МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия»



УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР

________________

« ____ » _____________ 20___ г.


РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  ДИСЦИПЛИНЫ

АСТРОМЕТРИЯ И ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

Направление подготовки

Геодезия и дистанционное зондирование

Профиль подготовки

Космическая геодезия и навигация

Квалификация выпускника

бакалавр

Новосибирск, 2011 г.


Цели и задачи дисциплины

Изучение специальной дисциплины «Геодезическая астрономия и астрометрия» предусматривает приобретение студентами теоретических знаний и практических навыков в области сферической и геодезической астрономии  и астрометрии. В результате обучения студенты должны не только уметь решать задачи, относящиеся непосредственно к упомянутым выше разделам астрономии, но также применять полученные знания при изучении и практическом использовании теории и методов других специальных дисциплин.

В процессе изучения данной дисциплины студент формирует общекультурные компетенции:

    способность к обобщению,  анализу, восприятию информации, постановке  цели и выбору путей её достижения,  владеет культурой мышления (ОК-1); способность  логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2); стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации  и мастерства (ОК-6); осознание социальной значимости своей будущей профессии, высокая мотивация к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8).

В задачу дисциплины входит  формирование профессиональных компетенций, необходимых при решении следующих задач:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

в производственно-технологической деятельности:

    выполнение приближенных астрономических определений (ПК-1); выполнение полевых и камеральных геодезических работ по созданию, развитию и реконструкции государственных геодезических, нивелирных, гравиметрических  сетей и сетей специального назначения (ПК-2); применение средств вычислительной техники для математической обработки результатов полевых геодезических измерений, приближенных астрономических наблюдений, гравиметрических определений (ПК-7); тестирование, исследование, поверки и юстировка, эксплуатация геодезических систем, приборов и инструментов (ПК-8);

в научно-исследовательской деятельности:

    разработка современных  методов, технологий и методик проведения  топографо-геодезических работ (ПК-24); изучение динамики изменения поверхности Земли геодезическими методами и средствами дистанционного зондирования (ПК-25); решение фундаментальных и прикладных задач координатно-временного обеспечения на основе методов космической геодезии (ПК-42).

В результате изучения дисциплины студент должен научиться использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности (ОПК-2).


Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина “Астрометрия и геодезическая астрономия” входит в раздел «В.2. Математический и естественнонаучный цикл. Вариативная часть» ФГОС ВПО по направлению подготовки «Геодезия и дистанционное зондирование».

  Данная учебная дисциплина должна изучаться после курса “Астрономия”, параллельно с дисциплинами «Математика», «Геодезия» ООП подготовки бакалавра по профилю «Геодезия».

Полученные при изучении дисциплины знания и сформированные профессиональные компетенции необходимы для изучения дисциплин базовой части  «Космическая геодезия», вариативной части “Космическая навигация”, “Высшая геодезия”, “Небесная механика”, “Теория фигуры Земли и планет”.

Требования к результатам освоения дисциплины:

В результате освоения дисциплины студент должен:

знать:

    геометрию небесной сферы, явления суточного движения звезд, ПК-1, ПК-2; системы координат и системы измерения времени, применяемые в астрономии и астрометрии, и принципы их установления, ОПК-2, ПК-1, ПК-2; теорию и методику астрономических редукций координат, создание звездных каталогов, ОПК-2, ПК-7; устройство астрономических инструментов, ПК-8; теорию и практику астрономических определений, ПК-1, ПК-2, ПК-7; точные способы определения астрономических координат и азимутов, их назначение, ПК-2, ПК-24; простейшие способы ориентирования на местности по звездам и Солнцу, ПК-1; основные задачи астрометрии и методы их решения, ПК-42; теорию построения фундаментальных астрономических каталогов, ПК-42; организацию и работу Служб определения параметров вращения Земли, ПК-42; методы реализации инерциальных систем координат, ПК-24, ПК-25; систему фундаментальных астрономических постоянных, ПК-42;

уметь:

    составлять эфемериды светил, ПК-1, ПК-2; вычислять видимые места звезд на ПЭВМ, ПК-7; работать с Астрономическим Ежегодником, ПК-1; пользоваться бюллетенями Служб определения ПВЗ и координат полюса; работать с астрономическими инструментами, ПК-8; выполнять астрономические наблюдения и их обработку, ПК-1, ПК-2, ПК-7, ПК-8.

ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Вид учебной работы

Всего часов

Семестр

3

Аудиторные занятия

90

85

Лекции

51

Практические занятия (ПЗ)

34

Семинары (С)

Лабораторные работы (ЛР)

и (или) другие виды аудиторных занятий

Самостоятельная работа

90

95

Курсовой проект (работа)

Расчетно-графические работы

Реферат

1

и (или) другие виды самостоятельной работы

Вид итогового контроля

Зачет

Общая трудоемкость дисциплины

часы

зачетные единицы

180

5

180

5


СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции,

часы

ПЗ

часы

1

Сферическая астрономия

1.1

Общие положения

1

1.2

Системы координат в астрономии

4

4

1.3

Суточное движение светил

2

4

1.4

Измерение времени

6

4

1.5

Факторы, изменяющие положение светил

3

4

1.6

Факторы, смещающие систему координат относительно звезд

3

1.7

Редукционные вычисления

2

2

2

Геодезическая астрономия

2.1

Общие положения

1

2.2

Теоретические основы методов геодезической астрономии

3

2.3

Астрономические инструменты и приборы

2

2

2.4

Обзор точных способов определения широт, долгот пунктов и азимутов направлений на земные предметы

3

4

2.5

Приближенные способы астрономических определений

3

8

3

Астрометрия

3.1

Общие положения. Задачи астрометрии и методы их решения

2

3.2

Инструменты фундаментальной астрометрии

2

3.3

Создание системы фундаментальной и инерциальной систем координат.

6

3.4

Установление систем измерения времени

2

3.5

Определение параметров вращения Земли

2

2

3.6

Фундаментальные астрономические постоянные

2

3.7

Основы космической астрометрии

2

Содержание разделов дисциплины

Сферическая астрономия Общие положения

Предмет и задачи сферической астрономии.

Сферическая астрономия как один из разделов астрономической науки. Связь сферической астрономии с другими науками. Основные положения сферической тригонометрии.

Системы координат в астрономии

Сферические системы координат в астрономии

Сферические системы координат, используемые для определения положения небесных объектов. Использование в астрономии прямоугольных координат. Преобразование систем координат. Системы координат для определения положения пунктов наблюдений. Связь между координатами светил и астрономическими (географическими) координатами пунктов.

Суточное движение светил

Вычисление положения светила на заданный момент времени для пункта с широтой φ. Определение координат и времени при прохождении светила через особые точки (круги) небесной сфере: меридиан, первый вертикал, горизонт, элонгации. Решение эфемеридной проблемы.

Измерение времени

Системы времени, задаваемые суточным вращением Земли вокруг своей оси – звездное, среднее и истинное солнечное время. Время на различных меридианах. Поясное, всемирное, декретное время. Неравномерность вращения Земли.  Эфемеридное время. Атомное время. Динамические системы времени. Системы всемирного времени UT0, UT1, UT2, UTC. Системы времени спутниковых радионавигационных систем GPS и ГЛОНАСС. Измерение длительных промежутков времени. Юлианский период. Связь между разными системами измерения времени.

Факторы, изменяющие положение светил

Астрономическая рефракция. Параллакс (суточный и годичный). Принципы определения годичных параллаксов звезд. Аберрация света (суточная, годичная, вековая, планетная, спутниковая). Принципы определения постоянной годичной аберрации. Собственное движение звезд. Гравитационное отклонение света. Порядок учета факторов, изменяющих положение светил.

Факторы, смещающие систему координат относительно звезд

Движение земных полюсов. Прецессия. Нутация. Совместный учет прецессии и нутации.

Редукционные вычисления

Средние, истинные и видимые координаты светил. Порядок учета изменений координат при обработке астрономических наблюдений. Звездные каталоги АЕ. Каталоги геодезических звезд. Вычисление видимых координат на момент наблюдений.

Геодезическая астрономия Общие положения

Предмет и задачи геодезической астрономии. Связь геодезической астрономии с другими науками. Современные задачи и перспективы развития геодезической астрономии. Астрономические определения в системе работ при создании Государственной геодезической сети. Определение составляющих уклонения отвесной линии по результатам астрономических наблюдений Использование результатов астрономических наблюдений при выполнении топографо-геодезических работ. Определение высокоточного азимута при решении научных  и прикладных задач.

Теоретические основы методов геодезической астрономии

Общие принципы определения времени, широты, долготы и азимута направления на земной предмет. Зенитальные, азимутальные и комбинированные способы. Анализ выгоднейших условий определения времени (долготы), широты и азимута направления на земной предмет.

Астрономические инструменты и приборы

Астрономические теодолиты. Другие переносные астрономические инструменты. Приборы для измерения времени. Государственная служба времени и частоты. Прием сигналов точного времени. Методы фиксирования моментов наблюдений звезд. Автоматизация астрономических наблюдений. Основные источники ошибок при астрономических определениях. О поправках в результаты измерений.

Обзор точных способы определения широт, долгот пунктов и азимутов направлений на земные предметы

Способы Цингера, Певцова и Талькотта. Определение астрономического азимута направления на земной предмет по Полярной. Другие способы определения широт, долгот и азимутов.

Приближенные способы астрономических определений

Назначение приближенных определений. Способ Сомнера-Акимова. Определения широты и азимута по наблюдению Полярной. Определение долгот, широт и азимутов по наблюдениям Солнца. Определение дирекционного угла направления на земной предмет из наблюдений светил.

Астрометрия Общие положения. Задачи астрометрии и методы их решения

Предмет и задачи астрометрии. Разделы астрометрии. Связь астрометрии с другими науками. Современное состояние и перспективы развития астрометрии. Методы астрометрии: классические  астрооптические и современные. Сравнительный анализ методов астрометрии.

Инструменты фундаментальной астрометрии

Меридианный круг. Пассажный инструмент. Вертикальный круг. Современные астрономические инструменты. Источники ошибок астрономических наблюдений. Выбор места для астрометрической обсервации.

Создание системы фундаментальной и инерциальной систем координат

Теоретические основы определения координат звезд и их изменений. Принципы определения абсолютных прямых восхождений и абсолютных склонений. Относительные определения координат звезд. Понятие о фотографическом методе определения координат и собственных движений.

Звездные каталоги положений и собственных движений. Систематические ошибки каталогов. Построение фундаментальной системы координат. Каталоги FK5, FK6, HIPPARCOS.

Понятие небесного эфемеридного полюса. Уточнение теории прецессии и нутации. Современные теории прецессии и нутации.

Построение инерциальной системы координат на основе наблюдений квазаров методами РСДБ. Системы координат ICRS, ICRF, ITRS, ITRF.

Установление систем измерения времени

Организация службы времени в России. Первичный эталон частоты. Связь между первичными и вторичными эталонами частоты. Установление шкал TAI, UTC.

Определение параметров вращения Земли

Принципы определения параметров вращения Земли по наблюдению звезд. Определение поправки часов пассажным инструментом. Определение координат полюса и поправки часов на призменной астролябии Данжона. Точность астрооптических методов.

Принципы определения параметров вращения Земли методами SLR, LLR, GPS, ГЛОНАСС, РСДБ. Организация работы IERS. Определение ПВЗ в России: перспективы на ближайшее десятилетие.

Фундаментальные астрономические постоянные

Методы определения фундаментальных астрономических постоянных. Классификация фундаментальных астрономических постоянных. Обзор основных астрономических постоянных.

Основы космической астрометрии

Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п. п.

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

№№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1.

Космическая геодезия

1,3

2.

Небесная механика

1,3,

3.

Теория фигуры Земли и планет

1,2,3

4.

Высшая геодезия

1,2

5.

Космическая навигация

1,3

Примерные темы рефератов

Определение параметров вращения Земли в России. Результаты работы 2008-2010гг Отечественная РСДБ-сеть “Квазар-КВО”. Современное стояние. Программы наблюдений. http://www. ipa. nw. ru Применение радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ) для определения параметров вращения Земли и установления инерциальной системы координат. Международная служба радиоинтерферометрии IVS. Астрометрический спутник GAIA. Новые модели прецессии и нутации IAU2006. Проект РАДИОАСТРОН. Новые стандарты частоты “Фонтан”. Определение параметров вращения Земли с помощью лазерной локации Луны (LLR) и лазерных дальномерных спутниковых наблюдений (SLR). Определение параметров вращения Земли с помощью наблюдений спутников навигационных систем GPS и ГЛОНАСС. Соглашение IERS – 2003 по установлению инерциальных систем координат. Соглашение IERS – 2003 по установлению системы астрономических постоянных. Соглашение IERS – 2003 по преобразованию координат. Системы динамического времени и связь между ними. Соглашения IERS-2003. Астрономическая шкала пульсарного времени Каталоги звезд, созданные на основе наблюдений астрометрических ИСЗ: HIPPARCOS, TYCHO. Фундаментальный каталог FK6. Астрометрический эксперимент “ОЗИРИС”. Проект “Астрометрия”. Космический астрометрическй дугомер-интерферометр. http://www. inasan. rssi. ru/rus/osiris/dela. html Методы определения гравитационной постоянной.  Последние результаты. Постоянна ли гравитационная постоянная? Определение скорости света. Современные данные. Релятивистские эффекты и их учет в астрометрии. Поправка в координаты звезд за гравитационное отклонение света. Матричные преобразования координат в астрометрии. Свободная тема. (Согласовать с преподавателем).

www. ipa. nw. ru – институт прикладной астрономии

www. sai. msu. ru – государственный астрономический институт имени Штенберга

www. vniiftri. ru – ФГУП “ВНИИФТРИ”, НИО МВП – Научно-исследовательское отделение метрологии времени и пространства

www. gao. spb. ru – главная астрономическая обсерватория, Пулково

www. sao. ru – специальная астрономическая обсерватория, радиотелескоп РАТАН-600

http://www. ipa. nw. ru/PAGE/DEPFUND/LNM/RUS/ruslnmag. html -  Лаборатория астрометрии и геодинамики ИПА РАН


ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

№ п/п

№ раздела

дисциплины

Лабораторные работы и практические занятия

1.

1.2

Системы координат

2.

1.2

Решение параллактического треугольника

3.

1.3

Суточное движение небесной сферы

4.

1.4

Системы измерения времени

5.

1.5,1.6

Астрономические факторы

6.

1.7

Редукционные вычисления. Вычисление видимых мест звезд. Контроль - интерполирование координат из АЕ

7.

2.3

Астрономические инструменты. Их поверки и исследования

8.

1.3, 2.2

Составление эфемериды Полярной. 

9.

2.4

Определение точного астрономического азимута по часовому углу Полярной. Обработка журнала наблюдений и вычисление азимута.

10

2.5

Вычисление  широты и дирекционного угла  по наблюдению Полярной

11.

2.5

Определение астрономического азимута и долготы по измеренным зенитным расстояниям Солнца. Обработка наблюдений,  вычисление  азимута и долготы

12

2.5

Определение широты по измеренным зенитным расстояниям Солнца

13

1.6, 3.5

Движение земных полюсов. Параметры вращения Земли


УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Рекомендуемая литература

а) основная литература.

, , Плахов астрономия и астрометрия. Справочное пособие. М.: Картцентр-Геодезиздат, 1996. 435с. , Канушин астрономия. Учебное пособие, 2006. , Краснорылов астрономия. Часть 1. Сферическая астрономия. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат,2000. Подобед астрометрия. М.: Наука,1982. Халхунов астрономия. М.,"Недра", 1972   Курс геодезической  астрономии.  М.,"Недра",1980 Руководство по астрономическим определениям.  М.,"Недра", 1984

б) дополнительная литература.

Астрономический ежегодник на текущий год. Маррей астрометрия. Киев, Наукова думка, 1986,328с. ращение Земли: теория и наблюдения. Киев. Наукова думка,1992,512 с. Бакулин, Блинов. Служба точного времени.
Средства обеспечения освоения дисциплины

Микрокалькуляторы и персональные компьютеры.


Материально-техническое обеспечение дисциплины

Специализированная лаборатория для работы с астрономическими инструментами и приборами. Астрономические теодолиты типа АУ 2″/10″, DKM-3A, АУ-01, Т2, Т5. Радиоприемник “Волна”. Синхронометр кварцевый Ч7-15.  Морские хронометры. Радиочасы.


МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.

После завершения курса студенты проходят 2-х недельную учебную практику по астрономии, целью которой является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков в выполнении точных и приближенных астрономических определений. Студенты проводят исследования, поверки и юстировки астрономических инструментов и приборов, выполняют математическую обработку измерительной информации. Практика, как правило, должна проводиться в условиях, приближенных к экспедиционным.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению Геодезия и дистанционное зондирование и профилю подготовки космическая геодезия и навигация.

Авторы: , к. т.н., доцент кафедры астрономии и гравиметрии Сибирской государственной геодезической академии

Рецензент(ы) ______________________________________________________________

Программа одобрена на заседании Ученого совета ИГиМ СГГА

от ___________ года, протокол № ________.