Совершенствование национальной геодезической сети Ливана с использованием результатов спутниковых наблюдений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.32, кандидат технических наук Мустафа Ассад Али

• Мустафа Ассад Али
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мустафа Ассад Али

Введение

1. Географическое описание Ливана, история геодезических работ в Ливане

2. Национальная геодезическая сеть Ливана, созданная методом триангуляции, национальная система координат

2.1. Общее описание геодезической сети Ливана, состав измерений

2.2. Базисные; угловые и астрономические измерения

2.3. Нивелирование и измерения силы тяжести

2.4. Точность сети триангуляции

2.5. Существующая система координат

2.5.1. Геоид

2.5.2. Референц-эллипсоид

2.5.3. Используемая геодезическая проекция

3. Спутниковые геодезические измерения

3.1. Структура GPS NAVSTAR

3.2. Структура ГЛОНАСС

3.3. Измерения GPS в геодезической сети Ливана

4. Уточнение сети триангуляции с использованием GPS

4.1. Выявление ошибок угловых и линейных измерений

4.2. Повторное уравнивание сети триангуляции

5. Методы трансформирования координат

5.1. Трехмерное (3-D) трансформирование

5.1.1. Выполнение трехмерного (3-D) трансформирования

5.1.2. Анализ результатов трехмерного (З-О)трансформирования

5.2. Двухмерное (2-D) трансформирование

5.2.1. Определение параметров двухмерного трансформирования

5.2.2. Геодезические проекции

5.2.3. Проекция Гаусса - Крюгера

5.2.4. Вычисление координат пунктов геодезической сети Ливана в геодезической проекции Гаусса - Крюгера

5.2.5. Выполнение двухмерного (2-0) трансформирования

6. Вновь полученные данные измерений и результаты их обработки 66 6.1. Интерполирование поправок в координаты пунктов сети триангуляции

6.1.1. Аналитический метод интерполирования

6.1.2. Графический метод интерполирования

7. Анализ результатов' 81 Заключение 84 . Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование национальной геодезической сети Ливана с использованием результатов спутниковых наблюдений»

Национальная геодезическая сеть Ливана создана в виде сплошной сети триангуляции. Сеть вытянута с сёверо - северо - востока на юго - юго -запад. Размеры сети с севера на юг примерно 200 километров и с запада на восток - примерно 40 километров. Средняя широта Ливана - примерно 34 градуса северной широты. Средцшя долгота Ливана - примерно 36 градусов восточной долготы. Полевые измерения в национальной геодезической сети Ливана выполнены русскими геодезистами. Общее руководство проектом осуществляли французские геодезисты. Французские же геодезисты выполнили общее уравнивание сети, составили каталог координат пунктов и сдали результаты работы правительству Ливана.

Масштаб и ориентировка геодезической сети Ливана в основном заданы одним базисом, расположенным примерно в центре сети. На концах базиса определены пункты Лапласа. Длина базиса измерена инварными лентами.

На пунктах геодезической сети выполнены измерения силы тяжести. Высоты некоторых пунктов определены точным геометрическим нивелированием. За начало отсчета высот принят средний уровень Средиземного моря в пункте Бейрут.

Опорная геодезическая сеть Ливана создана в соответствии с существовавшей в начале двадцатого века традиционной технологией. Эту традиционную технологию геодезисты успешно использовали во многих странах. В том числе и в СССР. Однакс геодезическую сеть Ливана нельзя признать созданной успешно. Причина такого утверждения заключается в следующем.

Опорная геодезическая сеть Ливана и часть опорной геодезической сети Сирии, вытянутая вдоль западного берега Средиземного моря, составляют единое целое. В северо - северо - восточной части этой вытянутой геодезической сети также измерен базис. На концах этого базиса определены пункты Лапласа. Оказалось, что невязка угловых измерений между двумя I азимутами Лапласа составляет 47,5 угловых секунд. Такая величина угловой невязки недопустима для сети триангуляции первого класса. Тем не менее, результаты угловых и азимутальных измерений были включены в совместную обработку.

Такой подход к обработке результатов измерений в национальной опорной геодезической сети Ливана вызвал искажения этой сети. Вместе с тем, именно координаты пунктов национальной геодезической сети Ливана задают систему координат этой страны. Отсюда следует, что система координат Ливана изначально была задана некорректно. Рано или поздно эта некорректность должна была проявиться. Это и случилось, когда на пунктах геодезической сети Ливана начали выполнять спутниковые измерения GPS.

В результате измерений GPS получены координаты пунктов геодезической сети Ливана в WGS-84. Возникла необходимость сравнить координаты пунктов, полученные методом триангуляции, и координаты тех же пунктов, полученные GPS. Возникла также необходимость определить параметры, связывающие заданную ранее национальную систему координат и систему координат, фиксированную с использованием GPS. Это сравнение и это определение были выполнены. Результат оказался неудовлетворительным. Оказалось, что система координат Ливана имеет разворот на 3-4 угловые секунды относительно WGS-84. Кроме того, масштаб геодезической сети Ливана искажен. Искажения по отдельным линиям доходят до 10'5.

Автору диссертации известно, что проблема совершенствования национальной геодезической сети существует практически во всех странах. Эта проблема существует и в таких сравнительно небольших странах, например, как Катар или Вьетнам. По этой -проблеме имеется много публикаций. Автор изучил эти публикации и учел в содержание этих публикаций в своей диссертации. Однако, в сравнении с геодезическими сетями других стран, геодезическая сеть Ливана, созданная методом триангуляции, имеет особенности. Прежде всего такая особенность состоит в том, что национальная геодезическая сеть Ливана содержит систематический разворот. Именно эту проблему автор в первую очередь и должен разрешить.

Цель диссертации состоит в том, чтобы уточнить существующую геодезическую сеть Ливана и определить параметры трансформирования, связывающие, национальную систему координат и WGS-84. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи.

Дать краткое географическое описание Ливана. Описать национальную геодезическую сеть Ливана, созданную методом триангуляции.

Описать спутниковые измерения, выполненные и выполняемые в геодезической сети Ливана.

Использовать результаты измерений GPS для того, чтобы выявить ошибки измерений в сети триангуляции; выполнить повторное уравнивание сети триангуляции.

Описать методы трехмерного и двухмерного трансформирования.

Выбрать метод трансформирования для геодезической сети Ливана.

Выполнить трансформирование.

Усовершенствовать национальную опорную геодезическую сеть Ливана.

Тема диссертации является актуальной. Опорная геодезическая сеть любой страны, в том числе геодезическая сеть Ливана, требует постоянного совершенствования. Применение спутниковых методов дает такую возможность. Однако это не означает, что имеется простая возможность заменить координаты пунктов триангуляции на координаты тех же пунктов, полученные с помощью GPS. Координаты пунктов триангуляции являются основой кадастра Ливана. Поэтому необходимо получить научно обоснованное решение, которое позволило бы корректно сочетать "старую" систему координат, фиксированную координатами пунктов сети триангуляции, и "новую" систему координат, фиксированную координатами тех де пунктов, полученных с использованием GPS.

Научные решения, полученные в диссертации, обладают новизной. Впервые для территории Ливана разработана и применена методика оценки точности геодезической сети, созданной методом триангуляции, с использованием спутниковых измерений. Выявлено влияние ошибок угловых и линейных измерений. Влияние ошибок угловых и линейных измерений на точность сети оценено раздельно. Выбран рациональный метод трансформирования координат. Выполнено новое уравнивание опорной геодезической сети Ливана. В результате получены уточненные координаты пунктов геодезической сети. Предложено использовать новую для Ливана геодезическую проекцию Гаусса - Крюгера.

Практическая значимость диссертации определяется тем, что выполненные разработки позволяют повысить точность опорной геодезической сети Ливана. В свою очередь это повысит точность и достоверность всех геодезических,w, картографических и кадастровых материалов страны.

Личный вклад автора состоит в том, что он самостоятельно решил все сформулированные ранее задачи. Кроме того,- автор принимал личное участие в качестве инженера исполнителя в выполнении спутниковых наблюдений на пунктах геодезической сети Ливана.

Апробация результатов выполнена в виде одного доклада.

Заключение диссертации по теме «Геодезия», Мустафа Ассад Али

Заключение

Данная диссертация представляет собой научную квалификационную работу, в которой предложены научно обоснованные технические разработки, обеспечивающие решение важной прикладной задачи по совершенствованию геодезической сети Ливана. Автором решены все задачи, сформулированные во введении. В ходе решения разработаны следующие новые научные положения, выносимые на защиту.

1. Методика оценки точности геодезической сети, созданной методом триангуляции, с использованием спутниковых измерений.

2. Результаты использования разработанной методики по пункту 1. Эта методика позволила выявить и раздельно оценить ошибки угловых и линейных измерений в сети триангуляции Ливана.

3. Результаты трансформирования геодезической сети Ливана.

4. Результаты нового уравнивания опорной геодезической сети Ливана.

5. Способ интерполирования поправок координат пунктов геодезической сети Ливана.

Содержание разделов 1 и 2 опубликовано в работах [18, 28, 29]. Содержание раздела 5 опубликовано в работах [28, 29]. Содержание раздела 6 опубликовано в работе [30].

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мустафа Ассад Али, 2004 год

1. Багратуни Г.В. Курс сфероидической геодезии. Москва, Геодезиздат, 1962. 247 с.

2. Баранов В.Н., Бойко Е.Г. Космическая геодезия. Москва. Недра. 1986. 407 с.

3. Большаков В.Д., Деймлих Ф., Голубев А.Н., Васильев В.П. Радиогеодезические и электрооптические измерения. Москва. Недра. 1985. 303 с.

4. Галазин и др. Параметры Земли 1990. Координационный и научно-информационный центр. Москва. 1998. 40 с.

5. Гельмерт Ф.Р. Математические теории высшей геодезии. Москва. Геодезиздат, 1962. 403 с.

6. Глумов В.П. Основы морской геодезии. Москва. Недра. 1983. 184 с.

7. Закатов П.С. Курс высшей геодезии. Изд. 2. Москва, Геодезиздат, 1962. 498 с.

8. Красовский Ф.Н. Руководство по высшей геодезии. Ч П. Москва, Геодезиздат, 1942, 550 с.

9. Маркузе Ю.И., Бойко Е.Г., Голубев В.В. Геодезия. Вычисление и уравнивание геодезических построений. Москва. Картгеоцентр и Геодезиздат. 1984.305 с.

10. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии. Москва, "Недра", 1969. 304 с.

11. Пеллинен Л.П. Высшая геодезия. Теоретическая геодезия. Москва. Недра. 1975. 263 с.

12. Практикум по высшей геодезии. Под редакцией проф. Яковлева Н.В. Москва. Недра. 1982. 368 с.

13. Серапинас Б.Б. Основы спутникового позиционирования. Москваг Издательство Московского Университета. 1998. 82 с.

14. Урмаев H.A. Сфероидическая геодезия. Москва, РИО ВТС, 1955. 188 с.

15. Урмаев М.С. Орбитальные методы космической геодезии. Москва. Недра. 1981.256 с.

16. Харисов В.Н. и др. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. Москва. ИПРЖ. 1999. 283.С.

17. Шануров Г.А., Мельников С.Р. Геотроника. Москва. МИИГАиК. 2001. 136.

18. Шануров Г.А., Мустафа Ассад Али. Современное состояние государственной геодезической сети Ливана. Геодезия и аэрофотосъемка. N 3, Москва. 2002, с. 60-65.

19. Gervaise J,Mayoud М,. National and engineering survey 337 pp .

20. Hofmann-Wellenhof, H.Lichtenegger and J.Collins Global positioning system (1992-1993) 325 pp.

21. Hapgood, M. A., Space physics coordinate transformations: A user guide, Planet. Space Sci., 40 (5), pp. 711-717, 1992.

22. Hapgood, M. A., Space physics coordinate transformations: the role of precession, Ann. Geophysicae, 13, pp. 713-716, 1995.

23. Hapgood, M. A., Corrigendum, Planet. Space Sci., 45 (8), pp. 1047, 1997. •'24. Memorial, Description Geometrique des Etats du Levant.Paris, 1932, 161pp. ' Tome VI.

24. Memorial, Description Geometrique des Etats du Levant. Paris, 1932, 44 -91pp.

25. Mémoires de L'observatoire de Ksara, Liban, 1953, 9pp, lOpp, 22pp, 23pp.

26. Mission Geodesique en Syrie, Colonel Perrier, Paris. 1931. 20pp.

27. Mustafa. A.A. Ground Survey Report. MAPS geosystem, Baalbek, Lebanon.1997. 65 pp.

28. Mustafa.A.A. Ground Survey Report. MAPS geosystem, Younine, Lebanon.1998. 60 pp.

29. Mustafa.A.A. Surveying and technology. Ordre des Ingénieurs, magazine, • Beirut. 1997. 55 pp.

30. Russell, C. T., Geophysical Coordinate Transformations, Cosmic

31. Electrodynamics, 2 , pp. 184-196, 1971.

32. Repport de L'union geodesique,Stockholm, 11-23 Août 1930,17pp.59pp.

33. Surveying. Barry E .Kavanagh and S.J.Glenn Bird

34. Strange W.E. Three-dimentional differential positioning using GPS. 1985. 543 548pp.

35. Remondi B.W. GPS phase, modeling, processing, center of space research. 1984.361-377pp.

36. Remondi BW, Hofmann-Wellenhof B Accuracy of GPS broadcast orbits for Relative surveys.Technical report NOS 132, NGS45. 1989.

37. Landau H GPS processing techniques in geodetic networks. 1990. 373- 386pp.

38. Richardus P. Map projections for geodesists, cartographers and geographers. 1972. vol. 1:87-96.