Разработка картографических проекций реальных поверхностей небесных тел и способов их исследования

Основные результаты и выводы исследований следующие:

1 Выполнен обзор исследований в области разработки проекций реальных поверхностей и приведён исторический обзор их картографирования.

2 Разработаны теоретические аспекты картографических проекций реальных поверхностей небесных тел.

3 На основе анализа традиционных картографических проекций разработана методика определения классов и вариантов картографических проекций для карт небесных тел с различным территориальным охватом.

4 Разработана классификация проекций нового типа.

5 Разработаны предварительные способы оценки достоинств картографических проекций.

6 Разработаны модели высот реальных поверхностей небесных тел с использованием аппроксимирующих зависимостей.

7 На основе анализа вида картографических сеток рекомендованы конкретные варианты проекций реальных поверхностей небесных тел для картографирования Фобоса.

8 Исходя из анализа и обобщения вариантов создания математической основы карт небесных тел сложной формы, приведены технологические схемы построения картографических сеток проекций реальных поверхностей в зависимости от имеющихся исходных материалов.

9 Создан Альбом картографических сеток реальной поверхности Фобоса с различным территориальным охватом.

Диссертация является первым шагом на пути разработки теоретических аспектов получения проекций реальных поверхностей тел нерегулярной формы, поэтому проблемы, затронутые в ней, предстоит развивать в будущем с привлечением специалистов соответствующей отрасли знаний. Окончательное решение вопросов возможно на основе международного сотрудничества между странами, имеющими космические программы по исследованию небесных тел Солнечной системы, а также странами, в которых имеются специалисты в областях естествознания, относящихся к исследованию и картографированию планет, спутников, астероидов, комет и др.

На основе выполненных исследований сформулируем вопросы, подлежащие решению в дальнейшем:

1. Создание опорных сетей на поверхности различных небесных тел нерегулярной формы на основе выполнения астрометрических и фотограмметрических работ, что послужит основой для разработки моделей высот.

2. Развитие теории определения фигур небесных тел сложной формы на основе использования материалов космического зондирования, а также материалов другого вида как основы для решения проблемы их отображения.

3. Исследование изображений реальных поверхностей, полученных различными съемочными системами.

Данные проблемы выходят за рамки круга картографических задач.

4. Разработка картографических проекций реальных поверхностей небесных тел существенно нерегулярной формы.

5. Определение оптимальных вертикальных масштабов построения изображения реальных поверхностей.

6. Определение способов преобразования одних картографических проекций реальных поверхностей в другие.

7. Разработка проекций, в которых учитываются отклонения только по оси абсцисс или ординат.

8. Уточнение способов оценки достоинств картографических проекций реальных поверхностей небесных тел на основе разработанных в диссертации предварительных способов.

9. Сравнительный анализ одноименных картографических проекций, описывающих реальные изображения, полученные с использованием различных съемочных систем и систем координат.

10. Определение по снимкам реальных поверхностей небесных тел и величин смещений за счет их превышения относительно гладких поверхностей и получение картографических проекций по этим данным.

11. Сравнительный анализ математических моделей космических снимков реальных поверхностей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В соответствии с поставленной целью выполнены теоретические и экспериментальные исследования на тему, посвященную разработке нового класса картографических проекций реальных поверхностей небесных тел.

Главный итог диссертации: получены картографические проекции, обеспечивающие картографирование небесных тел сложной формы (планет, спутников, астероидов, ядер комет и др.), предложены способы исследования этих проекций.

Теоретические и практические результаты работы дают возможность изучать морфологию небесных тел в курсах астрономии и планетологии, картографировать в проекциях реальных поверхностей небесных тел геологические данные, отражательную способность тела и другие свойства. Разработанные модели высот позволяют увеличивать частоту картографической сетки до необходимого интервала, используя математическое описание реальной поверхности тела с помощью аппроксимирующих зависимостей.

1. Атлас обратной стороны Луны. М.: АН СССР, 1960, Ч. 2, — М.: НаукаД967, ч. 3, -М.: Наука, 1975.

2. Атлас планет Земной группы и их спутников. Под ред. Большакова В. Д. и др. -М.: МИИГАиК, 1992.

3. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: Подход с использованием ЭВМ. Пер. с англ. М.: Мир, 1982.

4. Билич Ю. С., Васмут А. С. Проектирование и составление карт: Учебник для вузов. -М.: Недра, 1984.-364 С.

5. Богинский В. М. Способ изыскания произвольных проекций мелкомасштабных карт М.: Недра, 1972.

6. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное. — М.: Наука, Гл. ред. Физ. — мат. лит., 1986.

7. Бугаевский Л. М., Вахрамеева Л. А. Геодезия. Картографические проекции: Справочное пособие. М.: Недра, 1992. — 293 С.

8. Бугаевский Л. М., Цветков В. Я. Геоинформационные системы: Учебное пособие для вузов. М.: Златоуст, 2000.

9. Бугаевский Л. М. Математическая картография: Учебник для вузов. М.: 1998.

10. Бугаевский Л. М. Теория картографических проекций регулярных поверхностей. -М.: Златоуст, 1999.

11. Бугаевский Л. М., Нырцов М. В. Теоретические аспекты разработки картографических проекций реальных поверхностей небесных тел//Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1998, № 3, с.98 108.

12. Бугаевский Ю. Л. Варивалентная проекция типа псевдоцилиндрической для анаморфированных карт//Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1987, № 1, с. 100 -107.

13. Бугаевский Ю. Л. Переменно-масштабные проекции для создания анаморфированных карт//Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка,. 1986, № 5, с. 139−144.152.

14. Н. Буров Ю. Л. Фотограмметрическая съемка элементов интерьера архитектурного сооружения. Диссертация на соискание ученой степени к. т. н. М., 1984.

15. Васмут А. С., Бугаевский Л. М., Портнов A.M. Автоматизация и математические методы в картосоставлении: Учебное пособие для вузов. М.: Недра, 1991. -391С.

16. Вахрамеева Л. А., Бугаевский Л. М., Казакова З. Л. Математическая картография: Учебник для вузов. М.: Недра, 1986. — 286 С.

17. Демидович Б. П., Марон И. А. Основы вычислительной математики. М.: Гос — е изд — во физико-математической литературы, 1963.

18. Карта Фобоса. Масштаб 1:100 000/ Сост. МИИГАиК при участии МГУНауч. Рук. В. Д. Большаков, отв. Ред. В. П. Белов и др. М., 1988.

19. Картография. Вып. 1−3: Сб. пер. ст. М.:Прогресс, 1983;1988.

20. Кошкарев А. В., Тикунов B.C. Геоинформатика/Под ред. Д. Ь. Лисицкого. М.: Картгеоцентр — Геоиздат, 1993.

21. Л. М. Бугаевский, А. М. Портнов Теория одиночных космических снимковМ.:Недра.1984, 280 С.

22. Мороз В. И. Физика планеты Марс. М.: Наука, 1978. 351 С.

23. Нырцов М. В. Разработка картографических проекций реальных поверхностей небесных тел. Дипломный проект. М.: МИИГАиК, 1992.

24. Очерки сравнительной планетологии. Флоренский К. П., Базилевский А. П. и др. -М.:Наука, 1981.

25. Поверхность Марса. Академия Наук СССР. Ордена Ленина Институт геохимии и аналитической химии им. Вернадского. Отв. ред. А. В. Сидоренко. М.:Наука, 1980.

26. Поллак Дж. и др. Телевизионные наблюдения Фобоса и Деймоса с «Маринер-9». -в кн.: Новое о Марсе. М.: Мир, 1974, с. 50 — 56.

27. Салищев К. А. Картоведение: Учебник. 3-е изд. — М.: Изд-во МГУ, 1990. — 400 С.

28. Сафонова О. Э. Разработка математической основы для реставрации интерьера архитектурных сооружений. Дипломный проект. М.: МИИГАиК, 1980.

29. Смирнов Л. Е. Трехмерное картографирование. Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та, 1982. -104 С.

30. Соловьев М. Д. Математическая картография. М.: Недра, 1 969 153.

31. Справочник геодезиста (в двух книгах). Изд. 2, перераб. и доп. М.'.Недра, 1975.

32. Телевизионные исследования Фобоса/Г.А. Аванесов, Б. С. Жуков, Я. JI. Зиман и др. М.: Наука, 1994. — 168 С.

33. Тюфлин Ю. С. Космическая фотограмметрия при изучении планет и спутников. -М.: Недра, 1986.-247С.

34. Угроза с неба: рок или случайность? /Под ред. А. А. Боярчука. М.: Космосинформ, 1999, 218 С.

35. Урмаев Н. А. Теория томографического преобразования и её применение в математической картографии и составлении карт//Тр. ЦНИИГАиК, Вып. 113, М., 1956.

36. Флоренский К. П., Базилевский А. Т. и др. Очерки сравнительной планетологии. -М.: Наука, 1981.

37. Хемминг Р. В. Численные методы для научных работников и инженеров. -М.:Наука, 1968.

38. Шевченко В. В, Родионова Ж. Ф. Глобус Марса еще одна «планета» у вас на столе. — М.: ГАИШ, МГУ, 1993.

39. Atlas of Mars. The 1: 500 000 Map Series/R. M. Batson, P. M. Bridges, J. L. Inge. -NASA, 1979, p. 128.

40. Basilevsky А. Т., Chernaya I. M. Craters of Phobos and Deimos: Photogeologic study//Abstracts X Lunar Planet. Sci. Conf. March 19 23, 1979, p. 69 — 71.

41. Batson, R.M. and Edwards, K. 1987 «Cartography of irregular satellites"//Reports of the Planetary Geology and Geophysics Program, 1986, NASA Technical Memorandum 89 810 (Washington, dc: National Aeronautics and Space Administration) 525−26.

42. Batson, R.M. and Edwards, K. and Duxbury, Т. C. 1992 'Geodesy and cartography of the Martian satellites' Mars, ed. H.H. Kieffer et al. (Tucson: University of Arizona Press) ch. 36.

43. Belton, M.J.S., et al. 1991 The spin state and homogeneity of Comet Halley’s nucleus'//Icarus 93, 183−93.

44. Blunck, J. 1994 Der Rote Planet im Karten Bild (Berlin: Justus Perthes Verlag Gotha GmbH).

45. Born G. H., Duxbury Т. C. The motions of Phobos and Deimos from Mariner 9 TV data. Celestial Mechanics, 1975, v. 12, p. 77−83 154.

46. Campbell, D. В., Black, G. J., and Ostro, S. J. 1994 'Asteroids and comets: Future imaging opportunities with earth based radar systems'//(abstract) Bulletin of the American Astronomical Society 26,1167.

47. Clare В. C. et al. The Viking X-ray Fluorescence Experiment: Analitical Methods and Early Results. J. Geophys. Res., 1977 v.82, # 28 p.215−217.

48. Croft, S. K. 1992 'Proteus: Geology, shape and catastrophic destruction'//Icarus 99, 40 219.

49. Damon P. Simonelli, Peter C. Thomas, Brian T. Carcich, and Joseph Veverka. The generation and use of numerical shape models for irregular Solar system Objects//Icarus * 103 49−61 (1993).

50. Davies, M. E., et al. 1994 'The direction of the North Pole and the control network of Asteroid 951 Gaspra'//Icarus 107, 18−22.

51. Duxbury Т. C. Phobos transit of Mars as viewed by the Viking cameras//Science, 1978. v. 199, N 4334, p. 1201—1202.

52. Duxbury Т. C. Phobos, Deimos and Mars. Second International Colloquium on Mars, January 15−18,1979, NASA Conf. Publ. 2072, p. 24.

53. Duxbury Т. C. 1991 'An analytical model for the Phobos surfaceV/Planetaiy and Space Science 39, 355−76.

54. Duxbury Т. C., and Callaghan, J. D. 1989 'Phobos and Deimos control networks'//Icarus 77, 275 86.

55. Eberhart, J. 1988 'Phobos: Mission to a Martian PotatoV/Science News 133, 392 -93(1.2−39).

56. Greeley, R., and Batson, R. M. 1990 Planetary Mapping (Cambridge: Cambridge University Press) 1996 NASA Atlas of the Solar System (Cambridge: Cambridge University Press).

57. Helfenstein, P., 1994 'Galileo photometry of Asteroid 951 Gaspra'// Icarus 107, 37 60.

58. Hudson, R. S., and Ostro, S. J. 1994 'Shape of Asteroid 4769 Castalia (1989 PB) from inversion of radar imagesV/Science 263, 940 43.

59. Hudson, R. S., and Ostro, S. J. 1995 'Shape and nonprincipal axis spin state of Asteroid 4179 ToutatisV/Science 270, 84 86.

60. Kennie T. J. M. McLaren R. A. Modeling for digital terrain and landscape visualization// Photogrammatric record 1988 vol. 72 № 12 pp. 711 745 155.

61. Maxim V. Nyrtsov, Lev M. Bugaevsky, Kira B. Shingareva. Mathematical planetary cartography basis for non-spherical celestial bodies. Proceedings from 19th International Cartographic Conference. Ottawa, 1999. — Vol. 1,2. — 1908 p.

62. Noland, M., and Veverka, J. 1977 The photometric functions of Phobos and Deimos II: Surface photometry of Deimos//Icarus 30, 200 211.

63. Ostro, S.J., Rosema, K. D., et al. 1995a 'Extreme elongation of Asteroid 1620 Geographos from radar imagesV/Nature 375, 474−77.

64. P. J. Stooke. Miscellaneous planetary maps. Maps 1999 CD ROM. Department of Geography University of Western Ontario, London, Ontario Canada N6A 5C2.

65. P.J. Stooke and A. Abergel. Morphology of the nucleus of comet P/Halley//Astron. Astrophys. 248, 656 668 (1991).

66. Pang K.D. et al. The composition of Phobos: evidence for carbonaceous chondrite from spectral analysis//Science, 1978, v. 1999, # 4324, p. 64 66.

67. Philip J. Stooke and C. Peter Keller. Map projection for non-spherical worlds/the variable-radius map projections//Cartographica.Vol. 27, summer 1990, pp.82 100.

68. Philip J. Stooke. Atlas of Phobos CD-ROM. Department of Geography University of Western Ontario London, Ontario, Canada N6A 5C2, April 1999.

69. Philip J. Stooke. Mapping Worlds with Irregular Shapes//The Canadian Geographer / Le Geographe canadien 42, no. 1, 1998.

70. Philip J. Stooke. Planetary maps 1999 CD-ROM. Department of Geography University of Western Ontario London, Ontario, Canada N6A 5C2, August 1999.

71. Pollack J. B. et al. Mariner 9 Television Observations of Phobos and Deimos, 2//J. Geophys. Res., 1973, V. 78, N. 20, p. 4313 4326.

72. Rabinowitz, D. L. 1988 'A source map for dust jets observed in the coma of Comet P/Halley'// Astronomy and Astrophysics 200, 225 47.

73. Simonelli, D. P., Thomas, P. C., et al. 1993 'The generation and use of numerical shape models for irregular solar system objectsY/Icarus 103,49−61.

74. Smart J., Mason M., Corrie G. Assessing the visual impact of development plans. -GIS'90: Int. Symp. Geogr. Inf. Syst. «Making it work», Vancouver March 13−16, 1990//Proc. Vancouver, 1990, pp. 19−27.

75. Snyder, J. P. 1985 'Conformal mapping of the triaxial ellipsoid'//Survey Review 28, 130 -48 156.

76. Stooke, P. J. 1982 'Phobos and Deimos' 1983 Yearbook of Astronomy, ed P. Moore (London: Sidgwick and Jackson Ltd.) 154−57.

77. Stooke, P. J. 1986 'Automated cartography of non-spherical worldsV/Proceedings of the Second International Symposium on Spatial Data Handling, Seattle, wa, July 1986, 523 -36.

78. Stooke, P. J. 1988 'Cartography of non-spherical worlds' Phd dissertation. University of Victoria, Victoria, British Columbia.

79. Stooke, P.J. and Keller, C.P. 1990 Map projections for Non-Spherical Worlds: The Variable-Radius ProjectionsV/Cartographica 27, 82 200.

80. The puzzling moons of Mars. J. Veverka et al.//Sky and teleskope, September 1978 (2.24).

81. Thomas C. Duxbury, John D. Callahan C. Ocampo. Phobos: Close encounter imaging from the Viking orbiters// NASA reference publication 1109, 1984.

82. Thomas C. Duxbury. An analytic model for the Phobos surface. Planetary and Space Sciences, January, 1990.

83. Thomas, P. 1979 'Surface features of Phobos and DeimosV/Icarus 40,223 43.

84. Thomas, P., and Veverka, J. 1985 'Hyperion: Analysis of Voyager observations'// Icarus 64,414−24.

85. Thomas, P., Veverka, J., Belton, M.I.S., and the GALILEO IMAGING SCIENCE TEAM 1994 'Ida: Topography, slopes and grooves'//Lunar and Planetary Science (Houston: Lunar and Planetary Science Institute) 1395−96.

86. Thomas, P., Veverka, J., Carcich, В., et al. 1994 'The unusual shape of 243 Ida'//(abstract) Bulletin of the American Astronomical Society 26,1155.

87. Thomas, P., Veverka, J., Morrison, O., et al. 1983 'Phoebe: Voyager 2 Observations' journal of Geophysical Research 68, 8736 42.

88. Thomas, P. C. 1993 'Gravity, tides and topography on small satellites and asteroids: Application to surface features of the Martian satellites'//Icarus 105, 326 44.

89. Thomas, P. C., Veverka, J., Simonelli, O., et al. 1994 'The shape of Gaspra'// Icarus 107, 23−36.

90. Tolson R. H. et al. Viking first encounter of Phobos: Preliminary Results//Science, 1978 V. 199, N4324, p. 61−64.

91. Turner, R. 1978 'A model of Phobos'// Icarus 33, 116−40 157.

92. Veverka J., Duxbury Т. C. Viking Observations of Phobos and Deimos: Preliminary Results./! Geophys. Res., 1977, v. 82, N 28, p. 4213 4223.

93. Veverka, J., Thomas, P., Davies, M., and Morrison, D. 1981 'Amalthea: Voyager imaging resultsV/Journal of Geophysical Research 86, 8675 92.

94. Mathematical Planetary Cartography Basis for Non-Spherical Celestial Bodiessubmitted to the Executive Committee.

95. Michael Wood president 1995;1999.

96. The UNIVERSITYo/WESTERN ONTARIO1. Department of Geography27 July 2000.

97. Philip J. Stooke, Ph.D. Associate Professor and Graduate Chair Department of Geography (519)661−2111 ext. 85 022 pjstooke@julian.uwo.ca1. Sincerely,.

98. Social Science Centre • London, Ontario • Canada • N6A 5C2 Telephone: (519) 661−3423 • Fax: (519) 661−3750 http://sparky.sscl.uwo.ca.