Краткие сведения о других методах создания опорных геодезических сетей

Опорные сети из астрономических пунктов. При топографических съемках территории в масштабе 1 : 100 000 и мельче опорную сеть можно создать из астрономических пунктов, отстоящих друг от друга не менее чем на 80—100 км. При этом астрономические широты и долготы надлежит исправить поправками  за  уклонения  отвесных линий.  Эти   поправки  в  первом приближении можно вычислить по данным гравиметрической съемки. Такой метод создания опорной геодезической сети применялся более 40 лет тому назад при картографировании в масштабе 1: 100 000 горных районов на северо-востоке страны и в Средней Азии. Теперь в этих районах построена государственная геодезическая сеть высокой точности.

 

   Рис.  16.  Схема динамической триангуляции

 

Динамическая триангуляция или триангуляция с подвижными визирными целями. Сущность этого метода состоит в следующем. Пусть известны координаты исходных пунктов А и В, требуется определить координаты пунктов С и D, которые находятся на значительном расстоянии от пунктов Л и В и не видны с этих пунктов (рис. 16). Задачу решают следующим образом. С самолета или вертолета, пролетающего примерно посредине между пунктами А и Dв направлении перпендикуляра к линии AD, сбрасывают светящуюся цель т и синхронно наблюдают ее со всех четырех пунктов (исходных и определяемых), измеряя при каждом положении m1,m2 ... светящейся цели указанные горизонтальные углы.

Используя известную сторону АВ и измеренные при ней углы, решают треугольники АВт1, АВт2, ... и затем вычисляют координаты точек m1, т2, . . . тп. По координатам точек mi- (i=l, 2, ..., п) и измеренным на пунктах С и Dгоризонтальным углам в конечном итоге определяют координаты этих пунктов.

Метод динамической триангуляции был предложен в 1920 г. финским геодезистом Вяйселя. В сороковых годах с помощью этого метода были соединены между собой африканские и европейские триангуляции (через остров Крит), датские и норвежские триангуляции (через пролив Скагеррак).

Спутниковые методы создания геодезических сетей. В курсе космической геодезии подробно рассматриваются геометрические и динамические методы определения координат точек из обработки наблюдений ИСЗ. В первом случае ИСЗ используются при определении координат как пассивные визирные цели, например, при синхронных измерениях расстояний с исходных и определяемых пунктов до ИСЗ. Во втором случае ИСЗ являются носителями координат. Американская навигационная система Transit позволяет автономно определять геоцентрические прямоугольные координаты X, У, Z точек земной поверхности с ошибкой 3—5 м при 40—50 прохождениях ИСЗ в течение недели.

 

 Рис. 17. Схема измерений методом длиннобазисной  радиоинтерферометрии

 

Для определения приращений координат между исходным и определяемым пунктом с более высокой точностью (в системе координат исходного пункта) применяют «метод транслокации», предусматривающий синхронные наблюдения ИСЗ с этих пунктов. При расстояниях 100—500 км приращения координат определяются в этом случае с ошибкой 0,3—1,3 м.

В настоящее время создаются более совершенные и более точные навигационные системы: Глонас в России и Navstar (GPS) в США. Каждая из них состоит не менее чем из 18 спутников Земли и позволяет в любой момент времени и практически в любой части земного шара определять геоцентрические координаты точек с точностью более высокой, чем при использовании навигационной системы Transit, которая прекратит свое функционирование в ближайшие годы.

Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ). Этот метод позволяет с помощью радиоинтерферометра определять с высокой точностью длины и направления хорд между пунктами, удаленными относительно друг от друга на многие тысячи километров, обеспечивая при этом синхронизацию стандартов частоты на данных пунктах и уточняя одновременно параметры вращения Земли, а также координаты наблюдаемых внегалактических источников радиоизлучения (квазаров). Этот метод впервые был предложен советскими учеными Н. С. Кардашевым, Л. И. Матвеенко и Г. Б. Шоломницким в 1965 г. и получил широкое распространение в радиоастрономии. В последние годы он начинает применяться и при создании глобальных сетей наивысшей точности, а также в целях изучения геодинамических явлений и т. п.

Радиоинтерферометр состоит из двух радиотелескопов, устанавливаемых на значительном расстоянии D(рис. 17) друг от друга, которое называют базой интерферометра. Радиотелескопы синхронно ведут прием излучения одного и того же внегалактического точечного  радиоисточника   (квазара)   в сантиметровом диапазоне. Радиосигналы записывают в цифровой форме на широкополосные видеомагнитофоны. В результате корреляционной обработки для каждой пары записей, длящихся 3—10 мин, определяют временную задержку т моментов прихода фронта радиоволны на один радиотелескоп относительно другого, а также частоту интерференции f, связанную с задержкой τ соотношением '

                

где v — частота радиоизлучения; t— время. Значения τ и tопределяются на средний момент записи радиосигналов. Умножив значение τ на скорость распространения радиоволн с, можно определить разность расстояний радиотелескопов до наблюдаемого квазара на момент наблюдений. Используя многочисленные значения измеренных величин τ и f, а также основные уравнения метода РСДБ, приведенные, например, в указанной выше работе М. Т. Прилепина и Г. А. Шанурова в результате совместной обработки измерений по методу приближений находят: разности геоцентрических координат ДХ; ДУ; AZконцов базы радиоинтерферометра, а следовательно, ее длину Dи направление относительно координатных осей или угол 0; уточненные координаты радиоисточника; координаты полюса Земли; элементы прецессии и нутации; мгновенную скорость вращения Земли; истинное гринвичское время определения значений τ и fна моменты наблюдений, а также другие параметры, принимаемые в качестве определяемых величин.

Метод РСДБ на базах длиной в несколько тысяч километров обеспечивает высокую точность измерений. В частности, длины баз определяются с ошибками 1—3 см, направления баз в геоцентрической системе координат — 0,001", координаты полюса Земли — 3—5 см, координаты наблюдаемых квазаров— 0,001". С такой же точностью получают параметры прецессии, нутации и вариации скорости суточного вращения Земли. Как видим, метод РСДБ обеспечивает такую точность измерений, которая пока недостижима при использовании других методов.

Для реализации метода РСДБ требуются: радиотелескопы с полнооборотными антеннами диаметром 20—60 м, работающие в сантиметровом диапазоне, атомные генераторы частоты со стабильностью 10~13—10~14, мощные широкополосные видео магнитофоны для записи результатов наблюдений (объем информации достигает 109 единиц), соответствующее машинное и математическое обеспечение, каталоги внегалактических источников радиоизлучения с угловыми размерами не более 0,001".

Метод РСДБ помимо стационарных допускает использование и передвижных радиотелескопов с антеннами 3,3—5,0 м, работающих в паре с большими 60-метровыми радиотелескопами. В этом случае длины баз интерферометров уменьшаются до нескольких сотен километров.