основы космической геодезии. Лекция №1. Протокол от Магадан 2010 Предмет и задачи космической геодезии
 Скачать 109.5 Kb.
|
|
Динамический метод космической геодезии заключается в совместном определении параметров гравитационного поля Земли, элементов орбит и координат пунктов наблюдений по совокупности измерений, выполняемых на пунктах. Кроме этого, часто определяют некоторые аппаратурные постоянные, параметры, характеризующие атмосферу, и уточняют значение гравитационного параметра fM. Системы координат, используемые в космической геодезии. В космической геодезии используется около десятка различных систем координат. Одна группа систем координат связана со звездным небом, т.е. со сферической астрономией. Это – звездные геоцентрические и звездные топоцентрические координаты. Другая – с земным эллипсоидом, т.е. со сфероидической геодезией. Важное значение играют также системы координат, связанные с орбитой движения спутника, т.е. с небесной механикой, но эти системы координат будут рассмотрены в одном из следующих разделов. При этом следует отметить, что для решения динамических задач необходимо, чтобы система координат была жестко связана с Землей, а так же, чтобы эта система координат была инерциальной. Мы рассмотрим подробнее некоторые часто используемые в настоящее время системы координат. Это – гринвичские пространственные прямоугольные геоцентрические системы координат. Начало координат расположено в центре масс Земли. Ось Z направлена на условный земной полюс (северный), соответствующий среднему за 1900 – 1905 г.г. его положению, принятому в качестве Международного условного начала. Ось X лежит на пересечении экватора и плоскости гринвичского меридиана, ось Y в плоскости экватора дополняет систему координат до правой.  В настоящее время в мире используются две прямоугольные геоцентрические системы координат: WGS-84 и ПЗ-90. Эти две системы координат установлены по многолетним высокоточным наблюдениям независимо друг от друга. Система координат WGS-84 (World Geodetic System, 1984) была создана в США по наблюдениям геодезических спутников и в настоящее время постоянно уточняется по наблюдениям спутников системы GPS. Система координат ПЗ-90 (Параметры Земли, 1990) была создана независимо в СССР по наблюдениям геодезических спутников системы ГЕО-ИК. Естественно, эти две системы координат не совпадают. Вероятное смещение начала координат составляет около 3 м, а углы между осями достигают 0.1 – 0.3. При этих значениях координаты одной и той же точки в пространстве (на поверхности Земли) в указанных двух системах могут отличаться на десятки метров. Кроме того, координатные системы построены на разных эллипсоидах, хотя и близких. Поэтому геодезические широты, долготы и высоты будут различаться, даже если совпадут прямоугольные геоцентрические координаты X, Y, Z. В частности, разность в координатах, определенных в системе WGS-84 и на эллипсоиде Красовского (для средней широты РФ) в линейной мере составляет В66 м, L43 м, H35 м. Ниже приведены параметры этих эллипсоидов.
До настоящего времени координаты всех геодезических пунктов на территории РФ определялись в системе координат 1942 года (СК-42). Связь между системами координат ПЗ-90 и СК-42 установлена через астрономо-геодезическую сеть и закрепленные на поверхности Земли опорные пункты космической геодезической сети, среднее расстояние между которыми порядка 1500 км. Прямой связи координатных систем ПЗ-90 и СК-42 с системой WGS-84 в настоящее время нет, поэтому при пересчете координат из WGS-84 в систему СК-42 и обратно иногда условно принимают, что системы ПЗ-90 и WGS-84 имеют идентичное ориентирование осей, и переход от СК-42 к WGS-84 осуществляют через элементы связи систем ПЗ-90 и СК-42. При этом точность связи СК-42 и WGS-84 оценивается на уровне 5-7 м. Взаимосвязь координатной системы СК-42 в геоцентрической системе ПЗ-90 характеризуется следующими элементами ориентирования: X= +25 2 м, Y= -141 2 м, Z= -80 3 м. С 2001 года в РФ внедряется новая высокоточная референцная система координат СК-95, распространенная на всю территорию бывшего СССР. Эта система координат получена в результате совместного уравнивания АГС (астрономо-геодезическая сеть), КГС (космическая геодезическая сеть) и ДГС (допплеровская геодезическая сеть). СК-95 по сравнению с СК-42 обладает на порядок большей точностью, реализована с использованием принципиально новых видов геодезических измерений и элементов ориентирования отсчетного эллипсоида (эллипсоида Красовского). При переходе от ПЗ-90 к СК-95 используются только линейные элементы ориентирования: X= +25,90 м, Y= -130,94 м, Z= -81,76 м. В соответствии с постановлением Правительства РФ от 00 июля 2000 г № 0000, к использованию СК-95 в ближайшее время должны перейти все организации любой формы собственности, занимающиеся геодезическими, маркшейдерскими и картографическими работами на территории РФ. Системы измерения времени. Промежуток времени, в течение которого Земля совершает один оборот вокруг своей оси относительно направления на какую-нибудь точку в пространстве, называется сутками. Если оборот Земли относительно своей оси фиксируется относительно направления на точку весеннего равноденствия, то это – звездные сутки; при направлении на центр видимого диска Солнца, смещенный годичной аберрацией, - истинные солнечные сутки; при направлении на «среднее солнце» - средние солнечные сутки. Местное среднее солнечное время гринвичского меридиана называется мировым или всемирным и обозначается UT0. Получив из наблюдений местное звездное время некоторого меридиана, и зная долготу последнего, находят UT0. Но вследствие движения полюса полученное из наблюдений в разных точках Земли время UT0 будет неодинаковым. Для того, чтобы исправить UT0 за движение полюса, введена система времени UT1: UT1=UT0+, где - поправка за мгновенное положение полюса Земли. Вследствие неравномерного вращения Земли вокруг своей оси время UT1 будет неравномерным. Учет поправки за сезонные неравномерности во вращении Земли дает систему UT2:  .Но в космической геодезии (как и в ряде других наук) необходимо иметь равномерную шкалу времени, не зависящую от вращения Земли. Такую шкалу времени позволяют получить атомные и молекулярные эталоны частоты. Атомная секунда определяется как промежуток времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома-изотопа цезия с массовым числом 133 при нулевом магнитном поле. Таким образом, получается шкала атомного времени (АТ). В РФ такая шкала обозначается АТ1 и является государственным эталоном времени и частоты. При переходе к ней от UT2 приняли, что 1 января 1964 года в 12h (UT) эти времена совпадали. Практической реализацией времени АТ1 является всемирное координированное время UTC. Оно согласуется с UT2 так, что  . Разность показаний часов в системах UTC и UT1 не должна превышать 700 мс.Данные для связи всех выше перечисленных систем времени приводятся в бюллетенях «Всемирное время», издаваемых Междуведомственной комиссией единой службы времени при Госстандарте РФ. | |||||||||||||||||||