CC BY
75
УДК 528.28:
СОВРЕМЕННАЯ МЕТОДИКА СОВМЕСТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АСТРОНОМИЧЕСКИХ КООРДИНАТ
Александр Сергеевич Глазунов
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доцент кафедры физической геодезии и дистанционного зондирования, тел. (383)361-01-59, e-mail: aleks50@mail.ru
В статье рассмотрена методика совместных определения астрономических координат по отсчетам вертикального и горизонтального круга для одних и тех же моментов времени. Определения выполнены по наблюдениям пар Комбинированного разностно-зенитального способа и способа Цингера. Приведены примеры записи наблюдений, формулы вычисления широты и долготы и результаты определений. Сделан вывод о перспективности таких определений.
Ключевые слова: определение астрономических координат; методики астрономических определений; повышение точности и производительности астрономических определений.
MODERN TECHNIQUES FOR JOINT DETERMINATION OF ASTRONOMIC COORDINATES
Alexander S. Glazunov
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Assoc Prof, Department of Physical Geodesy and Remote Sensing, tel. (383)361-01-59, e-mail: aleks50@mail.ru
The techniques for joint determination of astronomic coordinates by horizontal and vertical circles readings for the same time moments are considered. Determinations were carried out by observations of the combined zenith-difference method and Zinger's method. Examples of the recorded observations, formulas for longitude and latitude computations and determinations results are presented. The conclusion for these determinations prospects is made.
Key words: astronomic coordinates determination, techniques for astronomic determinations, increase in accuracy and efficiency of astronomic determinations.
Новые геоинформационные технологии требуют знания высот квазигеоида с сантиметровой точностью [1]. Повысить точность определения высот квазигеоида можно за счёт повышения точности астрономических определений - составной части астрономо-геодезического и астрономо-гравиметрического нивелирования. Задача повышения точности астрономических определений ставилась ещё Ф.Н.Красовским, а также другими исследователями, при этом также важно повысить производительность астрономических определений [1 -8].
В настоящее время повышению точности и производительности способов астрономических определений координат и азимутов способствует появление принципиально новых технических средств наблюдений, новых методов астрономических определений и методов обработки результатов определений; методов учёта инструментальных постоянных и внешних влияний [9 - 11]. Теодолиты с электронной системой отсчитывания кругов и компенсаторами наклона позволяют модернизировать способы определений астрономических координат и азимутов. Преимуществами автоматизации
отчётов является большая скорость и точность, исключение личных ошибок наблюдателя при отсчитывании кругов, запись отчётов в цифровом виде в память прибора, что позволяет вести их дальнейшую обработку на компьютере. Наличие точного компенсатора наклона позволяет исключить необходимость отсчитывания по уровню, что также способствует уменьшению личных и инструментальных ошибок и повышает производительность определений. Возможность одновременно отсчитывать горизонтальный и вертикальный круги позволят совмещать зенитальные и азимутальные способы астрономических определений. При этом в зависимости от наблюдения пар звезд вблизи меридиана или первого вертикала можно получать по отсчетам вертикального круга широту или долготу, а по отсчетам горизонтального круга наоборот — долготу или широту. Соответствующие способы описаны в [6, 11].
Весной 2007 нами выполнены опытные определения широты и долготы на астрономической площадке СГГА. Определения астрономических координат выполнялись тахеометром 8БТ2С . Характеристики тахеометра приведены в табл. 1.
Таблица 1
Технические характеристики тахеометра SET2C_
Характеристика Значение
Увеличение 30х
Разрешающая способность
Разрешение дисплея г
Точность (по DIN 18723) 2"
Время измерения <0,5 сек
Компенсатор Двухосевой
Наблюдались пары Комбинированного разностно-зенитального способа (КРЗС) [6] и Цингера. По отсчетам вертикального круга и времени по звездам пар КРЗС определялась широта, по отсчетам горизонтального круга и времени — долгота. Идея определений долготы по азимутальным наблюдениям пар Певцова, входящих в КРЗС и близким к ним по условиям выбора, дана в [11]. Для электронного тахеометра её можно представить следующим образом: при появлении звезды в поле зрения выполняется наведение на неё центром сетки нитей с отсчетом времени, а затем вертикального и горизонтального кругов. Таких отсчетов делается несколько. При наличии двухосевого компенсатора отсчетов по уровню выполнять не требуется. В табл. 2 приведен пример записи наблюдений пары КРЗС.
Таблица 2
Журнал определения широты и долготы по паре КРЗС Дата: 17.03.2007г; и =18Ь Ют \4.55s; = -3,4°;_Р = 760,4_
№ Отсчёта Звезда №526-N Отсчёты круга Звезда № 126-S Отсчёты круга
Время Время
1 01146т 07.95!! Вк 49° 21' 19' Гк 160 14 54.5 0h50m29.06s 50° 38' 46" 26 19 21
2 0 46 43.78 Вк 49 23 09 Гк 160 18 20 0 50 58.46 50 40 28 26 28 28
3 0 47 15.27 Вк 49 24 38.5 Гк 160 21 17 0 51 23.38 50 42 12 26 36 16.5
Вычисление широты по каждой паре выполнялось по формуле [6]
С08 ¿>2 С0812 С08 ~ С08 8Х С08 tl - 81П С08 Ь2 / С08 ф0 8Н1 дх ~ 8Н1 д2 С08 №
л
Каждому значению широты назначался вес Рф1=(со5Ам -собАз) и окончательное значение ф получено как средневесовое.
Долгота по отсчетам горизонтального круга вычислялась по формулам
[П]
у =
[(а0м-а05)-(м\-м'5щ
с08 ак - с08 а8
где A0NS - вычисленные значения азимутов звезд, а - измеренные направления на звезды по горизонтальному кругу. Вес у1 равен
9 9
Pi=2cos ANcos z.
Окончательное значение долготы пункта будет получено из выражения
х= ко +уср/15С08ф , где уср - средневесовое значение.
Также исследовалась возможность совместного определения долготы и широты по парам Цингера. Долгота определялась по отсчетам вертикального круга (разностно-зенитальные определения), а широта по отсчетам горизонтального круга (азимутальные определения). Пример записи наблюдений приведен в табл. 3.
Таблица 3
Журнал определения долготы и широты по паре Цингера Дата: 26.03.2007г; и =19Ь 12т 26.468; г° = +3,2°; Р = 749
№ Отсчёта Звезда №263 -Б Время Отсчёты круга Звезда № 95-Ш Время Отсчёты круга
1 011101т 32.22** Вк 33°48'54.5" 011104т51^ 33° 57' 36"
Гк 269 58 56 89 34 02
2 01 01 57.88 Вк 33 45 17 Гк 270 04 02 01 05 24.97 34 02 24 89 41 08
3 01 02 24.34 Вк 33 4122.5 Гк 270 09 34.5 01 05 54.36 34 06 43 89 47 07.5
Вычисление долготы выполняется по видоизменённым формулам С. С. Уралова [11] и Руководства [12]
Ai=?4)+ AAi; AAi=yi/15coscp ;
yi=[(ZE-Zw)Bbi4-(ZE-Zw)H3M]/(sinAw-sinAE). Широта вычислялась по формулам [11]
ш 2
Л _ ■ л ■ а с весом P=2sm AEcos z,
sin Ae - sin Aw u >
где A0WE - вычисленные значения азимутов звезд, а N'WE - измеренные направления на звезды по горизонтальному кругу. Окончательное значение широты получим из выражения:
Ф=Фо+хСР.
Таблица 4
Результаты определений астрономических координат
Определения
Широта Долгота
Число пар Среднее значение СКО по одной паре СКО среднего Среднее значение СКО по одной паре СКО среднего
Пары КРЗ \С
8 12 ",04 2",82 0",86 28s,16 0 s,36 0 s,16
Пары Цингера
5 11 ",96 2",03 0",82 27 s,61 0 s,28 0 s,12
Принятые значения координат для пункта наблюдений: широта - 12",00;
с
долгота - 27 ,64. По результатам определений можно сделать следующие выводы:
- точность определений хорошо соответствуют точности инструмента;
- лучшая сходимость результатов определений достигнута по парам Цингера.
Однако при окончательных выводах следует учесть, что способ КРЗС больше предназначен для высоких широт, где способ Цингера неприменим. Глядя в перспективу можно утверждать, что использование для наблюдений
инструмента с ПЗС-микрометром наиболее предпочтительно для подобных определений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Машимов М. М. Высшая геодезия. - М.: ВИА, 1991. - 552 с.
2. Красовский Ф. Н. Новые предложения по уравниванию астрономо-геодезической сети // Избр. соч. Т. 1. - М., 1953. - С. 351-360.
3. Уралов С. С. Современные проблемы геодезической астрономии// Исследования по геодезии, аэрофотосъемки и картографии / МИИГАиК. - М., 1978. - С. 4-9.
4. Исследования по геодезической астрономии и астрономо-геодезическим приборам. - М.: ЦНИИГАиК, 1980. - Вып. 223. - 190 с.
5. Краснорылов И. И. Об астрономических определениях в АГС СССР и задачах геодезической астрономии / В. Г. Львов, Г. Д. Сафонов // Геодезия и картография. - 1995. - № 8. -С.22-27.
6. Глазунов А. С. Исследование и совершенствование разностно-зенитальных способов определения широты: дис. на соиск. учен. степ. канд.техн. наук / Глазунов Александр Сергеевич. -Новосибирск: СГГА, 2002. - 197 с.
7. Глазунов А. С., Каленицкий А. И. Возможности повышения точности передачи высот квазигеоида // ГЕ0-Сибирь-2005. Науч. конгр. : сб. материалов в 7 т. (Новосибирск, 25-29 апреля 2005 г.). - Новосибирск: СГГА, 2005. Т. 2. - С. 74-79.
8. Глазунов А. С. О повышении точности полевых астрономических измерений // ГЕО-Сибирь-2005. Науч. конгр. : сб. материалов в 7 т. (Новосибирск, 25-29 апреля 2005 г.). -Новосибирск: СГГА, 2005. Т. 2. - С. 79-83.
9. A small CCD zenith camera (ZC-G1)-developed for rapid geoid monitoring in difficult projects: Докл.[13 National Conference of Ygoslav Astronomers, Belgrade, Oct. 17-20, 2002]. Gerstbach G. Pilcher H. Публ. Опсерв. Београду.- 2003.- №75.- р.221-228.
10. Глазунов А. С., Голдобин Д. Н., Коршиков В. В. Полевой астрономический оптико-электронный комплекс // ГЕ0-Сибирь-2007. III Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 25-27 апреля 2007 г.). - Новосибирск: СГГА, 2007. Т. 2, ч. 2. - С. 79-83.
11. Уралов С. С. Курс геодезической астрономии. - М.: Недра, 1980. - 592 с.
12. Руководство по астрономическим определениям. - М.: Недра, 1984. - 384 с.
© А. С. Глазунов, 2014
