автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Разработка проекта создания Государственной геодезической сети Анголы с применением спутниковых технологий

и ¡1

На правах рукописи УДК 528.021.7

Дамиао Лусиану

Разработка проекта создания Государственной геодезической сети Анголы с применением спутниковых технологий.

05.24.01 - Геодезия.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва, 1998.

Работа выполнена на кафедре высшей геодезии Московского государственного университета геодезии и картографии.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Н. В. Яковлев

Официальные оппоненты: доктор технических наук И.Ю. Васютинский, доктор технических наук, профессор А. Н. Сухов

Ведущая организация: МАГП

Защита состоится 1998 г.

в час. на заседании специализированного совета

К.063.01.01 в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 103064, Москва, К-64, Гороховский пер., д.

4 (ауд32/)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИГАиК.

Автореферат разослан " /£» а? Г 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: Монахов В.А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивное развитие народного хозяйства Анголы требует выполнения в больших объемах топографо - геодезических и картографических работ. Выполненные к настоящему времени на территории Анголы геодезические и картографические работы не обеспечивают даже текущих запросов народного хозяйства. Для всей территории страны имеются карты масштаба 1:1000000. На значительную часть ее составлены карты масштаба 1:500000 - 1:100000. В настоящее время для многих регионов страны требуются топографические карты среднего масштаба 1:25000 - 1:10000. В ближайшей перспективе возникнет необходимость в картах крупного масштаба 1:5000 - 1:2000.

Геодезической основой топографических съемок, выполняемых на территории страны, является государственная геодезическая сеть. По точности построения эта сеть должна быть рассчитана как минимум на обеспечение геодезической основой государственного картографирования территории страны или отдельных регионов в масштабе 1:2000.

Существующая в Анголе государственная геодезическая сеть из - за сравнительно низкой точности определения взаимного положения смежных пунктов и недостаточной плотности пунктов в ней не может обеспечить картографирование территории не только в масштабах 1:5000 - 1:2000, но даже в масштабах 1:25000 - 1:10000. Возникла острая необходимость создания в Анголе современной государственной геодезической сети высокой точности на основе которой надлежит решать множество научных и инженерно - технических задач народнохозяйственного и

оборонного значения, включая картографирование территории разных регионов в наиболее крупном масштабе.

Отсюда видно, что тема диссертации является актуальной для Анголы и имеет общегосударственное значение.

Цель диссертации. Основной задачей диссертационной работы является разработка научно обоснованной схемы, программы и проекта построения на всей территории Анголы высокоточной опорной геодезической сети, которая отвечала бы современным требованиям, обеспечивала выполнение топографических съемок в средних и крупных масштабах, включая 1:2000 - 1:1000, а также решение научных и инженерно -технических задач народнохозяйственного и оборонного значения на высоком уровне.

Научная новизна работы. В диссертации получены следующие новые научные результаты:

- разработаны и научно обоснованы основные требования, предъявляемые к схеме и программе построения государственной геодезической сети Анголы;

- разработан проект построения государственной опорной геодезической сети высокой точности на всей территории страны с использованием относительного метода GPS - измерений;

- показано, что создание опорной геодезической сети на территории всей страны в виде сплошной сети 2 класса не целесообразно из - за сравнительно низкой точности передачи координат от исходного пункта к окраинам сети;

- доказано, что на стадии априорной оценки точности планового положения пунктов ГГС при априорной оценке точности планового положения пунктов ГГС на поверхности

земного эллипсоида можно в равной мере использовать в качестве измеряемых элементов как разности координат пунктов, так и соответствующие этим разностям длины и азимуты сторон;

- предположено создать опорную гравиметрическую сеть страны, совместив ее с пунктами проектируемой геодезической сети 1 класса и включив в нее имеющиеся в Анголе гравиметрические пункты;

- доказано, что предлагаемый проект построения опорной геодезической сети Анголы может обеспечить после его реализации решение соответствующих научных и инженерно -технических задач народнохозяйственного и оборонного значения на высоком уровне.

Практическая ценность работы. Выполненные исследования, подтвержденные многочисленными вычислениями на ЭВМ, могут быть приняты в качестве научной основы при разработке схемы и программы построения современной государственной геодезической сети Анголы, обеспечивающей решение научных и инженерно - технических задач народнохозяйственного и оборонного значения на высоком уровне.

Апробация работы. Результаты выполненных в диссертации исследований обсуждались на заседании кафедры высшей геодезии МИИГАиК и были одобрены.

Практическая реализация. Тема диссертации отражена в перспективных планах научно - исследовательских работ Института геодезии и картографии Анголы (ИГКА). Выполненные в ней исследования и разработки найдут практическое применение при создании современной государственной геодезической сети Анголы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 25 наименований и приложений. Общий объем диссертации - 204 стр, из них 106 стр. текста, включая 13 рисунков и 11 таблиц; приложения на 78 стр. (результаты вычислений на ЭВМ).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и задачи научных исследований.

1. Топографо - геодезическая изученность территории Анголы.

В начале данной главы отражены физико географические особенности Анголы, приведены основные сведения о существующей ГГС Анголы, о нивелирной сети страны, а также о выполненных гравиметрических и картографических работах.

Государственная геодезическая сеть Анголы построена в период с 1936 по ¡963 г. Создавалась она при участии пяти организаций: МНА, МГА, Артон, Текафо и СГС. Схема ГГС показана на рис.1. Подразделяется она на сети I, II, III порядка. На западе страны сети создавались методами триангуляции и трилатерации, а на востоке методами трилатерации и полигонометрии. Геодезическая сеть I порядка представляет собой систему замкнутых полигонов периметром 500 - 900 км. Длины звеньев в полигонах равны 150 - 300 км. На востоке страны внутри полигонов I порядка проложены хода полигонометрии И порядка. В западной части страны во многих

полигонах 1 порядка созданы заполняющие сети триангуляции и трилатерации III порядка. Длины сторон в геодезических сетях I порядка равны 10-50 км, в сетях II порядка 10-25 км, в сетях III порядка 8 - 15 км. Пункты Лапласа расположены только на одном конце каждой выходной (базисной) стороны. Азимуты Лапласа являются односторонними.

В существующей ITC пункты распределены крайне неравномерно: на западе страны плотность из несравненно выше, чем на востоке (см. рис.1). Базисные стороны до 1960 года измерялись подвесными мерными приборами Вильда, а позднее светодальномером Геодиметр - 8. Астрономические определения широт, долгот и азимутов выполнены при помощи инструментов Аскания АР - 70 и пасажного инструмента Репсольда. Горизонтальные углы в триангуляции I порядка измерялись по способу Шрейбера, а в сетях II и III порядка по способу круговых приемов. Угловые измерения выполнены теодолитами Вильда Т -2 и Т - 3. Точность всех измерений, выполненных в сетях, указана в диссертации.

За поверхность относимости принят референц эллипсоид Кларка 1880 г. Исходными пунктом ГГС является пункт Камакупа, расположенный в центре страны. Геодезические координаты его приняты равными астрономическим; геодезическая высота пункта и составляющие уклонения отвесной линии приняты равными нулю. Редуцирование ГГС на поверхность референц - эллипсоида выполнено по способу развертывания, т. е. приближенно из - за незнания геодезических высот пунктов и уклонений отвесных линий (они не определялись). Уравнивание ГГС выполнено на поверхности эллипсоида коррелатным способом, причем по блокам с

небольшими перекрытиями. Координаты ряда одноименных пунктов, полученные из уравнивания разных блоков, нередко расходятся на 0.5 м. Информация об оценке точности уравненных элементов ГГС отсутствует.

В 1985 - 1986 гг. советскими специалистами совместно с геодезистами Анголы построена гравиметрическая сеть 1 класса из 12 пунктов. Опорный пункт находится в столице страны г. Луанда, а остальные 11 в крупных городах. Значение силы тяжести на опорном пункте определено с точностью 0.03 мГал, а на других с точностью порядка 0.05 мГал.

Государственная нивелирная сеть Анголы находится на начальной стадии создания. Сеть высокоточного нивелирования построена только в западной части страны. Общая протяженность линий высокоточного нивелирования составляет около 3.5 тысяч км. Исходный нивелирный пункт находится в порту г. Луанда, где установлен мареограф. Вдоль линий высокоточного нивелирования выполнены измерения силы тяжести. Математическая обработки результатов нивелирования до сих пор не выполнена надлежащим образом из - за утраты результатов измерений. В последние годы в Институте геодезии и картографии Анголы разработан проект построения государственной нивелирной сети на всей территории страны. При разработке проекта за основу принята "Инструкция по нивелированию 1, II, III и IV классов". М, Недра, 1974. Выполненные в данной главе исследования показали, что существующая в Анголе государственная геодезическая сеть ни по плотности пунктов, ни по точности определения их взаимного положения, ни по строгости математический обработки результатов измерений не отвечает современным требованиям и

не обеспечивает геодезической основой решения даже текущих задач народного хозяйства и обороны страны на должном уровне, не говоря уже о перспективных задачах.

Возникла острая необходимость создания на всей территории страны высокоточной опорной геодезической сети в наикратчайшие сроки. В целях решения данной задачи необходимо в первую очередь разработать и научно обосновать наиболее целесообразную схему и программу построения высокоточной опорной геодезической сети на всей территории страны с использованием новейших спутниковых технологий при непременной связи новой сети с существующей государственной геодезической сетью Анголы. Назрела также необходимость дальнейшего развития в стране государственной нивелирной сети, а также опорной гравиметрической сети.

2. Разработка основных положений и проекта построения современной государственной сети Анголы.

Государственная геодезическая сеть является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерно - технических задач. Она предназначается для:

- установления единой геодезической системы координат на всей территории страны и поддержания ее на уровне современных и перспективных требований;

- геодезического обеспечения картографирования территории страны и акваторий окружающих ее морей;

- геодезического обеспечения земельного кадастра, разведки и освоения природных ресурсов;

- обеспечения исходными геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной среды;

- изучения фигуры, гравитационного поля Земли и их изменений во времени;

- изучения геодинамических явлений;

- выявления зон аномальных деформаций земной поверхности и сейсмического районирования территории страны;

- изучения закономерностей движения полюсов земли и неравномерности ее вращения;

- метрологического обеспечения высокоточной измерительной техники, используемой для определения местоположения объектов и ориентирования направлений в пространстве.

В данной главе рассмотрен основной принцип и методы построения современной государственной геодезической сети; уделено значительное место описанию GPS - технологий, используемых при создании ГГС; сделан расчет необходимой точности построения современной государственной геодезической сети Анголы; предвычислена требуемая плотность пунктов ГГС применительно к топографическим съемкам местности в разных масштабах (1:25000 - 1:2000); разработано и проанализировано несколько вариантов построения опорной геодезической сети страны. Рассмотрены также и другие вопросы, связанные с созданием современной ГГС Анголы.

Государственную геодезическую сеть Анголы намечено создать на всей территории страны в соответствии с принципом

перехода от общего к частному. Проектируемая ГГС подразделяется на каркасную геодезическую сеть 1 класса, как основную, и геодезические сети сгущения 2,3 и 4 классов. Каркасная сеть 1 класса и сеть сгущения 2 класса, вместе взятые, образуют опорную геодезическую сеть страны. Сети 1 и 2 класса должны быть уравнены совместно по методу наименьших квадратов, причем с учетом веса измеренных в них величин.

Основное внимание в диссертации сосредоточено на проектировании опорной геодезической сети. Вопросы, связанные с созданием сетей 3 и 4 классов, не рассматриваются из - за отсутствия необходимой исходной информации.

На основе расчетов доказано, что взаимное положение смежных пунктов (расстояния между ними) в современной ГГС должно определяться в уравненной сети со средней квадратической ошибкой средняя величина которой в сети каждого класса не должна превышать 5 см. Исходя из этого требования, установлена необходимая точность GPS - измерений в геодезических сетях.

Составлена на основе расчетов таблица необходимой плотности геодезических пунктов ГГС применительно к топографическим съемкам местности в масштабах от 1:25000 до 1:2000 включительно.

Графический проект опорной геодезической сети разрабатывался по карте масштаба 1:1000000. Общее число пунктов в каркасной сети 1 класса и в сети сгущения 2 класса, вместе взятых, равно 678. Предлагаемый для реализации проект опорной геодезической сети (сеть №3) показан в автореферате на рис. 2 (в диссертации на рис. 10). Эта сеть состоит из 38 пунктов 1 класса и 640 пунктов 2 класса. Длины сторон в сети 1 класса

изменяются от 95 до 344 км и в среднем равны 232 км; в сети 2 класса они изменяются от 20 до 83 км и в среднем равны 46 км.

В диссертации разработаны и проанализированы еще два варианта построения каркасной сети 1 класса (сеть №2 и сеть №5), а также второй вариант сети сгущения 2 класса (сеть №4).

Каркасные сети №2 и №5 отличаются от каркасной сети, показанной в автореферате на рис. 2, только геометрической схемой связи смежных пунктов. Число пунктов и их положение на местности остаются во всех вариантах каркасной сети неизменными. Понятно, что число сторон, для которых определяются из GPS - измерений разности координат, во всех сетях разное. Схемы построения каркасных сетей приведены в диссертации.

Второй вариант схемы построения сети сгущения получен следующим образом. Если в опорной сети №3 (см.рис.2) все пункты 1 класса перевести в разряд 2 класса и "убрать" все стороны, соединяющие между собой пункты 1 класса, то в итоге получим одноразрядную сплошную сеть 2 класса, состоящую из 678 пунктов. Схема данной сети приведена в диссертации.

Благодаря тому, что разработано и детально проанализировано несколько вариантов построения сетей 1 и 2 класса, представилась возможность выбрать наиболее целесообразный вариант построения опорной геодезической сети, рекомендуемый для реализации. Значительную часть пунктов каркасной сети 1 класса намечено совместить с пунктами существующей ГГС.

Рассмотрены методы, особенности и требуемая точность относительных GPS - измерений в геодезических сетях 1 и 2 класса.

Предлагается создать опорную гравиметрическую сеть страны на базе каркасной геодезической сети из 38 пунктов с включением в эту сеть 12 гравиметрических пунктов 1 класса, расположенных в крупных городах.

Даны предложения по закреплению пунктов проектируемой ГГС на местности подземными центрами разного типа в разных регионах страны.

Рекомендуется повторять весь комплекс измерений, выполняемых на пунктах каркасной сети, примерно через 15 - 20 лет с целью выявления и учета влияния современных движений земной поверхности на координаты пунктов.

3. Априорная оценка точности уравненных элементов проектируемой государственной геодезической сети.

Априорная оценка точности уравненных элементов в каждой из пяти геодезических сетей, рассмотренных во второй главе, выполнена на ЭВМ по алгоритму и программам, составленным известным в России специалистом Г.Н.Ефимовым применительно к параметрическому способу уравнивания геодезических сетей.

При относительном методе GPS - измерений определяют из наблюдений ИСЗ разности геодезических координат смежных пунктов ЛВ, AL, АН. При априорной оценке точности уравненных элементов определяют по картам приближенные координаты пунктов В, L, а затем находят их разности ЛВ, AL, которые принимают за измеряемые величины. В данной работе приближенные координаты пунктов В, L были определены по карте масштаба 1:000000. Разности геодезических высот пунктов АН определить сколько -нибудь надежно по карте невозможно, особенно в равнинной местности, где они близки к нулю. Поэтому при

оценке точности пришлось принять ДН=0 и вычислить средние квадратические ошибки планового положения пунктов на поверхности земного эллипсоида, что и требовалось сделать в первую очередь.

Для измеряемых величин ДВ, ДЬ в диссертации приведены параметрические уравнения. Длины и азимуты сторон, необходимые для вычисления коэффициентов этих уравнений, определены из решения геодезических задач на эллипсоиде по способу Бесселя. Алгоритм решения этих задач на ЭВМ приведен в диссертации.

Вес измеряемых величин вычислялся по формулам:

1 1

Рдв — 2 'Pal — 2 ' ™лв mal

где средние квадратические ошибки гПдц и находились по известным формулам, исходя из заданных относительных ошибок ms/s определения расстояний S между смежными пунктами.

В порядке эксперимента и контроля правильности вычислений средние квадратические ошибки одних и тех же уравненных элементов были вычислены вторично на ЭВМ, но по совершенно другой технологии. В данном случае в качестве измеряемых величин были приняты S,i< и геодезические азимуты A¡k сторон, строго соответствующие разностям координат ДВ, AL, вычисленных на эллипсоиде по способу Бесселя. Параметрические уравнения для всех измеряемых величин приведены в диссертации. Вес каждой измеряемой величины находился по формулам:

1 1

Ps — 2 ' Ра — 2 '

ms ma

в предположении, что точность определения длин сторон Б и азимутов А согласована между собой в соответствии с формулой:

шА ms

Р" s

где ошибка m5/s задается заранее, как исходная величина. В каркасных сетях было принято ms/s=5-10"7. В сетях сгущения 2 класса сначала было взято ms/s=5-10"6. Однако такая точность "измерений" оказалась недостаточной. Поэтому ее пришлось повысить до 3-10"6 и все вычисления выполнить повторно.

Средние квадратические ошибки уравненных широт (шв), долгот (mL ), азимутов (тАл) и длин сторон (mSji) вычислены по стандартным формулам параметрического способа уравнивания с использованием обратной матрицы N~'=Q коэффициентов нормальных уравнений. Формулы приведены в диссертации.

В целях удобства восприятия ошибок шв , mL геодезических координат пунктов они были преобразованы из угловой меры в линейную (метры) и обозначены символами тх ,

mv , где:

УI

тв т.

тх =—^-М, ; т ^N,cosB, ,

Р Р

Mi, N, - радиусы кривизны меридиана и первого вертикала

эллипсоида на широте пункта В„ р=206265.

Ошибка положения каждого пункта находилась по

формуле:

М = ^т^ + Шу .

В каждой из пяти геодезических сетей вычислены средние квадратические ошибки уравненных координат всех пунктов, ошибки длин и азимутов большого числа сторон, а также ошибки разностей координат как между смежными пунктами, так и между пунктами, не связанными измерениями. Результаты вычислений даны в приложениях к диссертации на 78 стр. в виде распечаток на ЭВМ, а также представлены в виде компактных таблиц, обобщающих результаты вычислений. В качестве иллюстрации приведем здесь только две компактные таблицы.

В таблице 1 даны в обобщенном виде результаты оценки точности опорной геодезической сети №3, показанной на рис.2. Ошибки координат вычислены для всех 678 пунктов. Ошибки длин и азимутов вычислены в сети 1 класса для всех 89 сторон, а в сети 2 класса для 72 сторон (средняя длина их 51 км), более или менее равномерно распределенных во всей сети в целом.

В таблице 2 даны результаты оценки сплошной (одноразрядной) геодезической сети 2 класса №4. Ошибки координат вычислены для всех 678 пунктов. Ошибки длин и азимутов вычислены для тех же 72 сторон, что и в сети №3.

В сети №3 каркасная сеть 1 класса и сеть сгущения 2 класса уравнены совместно с учетом веса всех измеряемых величин. Из таблиц 1 и 2 видно, что требование ш5 (Ср) < 5 см, предъявляемое к точности построения ГГС, в сети №3 выполнено; в одноразрядной сети 2 класса №4 имеет место отклонение от этого допуска. Следует обратить особое внимание

на тот факт, что в одноклассной геодезической сети №4 ошибки координат пунктов, расположенных на

Таблица 1

Средние квадратические ошибки уравненных элементов в сети №3 при точности измерений п^/б = 5-10"7 в сети 1 класса и т5/в = 3-10'6 в сети 2 класса

NN п/п Параметры сети и виды ошибок сеть 1 класса сеть 2 класса

1 Число пунктов 38 640

2 Число сторон 89 1030

3 Длина стороны, км

я 95 20

s 344 80

Sep 232 46

4 СКО длины стороны, м

Us (min) 0,016 0,022

ms (шах) 0,062 0,093

ms (ср) 0,037 0,051

среднее ms/s 1,6-J0'7 1,0-10"6

5 СКО азимута сторон

(min) 0,026 0,120

mA (max) 0,050 0,409

П1д (ср) 0,034 0,212

6 СКО координат пунктов

6 относительно исходного М = д/ш^ + т2у , м

^^min 0,053 0,065

0,138 0,202

мср 0,101 0,133

Таблица 2

Средние квадратические ошибки уравненных элементов в сплошной сети 2 класса №4 при точности измерений т5 /б = 3 ■ 10"6

NN Параметры сети и виды Величина

п/п ошибок

1 Число пунктов 678

2 • Число сторон 1030

3 Длины сторон, км

- Smin 20

s 83

Sep 46

4 С КО длин сторон

ms (min) 0,028

TU (max) 0,137

Us (cp) 0,065

среднее ms/s 1,3-10'6

5 CKO азимута сторон

m"A (min) 0,194

ГПд (шах) 0,462

ПТа (ср) 0,280

6 СКО координат пунктов относительно исходного М =yjm2x , м

Mmin 0,082

Mmax 0,581

МСр 0,234

окраинах, почти в три раза больше, чем в сети №3 (сравните, 58 см и 20 см).

В диссертации выполнен детальный анализ результатов априорной оценки точности уравненных элементов во всех пяти геодезических сетях, рассмотренных во второй главе, и сделаны соответствующие выводы. Отметим некоторые из них.

Из трех вариантов каркасной геодезической сети №1,2 и 5 сети №1 и 5 могут быть рекомендованы для реализации в условиях Анголы.

Опорную геодезическую сеть страны необходимо создавать при соблюдении принципа перехода от общего к частному (сеть №3). Строить одноклассную опорную сеть нецелесообразно из - за сравнительно низкой точности передачи координат к окраинам сети, а также из - за чрезмерно большого срока распространения единой системы координат на всю территорию страны.

Доказано, что опорная сеть №3 может быть принята за основу при создании высокоточной ГГС Анголы. Длины сторон между пунктами должны определяться из GPS - измерений с относительной средней квадратической ошибкой не более 5-10"7 в сети 1 класса и 3-10"6 в сети 2 класса.

В опорной сети №3 благодаря совместному уравниванию сетей 1 и 2 класса повышается точность уравненных элементов в 1,5 - 1,9 раза в сети 1 класса и в 1,3 - 1,8 раза в сети 2 класса по сравнению с тем, когда каждая из них уравнивается отдельно, т.е. как самостоятельная сеть.

При априорной оценке точности только планового положения пунктов геодезической сети на поверхности земного эллипсоида можно в равной мере использовать в качестве измеряемых величин как разности координат смежных пунктов, так и соответствующие им длины и азимуты сторон при условии, если веса этих величин согласованы между собой надлежащим образом.

Заключение

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

1. Показано, что существующая в Анголе государственная геодезическая сеть ни по плотности пунктов, ни по строгости математической обработки результатов измерений

не отвечает современным требованиям и не обеспечивает решение даже текущих задач народного хозяйства страны.

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

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

4. Создание опорной геодезической сети в виде сплошной сети 2 класса не целесообразно из - за сравнительно низкой точности передачи координат от исходного пункта к окраинам сети.

5. Разработан проект построения опорной геодезической сети высокой точности на всей территории Анголы (сеть №3) с использованием высокопроизводительной спутниковой навигационной системы GPS.

6. Определены методы, состав и необходимая точность GPS - измерений в опорной геодезической сети.

7. Показано, что на стадии априорной оценки точности только планового положения пунктов на поверхности земного эллипсоида можно в равной мере использовать в качестве измеряемых элементов как разности координат пунктов, так и соответствующие этим разностям длины и азимуты сторон.

8. Предложено создать опорную гравиметрическую сеть страны, совместив ее с пунктами проектируемой геодезической

сети I класса и включив в нее имеющиеся в Анголе опорные гравиметрические пункты.

9. Доказано на основе многочисленных вычислений на ЭВМ, что предлагаемый проект построения опорной геодезической сети на всей территории страны после его реализации может обеспечить решение соответствующих научных и инженерно - технических задач народнохозяйственного и оборонного значения на высоком уровне.

Он может быть принят за основу при создании высокоточной государственной геодезической сети Анголы.

СХЕМА ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ АНГОЛЫ

Сети трнлат*раши АР ТОП и ТЕКАФУ I * « '1 С*тя трялатсряцт 1 и 2 класса ГеМА ^ Полет>иометрнч«ская сеть АРТОП и ТЕКАФУ (о) Исходный пуюст Камакупа Базисы

Сета триангуляции ГМА

Рис. 1

I 1роект опорной геодезической сети 1 и 2 класса (сеть

О Пункт I клм<а

— Сторон« I класса — Сюров а 2 класса

Рис. 2

Т(1|М!Ж НЮ ЛКЛ "Копп Цпггр" Св во ; Цв/1Ш Ивгсгст 7? 5Я500? тгл. 470-90-93. 283-09-52

ВВЕДЕНИЕ

1. Топографо - геодезическая изученность территории 7 Анголы.

1.1. Физико - географические особенности Анголы.

1.2. Основные сведения о государственной 11 геодезической сети Анголы.

1.2.1. Схема и методы построения ГГС.

1.2.2. Референц - эллипсоид. Исходные 16 геодезические даты.

1.2.3. Редуцирование ГГС на референц - 17 эллипсоид. Уравнивание сети.

1.3. Нивелирная сеть Анголы.

1.3.1. Современное состояние нивелирной сети

1.3.2. Перспективы дальнейшего развития 23 нивелирной сети

1.4. Картографические работы.

2. Разработка основных положений и проекта 30 построения современной государственнойгеодезической сети Анголы.

2.1. Основной принцип и методы построения 30 . государственной геодезической сети.

2.2. Спутниковая навигационная система GPS.

2.2.1. Устройство и принцип работы.

2.2.2. Абсолютные и относительные методы 42 определения положения геодезических пунктов.

2.2.3. Основные источники ошибок при GPS - 52 измерениях.

2.3. Необходимая плотность геодезических пунктов 59 для целей картографирования территории страны.

2.4. Требуемая точность построения современной 62 государственной геодезической сети.

2.5. Схема и программа построения современной 65 государственной геодезической сети Анголы.

2.5.1. Каркасная геодезическая сеть 1 класса.

2.5.2. Опорная геодезическая сеть 1 и 2 класса.

2.5.3. Сплошная геодезическая сеть 2 класса. 80 3. Априорная оценка точности уравненных элементовпроектируемой государственной геодезической сети.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Решение прямой и обратной геодезических задач 87 на эллипсоиде по способу Бесселя.

3.3. Уравнения поправок измеряемых элементов в 94 проектируемой сети.

3.4. Формулы априорной оценки точности функций 99 уравненных элементов геодезической сети.

3.5. Результаты априорной оценки точности 103 уравненных элементов геодезической сети.

В Народной Республике Ангола по мере развития народного хозяйства возрастают требования к объемам и качеству топографо -геодезической и картографической продукции. Между тем выполненные к настоящему времени на территории Анголы топографо - геодезические и картографические работы недостаточны для обеспечения даже текущих запросов народного хозяйства, не говоря уже о запросах ближайшего будущего. К настоящему времени составлены на всю территорию страны карты только масштаба 1:1000000. Однако для многих регионов страны требуются топографические карты средних масштабов 1:25000 -1:10000. В ближайшей перспективе в ряде регионов возникнет потребность в картах крупного масштаба 1:5000 - 1:2000.

Геодезической основой при топографических съемках как отдельных регионов, так и всей страны в целом является государственная геодезическая сеть, которая по точности построения и по плотности пунктов в ней должна обеспечивать картографирование территории не только в средних, но и в крупных масштабах, Существующие в стране плановая и высотная геодезические сети не могут обеспечить картографирование страны в указанных выше масштабах из - за недостаточной плотности пунктов и низкой точности определения взаимного положения их.

В связи с этим перед соискателем была поставлена задача разработать проект создания на всей территории страны современной государственной геодезической сети, обеспечивающей дальнейшее развитие народного хозяйства Анголы на должном уровне. Решению этой задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение, и посвящена настоящая диссертация.

В первом разделе диссертации рассмотрены физико -географические и климатические особенности страны. Проанализировано состояние существующих в Анголе опорной геодезической, нивелирной и гравиметрической сетей. Показано, что эти сети не отвечают предъявляемым к ним требованиям. Сделан обоснованный вывод о том, что надо построить на всей территории страны новую, высокоточную опорную геодезическую сеть, причем в наикратчайшие сроки с применением высокоэффективных спутниковых технологий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

1. Показано, что существующая в Анголе государственная геодезическая сеть ни по плотности пунктов, ни по точности построения, ни по строгости математической обработки результатов измерений не отвечает современным требованиям и не обеспечивает решение даже текущих задач народного хозяйства страны.

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

3. Доказано, 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.

4. Создание опорной геодезической сети в виде сплошной сети 2 класса не целесообразно из - за сравнительно низкой точности передачи координат от исходного пункта к окраинам сети.

5. Разработан проект построения опорной геодезической сети высокой точности на всей территории Анголы (сеть №3) с использованием высокопроизводительной спутниковой навигационной системы GPS.

6. Определены методы, состав и необходимая точность GPS -измерений в опорной геодезической сети.

7. Показано, что на стадии априорной оценки точности только планового положения пунктов на поверхности земного эллипсоида

-124 можно в равной мере использовать в качестве измеряемых элементов как разности координат пунктов, так и соответствующие этим разностям длины и азимуты сторон.

8. Предложено создать опорную гравиметрическую сеть страны, совместив ее с пунктами проектируемой геодезической сети 1 класса и включив в нее имеющиеся в Анголе опорные гравиметрические пункты.

9. Доказано на основе многочисленных вычислений на ЭВМ, что предлагаемый проект построения опорной геодезической сети на всей территории страны после его реализации может обеспечить решение соответствующих научных и инженерно - технических задач народнохозяйственного и оборонного значения на высоком уровне. Он может быть принят за основу при создании высокоточной государственной геодезической сети Анголы.

1. Бовшин H.A., Зубинский В.И., Остач О.М. Совместное уравнивание общегосударственных опорных геодезических сетей. Геодезия и картография, 1995, №8.

2. Генике A.A., Лобазов В .Я., Ямбаев Х.К. Результаты исследований аппаратуры спутникового позиционирования GPS Wild Sysytem 200. Геодезия и картография, вып. 1,1993.

3. Доклады Министерства Гидрологии Анголы (МГА) о работах по триангуляции на побережье НРА.

4. Домингуш А. " О модернизация астрономо геодезической сети Анголы" Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1990,№5

5. Есиков Н.П. Тектонофизические аспекты анализа современных движений земной поверхности. Изд-во "Наука", Новосибирск, 1979.

6. Ефимов Г.Н. Результаты уравнивания астрономо геодезической сети. Геодезия и картография, 1995, №8.

7. Закатов П.С. Курс высшей геодезии. М. Недра, 1976.

8. Записи полевых измерений и материалы по расчетам и дополнениям триангуляции и полигонометрии, проводившихся фирмами "Артоп" и "Текафо". Ангола, ИГКАД9

9. Записи полевых измерений и расчетов координат вершин геодезической сети, сделанные геодезическо- картографическими службами. Ангола, ИГКА, 19

10. Инструкция о построении государственной геодезической сети СССР. М., Недра, 1966.

11. Инструкция по нивелированию I, И, III, IV классов, М.,Недра, 1991,№6.

12. Караванов М.Ю., Янкуш А.Ю. Обзор геодезических GPS -приемников, представленных на Российском Рынке. Геодезия и картография. 1996, №10.

13. Материалы архива ИГКА., Луанда, ИГКА, 19

14. Медведев П.П., Баранов И.С. Глобальные космические навигационные системы. Итоги науки и техники. Т.29, 1982.

15. Муджахид Яхья Сайд Аль Дафиф. Разработка схемы и программы построения высокоточной государственной геодезической сети Йеменской Республики с использованием спутниковых технологий. Автореферат кандидатской диссертации. М., 1995.

16. Основные положения о государственной геодезической сети России (проект). М., 1997.

17. Правила закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелирной сетей. М. Картгеоцентр Геодезиздат, 1993.

18. Страны Мира. М. Политиздат, 1993.

19. Судаков С.Г. Основные геодезические сети. М. Недра, 1975.

20. Суригна К.К. Совершенствование опорной государственной геодезической сети Лаоса. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. МГУГиК, 1994.

21. Фернанду С.Ф. " О построении государственной нивелирной сети Анголы". Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1991, №6.

22. Энциклопедический словарь географических названий. Издательство "Советская энциклопедия", М., 1973.

23. Яковлев Н.В. Высшая геодезия. М., Недра, 1989.

24. Яковлев Н.В., Ефимов Г.Н. Построение государственных геодезических сетей. М. МИИГАиК, 1991.

25. Fifth International Seminaron on the GLOBAL Positioning System. Institute of engineering Surveying and Space Geodesy. Nottingham University. 1992.-127