Файл: Разумов, О. С. Пространственная геодезическая векторная сеть.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 52

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

О п р е д е л е н и е м о м е н т о в н а б л ю д ен и и

Особенностью наблюдений за движущимися объектами яв­ ляется определение времени наблюдений ИСЗ. Под временем на­ блюдения понимается момент, к которому отнесена та или иная измеренная величина.

Для регистрации моментов наблюдений станции снабжаются высокоточными кварцевыми часами, которые периодически све­ ряют с радиосигналами точного времени. Такие сигналы подаются в системе всемирного координированного времени, а при решении геометрических задач спутниковой геодезии отсчет времени должен быть дан в системе TU.1, так как параметр времени здесь рассмат­ ривается как пространственный угол Ѳ (см. рис. 4). Поэтому в най­ денные моменты наблюдений вводят дополнительные поправки

(см. стр. 5).

Кроме того, учитывая, что радиоволны распространяются с ко­ нечной скоростью, к поправкам за эталонное время прибавляется поправка за время распространения радиоволн от передающей радиостанции до пункта наблюдений и поправка за спутниковую аберрацию.

Как показал опыт, современные устройства для регистрации времени наблюдений позволяют фиксировать эти моменты с точ­ ностью 0,5—1,0 мсек.

§ 4. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРЕННЫХ ВЕЛИЧИН

Измеренными параметрами, определяющими положение ИСЗ в пространстве, могут служить его видимые толоцентрические эк­

ваториальные координаты а' и б', топоцентрическая

дальность г',

скорость

измерения

этой дальности, азимут

и угол

наклона над

местным

горизонтом, разность расстояний до двух пунктов земной

поверхности и др.

 

 

 

 

 

Каждая измеряемая величина и определяет в пространстве ска­

лярное поле (поверхность положения u = f { x ,

у, 2)=const), в одной

из точек

которой в

момент

измерения этой

величины

находился

спутник.

 

u = f(x,

у, z) характеризуется своим

градиен­

Скалярное поле

том— вектором д, направленным по нормали к поверхности поло­ жения в данной точке в сторону возрастания измеряемой скаляр­

ной величины;

модуль градиента

равен скорости

изменения

функции

u = f(x,

у,

z)

по этому направлению р0, т. е.

 

 

 

 

 

grad и —

-ро,

(1.37)

 

 

 

 

dp

 

 

I

grad и |

=

-

~

 

(1.38)

ар

25


Скорость изменения скалярной функции и по произвольному направлению я0 равна проекции градиента на это направление

——- = gradU'сі0 — | grad« | cos(р0а0).

(1.39)

da

 

Переходя в последних уравнениях от дифференциалов к конеч­

ным приращениям, получим

 

 

А

Д«

(1.40)

Ар =

------ ;---- ,

 

1grad и \

 

Ар =

Да cos (р0а0).

(1.41)

Уравнение (1.40) показывает также, что погрешность Ди изме­

ренной скалярной

величины вызывает сдвиг поверхности положе­

ния на величину

Др, которую можно считать ошибкой определе­

ния поверхности

положения.

Сравнительные характеристики поверхностей положения, отве­

чающих отдельным измеренным величинам, приводятся

ниже.

I. А з и м у т в т о ч к е О на п о в е р х н о с т и 3 е м л и.

 

Поверхность положения

 

А — arctg — = const

(1.42)

представляет собой плоскость, проходящую через отвесную линию точки О и нормальную плоскости горизонта

/ grad,. А

 

/ — sin А

1

grad А = I grady А

1

I

cos А

 

V grad* А

ѵ о + у*

у

о

г' COS V

 

 

 

 

 

grad А I

—---------

 

 

 

 

г' COS V

 

Ошибка определения поверхности положения Дрл = ДАл'cos ѵ

— sin А 4 cos А

0

(1.43)

(1.44)

возрастает с увеличением горизонтальной дальности до о.бъекта наблюдений.

2. Уг о л н а к л о н а ѵ на д ме с т и ы м г ор и з о и т о м.

Поверхность положения

 

 

V= arctg

oZ

(1.45)

 

у х~4_ У~

 

представлена конусом, ось которого совпадает с направлением от­ весной линии в точке О земной поверхности (рис. 8)

26


 

1

— sin vcos.4

 

’— sin Vcos A

grad V=

— sin vsin A

 

— sin vsin A

У х- + у- + г2

г'

 

cos V

cos V

 

 

 

 

 

I grad V

 

 

Ошибка в определении поверхности положения Ар = г'Дѵ

возрастает с увеличением дальности до ИСЗ.

(1.46)

(1.47)

 

Рис. 8. Поверхность по­

 

 

Рис. 9. Поверхность по­

 

ложения

равного

угла

 

 

ложения

равного топо-

 

наклона

 

 

 

цептрпческого

прямого

 

 

 

 

 

 

восхождения

3.

Т о п о ц е и т р и ч е с к о е р а с с т о я н и е г'

от т о ч к и О

п о в е р х н о с т и 3 е м л и.

 

 

 

 

 

Поверхность положения

 

 

 

 

 

 

 

Г

= Л'2+ і/ 4- z~ =

р2+ Г“ + 12

 

(1.48)

представляет

собой

сферу

радиуса г\ центр которой

расположен

в точке О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/cos б' cos а'

 

 

 

 

 

grad r'

cos 6' sin а'

 

(1.49)

 

 

 

 

у

sin б'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

grad г' I

=

1

 

 

Ошибка определения поверхности

положения

постоянна

 

 

 

 

Apr,= A r '.

 

(1.50)

4. Т о п о ц е и т р и ч е с к о е п р я м о е в о с х о ж д е н и е а'.

Поверхность положения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а' — arctg

 

 

(1.51)

27


представлена

плоскостью,

нормальном к плоскости

экватора

(рис. 9)

 

 

 

 

grad a'

= ,

____

 

 

 

№■+ ч2

 

(1.52)

 

 

grad a'

 

 

 

 

г' cos б'

 

Ошибка определения поверхности положения

 

 

 

Ар

= г' cos б'Да'

(1.53)

тем больше (при Aa' = const), чем больше горизонтальная эква­ ториальная дальность до объекта.

Рис.

10.

Поверхность

Рис. 11. Схема измерения разности

равного

топоцентриче-

расстоянии

 

ского

склонения

 

5. Т о п о ц е и т р и ч е с к о е с к л о н е н и е б'. Поверхность положения

 

 

С

 

 

(1.54)

 

б' = arctg ■V&+ ч2

 

представляет собой конус, ось которого

проходит через

точку О,

параллельно оси вращения Земли (рис. 10)

 

 

 

— sin 6' cos а'

\

/ — sin 6' cos a'

\ )

grad 6'

— sin 6' sin a'

] = — I — sin 6' sin a'

 

 

cos 6'

/

r' \

cos 6'

1.(1.55)

 

grad 6' I = —

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

Ошибка определения поверхности положения

 

 

 

Ар6, = г'Дб'

 

 

(1.56)

тем больше (при Aö^const), чем больше расстояние до объекта

наблюдений.

Дг'=(г[г2' ) до д в у х то­

6.

Р а з н о с т ь р а с с т о я н и й

чек

на п о в е р х н о с т и З е м л и

(рис. 11).

28


Поверхность положения

Ar' =

h - іц)3 + (I -

У 3 +

(£ -

£і)а],/я -

(I2 + л3 +

? )'h (1-57)

представляет сооои

гиперболоид вращения

 

 

 

 

 

 

о ( cos аоcos So — cos on cos Sj

 

 

 

grad Дr' =

2 sin — I Cos So sin a2— cos Si sin on

 

 

 

 

 

V

sin So — sinSj

(1.58)

 

 

 

I grad Дг' I

= 2 sin

 

 

Ошибка определения поверхности

положения

 

 

 

 

 

А

ДГ'

 

(1.59)

 

 

 

 

Рлг' ~

2 sin ß/2

 

 

 

 

 

 

 

возрастает с уменьшением угла ß.

 

положения

позволяют

Приведенные данные

о поверхностях

оценить в

первом приближении

влияние ошибок измеренных ве­

личин

на

результаты решения геометрических задач по спутнико­

вым

наблюдениям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г л а в а

2

 

 

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ПО НАБЛЮДЕНИЯМ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ

§ 5. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ГЕОДЕЗИИ

На рис. 12 в системе прямоугольных геоцентрических координат заданы три вектора: вектор r(r) a, S) геоцентрического положения спутника, _вектор г'(г, а', S') топоцентрического положения ИСЗ и вектор R{R, Ф, L) геоцентрического положения наблюдательной станции. Первые два вектора, изменяющие свое положение с тече­ нием времени, будем называть астрономическими [18], а вектор R — геодезическим.

Три вектора связаны между собой соотношением

 

 

 

F=R + r'

(1.60)

которое

принято

называть

фундаментальным

уравнением косми­

ческой

геодезии.

 

 

 

Это уравнение позволяет решать три взаимосвязанные задачи.

1.

По результатам

наблюдений ИСЗ с пунктов земной поверх­

ности определять

элементы геоцентрического радиуса-вектора

спутника Земли и получать данные для определения так называе­ мых «мгновенных» элементов орбиты ИСЗ. Необходимым условием для решения этой задачи является наличие на поверхности Земли

29