Разработка современной схемы и модернизации государственной геодезической сети Эфиопии на основе спутниковых технологий (GPS)

Современный прогресс в геодезической науке с одной стороны, бурное развитие спутниковых измерительных средство и технологий на базе глобальных систем позиционирования типа GPS" NAVSTAR" и ГЛОНАС с другой стороны позволяют решать многочисленные научные, народнохозяйственные, оборонные и другие задачи на качественно новом уровне с высокой точностью. При этом решение перечисленных задач требует создание единой системы геодезических координат на территории страны.

Материальными носителем единой системы координат является государственная геодезическая сеть (ITC).

В классическом подходе построение и обработка составных компонентов государственной геодезической сети (плановая сеть, высотная гравиметрическая сеть) выполнялось раздельно. Однако современные спутниковые технологии позволяют реализовать единой подход к созданию государственной геодезической сети, которая строится в виде пространственного построения, состоящего из совокупности равномерно расположенных геодезических пунктов, относящихся ко всем компонентам государственной геодезической сети (к плановым, высотным, гравиметрическим сетям).

Государственная геодезическая сеть Эфиопии строилась в течение ряда лет с результатами, полученными разными иностранными геодезистами (США, Великобритании, Франции, Италии и СССР (см рис 12) и местными специалистами, по разным нормативным документам (США, СССР (инструкция о построении государственной геодезической сети 1966г)), разными методами (триангуляция, полигонометрия). Поэтому она оказалась неоднородной по плотности и точности, имеются разрывы и обширные окна в сети (см рис. 12 и 24).

Анализ показал, что государственная геодезическая сеть Эфиопии не отвечает современным требованиям, предъявляемым к опорной государственной геодезической основе.

В связи с этим государственной геодезической службой Эфиопии принято решение о полной модернизации и развитии государственной геодезической сети. При этом необходимо учитывать то обстоятельство, что арсенал технических средств построения государственной геодезической сети сильно изменился. Появились новые высокоточные высокопроизводительные, всепогодные спутниковые измерительные технологии. Внедрение данных технологий в производство, в свою очередь, требует решение ряда задач:

• разработка алгоритмов и технологий обработки спутниковых измерений,.

• обработка наземных измерений в широкой зоне,.

• объединение наземных и спутниковых сетей,.

• исследование точности элементов объединенной сети.

В комплексе эти задачи представляют собой предмет исследования данной диссертационной работы.

Следует отметить, что в диссертации в качестве полигона исследований, выбрана часть юго-западного блока государственной геодезической сети Эфиопии из проекта Голубого Нила. Это ещё связано с тем, что соискателю не удалось собрать исходные материалы на всю территорию страны. Соискатель полагает, что разработанные в диссертации применительно к юго-западному блоку теоретические, методологические, практические положения вполне можно распространить и на другие блоки государственной геодезической сети Эфиопии.

Таким образом, вырисовывается следующая структура диссертационной работы:

В первом разделе приведены сведения о физико-географических условиях и топографо-геодезической изученности территории Эфиопии.

Во втором разделе приведены сведения об основных принципах и методах построения, необходимой плотности и точности государственной геодезической сети для целей картографирования территории, референц — эллипсоиде, применяемым в Эфиопии и о преобразовании геодезических координат в проекции Гаусса Крюгера.

В третьем разделе рассмотрены сущность внедрения спутниковых технологий в топографо-геодезическое производство и вопрос источников ошибок, характерных для спутниковых измерений и ослабления их влияний.

В четвертом разделе диссертации рассмотрены вопросы объединения наземных и спутниковых сетей.

Диссертация завершается заключением, где изложены выводы, спискам литературы и приложениями.

В заключение считаю своим долгом выразить свою благодарность своему научному руководителю д.т.н. профессору заслуженному деятелю науки Маркузе Ю. И., профессорско-преподавательскому составу кафедры геодезии.

125 Выводы.

1. Назначены связи между пунктами и выполнено объединение наземных и спутниковых (GPS) геодезических сетей, опираясь на сеть триангуляции ЕТН 3 (рис.24).

2. На основании геодезической изученности Эфиопии и существующей геодезической сети спроектирована модель каркасной сети (рис.24). В основу этой сети заложены классические и современные методы использование спутниковых измерений и реализовано параметрическое (рекуррентное) уравнивание проектируемой сети с контролем грубых ошибок.

3. Доказано, что сеть ЕТН 3 на с заданной густотой пунктов может полностью удовлетворять потребности картографирования вплоть до масштаба 1:2000.

4. Приведены основные формулы и сведения о достоинстве применения рекуррентного уравнивания.

5. Рассмотрены два варианта уравнивания сети (с использованием только диагональных элементов корреляционных матриц наземных пунктов и с помощью полной корреляционной матрицы) и сделан вывод о том, что в результате совместного уравнивания точность определения координат пунктов сети ЕТН 3 повышается в среднем в 1,6 раза.

6. В сети ЕТН 3 на рис. 24 имеются обширные окна. В этих окнах спроектированы полигонометрические сети первого класса (см. рис 25, 26, 27, 28 и 29) и уравнены значения координат всех пунктов.

7. Показана возможность использования глобальных методов преобразования при объединении наземных и спутниковых (GPS) геодезических сетей, поскольку эти методы преобразования координат обеспечивают высокую точность при работе с точными координатными системами. Чтобы уменьшить ошибку перехода из одной системы в другую, в локальных областях необходимо определение параметров перехода или часть из них по измерениям на геодезических пунктах в рассматриваемой области.

8. Согласно табл.4 при топографической съемке территории Эфиопии в масштабе 1:2000 требуется, чтобы взаимное положение соседних пунктов сети было определено с ошибками ms < ОДСЫ. Доказано возможность достижния этой и даже более высокой точности при использовании совместного уравнивания наземных и спутниковых измерений.

Заключение

.

В диссертации выполнен комплекс научных исследований, положенных в основу разработки современной схемы и модернизации государственной геодезической сети Эфиопии с использованием новейших спутниковых технологий. При этом получены следующие основные результаты:

1. Показано, что существующая в Эфиопии опорная геодезическая сеть ни по площади обслуживаемой ею территории страны (около 30%), ни по точности построения, ни по строгости математической обработки не отвечает современным требованиям и не удовлетворяет запросы науки и народного хозяйства.

2. Разработаны и научно обоснованы основные положения о создании государственной геодезической сети Эфиопии.

3. Разработаны основные научные положения и конкретный проект построения высокоточной опорной геодезической сети Эфиопии, предусматривающий построение спутниковой сети на территории страны в обжитых и экономически перспективных регионах, а также проектирование и создание новых геодезических сетей сгущений.

4. Показано, что современная геодезическая сеть даже при использовании новейших спутниковых технологий должна создаваться в соответствии с принципом перехода от общего к частному, предусматривающего деление ее на классы.

5. Доказано, что по сравнению с эллипсоидом WGS-84 применяемый в Эфиопии эллипсоид Кларка II из-за больших погрешностей его полуосей дает искажение линейного масштаба на его поверхности, достигающее 1:11 000, и сделано предложение о необходимости замены его на более точный.

6. Показано, что разработанный в диссертации проект опорной геодезической сети по точности построения вполне отвечает современным требованиям и обеспечивает не только картографирование страны в таком крупном масштабе как 1:2000, но и решение на ее основе научных и инженерно-технических задач на высоком уровне. Проект сети может быть рекомендован для реализации в дальнейшем на практике.

7. Доказано необходимость применения алгоритма широкой зоны (полосы) при уравнивании обширных наземных геодезических сетей, расположенных в разных координатных зонах и объединении спутниковых и наземных геодезических сетей.

8. Доказан и сделан вывод о том, что в результате совместного уравнивания наземных и спутниковиых геодезических сетей (ЕТН 3), точность определения координат пунктов сети повышается в среднем в 1,6 раза.

9. Показано, что применяемый во многих коммерческих программах способ объединения наземных и спутниковых сетей основан на раздельном уравнивании сети GPS с фиксацией одного пункта безошибочным, с последующим вычислением параметров преобразования координат упрощенным способом и преобразованием не окончательно уравненного вектора (S), хотя из-за высокой точности измерения базисных линий он и может приводить к удовлетворительным результатам, но как всякий приближенный способ требует специального исследования. При этом особенно сложным становится вопрос оценки точности результатов. Поэтому предпочтение следует отдать рассмотренным в диссертации строгим способам, тем более что объем вычислений увеличивается по сравнению с приближенным способом не намного.