Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка методики определения нормальных высот пунктов геодезических сетей при помощи глобальных спутниковых систем позиционирования

Диссертация: Разработка методики определения нормальных высот пунктов геодезических сетей при помощи глобальных спутниковых систем позиционирования
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В первой главе диссертационной работы приводятся теоретические сведения о системах высот, понятия о геоиде, квазигеоиде и аномалии высоты. Отмечаются преимущества использования системы нормальных высот. Обсуждаются традиционные способы определения нормальных высот и аномалий высот. Даётся обоснование использованию современных спутниковых технологий для построения опорных геодезических сетей… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Обзор существующих методик определения нормальных высот пунктов геодезических сетей
    • 1. 1. Геодезические и нормальные высоты. Геоид. Квазигеоид. Аномалия высоты
    • 1. 2. Определение нормальной высоты и аномалии высоты традиционными способами. Необходимость изучения квазигеоида
    • 1. 3. Принципы работы GPS
    • 1. 4. Определение нормальных высот пунктов геодезических сетей при помощи глобальных спутниковых систем позиционирования. Обзор существующих методов
    • 1. 5. Выводы
  • 2. Разработка методики определения нормальных высот с помощью ГССП без предварительного изучения квазигеоида
    • 2. 1. Алгоритм определения нормальных высот пунктов геодезических сетей с использованием глобальных спутниковых систем позиционирования (ГССП)
    • 2. 2. Точностные расчёты при интерполировании геофизических полей дифференциальными сплайнами минимальной кривизны
    • 2. 3. Методика точностных расчётов при интерполировании высот квазигеоида дифференциальными сплайнами
    • 2. 4. Методика точностных расчётов при интерполировании высот квазигеоида методом средней квадратической коллокации
    • 2. 5. Методика точностных расчётов при интерполировании высот квазигеоида билинейными конечными элементами
    • 2. 6. Методика точностных расчётов при интерполировании высот квазигеоида треугольными конечными элементами
    • 2. 7. Точностные расчёты при определении нормальных высот по результатам ГССП — измерений
    • 2. 8. Выбор интерполяционной процедуры в алгоритме определения нормальных высот пунктов геодезических 122 сетей
    • 2. 9. Точность определения нормальных высот пунктов опорной сети г. Москвы
    • 2. 10. Выводы
  • 3. Методика определения нормальных высот с помощью
    • 3. 1. Алгоритмы определения нормальных высот с помощью ГССП с использованием модели квазигеоида
    • 3. 2. Разработка методики тестирования локальных моделей квазигеоида
    • 3. 3. Определение множества трендов
    • 3. 4. Тестирование некоторых существующих моделей квазигеоида на район Москвы
    • 3. 5. Выбор методики определения нормальных высот пунктов геодезических сетей с помощью ГССП
    • 3. 6. Выводы
  • Заключение
  • Список литературы
  • Приложения

Разработка методики определения нормальных высот пунктов геодезических сетей при помощи глобальных спутниковых систем позиционирования (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В настоящее время геодезическая наука и геодезическое производство, используя современные наземные и спутниковые средства измерений, стали областями высоких технологий.

В этих условиях актуальной является проблема построения новых алгоритмов решения основной задачи геодезии и, в частности, задачи определения нормальных высот пунктов опорных геодезических сетей. Алгоритмы определения нормальных высот базируются на теории высот, разработанной М. С. Молоденским и другими учёными [22] - [25]. В настоящее время эта теория приобрела инструментальное оснащение в виде спутниковых систем, таких как GPS и ГЛОНАСС.

Так, федеральная целевая программа «Геодезия России» предполагает поэтапную замену геометрического нивелирования III и IV классов спутниковыми методами определения нормальных высот. В основе применения этих методов лежит фундаментальное уравнение н (Р)=ш (Р)+ар).

Согласно этому уравнению нормальная высота может быть вычислена при известной геодезической высоте Н (Р) и известной аномалии высоты £(Р) по формуле.

НГ (Р) = Н (Р)-?(Р).

В 1993 году предложена методика [5] определения нормальных высот пунктов геодезических сетей по результатам ГССП-измерений и известным нормальным высотам её некоторых пунктов. Алгоритм [5], не предполагающий предварительного изучения квазигеоида, адаптируется также к ситуации, когда имеется некоторая модель СМ (Р). Аналогичная методика [37] разработана позднее в Германии и используется в настоящее время Государственной геодезической службой земли Шлезвиг-Гольштейн.

Алгоритм [5] исследован на моделях и успешно использован в 1997 г. при определении нормальных высот пунктов высокоточной опорной геодезической сети г. Москвы. Кроме того, построен и соответствующий ему аппарат точностных расчетов при интерполировании геофизических полей дифференциальными сплайнами минимальной кривизны [8].

Нерешенными оставались следующие проблемы:

1. Исследование источников ошибок нормальных высот, определяемых при помощи данного алгоритма и его модификаций;

2. Разработка методики точностных расчётов;

3. Разработка методики оценки точности интерполирования функции C (i') с помощью различных интерполяционных процедур;

4. Обоснование выбора подходящего интерполянта;

5. Разработка методики тестирования моделей квазигеоида.

Решение перечисленных проблем, полученное в предлагаемой диссертационной работе, позволило в конечном итоге построить методику определения нормальных высот пунктов геодезических сетей при помощи глобальных спутниковых систем позиционирования (ГССП).

В первой главе диссертационной работы приводятся теоретические сведения о системах высот, понятия о геоиде, квазигеоиде и аномалии высоты. Отмечаются преимущества использования системы нормальных высот. Обсуждаются традиционные способы определения нормальных высот и аномалий высот. Даётся обоснование использованию современных спутниковых технологий для построения опорных геодезических сетей, в том числе, и сетей нормальных высот. Рассматриваются принципы работы систем GPS и ГЛОНАСС. Приводится краткий обзор существующих методов определения нормальных высот пунктов геодезических сетей при помощи ГССП.

Вторая глава посвящена исследованию структуры истинной ошибки Дяг определения нормальных высот НГ (Р) по результатам.

ГССП-измерений и построению методики точностных расчётов в алгоритме [5], не предполагающем предварительного изучения квазигеоида. Для построения методики точностных расчётов интерполирования поля ц (Р) в алгоритме [5] привлекается теория гильбертова пространства. Исследование точности интерполирования аномалий высот с помощью дифференциальных сплайнов минимальной кривизны, средней квадратической коллокации, билинейных конечных элементов и треугольных конечных элементов позволит сделать выбор оптимальной по точности и по удобству в применении интерполяционной процедуры.

Третья глава содержит исследование зависимости точности оценки Н7 (Р) от точности принятой на район О модели квазигеоида £и (Р). Методика тестирования моделей квазигеоида построена с привлечением теории множеств. Результаты исследований послужили основанием к формулировке обобщённого правила определения нормальных высот пунктов геодезических сетей с привлечением такого алгоритма, который обеспечит точность определения НГ (Р) на уровне точности нивелирования III класса.

Перечень результатов, полученных в работе соискателя и выносимых на защиту, приведены в заключении. Каталог нормальных высот пунктов геодезической опорной сети Москвы, вычисленных по разработанной методике, размещен в приложении № 1. В других приложениях содержатся результаты экспериментальных вычислений и итоги тестирования некоторых моделей квазигеоида на район Москвы. Содержание диссертационной работы опубликовано в работах соискателя [9], [10], [11].

3.6. Выводы.

Подводя итоги, отметим, что создание методики определения нормальных высот с помощью ГССП обусловлено необходимостью выбора наиболее оптимального, с точки зрения точности, алгоритма. Отдать предпочтение алгоритму (3.5.2) или (3.5.3)-(3.5.4) можно только после вычисления характеристики точности модели (Р) квазигеоида (3.2.16) и определения оценки искомой высоты Н7 (Р) по формуле (3.2.18). В том случае, если полученное значение тс обеспечивает вычисление нормальных высот с требуемой точностью, выбирается алгоритм (3.5.2), в противном случае — определение Н7(Р) следует выполнять по алгоритму (3.5.3)-(3.5.4).

Итак, методика определения нормальных высот пунктов представляет собой совокупность следующих последовательно совершенных действий:

1. В результате тестирования имеющейся модели квазигеоида на район Q получить т (;

2. Вычислить нормальные высоты В7(Р) пунктов, их средние квадратические ошибки тн, и величины т (без применения модели (согласно [5]) при достаточной плотности идентичных пунктов Р*;

3. Сопоставить величины пи и т: ишп, полученные в пунктах 1,2 и сделать выбор алгоритма ((3.5.2) или (3.5.3)-(3.5.4)) определения нормальных высот.

Соблюдение предложенной методики гарантирует, при определённых условиях, вычисление нормальных высот пунктов с точностью на уровне точности геометрического нивелирования III класса, а выбор способа определения Н7{Р) обусловлен требуемой т .

Заключение

.

В настоящее время создан ряд алгоритмов построения опорных геодезических сетей с использованием Глобальных спутниковых систем позиционирования (ГССП). Как уже было отмечено выше, необходимость разработки современных методик вызвана объективными потребностями развития новых, обновления имеющихся и восстановления утраченных геодезических сетей. В данном диссертационном исследовании разработана методика определения нормальных высот при помощи ГССП. Результаты этого исследования выносятся на защиту. Перечислим основные из них.

1. Изучена структура истинной ошибки 8 нормальной высоты НГ (Р), определённой с применением созданных в работе алгоритмов.

2. Построена методика точностных расчётов в алгоритмах определения нормальных высот без предварительного изучения квазигеоида и в алгоритмах с привлечением имеющихся моделей.

3. Разработана методика оценки точности интерполирования поля С (Р) дифференциальными сплайнами минимальной кривизны, билинейными конечными элементами и треугольными конечными элементами.

4. Создана методика тестирования локальных моделей квазигеоида в контексте определения нормальных высот при помощи ГССП. Результаты тестирования обуславливают выбор алгоритма определения нормальных высот и используются в точностных расчётах при определении НГ (Р) с применением модели квазигеоида.

5. Построена методика определения нормальных высот с помощью ГССП. Она позволяет достичь наивысшую возможную точность определения нормальных высот с помощью ГССП.

Показать весь текст

Список литературы

  1. И. С. Жидков Н.П. Методы вычислений, т. 1 // М.: Наука, 1966.
  2. В.В., Чеснокова Т. С. Аппроксимационные формулы для вычисления возмущающего потенциала и его производных в приближении Стокса // Труды Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга. М.: МГУ, 1989.
  3. В.А. Уточнение теории и алгоритмов средней квадратиче-ской коллокации // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 1989, № 1.
  4. В.А. К методике усреднения геофизических полей // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 1989. -№ 5.-С. 19−36.
  5. В.А. Оптимизация преобразования Молоденским формулы Стокса // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 1994, № 2.
  6. В.А. О точности билинейной интерполяции основных трансформант возмущающего потенциала // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 1995. — № 4. — С. 3 — 11.
  7. В.А. Точностные расчёты при интерполировании геофизических полей дифференциальными сплайнами минимальной кривизны // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 1997, № 2 3.
  8. В. А. Жданова О.В. Точностные расчеты в алгоритме определения нормальных высот пунктов геодезических сетей с помощью глобальных спутниковых систем позиционирования (ГССП) // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 1999. — № 6. — С. 8−16.
  9. Бойко Е.Г., Jle Ван Хынг и др. Исследование методов определения нормальных высот в геодезических сетях с использованием спутниковой системы GPS // Геодезия и аэрофотосъёмка. 1997. -№ 1,-С. 3−12.
  10. В.А. Сплайн функции: теория, алгоритмы программы. //Новосибирск: Наука, 1983.
  11. В.Ф. Теория ортометрических, динамических и нормальных высот // Труды ЦНИИГАиК, вып.86, «Исследования по геодезической гравиметрии». М.: Геодезиздат, 1951.
  12. И.Г., Нейман Ю. М. Методы вычислений в геодезии // М.: Недра, 1988.
  13. П.С. Курс высшей геодезии // М.: Недра, 1976, 510с.
  14. Х.Д. Численные методы для симметричных линейных систем // М.: Наука, 1988.
  15. H.H. Численные методы // М.: Наука, 1978.
  16. Ю.Г. Определение нормальных высот пунктов геодезических сетей по GPS-измерениям методом локальной аппроксимации // Международ, конф. «Сферы применения GPS-технологий»: Тез. докл. Новосибирск, 1995. — С. 15−16.
  17. Г., Корн Т. Справочник по математике // М.: Наука, 1973.
  18. Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы магематико-статистической теории обработки наблюдений // М.: ГИФ-MJI, 1962.
  19. М.С. Изучение фигуры физической поверхности Земли геометрическим (астрономо геодезическим) методом // Труды ЦНИИГАиК, вып. 75, 1950.
  20. М.С. Метод совместной обработки гравиметрических и геодезических материалов для изучения гравитационного поля Земли и её фигуры // Труды ЦНИИГАиК, вып. 131, 1960.
  21. М.С., Современные задачи изучения фигуры Земли // Геодезия и картография. 1958. -№ 7. — С. 3 — 5.
  22. М.С., Еремеев В. Ф., Юркина М. И. Методы изучения внешнего гравитационного поля и фигуры Земли // Труды ЦНИИГАиК, вып. 131, 1960.
  23. Г. Современная физическая геодезия // М: Недра, 1983.
  24. Ю. М. Бывшев В.А. Обработка результатов измерений методом коллокации. Текст лекций // М.: МИИГАиК, 1985 г.
  25. В.Б., Чугунов И. П., Яковенко П. Э., Орлов В. В. Новые возможности развития сети нормальных высот на территории России // Геодезия и картография. 1996. — № 7 — С. 20 — 22.
  26. Г. А. Построение моделей геоида с использованием геодезических спутниковых технологий и невелирования // Геодезия и картография. 1998. -№ 2. — С. 17 — 21.
  27. Л.П. Высшая геодезия // М.: Недра, 1978.
  28. Л. П. Нейман Ю.М. Бывшев В. А. О функциональных свойствах операторов Стокса и Венинг- Мейнеса // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 1983. -№ 3.-С. 24−38.
  29. Л. П. Нейман Ю.М. Бывшев В. А. Свойства основных операторов физической геодезии // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 1983. — № 3.
  30. Стренг., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов // М.: Мир, 1977.
  31. Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления., т.1 // М., 1966.
  32. Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений//М.: Мир, 1980.
  33. В. Hofmann-Wellenhof, Н. Lichtenegger, and J. Collins Global Positioning Sistem. Springer-Verlag, Wien, New York, 1992.
  34. Joachim Boljen. Hollenbestimmung mit Hilfe des GPS. Zeitschrift fur Satellitengestutzte Positionierung, Navigation und Kommunikation. // 1/1995, 4. Jahrgang, Marz, 1995. s. 7−14.
  35. Jordan S.K. Self consistent statistical models for the gravity anomaly, vertical deflections and undulation of the geoid // J. Geophys. Res., 77, № 20, 1972, p. 3660 — 3670.
  36. Hang Xiaorong. The interpolation of height anomaly of GPS point by multisurface function metod // Geoteclm. Invest, and Surv. 1995, № 4.
  37. Heiskanen W., Moritz H. Physical geodesy. Cflifornia, 1967.
  38. Sideries M.G., Schwarz K.P. Advances in the numerical solution of thelinear Molodenskys problem// Bull, geodesique, vol. 62,№ 1,1988, p.59−69.
  39. Wu Jinming. On the height determination with GPS // Geotechn. Invest. and Surv. 1995. — № 4. — P. 47 — 51.
  40. О л. и 171. У и 1 ПАП. и и 0 /С Г и У 1 О /С X о и, А п о и и О, А А, А. и и и 120 ООО о гп п 3 !. 012 1 1 о X / 292 456 025
  41. ООО и. ЧТО X X / ппп ¦ и и V 70 0/1С ч. Э 969 ппп. и V и 1 о 1 О О 1 1 О, А А и 1 Ц. ПО, А. «О ¿-.Н 1 то X / ^ 1 О С х и О 873 ПП1. и ^ х
  42. О, А ?1- и О О, А 1 185 032 п -1 / X 197 с л п ппп. и и и 122 ООО о 937. 025 Л П, А X / ^ О ПО ¿-ии ТОТ 1 о / 1 1 О. X X и
  43. О 1 X 197 О /1 О У п о о. ' П о / 1 О О х →¦ и 12 7 по -з. V и 12 1 о о X и ^ 7 8 3 ппп. иии 175 п 8 7 ПГ) П ?^ о / пс?
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?