Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка проекта построения современной государственной геодезической сети Йемена

ВАК РФ 25.00.32, Геодезия

Автореферат диссертации по теме "Разработка проекта построения современной государственной геодезической сети Йемена"

На правах рукописи

Хайдар Абдулракиб Мохамед

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА ПОСТРОЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ ЙЕМЕНА

Специальность 25.00.32 - Геодезия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009

"НАПРЯГо

003466387

Работа выполнена на кафедре геодезии Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК)

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Маркузе Юрий Исидорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Матвеев Станислав Ильич

кандидат технических наук,

доцент Калинова Елена Владимировна

Ведущая организация: МАГП

Защита состоится/^-2009 года в часов на заседании диссертационного совета Д 212.143.03 при Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 105064 Москва, Гороховский пер., д. 4, зал заседаний ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета Климков Ю.М.

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

В Йемене в настоящее время не существует государственной геодезической сети, которая охватывала бы всю территорию страны. Построенная в предыдущие годы сеть обеспечивает лишь 40%. Картографирование страны выполняется в мелком масштабе. Существующая сеть ни по точности, ни по строгости математической обработки не отвечает требованиям народнохозяйственных и инженерно-технических нужд.

В Йемене, как и во всех странах, по мере развития народного хозяйства возрастают требования к объёмам и качеству топографо-геодезической и картографической продукции. Однако, для многих районов, особенно для побережья, требуются топографические и другие карты средних масштабов от 1:25 ООО до 1:10 000 и крупных от 1:5000 до 1:2000. Потребность в картах крупного масштаба с течением времени будет возрастать.

В ближайшей перспективе планируется обновление инфраструктуры дорожных сетей Йемена, развитие гидротехнических сооружений и расширение строительства на всем побережье для развития туризма. Поэтому необходимо создать на всей территории страны современную геодезическую сеть, обеспечивающую решение как научных, так и инженерно-технических задач народнохозяйственного значения, причем не только текущего периода, но и на ближайшие десятилетия. В связи с этим автору диссертации была поставлена важная актуальная задача разработать научно обоснованную схему и программу построения современной геодезической сети на всей территории Йемена.

Целью настоящей работы является изучение и разработка схемы и программы построения современной государственной геодезической сети, используя достижения космической геодезии, а также хорошо зарекомендовавшие себя на практике классические методы высшей геодезии.

Научная новизна работы. В диссертации получены следующие новые научные результаты: -сформулированы и научно обоснованы основные теоретические

положения, которым должна удовлетворять современная государственная геодезическая сеть страны;

-разработан строгий метод расчёта плотности пунктов проектируемой опорной геодезической сети и сети сгущения Йемена;

- спроектирован по карте (Google Earth) проект построения ГГС на часть территории Йемена (в обжитых и экономически перспективных регионах);

- применительно к территории Йемена (около 530 тыс .км2) предусмотрено построение на основе спутниковой технологии высокоточной геодезической сети (ВГС) и спутниковой геодезической сети 1 класса (СГС-1);

- показано по результатам оценки точности, что предлагаемый проект обеспечивает требуемую точность определения взаимного положения смежных пунктов;

- сделан вывод, что результаты уравнивания сетей ВГС и СГС-1,

результаты 3D и 2D уравнивания практически совпадают.

Практическая ценность работы

Результаты выполненного анализа и расчётов могут быть использованы при геодезическом обеспечении построения современной государственной геодезической сети страны. Они могут бьгть использованы также в научно-исследовательской работе и в учебном процессе при подготовке инженеров геодезистов.

Публикации и апробация работы

Основные результаты работы обсуждены на 63-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных МИИГАиК (Москва, апрель 2008г.). По теме диссертации опубликованы 2 научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК России. Выполненные в диссертации исследования обсуждались на заседании кафедры геодезии Московского Государственного Университета геодезии и картографии и получили одобрение.

Объём и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы из 48 наименований и приложений на 38 стр. Общий объем диссертации 143 стр., включает 17 рисунков и 15 таблиц. Содержание работы.

Во введении кратко обосновывается актуальность данной работы, сформулированы цели и задачи проекта.

В первой главе выполнено описание физико-географических особенностей Йемена, которые необходимо учитывать при разработке проекта и основных научных положений о построении современной опорной геодезической сети страны. Отмечается, что территория страны сравнительно мала, и что по своему широтному положению территория Йемена относится к субтропическому поясу, а ландшафт включает горный массив, с высотой гор до 3600 м над уровнем моря, и плоские области, включая и обширные пустыни (рис.1.).

САУДОВСКАЯ АРАВИЯ

„Д>

Краспие иорг ^^Ж

.СМ91

Чэйди. »«"»

яМ4яа- ГЛипЛГ.-)С-САКЪЛТЛЙН

* М]4«э

Хспоида •

ЭРИТРРЯ 0_ЕП «>1*«Ч>

Ха-хи . ,НЛМ

Ъл»Х«ура

ЭФИОПИЯ

ДЖИБУТИ

щХа^гбу

Рис. 1. Карта Йемена

Приведено описание существующей геодезической сети и целесообразность её использования при проектировании современной государственной геодезической сети страны.

В 1974 г. был заключен контракт между Демократической Республикой Йемен и СССР по созданию топографической карты масштаба 1:100000 на территории южного Йемена.

Для обеспечения планово-высотной основы вновь создаваемой карты была развита геодезическая сеть из 10 полигонометрических, трёх астрономических и 20 пунктов трилатерации с использованием самолетного радиодальномера (РДС). Также создана высотная основа методом геометрического нивелирования III и IV классов.

В топографо-геодезических и картографических работах на этой территории с 1975 г. применяется эллипсоид Красовского и проекция Гаусса-Крюгера.

На северной территории страны в соответствии с договором, заключенным с Великобританией в 1975г., английское управление заморских съемок создало на всю территорию северного Йемена карту масштаба 1:50000 . В качестве геодезической основы была построена опорная сеть из 87 пунктов с использованием доплеровского метода определения разностей координат пунктов, и на их основе развита сеть полигонометрии 2-3 классов из 368 пунктов. Взаимное положение смежных пунктов в доплеровской геодезической сети определено со средней квадратической ошибкой 0,5м. Геодезические координаты пунктов вычислены в системе эллипсоида WGS 72.

Таким образом, на территории объединенного в 1990г. государства Йеменской республики, построенные до 1993 года в разных частях страны разными методами опорные геодезические сети по точности и плотности пунктов рассчитаны на геодезическое обеспечение топографических съёмок в масштабах 1:50 000 и 1: 100 000. Координаты

пунктов вычислены на разных эллипсоидах, от разного начала; высоты пунктов в этих сетях определены относительно разных уравненных поверхностей: в одном случае относительно среднего уровня Красного моря, а в другом от среднего уровня Аденского залива.

Прямоугольные плоские координаты геодезических пунктов на севере и юге страны вычислены в разных картографических проекциях: 1ЛМ Меркатора и Гаусса-Крюгера соответственно.

В 1993г. на северной территории страны французские специалисты построили опорную геодезическую сеть, состоящую из 7 пунктов каркасной сети (рис.2) и 229 пунктов сети сгущения.

В данной главе показано, что построенные в Йемене геодезические сети в период до 1992г. ни по обслуживаемой ими территории, ни по точности построения, ни по строгости математической обработки не отвечают современным требованиям, предъявляемым к опорным геодезическим сетям. К недостаткам выполненных работ следует отнести отсутствие государственной программы всех геодезических работ, а также их разрозненность в территориальном отношении. Возникла необходимость создания на всей территории Йемена высокоточной опорной геодезической сети с использованием высоко производительной спутниковой системы GPS. Эта проблема имеет важное государственное значение и отражена в перспективных планах работы организации картографии Йемена.

В данной главе приведены также сведения об аэрофотосъемочных и картографических работах. Картографирование территории страны выполнено в масштабах 1:100000 и 1:50000.

Во второй главе выполнены следующие исследования:

- сформулированы основные требования к современной государственной геодезической сети.

- выполнен расчет необходимой плотности и точности пунктов опорной геодезической сети для целей картографирования территории Йемена.

При составлении проекта топографической съёмки на заданную территорию должна быть тщательно обоснована норма плотности геодезической сети в зависимости от ближайшей перспективы экономического развития страны.

Норма плотности пунктов геодезических сетей на данной территории должна обеспечить наиболее крупный масштаб топографической съёмки (1:2000).

Требуемая плотность геодезических пунктов при общегосударственном картографировании территории страны зависит от

масштаба топографической съёмки площади территории, а также от методов создания геодезического обоснования.

С учетом современных требований к созданию спутниковых геодезических сетей выполнен расчет общего числа геодезических пунктов для территории Йемена (табл. 1).

Таблица 1

Площадь,

Класс Средняя обслуживаемая Число Процент

триангуляции длина одним пунктов п %

стороны пунктом, км2

Ра ** S?

I 32 1024 528 4 %

II 17 289 1343 9 %

III 10 100 3539 23 %

IV 6 36 9617 64 %

Разработана наиболее целесообразная схема построения современной государственной геодезической сети с использованием GPS-измерений, причем проектирование осуществлялось с учетом тщательного анализа физико-географических условий страны.

Для надежности создания государственной геодезической сети проектирование осуществлялось в два этапа. На первом этапе спроектирована Высокоточная геодезическая сеть ВГС, а на втором - спутниковая геодезическая сеть 1-го класса СГС-1.

Моделирование спутниковых геодезических сетей

Для моделирования сети GPS Йемена необходимо дать перечень

всех координат точек в геодезической системе В, L и Н в соответствии с их именами, начиная от исходного пункта. Эти координаты получены автором из программы "Google Earth" на эллипсоиде WGS-84.

Для перехода от эллипсоидальных координат к прямоугольным д. проф. Маркузе Ю.И. разработана программа, которая позволяет

выполнять преобразование геодезических координат В, Ь в плоские прямоугольные координаты х, у в проекции Гаусса-Крюгера на одном и том же эллипсоиде в одной восьмой зоне.

Для моделирования геодезической сети необходимо ввести связи между пунктами, то есть указать линии, по которым будут выполнены измерения базисных векторов.

Затем по цепочке преобразования хуН —> ВЬН —» ХУХ с помощью программы ТЕКЙРАСЕ они преобразуются в прямоугольные координаты X, У, Т так же на эллипсоиде \VGS-84.

Кроме этого, вводятся также величины с.к.о, характеризующие точность измерений (приращений координат) по всем трём осям . При моделировании они были приняты одинаковыми для всех линий и равными 0.005 м по осям X и У и 0.007 м по оси Ъ, коэффициенты корреляции были приняты равными 0.7.

Поэтому уравнивание выполнялось с корреляционной матрицей

К =

(25 18 24' 25 24 49

'1(Г

По координатам всех пунктов и указанным связям программа вычисляет истинные значения приращений координат (трёх элементов базисных векторов), и с помощью указанных показателей точности в них вводятся распределённые по нормальному закону истинные ошибки. Для этого корреляционные матрицы необходимо привести к диагональному виду, что выполняется специальной программой.

Уравнения поправок для базисных векторов при уравнивании в пространственной декартовой системе координат составляются также как для нивелирных ходов, но по трём осям:

*У=~6У,+5У+1У>

Здесь $ и 1 номера начальной и конечной точки.

Учёт этих уравнений поправок выполняется по рекуррентному алгоритму с учётом их корреляционной матрицы по формулам.

При учёте избыточных измерений, так как матрица коэффициентов нормальных уравнений при параметрическом способе уравнивания

Д№1«. (1)

где матрица = составлена для уравнений поправок для

¡-1 измерений

У,.,=АЫ (2)

справедливая для невырожденных матриц 8 и Т, для матрицы <? = ЯГ1, получим выражение

(3)

где матрицы

гГ-СыЛГ, (4)

+ (5)

Если же эти измерения необходимы, то уравнение поправок будет

таким

К/ = А А*, + а Дх . (6)

Ясно, что матрица коэффициентов при новых неизвестных а, будет квадратной.

А матрица обратных весов

(7)

12

где «fr= («f)"1.

При этом один из пунктов выбирают безошибочным (пункт 1 SANA). В результате уравнивания на ЭВМ по программе GPS-1 вычислены координаты X, Y, Z и их ковариационная матрица К(х, у, z). По программе SPACETER по цепочке X, Y, Z => В, L, Н => х, у, Н вычисляются плановые координаты в проекции Гаусса - Крюгера и их ковариационная матрица К(х, у, Н).

Для оценки точности при вычислении на ЭВМ целесообразно применить численный метод дифференцирования. Нами составлена программа для ЭВМ на языке BASIC, приведённая в приложении 1.

Схема проектируемой сети ВГС, расположенная в двух шестиградусных зонах, изображена на рис.3.

Число пунктов в этой сети - 12, и известны геодезические координаты В, L и Н всех пунктов. Расстояния между смежными пунктами 170-290 км.

На втором этапе - спутниковая геодезическая сеть I -го класса СГС-1 состоит из 39 пунктов, из них 4 пункта являются пунктами ВГС. Расстояния между смежными пунктами 17-50 км (см. рис.4).

Рис.3. Высокоточная геодезическая сеть (ВГС)

Рис.4. Спутниковая геодезическая сеть Гго класса СГС-1

В таблице 2 приведены результаты оценки точности сетей ВГС и СГС-1.

Таблица 2

№ Оцениваемые элементы вгс СГС-1

1 Число пунктов 12 39

2 Длина сторон км 283—87 70-----19

3 {ms/S)a, 1:500 ООО 1:80 000

4 тл Ср 0.98 0.96

5 тх сс 0.006 0.009

6 тг со 0.002 0.005

7 тн со 0.006 0.005

Объединения наземных и спутниковых геодезических сетей

Для объединения наземных и спутниковых (GPS) геодезических сетей использованы алгоритмы, разработанные д. т. н. Маркузе Ю.И. с определением семи параметров преобразования координат (алгоритм СОМВГМЕ 7).

Для объединения сетей в пространстве необходимо выполнить преобразование плановых координат и высот в пространственную систему координат.

Само преобразование выполняется программой TERSPACE. В основу совместного уравнивания спутниковых и наземных сетей положено матричное равенство, справедливое для каждого идентичного пункта

7;=(а,+отП*5',), (8)

где матрица

1 -€, £, Е, 1 -е„

~£у 1 ,

составлена из малых углов вращения трёх осей координат, ai - вектор сдвига начала системы координат, S, - вектор пространственных координат X,Y.Z, полученных в результате уравнивания базисных векторов (Base Line) (AXA¥AZ% с учётом их ковариационных матриц с фиксацией одного пункта сети GPS по рекуррентному алгоритму с контролем грубых ошибок. Вектор Т получен преобразованием наземных координат х, у, Н и их ковариационных матриц по специальной программе TERSPACE в прямоугольную систему координат X,Y,Z на эллипсоид Бесселя или Красовского.

В результате линеаризации системы (10) для kt идентичных пунктов получены условные уравнения с дополнительными неизвестными, которые имеют вид

- G, Да + Ж = 0,

(9)

с матрицей

G, =

(10 0 0 0 10 -Z 0 0 1 У

Z -Г х4! 0 X Г -X 0 Z

(10)

полученной в результате линеаризации (8) при малых углах поворота осей координат и составленной из GPS- координат пункта i. Д„ - вектор поправок к приближённым параметрам преобразования координат , V -векторы поправок к координатам наземных и GPS пунктов.

Вектор приближённых значений параметров формуле

а(0) = Gf' (Гег - Scps )7'',

ат можно получить по

где матрица 6', порядка 7 составляется по трём идентичным пунктам, причём для третьего идентичного пункта из трёх уравнений нужно выбрать только то одно, которое приводит к наилучшей обусловленности матрицы в,.

Далее, с целью перехода от способа условий с дополнительными неизвестными к способу условий с целью контроля грубых ошибок координат наземных пунктов формируем матрицу у, которая будет иметь все нулевые блоки, кроме С1, расположенные в ней согласно номеров пунктов, участвующих в вычислении параметров . По формуле

Затем, учитывая по рекуррентным формулам каждое из условных уравнений,

= о,

как избыточное с обратным весом 1/р = 0 (кроме тех семи, которые понадобились для определения приближённых параметров) и выполняя контроль грубых ошибок в координатах исходных пунктов, в результате получим уравненные векторы Г, 5, а , вектор параметров преобразования координат и необходимую для оценки точности квадратичную форму

матрицей обратных весов измерений получена

Решение системы (9) выполняется по рекуррентному алгоритму с контролем грубых ошибок. После уравнивания должно быть выполнено преобразование GPS -координат всех пунктов по формулам:

T = a,+mnS (11)

или

Т -S + Ga, (12)

которые теоретически должны давать одинаковые результаты.

Заметим, что фиксация одного пункта сети GPS не влияет на результаты окончательного уравнивания.

Для объединения сетей на плоскости необходимо вектор S и его корреляционную матрицу Ks, полученные после уравнивания базисных векторов, преобразовать по цепочке X,Y,Z—> B,L,H—> х.у.Н и соответственно корреляционную матрицу уравненных координат на эллипсоиде WGS-84 в проекции Гаусса-Крюгера . Этот процесс выполняется с помощью программы SPACETER. В результате получим вектор координат s и матрицу Ks.

Вспомним формулы преобразования координат на плоскости."

х' = * + ах + oix — Ру,

у' = у + ау + /к + ау, (13)

где a =mcostp-\,p = msin<p, m и ф-масштабный фактор и угол поворота осей координат, ах, ау-координаты начала системы х,у в системе х',у'. Рассматривая теперь вектор координат s и вектор t в наземной системе координат преобразования непосредственно измеренными величинами с известными матрицами обратных весов Qs и Qt , для общих (идентичных) пунктов составляем для уравнений связи ( 13 )условные уравнения , которые в линейном виде для каждого пункта i будут такими: Vs-AVt-GAa+W=0, (14)

где векторы поправок Vs = (Sx Syft, V, = (Sx Sy)Tt.

Матрица А = \а f\ Вектор Да содержит поправки к приближённым

значениям параметров преобразования а^а^а р. Составляемая из элементов вектора х, матрица

Вектор приближённых значений параметров несложно найти по двум пунктам

по формуле а'0' = С,''(л, -х,).

Далее, как и в алгоритме COMBINE 7 с помощью матрицы у получаем матрицу а у

Затем, учитывая по рекуррентным формулам каждое из условных уравнений

как избыточное с обратным весом 1/р = 0 (кроме тех, которые понадобились для определения приближённых параметров) и выполняя контроль грубых ошибок в координатах исходных пунктов, в результате получим уравненные векторых,,х, , вектор параметров преобразования координат и квадратичную форму. Останется только, используя уравненные параметры, выполнить преобразование вектора координат*, и его матрицу обратных весов в систему координат наземных пунктов. При этом вектор координат х, и под вектор х5, относящийся к

идентичным пунктам, должны совпадать, что является контролем решения задачи.

Аналогичные формулам (13) и (14) формулы преобразования координат теперь имеют вид

Г = 5 + а, + Л5.

Г = 5 + С(.

Уравнивание на плоскости (20) имеет существенное преимущество над уравниванием в пространстве, так как не требуется преобразовывать координаты идентичных пунктов в пространственные координаты, и поэтому не нужны геодезические высоты и знания аномалий высот.

Кроме того, как показали результаты уравнивания сетей ВГСи СГС-1, результаты 30 и 20 уравнивания практически совпадают.

Преобразование эллипсоидальных высот в нормальные здесь не рассматривается, хотя для этого имеется соответствующая программа.

Для объединения сетей сначала создаётся файл с расширением 1ег(таб.З),

Таблица 3

Пункт X У Н Мх Му Мн Я

Бал 1698094.936 8413085.376 2210.9944 0.000 0.000 0.000 0

Батат 1612705.052 8431782.525 1883.1400 0.004 0.002 0.004 0

Ва1с1а 1569803.085 8558140.092 538.9947 0.004 0.002 0.005 0

МапЬ 1720029.326 8535697.221 1230.9841 0.005 0.002 0.006 0

\latar 1694073.356 8396721.045 1872.9970 0.009 0.004 0.004 0

Яиэа 1641059.579 8400885.162 1893.0032 0.007 0.004 0.005 0

8аЫк 1677643.130 8463998.744 1487.0000 0.007 0.005 0.005 0

Угат 1671163.585 8488951.866 1316.9970 0.008 0.005 0.005 0

Кап 1689426.747 8480188.458 1671.0032 0.007 0.005 0.005 0

А1\УЖ1 1631426.742 8481815.031 1419.9930 0.008 0.005 0.005 0

ЬЫБ 1645159.759 8507562.786 912.9930 0.008 0.006 0.006 0

Каг 1607319.069 8464252.638 1500.9960 0.008 0.005 0.006 0

Yaktol 1619978.382 8533215.282 982.9920 0.008 0.005 0.006 0

Shahil 1633417.109 8554281.924 1015.9999 0.009 0.006 0.006 0

где С - аномалии высот, принятые нами равными нулю, так как мы использовали эллипсоидальные высоты.

Отметим, что координаты наземных пунктов нам не были известны, и мы выбрали 14 пунктов сети СГС-1 (также на эллипсоиде WGS-84) как идентичные для того, чтобы проверить работу программы и изучить её для последующего использования.

В результате получены параметры преобразования (таб.4) и плоские координаты всех пунктов GPS.

Таблица 4

0.009 т

3 сдвига осей 0.009т

- 0.016/я

0.002

3 угла Эйлера 0.001

0.000"

Масштабный фактор 1

Объединение сетей выполнено также и на плоскости по программе ОР8-2Б.

Получены параметры преобразования: сдвиги-(-0.155 и 0.035), Разворот осей - 0, Масштабный фактор - 1 .

Глава 3. Для сгущения сети СГС-1 смоделирована полигонометрическая сеть второго класса. Исходными пунктами при уравнивании сети второго класса являлись пункты уравненной ранее сети СГС-1 ( Matar, San, Yslh, Hzan, Rusa) . Сеть уравнивалась с учётом ошибок исходных данных пунктов СГС-1.

Для моделирования полигонометрической сети необходимо ввести связи между пунктами, то есть указать линии, по которым будут выполнены измерения направлений и сторон (именно эти линии образуют сеть на рис.5).

Рис.5. Полигонометрическая сеть 2 класса

Для уравнивания полигонометрической сети с помощью программы "CAD -NEW" составленной д.т.н. Маркузе Ю.И., вводятся координаты х,у и имена всех пунктов, а также с.к.о. измеренных направлений и длин сторон (для второго класса <rN = l"uas = 0.04т.). Координаты исходных пунктов Matar, San, Yslh и Hzan и их

корреляционные матрицы порядка 2*2, полученные в результате уравнивания сети GPS для каждого пункта, определяются программой автоматически по именам пунктов, которые в обеих сетях должны быть идентичными.

Матрица обратных весов исходных координат, составленная по именам пяти исходных пунктов, получена равной

/ 0.90 -0.20 0.58 - 0.29 0.78 - 0.35 0.52 0 0.36 -0.13\ 1.52 021 033 - 0.13 0.83 0 0 0.16 0.24 0.19 - 0.22 0 58 - 0.14 0 0 0.42 0.16 0.13 - 0.28 0.92 0 0 - 0.140.37 0.95 -0.33 0 0 0.46 -0.10 Ья- 0.22 0 0 0.53 0.30

ООО о о о о

1.7 О 0.18

*10"5

Уравнивание с учётом ошибок исходных данных достаточно просто выполняется с применением рекуррентного алгоритма.

Для сгущение полигонометрической сети 2 класса нами была спроектирована полигонометрическая сеть 3 класса в виде горизонтальных линии между пунктами сети 2 класса (рис.6). Сеть уравнивалась с учётом ошибок исходных данных пунктов полигонометрической сети 2 класса.

Рис.6. Полигонометрическая сеть 3 класса

Для высотного обоснования в диссертационной работе использовались существующие материалы по нивелированию II и III классов, а также все пункты GPS для обеспечения высотной основы всех регионов страны в системе нормальных высот.

Традиционным аналогом GPS-нивелирования является метод геометрического нивелирования, который, несмотря на автоматизацию некоторых трудовых операций, до сих пор является одним из самых трудоемких процессов топографо-геодезического производства.

GPS-метод, как альтернатива традиционному методу, может использоваться в том случае, если обеспечивает выполнение требований к точности определения превышений, изложенных в инструкции.

Заключение

В диссертационной работе выполнены разработки проекта построения Государственной геодезической сети Йемена с использованием современных спутниковых технологий по рекомендации Йеменской геодезической службы на основе изучения опыта выполнения подобного вида работ в России:

- показано, что существующая опорная ГГС ни по площади обслуживаемой ею территории, ни по точности построения, ни по строгости математической обработки не отвечает современным требованиям и не удовлетворяет запросам науки и народного хозяйства;

- разработаны и научно обоснованы основные положения создания государственной геодезической сети Йемена;

- моделирование ГГС страны осуществлялось в два этапа. На первом этапе спроектирована высокоточная геодезическая сеть ВГС, а на втором -спутниковая геодезическая сеть 1-го класса СГС-1;

Чу

- выполнена оценка точности с использованием численного метода дифференцирования. Нами составлен блок программ для ЭВМ на языке BASIC;

- для сгущения сети СГС-1 смоделированы полигонометрически сети второго и третьего класса, уравнивания полигономстрических сете" выполнялось с учетом ошибок исходных данных.

Публикации по теме диссертации

1, Хайдар абдулракиб мохамед. Разработка проекта построения современный государственной геодезической сети Йемена. Геодезия и аэрофотосъемка, №5,2008, с. 38-41.

2. Хайдар абдулракиб мохамед. Уравнивание и оценка точности модели полигонометрической сети сгущения. Геодезия и аэрофотосъемка, № 1, 2009.

Подписано в печать 20.03.2009. Гарнитура Тайме Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Объем 1,50 усл. печ. л. Тираж 80 экз. Заказ №91 Цена договорная

Издательство МИИГАиК 105064, Москва, Гороховский пер., 4

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Хайдар Абдулракиб Мохамед

Введение.

Глава 1. Тогографо-геодезическая изученность территории Йемена.

1.1. Физико-географические особенности Йемена.

1.1.1 .Экономика.

1.1.2. Климат.

1.1.3. Транспорт.

1.2. Состояние топографо-геодезических работ в Йемене.

Выводы.

Глава 2. Разработка проекта построения современной государственной геодезической сети Йемена.

2.1. Классификация и назначения государственной геодезической сети.

2.2. Необходимая плотность геодезических пунктов государственной геодезической сети для целей картографирования территории Йемена.

2.3. Необходимая точность построения современной государственной геодезической сети для целей картографирования территории Йемена.

2.4. Спутниковые геодезические измерения

2.4.1. Структура GPS NAVSTAR.

2.4.2. Структура ГЛОНАСС.

2.5. Схема построения современной геодезической сети

Йемена.

25.1. Моделирование опутниковых геодезических сетей.

252. Вькхжогочная геодезическая сеяь(ВГС).

253. Спушиюовая геодезическая сеть I класса (СГС-1).

2.6. Объединение наэемных и спушиковых геодезических сетей.

2.6.1. Объед инение наземных и спугниковьк геодезических сетей в прсхдрансгве.

2.62. Объединение наземных и спупшмсиых геодезических сетей на плоскости.

Выводы.

Глава 3. Геодезическая сеть сгущения и нивелирная сеть Йемена.

3.1. Геодезическая сеть сгущения.

3.2. Уравнивание с учетом ошибок исходных данных.

3.3. Нивелирная сеть.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка проекта построения современной государственной геодезической сети Йемена"

Современный прогресс в геодезической науке и бурное развитие спутниковых измерительных средств на базе глобальных систем позиционирования типа GPS и ГЛОНАСС, позволяют решать многочисленные научные, народнохозяйственные и другие задачи на качественно новом -уровне с высокой точностью. При этом решение перечисленных задач требует создание единой системы геодезических координат на территории страны.

Материальным носителем единой системы координат является опорная геодезическая сеть.

Опорные геодезические сети, создаваемые спутниковыми методами, принято в мировой практике подразделять на глобальные, континентальные, национальные, региональные и локальные геодезические сети. Применительно к территории Йемена (530 тыс. кв. км) предусмотрено построение на основе спутниковой технологии высокоточной геодезической сети (ВГС), представляющей собой высшее звено в структуре координатного обеспечения территории страны. Последующими звеньями в государственной опорной геодезической сети являются спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1) и локальная геодезическая сеть, базирующиеся на совместном использовании спутниковых и традиционных наземных методов.

Существующая опорная геодезическая сеть Йемена строилось в течение ряда лет с результатами, полученными разными иностранными геодезистами Великобритании, Франции (на севере) и СССР (на юге), по разным нормативным документам, разными методами (триангуляция, трилатерация, полигонометрия). Поэтому она оказалось неоднородной по плотности и точности. Между тем выполненные к настоящему времени на территории Йемена геодезические и картографические работы недостаточны даже для- обеспечения текущих задач народного хозяйства, не говоря уже о запросах ближайшего будущего. Это видно из того, что для территории всей страны в целом составлены лишь мелкомасштабные топографические карты масштабов» 1: 100 ООО (на юге) и 1: 50 000 (на севере). Однако, для экономически перспективных районов, особенно, для побережья, требуется более детальная топографическая карта. В целом, для многих регионов требуются карты средних 1: 25 000 - 1: 10 000 и крупных масштабов 1: 5 000 -1:2 000. Для решения этих задач необходима современная государственная геодезическая сеть, которой к настоящему времени на всей территории. Йемена нет.

Используя^ новые спутниковые измерительные технологии, а также хорошо зарекомендовавшие себя на практике классические методы высшей геодезии, в диссертации предложено' построить в центральной части территории» страны (обжитых районах) современную государственную геодезическую сеть. Автор полагает, что разработанные в- диссертации применительно к центральной части теоретические, методологические, и практические положения вполне можно распространить и на другие регионы страны.

Исходя из изложенного приведём структуру диссертационной работы.

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

Во втором разделе изложены основные принципы и методы построения, расчет необходимой плотности и точности государственнойг геодезической сети для целей картографирования территории страны, разработана схема построения современной государственной геодезической сети в два этапа. На первом этапе спроектирована высокоточная геодезическая сеть (ВГС), а на втором — спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1). Рассмотрены вопросы объединения наземных и спутниковых геодезических сетей.

В третьем разделе рассмотрены вопросы сгущения сети СГС-1 и методы нивелирования.

Диссертация завершается заключением, списком литературы и приложениями.

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

Заключение Диссертация по теме "Геодезия", Хайдар Абдулракиб Мохамед

Выводы

1. Для сгущения сети (СГС-1) спроектированы полигонометрические сети 2 и 3 класса.

2. Выполнено уравнивания полигонометрических сетей 2 и 3 класса с применением рекуррентного способа уравнивания.

3. Уравнивание выполнялась с учетом ошибок исходных данных.

4. Рассмотрены методы и особенности развитие локальные геодезические сети, базирующиеся на совместном использовании спутниковых и традиционных наземных методов.

5. Рассмотрены методы нивелирования с помощь GPS и геометрического нивелирования пунктов полигонометрической сети с учётом ошибок исходных данных.

Заключение

В диссертационной работе выполнена разработка проекта Государственной геодезической * сети Йемена с использованием современных спутниковых технологий по рекомендации йеменской геодезической службы на основе изучения опыта выполнения подобного вида работ в России:

- изучена вся территории Йемена в физико-географическом и геодезическом: отношениях;

- проанализированы ранее выполненные геодезические и картографические работы;

- показано, что существующая в Йемене опорная геодезическая сеть ни по площади обслуживаемой территории страны, ни по точности построения; ни по строгости математической; обработки? не отвечает современным требованиям и не удовлетворяет запросы геодезической науки и народного хозяйства;

- картографические материалы, существующие в настоящее время, вплоть до масштаба 1: 50 000 не могут удовлетворять возрастающим потребностям развития народного хозяйства страны;

- разработаны и научно обоснованы основные положения о создании государственной геодезической сети. Йемена;

-рассчитанная плотность пунктов дает возможность построить такую геодезическую сеть, которая могла быть перспективой для решения любых задач народного хозяйства страны;

- применительно к территории Йемена ( 530 т.кв.к) предусмотрено построение на основе спутниковой технологии высокоточной геодезической сети (ВГС) и спутниковой геодезической сети (СГС-1) в обжитых и экономически перспективных регионах, а также проектирование и создание новых геодезических сетей сгущения, базирующиеся на совместном использовании спутниковых и традиционных наземных методов;

- выполнено моделирование спутниковых (GPS) геодезических сетей (ВГС) и (СГС-1) Йемена;

- выполнено уравнивания геодезических сетей (ВГС) и (СГС-1) в пространстве и на плоскости;

- в результате полученных данных можно заключить, что как сеть (ВГС), так и сеть (СГС-1) может служить основой государственной геодезической сети Йемена;

- рассмотрены способы объединения наземных и спутниковых геодезических сетей;

- рассмотрены методы и особенности развитие локальные геодезические сети, базирующиеся на совместном использовании спутниковых и традиционных наземных методов;

- Для сгущения сети (СГС-1) спроектирована полигонометрическая сеть 2 и 3 класса.

- Выполнено уравнивания полигонометрических сетей 2 и 3 класса с учетом ошибок исходных данных и с применением рекуррентного способа уравнивания.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Хайдар Абдулракиб Мохамед, Москва

1. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. М.: Картгеоццентр,2005. - 334 с.

2. Баранов В.Н., Бойко Е.Г., Краснорылов И.И. Космическая Геодезия: Учебник для вузов. М.: Недра, 1986. — 407 с.

3. Бернхард Гофман-Велленгоф, Гельмут мориц Физическая геодезия.: перевод с английского Ю.М. Неймана, JI.C. Сутаиповой / Под редакцией Ю.М. Неймана. М.: Изд-ва МИИГАиК, 2007, 426 е., илл.

4. Бовшин Н. А., Зубинский В.И., Остач О. М. Совместное уравнивание общегосударственных опорных геодезических сетей.// Геодезия и картография, 1995, № 8.

5. Бойко В.В., Глазин В.Ф., Каплан Б.Л. Опыт создания геоцентрических системы координат ПЗ — 90 Л Геодезия и картография. — 1993. № 11.-е. 17-21.

6. Большаков В.Д., Маркузе Ю.И., Голубев В.В. Уравнивание геодезических построений: Справочное пособе. — М.: Недра, 1989.— 413с.

7. Бугаевский Л.М. Математическая картография: Учебник для вузов. М.: 1998. - 400с.

8. Генике А.А., Лобазов В.Я., Ямбаев Х.К. Результаты исследований аппаратуры спутникового позиционирования GPS Wild System 200//. Геодезия и картография. 1993. - № 1.-е. 17 —21.

9. Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. Изд.2е, перераб.и доп. : Картгеоцентр, 2004. - 355с.

10. Ю.Герасимов А.П. Уравнивание' государственной геодезической сети. М.: Картгеоцентр — Геодезиздат, 1996. — 216с.

11. Гудето Гетачи Брхане Мескел. Разработка современной схемы и модернизации государственной геодезической сети Эфиопии на Основе спутниковых технологий (GPS). Диссертация на соискание ученой степени кандидата, технических наук. МИИГАиК,2006.

12. Густерин П.В. Йеменская Республика и ее города.' М.: Международные отношения, 2006.

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

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

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

16. Инструкция по полигонометрии и трилатерации. — М.: Недра, 1974.

17. Кленицкий Б.М., Насретдинов К.К., Хотин М.М. Методика совместного уравнивания спутниковой и наземной геодезических сетей. Геодезия и картография. № 5, 1987, с. 12 — 15.

18. Клюшин А.О., Куприянов А.О., Шлапак В.В. Спутниковые • методы измерений в геодезии. (Часть 1). Учебное пособие. М.: Изд.

19. МИИГАиК. УПП Репрография , 2006 г., с.60.

20. Красовский Ф.Н. Избранные сочинения, т.ГУ. — М,: геодезиздат, 1955.

21. Маркузе Ю.И. Основы метода наименьших квадратов и уравнительных вычислений: Учебное пособие. — М.: МИИГАиК, 2005.-240с.

22. Маркузе Ю.И. Поиск грубых ошибок при рекуррентном уравнивании наземных и спутниковых геодезических сетей // Геодезия и картография. 1995. - № П. - с 8 - 16.

23. Маркузе Ю.И. Алгоритм объединения наземных испутниковых геодезических сетей // Геодезия и картография: — 1997. 9. — с. 23-28.

24. Маркузе Ю.И. Алгоритмы для уравнивания геодезических сетей на, ЭВМ М.: Недра, 1989. - 248с.23'. Маркузе Ю.И. Два алгоритма объединений наземных и спутниковых геодезических сетей. // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1995 - №2. — с. 45 — 64.

25. Маркузе Ю.И. Основы уравнительных вычислений. — М.: Недра; 1990. 240с.

26. Маркузе Ю.И. Уравнивание- геодезических сетей с контролем грубых ошибок //Изв. вузов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка. — 1986.-№5.-с. 9-18.

27. Маркузе Ю.И., Антипов А.В. Возможности улучшения алгоритмов объединения спутниковых и наземных сетей.// Геодезия" и картография. 2004: - № 3. - с. 16-21.

28. Маркузе Ю.И., бойко Е.Г., Голубев: В.В. Геодезия : Вычисление и уравнивание геодезических сетей. М.: Картгеоцентр Геодезиздат, 1994.-432с.

29. Маркузе Ю.И., Лашков Н.П., Гудето Гетачеу Брхане Мескел. Объединение спутниковых и наземных геодезических сетей, расположенных в разных координатных зонах //Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2006 № 1. - с. 20 -28.

30. Медведев П.П., Баранов И.С. Глобальные космические навигационные системы. Итоги науки* и техники. Т.29, 1982.14.30: Морозов В.П. Курс сфероидической. геодезии. 2-е изд.,перраб. И доп. М.: Недра, 1979. 296 с.

31. Муджахид Яхья Сайд Аль-Дафиф. Разработка схемы и программыпостроения высокоточной государственной геодезической сети

32. Йеменской Республики с использованием спутниковых технологий. Диссертация на соискание ученой степени канд. Техн. наук, МИИГАиК, 1995.

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

34. Справочник геодезиста под ред. Большаков В.Д., Левчука Г.П. М., 1985.

35. Страны Ближнего востока. Справочник. Киев, Политиздат Украины, 1990, с.335.

36. Страны и народы. , Научно-популярное географо-этнографическое издание в 20 томах. Зарубежная Азия. М., Мысль, 1979.

37. Суригна К.К. Совершенствование опорной государственной геодезической сети Лаоса. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук., МГУГиК, 1994.

38. Хайдар Абдулракиб Мохамед. Разработка проекта построения современной государственной геодезической сети Йемена. // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка.-2008-№ 5.

39. Хайдар Абдулракиб Мохамед. Уравнивание и оценка точности модели полигонометрической сети сгущения. // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2008 № 6.

40. Яковлев Н.В. Высшая геодезия. М.: Недра, 1986.

41. Яковлев Н.В., Ефимов Г.Н., Построение государственных опорных геодезических сетей. М.: МИИГАиК, 1991.

42. Establishing of a precise geodetic network by GPS spatial geodesy with delivery of the geodetic coordinates in ITRF91 epoch 92.5, WGS 84, WGS72 and the grid coordinates in UTM north zone 38 in WGS 84,

43. AND WGS 72 geodetic system. Republic of Yemen Survey Authority, 1993.

44. Fifth International Seminar on the Global Positioning System. Institute of engineering Surveying and Space Geodesy. Nottingham University. 1992.

45. Habrich H. Geodetic Applications of the Global Navigation System (GLONAS) and of GLONASS/GPS Combinations Electronic resource./ H. Habrich 1999. — 147 p - Режим доступа :http://www.ifag.de/misk idx.htm.

46. Jan Van Sickle GPS for land surveyors Second edition Chelsea, Michigan: Ann Arbor press, 2001.-283p.

47. Merrigan, MJ. A Refinement to the World Geodetic System 1984 Reference Frame Electronic resource./ M.J. Merrigan etc —2002. Режим доступа :http://164.214.2.59/GandG/sathtmHONReport8-20-02.pdf.

48. Report on the work of the directorate of overseas surveys in Yemen Arab Republic 1974-88 by M.K. Stephenson overseas surveys directorate southapion, 1989.

49. Rizos C. Principles and Practice of GPS Surveying Electronicresourse./C.Rizos,-1999. Режим доступа ://www.gmat.unsw.edu.au/snap/gps/gps.survey/.