ПОСТРОЕНИЕ ОПОРНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
КОСМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Методические указания по выполнению курсовой работы
по дисциплине “Космическая навигация”
 |
Новосибирск 2009
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО “Сибирская государственная геодезическая академия”
ПОСТРОЕНИЕ ОПОРНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
КОСМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Методические указания по выполнению курсовой работы
по дисциплине “Космическая навигация” для студентов,
обучающихся по направлению подготовки 650300 “Геодезия”
специальности 120103 “Космическая геодезия”
Новосибирск
СГГА
2009
УДК 528.2:629.78
Г465
Рецензент:
Доктор технических наук, профессор
Сибирской государственной геодезической академии
Гиенко, Е. Г.
Г465 Построение опорных геодезических сетей космическими методами. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине “Космическая навигация”.-Новосибирск: СГГА, 20с.
ISBN …
Методические указания подготовлены кандидатом технических наук, доцентом на кафедре астрономии и гравиметрии Сибирской государственной геодезической академии. Указания составлены в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и программой курса “Космическая навигация” для направления подготовки дипломированных специалистов 650300 “Геодезия” специальности 120103 “Космическая геодезия”. Указания содержат основные требования и рекомендации по выполнению курсовой работы.
Печатается по решению редакционно-
издательского совета СГГА
УДК 528.2:629.78
ISBN … © ГОУ ВПО “Сибирская государственная
геодезическая академия” (СГГА), 2009
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………………. | 4 |
1. Исходные данные для выполнения работы…..…………………………….. | 5 |
2. Содержание работы..………………………………………………………… | 5 |
2.1. Составление проекта на построение спутниковой геодезической сети | 5 |
2.2. Обработка и анализ результатов спутниковых измерений……………. | 6 |
3. Пояснительная записка ………………………………………………………. | 7 |
3.1. Общие положения…...…………………………………………………… | 7 |
3.2. Проект спутниковой геодезической сети…...………………………….. | 7 |
3.3. Результаты обработки спутниковых измерений…..………………….. | 10 |
4. Вопросы к защите курсовой работы…..……………………………………. | 11 |
Заключение……………………………………………………………………… | 13 |
Библиографический список……………………………………………………. | 14 |
Приложение 1. Образец бланка задания на курсовую работу………..……… | 16 |
Приложение 2. График выполнения курсовой работы……………………….. | 17 |
Приложение 3. Техническое задание на проведение работ по созданию спутниковой геодезической сети……………………………. | 18 |
Приложение 4. Материалы обследования пунктов геодезической сети…….. | 19 |
Приложение 5. Список литературы для выполнения курсовой работы…….. | 20 |
Приложение 6. Образец вариантов курсовой работы………………………… | 22 |
Приложение 7. Пример оформления титульного листа курсовой работы…... | 23 |
Приложение 8. Примерное содержание пояснительной записки…………… | 24 |
Приложение 9. Схема рабочего проекта спутниковой геодезической сети (образец)…………………………………………………. | 25 |
Приложение 10. Организация измерений на пунктах спутниковой геодезической сети…………………………………………… | 26 |
Приложение 11. Каталог координат пунктов спутниковой геодезической сети (образец)………………………………… | 30 |
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа является заключительным этапом в изучении студентами дисциплины “Космическая навигация” и имеет своей целью:
- систематизацию, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по учебной дисциплине и применение этих знаний при решении конкретных технических и производственных задач;
- развитие навыков самостоятельной работы;
- подготовку студентов к будущей работе на производстве.
При выполнении курсовой работы студенты должны собрать нормативную документацию, изучить и проанализировать полученные производственные материалы, самостоятельно решить поставленные задачи в соответствии с темой работы, обосновать и сформулировать выводы, предложения и рекомендации.
Работа включает в себя два основных производственных этапа при создании спутниковых геодезических сетей различного назначения:
- составление проекта на построение спутниковой геодезической сети;
- обработка и анализ результатов спутниковых измерений.
Выполнение курсовой работы студентами 5 курса должно привести к комплексному пониманию вопросов и задач, возникающих у инженеров специальности “Космическая геодезия”. Полученные знания и навыки будут полезны при дальнейшем дипломном проектировании.
Форма отчетности по курсовой работе представляет собой документ, включающий пояснительную записку и приложения. В них содержатся систематизированные сведения, решение поставленной задачи, анализ полученных результатов и рекомендации по теме работы в соответствии с вариантом. Подготовка курсовой работы и ее оформление должны соответствовать требованиям [1].
Руководитель курсовой работы выдает студентам задание (приложение 1) и необходимые исходные данные. Работа выполняется в соответствии с планом-графиком (приложение 2). Текущее руководство курсовой работой осуществляется в соответствии с расписанием учебных занятий (присутствие студентов обязательно), а также в часы консультаций. Посещение консультаций необходимо для решения проблем, связанных с самостоятельным выполнением задания на курсовую работу.
Настоящие методические указания содержат основные требования к выполнению работы. Здесь кратко рассмотрены общие вопросы, подлежащие разработке, даны рекомендации по их решению; приведен примерный список нормативных документов, необходимых для выполнения работы; есть образцы производственных материалов; приведены вопросы к защите работы.
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для решения задач, поставленных в курсовой работе, студенты получают, согласно варианту, следующие исходные данные.
Проектирование спутниковой сети:
- техническое задание на производство работ (прил.3 )
- карта масштаба 1:50 000 или 1:;
- материалы обследования пунктов геодезической сети (образец см. прил.4);
- количество комплектов спутниковой аппаратуры;
- вид и количество единиц автотранспорта.
Планирование спутниковых измерений: файл альманаха *.alm или навигационного сообщения (бортовых эфемерид) на эпоху, ближайшую к дате выполнения измерений.
Обработка результатов спутниковых измерений:
- полевые журналы спутниковых измерений;
- файлы спутниковых измерений;
- схема спутниковой сети;
- данные для перевода результатов обработки в государственную систему координат СК-42 или СК-95.
- коммерческое программное обеспечение для обработки спутниковых измерений (например, ПО Trimble Geomatic Office (TGO)), руководство пользователя.;
Необходимые нормативные документы студенты подбирают самостоятельно для своего варианта. Примерный список литературы, необходимый для выполнения курсовой работы, дан в приложении 5. Образцы вариантов курсовой работы приведены в приложении 6.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
2.1. Составление проекта на построение спутниковой геодезической сети
1) Выяснить требования инструкций к геодезическому обоснованию при выполнении работ указанного типа (плотность пунктов, точность координат в плане и по высоте, система координат, типы центров и знаков). Выяснить требования к безопасности выполнения работ указанного типа.
2) Определить геодезическую изученность района работ. Ознакомиться с результатами обследования геодезических пунктов и нивелирных знаков. Нанести пункты на схему в масштабе 1:или 1:50000.
3) Наметить и обосновать места закладки геодезических пунктов, дать им названия, идентификаторы, выбрать тип центров. Составить схему рабочего проекта спутниковой геодезической сети в масштабе 1:или 1:50000. На схеме указать положение исходного пункта геодезической сети (ИП), пунктов СГС-1, ВГС, ФАГС (если имеются). Показать запроектированные базовые линии.
4) Выбрать аппаратуру для съемки и обосновать технологию наблюдений, точность и способ определения координат начальной точки сети в системе WGS-84, продолжительность сеансов, метод спутниковых определений (статика, быстрая статика, реоккупация), способы контроля полевых измерений.
5) Составить программу спутниковых измерений на пунктах геодезической сети в зависимости от количества спутниковых приемников.
6) Построить диаграмму препятствий и выполнить планирование сеансов наблюдений на пунктах спутниковой геодезической сети в соответствии с составленной программой спутниковых измерений.
7) С учетом результатов планирования составить график спутниковых измерений на пунктах спутниковой геодезической сети.
8) Подготовить пояснительную записку к первой части проекта.
2.2. Обработка и анализ результатов спутниковых измерений
1) Получить файлы измерений геодезической сети, ознакомиться с замечаниями к ним (выписками из полевых журналов).
2) Создать проект, ввести данные измерений в проект, провести входной контроль и корректировку данных.
3) Обработать базовые линии, добиваясь разрешения целочисленных неоднозначностей фазовых отсчетов и максимально высокой точности результатов решений, составить сводку результатов обработки базовых линий.
4) Произвести контроль измерений, получив невязки в замкнутых контурах (если они имеются), оценить их допустимость. Рассчитать СКО наблюдений в плане и по высоте.
5) Выполнить свободное (минимально ограниченное) уравнивание сети в системе WGS-84. Оценить состоятельность уравнивания, принять меры к устранению грубых измерений (отбраковать ошибочные данные, заменить данные, исключить плановую или высотную составляющие, снизить уровень точности).
6) Выполнить несвободное уравнивание в системе СК-42 с фиксированием координат 3-4 точек.
7) Сравнить характеристики точности сети при минимально ограниченном и несвободном уравнивании. Оценить расхождения уравненных координат на контрольных точках.
8) Составить каталог координат.
9) Определить параметры согласования локальной спутниковой геодезической сети с местной системой координат (выполнить “калибровку”).
10) Составить пояснительную записку ко второй части проекта.
3. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
3.1. Общие положения
Пояснительная записка и текст курсовой работы включают
- титульный лист (прил. 7);
- содержание;
- введение;
- основную часть;
- заключение;
- список использованных источников;
- приложения.
Примерное содержание основной части пояснительной записки приведено в приложении 8.
Во введении указываются цель и задача работы, актуальность темы, обоснование выбора использованных литературных источников, а также кратко описываются исходные данные для выполнения работы.
В заключении приводятся итоги проделанной работы, основные выводы по ней, даются предложения и рекомендации по внедрению полученных результатов.
В приложениях приводятся схемы геодезических сетей, типы закладываемых пунктов, технические характеристики выбранной аппаратуры, отчеты по обработке спутниковых измерений, каталог координат и другие материалы, иллюстрирующие и дополняющие текст пояснительной записки.
3.2. Проект спутниковой геодезической сети
Физико-географическое описание района работ выполняется на основе топографической карты. Здесь следует рассмотреть вопросы, связанные организацией и проведением спутниковых координатных определений. Указывается местоположение участка работ (примерные географические координаты центра участка или его границ), его площадь, рельеф (равнинный, всхолмленный, горный), залесенность, породы деревьев (на случай вырубки леса). Важными факторами являются дорожная сеть и проходимость местности, информация о гидрографическом режиме, наличии переправ. При проектировании пунктов спутниковой геодезической сети следует обращать внимание на наличие помех в виде радиолокаторов, УКВ-передатчиков, линий электропередач. Для выбора аппаратуры важно указать возможный перепад температур на период работ. Для правильного выбора типов центров необходима информация о глубинах промерзания грунтов (или оттаивания для районов вечно мерзлоты).
Заключение о топографо-геодезической изученности района работ выполняется на основе материалов обследования пунктов геодезической сети. Пункты геодезической сети наносятся на ксерокопию топографической карты (схема обследования геодезических пунктов и нивелирных знаков).
Выписка из требований инструкций по выполнению работ.
Здесь, со ссылками на нормативную документацию, следует:
- указать плотность пунктов, типы закладываемых центров и знаков;
- обосновать точность положения пунктов спутниковой геодезической сети в плане и по высоте;
- рекомендовать методику спутниковых измерений (режим измерений, количество и продолжительность сеансов, тип аппаратуры и др.);
- рассмотреть вопросы привязки к существующей геодезической сети в плане и по высоте (указать минимальное количество общих пунктов, количество связей ГГС и ГНС с пунктами проектируемой сети и пр.);
- привести другую информацию, необходимую для решения задачи, поставленной в курсовой работе.
Составление проекта спутниковой геодезической сети.
При составлении проекта следует предусмотреть:
- расположение исходного пункта спутниковой сети;
- способ определения координат исходного пункта в системе WGS-84;
- избыточные измерения и замкнутые фигуры, образованные независимыми базовыми линиями, для контроля;
- привязку к пунктам ГГС и ГНС.
В пояснительной записке дается краткое описание пунктов проектируемой сети. В таблицу (табл.1) заносятся полное название пункта, его идентификатор, приближенные координаты, расположение, примечания. Идентификатор - краткое название пункта (как правило, латинскими буквами) необходим для названия точек при спутниковых измерениях и их обработке, для отображения на схемах. Приближенные координаты снимаются с карты. В примечаниях указываются особенности спутниковых измерений на данном пункте.
Таблица 1
Краткое описание пунктов проектируемой сети (образец)
№пп | Полное название пункта, тип, класс | Идентификатор | Приближенные координаты | Расположение | Примечания | |
x, м | y, м | |||||
1 | Алексеевка, п. тр.1.кл., IVкл. | ALEX | 14 600800 | У леса на опушке | Демонтаж знака или внецентренные измерения, маска по высоте 150 | |
2 | Новосибирск Закладываемый пункт. | NSK1 | … | …. | На крыше здания |
В итоге составляется схема рабочего проекта с принятыми условными обозначениями. Уже существующие геодезические пункты и выполненные работы отображаются черным цветом, проектируемые – красным. Одинарные сеансы измерения базовых линий – одиночными линиями, двойные сеансы – двойными линиями. Образец схемы рабочего проекта, условные обозначения приведены в приложении 9.
Обоснование типа используемых эфемерид. В пояснительной записке следует обосновать тип используемых эфемерид (бортовые, быстрые, точные) при последующей обработке базовых линий. Основные критерии для выбора – длина базовой линии и требуемая точность получения координат.
Обоснование выбора спутниковой аппаратуры. Привести критерии, по которым осуществлялся выбор аппаратуры, указать ее основные характеристики. Составить полный комплект аппаратуры в соответствии с выполняемой задачей, как для наблюдения на базовой станции, так и на других пунктах спутниковой сети. Предусмотреть способы измерения, установки антенн, энергообеспечения, хранения данных.
Технология спутниковых наблюдений. Указать режим измерений, продолжительность сеансов измерения коротких и длинных базовых линий. Описать подготовку к измерениям (методы центрирования антенны и измерения ее высоты) и сами измерения. Перечислить значения основных установок приемника - маски по высоте, дискретности записи, режима съемки, максимального значения геометрического фактора, минимального числа спутников и пр.
Организация спутниковых измерений. Перед началом всех измерений составляется программа наблюдений, выполняется планирование доступности спутников с учетом препятствий, подготавливается график наблюдений (прил. 10).
Целью программы наблюдений является организация измерений независимых базовых линий с обеспечением оптимального графика переезда бригад между пунктами сети. Каждое характерное расположение приемников на пунктах сети называется расстановкой приемников. В программе наблюдений перечисляются номера расстановок, соответствующие им пункты, и номера приемников, установленных на этих пунктах. Кроме того, указывается продолжительность сеансов наблюдений и время на переезды. На схеме проекта спутниковой сети подписываются номера расстановок приемников при измерениях независимых базовых линий. На основании программы можно определить продолжительность всех измерений на пунктах сети.
Планирование выполняется с помощью программного обеспечения обработки ГНСС-измерений. В пояснительной записке указываются исходные данные для планирования – дата, время наблюдений, координаты пункта наблюдений (при небольших размерах спутниковой сети можно указать примерные координаты центра), альманах, продолжительность сеансов, маска по высоте, минимальное число спутников, максимальное значение геометрического фактора, препятствия. При планировании следует учитывать количество ГНСС-систем, спутники которых отслеживаются выбранным приемником. Результат планирования - заключение о возможности ГНСС-измерений, с указанием оптимального времени наблюдений, перерывов в работе с указанием пунктов, на которых перерывы делать следует.
На основании программы наблюдений и планирования для каждой бригады составляется график наблюдений и передвижений, где для каждой расстановки и пункта указываются время включения и выключения приемника, а также время на переезды.
В пояснительной записке следует предусмотреть варианты передвижения между пунктами (в зависимости от имеющегося транспорта), организацию связи между бригадами.
Требования техники безопасности при выполнении спутниковых наблюдений. Описать основные требования безопасности при переездах, выполнении спутниковых измерений и их обработке.
3.3. Результаты обработки спутниковых измерений
Описание исходных данных. Приводится краткая характеристика ГНСС-измерений – наименование и расположение объекта, его назначение, даты, в которые были выполнены измерения, имена файлов измерений, количество пунктов, длины линий, тип спутниковой аппаратуры. Также указываются пункты ГГС и ГНС, выбранные для привязки спутниковой геодезической сети к государственной координатной основе; отмечаются, если есть, пункты, на которых выполнялась внецентренная установка антенн, и описываются детали этой процедуры.
Основная последовательность действий при обработке спутниковых измерений. Описываются (кратко!) используемое программное обеспечение для обработки спутниковых измерений и основная последовательность действий.
Контроль измерений и критерии качества решения. В пояснительной записке следует раскрыть смысл различных типов решения базовых линий, критериев качества их решения, а также указать способы улучшения решения базовых линий. Объяснить назначение проверки замыкания полигонов, и отметить, в каких случаях такая проверка корректна.
Перечислить цели и задачи уравнивания спутниковой геодезической сети, дать определение, указать назначение и особенности различных видов уравнивания (свободного, минимально ограниченного, с ограничениями). Назвать основные статистические критерии уравнивания, объяснить их смысл. Перечислить меры, предпринимаемые для улучшения качества уравнивания.
Описать параметры согласования локальной спутниковой геодезической сети с местной системой координат для различных вариантов математических моделей трансформирования координат.
При выполнении анализа результатов обработки спутниковых измерений очень важным являются понимание смысла выполняемых операций и правильная интерпретация получаемых данных.
По сводке результатов обработки базовых линий необходимо сделать заключение о наилучшей/наихудшей из них по различным критериям. Описать меры, предпринятые для улучшения качества решения той или иной базовой линии.
Привести полученные значения невязок в полигонах, оценить допустимость и рассчитать СКО наблюдений в плане и по высоте.
Описать и обосновать основные установки, сделанные при различных видах уравнивания; действия, выполненные для устранения грубых измерений и улучшения достоверности и качества уравнивания.
Привести и сравнить основные характеристики точности сети при минимально ограниченном и несвободном уравнивании. Оценить и объяснить расхождения уравненных координат на контрольных точках.
Отразить результаты определения параметров согласования локальной спутниковой геодезической сети с местной системой координат (калибровки) – указать вид математической модели трансформирования координат, привести значения параметров, дать заключение о точности согласования по невязкам координат в опорных и контрольных точках.
По результатам уравнивания составить каталог координат (приложение 11).
4. ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Проектирование спутниковой геодезической сети
1) Дано: спутниковая геодезическая сеть из k пунктов, измеряется N приемниками.
Чему равно максимально возможное число базовых линий в сети (нарисовать)?
Сколько независимых базовых линий измеряется при одновременной установке приемников?
Сколько потребуется расстановок, чтобы выполнить все измерения независимых базовых линий в спутниковой геодезической сети?
Составить программу наблюдений.
2) Что означают зависимые и независимые базовые линии? Привести примеры.
3) Для чего некоторые пункты спутниковой геодезической сети совмещают с пунктами ГГС и ГНС? Чему равно минимальное количество общих пунктов?
4) По каким критериям выбираются места закладки пунктов спутниковых наблюдений?
5) Временные и долговременные пункты.
6) Какого типа должны быть пункты для постоянных/периодических спутниковых наблюдений (например, на геодинамических полигонах)?
Спутниковая аппаратура и технология наблюдений
1) Классификация спутниковых приемников (с пояснениями).
2) По каким критериям выбирается тип спутниковой аппаратуры?
3) Рассказать о спутниковой аппаратуре, выбранной в курсовой работе.
4) Почему некоторые приемники имеют 48 каналов, а некоторые – 72 при штатном количестве спутников в системе, равном 24?
5) Установки спутниковых приемников (маски).
6) Что такое PDOP?
7) Методы спутниковых измерений.
8) Обосновать выбор метода спутниковых измерений в курсовой работе.
9) Способы установки антенны и измерения ее высоты.
10) Для чего высокоточные спутниковые измерения выполняют двумя сеансами с перестановкой антенны между ними?
Обработка спутниковых измерений
1) Что такое проект?
2) Что такое базовая линия?
3) Критерии качества решения базовых линий. Подробное объяснение с примерами из своей курсовой работы.
4) Виды решений базовых линий. Подробно объяснить смысл решений.
5) Как можно улучшить качество решения базовой линии?
6) Перечислить типы эфемерид спутников. По каким критериям выполняется выбор типа эфемерид?
7) Как можно выявить грубые ошибки центрирования и измерения высоты антенны?
8) Что значит минимально ограниченное, полностью ограниченное уравнивание?
9) Основные установки при уравнивании.
10) Критерии качества уравнивания. Подробное объяснение с примерами из своей курсовой работы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Завершенная курсовая работа вместе с планом-графиком ее выполнения передается студентом на кафедру за неделю до защиты. Курсовая работа может быть не допущена к ее защите при невыполнении существенных разделов задания, а также при грубых нарушениях правил оформления работы. Допуск студента к защите работы подтверждается подписью руководителя с указанием даты; дата защиты курсовой работы определяется кафедрой и согласуется с деканатом.
Защита курсовой работы проводится при участии руководителя и одного-двух сотрудников и включает доклад студента, ответы на вопросы и обсуждение. По окончании защиты выставляется оценка по 5-балльной системе. Решение об оценке курсовой работы принимается членами комиссии по результатам анализа предъявленной курсовой работы, доклада студента и его ответов на вопросы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Система менеджмента качества. Организация и управление образовательным процессом. Формы организации учебного процесса ГОУ ВПО “СГГА”: сборник стандартов.-Новосибирск: СГГА, 2007.-147 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
ОБРАЗЕЦ БЛАНКА ЗАДАНИЯ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
“Сибирская государственная геодезическая академия”
(ФГБОУ ВПО “СГГА”)
Институт геодезии и менеджмента
Кафедра астрономии и гравиметрии
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу
по дисциплине “Космическая навигация”
Студенту(ке)______________________________________________________
(Ф. И.О.)
Группа ____________________________________________________________
Тема работы________________________________________________________
Руководитель________________________________________________________
(Ф. И.О., ученая степень, должность)
Тема утверждена на заседании кафедры от_____________ протокол №_______
Срок сдачи выполненной работы______________________________________
Задание или перечень рассматриваемых вопросов:
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Перечень графического материала с указанием основных чертежей и (или) иллюстративного материала
___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Исходные данные к курсовой работе:
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Приложение 2
ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Этапы выполнения курсовой работы | Срок исполнения | Отметка о выполнении этапа работы (дата, подпись руководителя) |
1. Подбор литературы и исходных материалов | ||
Руководитель__________________________
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
