до 3° и перспективную А. при косом положении оптической оси к плоскости горизонта. В результате А. получаются отдельные аэрофотоснимки, плановые или перспективные, но чаще серии аэроснимков, располагающихся рядами по маршрутам залетов, имеющих перекрытие до 60% и обладающих стереоэффектом. В целях получения наиболее четкого изображения при А. применяются специальные объективы, светофильтры и разл. фотопленки. В последнее время наряду с черно-белым стали применять цветное фотографирование. Особенно перспективной является А. спектрозональная. Различают следующие материалы А.: 1) отпечатки контактные; 2) репродукции накидного монтажа; 3) фотосхемы: 4) фотокарты; 5)фотопланы. А. находит широкое применение в разл. отраслях народного хозяйства, особенно в геодезии и картографии, а также при разнообразных геол. исследованиях. Плановая аэрофотосъёмка - фотографическая съёмка местности с воздуха при отвесном положении оптической оси аэрофотоаппарата, помещаемого на стабилизирующую установку. Строго плановые аэроснимки могут быть непосредственно получены при П. а. только для горизонтальной равнины с плоской поверхностью. Для любой другой территории изготовление таких аэроснимков требует дополнительных фотограмметрических работ. 

56. Аэрофотосъемка, панорамная съемка. АЭРОФОТОСЪЕМКА— фотографирование земной поверхности (суши и моря) с самолета или вертолета при помощи обыкновенных фотографических аппаратов, специальных ручных легких камер и тяжелых автоматически действующих аппаратов, смонтированных на борту самолета. Различают горизонтальную А. при отвесном положении оптической оси фотографического аппарата, плановую — при наклоне оптической оси до 3° и перспективную А. при косом положении оптической оси к плоскости горизонта. В результате А. получаются отдельные аэрофотоснимки, плановые или перспективные, но чаще серии аэроснимков, располагающихся рядами по маршрутам залетов, имеющих перекрытие до 60% и обладающих стереоэффектом. В целях получения наиболее четкого изображения при А. применяются специальные объективы, светофильтры и разл. фотопленки. В последнее время наряду с черно-белым стали применять цветное фотографирование. Особенно перспективной является А. спектрозональная. Различают следующие материалы А.: 1) отпечатки контактные; 2) репродукции накидного монтажа; 3) фотосхемы: 4) фотокарты; 5)фотопланы. А. находит широкое применение в разл. отраслях народного хозяйства, особенно в геодезии и картографии, а также при разнообразных геол. исследованиях. Панорамная (видовая) фотосъёмка - фотосъёмка, выполняемая под определённым углом к горизонту. Ее результатом является панорамный снимок или серия отдельных фотографий высокого разрешения. 

57. Аэрофотосъемка, перспективная съемка. АЭРОФОТОСЪЕМКА— фотографирование земной поверхности (суши и моря) с самолета или вертолета при помощи обыкновенных фотографических аппаратов, специальных ручных легких камер и тяжелых автоматически действующих аппаратов, смонтированных на борту самолета. Различают горизонтальную А. при отвесном положении оптической оси фотографического аппарата, плановую — при наклоне оптической оси до 3° и перспективную А. при косом положении оптической оси к плоскости горизонта. В результате А. получаются отдельные аэрофотоснимки, плановые или перспективные, но чаще серии аэроснимков, располагающихся рядами по маршрутам залетов, имеющих перекрытие до 60% и обладающих стереоэффектом. В целях получения наиболее четкого изображения при А. применяются специальные объективы, светофильтры и разл. фотопленки. В последнее время наряду с черно-белым стали применять цветное фотографирование. Особенно перспективной является А. спектрозональная. Различают следующие материалы А.: 1) отпечатки контактные; 2) репродукции накидного монтажа; 3) фотосхемы: 4) фотокарты; 5)фотопланы. А. находит широкое применение в разл. отраслях народного хозяйства, особенно в геодезии и картографии, а также при разнообразных геол. исследованиях. ПЕРСПЕКТИВНАЯ АЭРОФОТОСЪЕМКА - фотографирование местности аэрофотоаппаратом,оптическая ось которого отклонена от вертикали на некоторый постоянный угол.