Способ определения координат пунктов навигационно-геодезической сети Советский патент 1992 года по МПК G01C21/24 

Изобретение относится к навигацион- но-геодезическим измерениям, в частности к способам создания навигационно-геоде- зических сетей

Цель изобретения состоит в повышении точности определения координат пунктов навигационно-геодезической сети в геоцентрической системе координат на территории, где отсутствуют исходные геодезические данные.

Это достигается тем, что в способе определения координат пунктов навигэционно-геодезической сети, включающем фиксацию местоположения не менее двух основных опорных пунктов, определение их координат в геоцентрической системе координат при помощи приемоиндикатора спутниковой навигационно-геодезической системы путем определения псевдодальности с привязкой по времени до ориентиров с известными в геоцентрической системе координат координатами, формирование и фиксацию рядовых пунктов навигационно- геодезической сети, в которой по отношению к каждому из пунктов располагают не менее двух пунктов, находящихся в пределах прямой видимости, а в пределах прямой видимости по отношению к каждому основному опорному пункту располагают не менее рдного рядового пункта, определение взаимного положения в плоскости и по высоте всех соседних пунктов, определение координат рядовых пунктов, привязку к основным опорным пунктам, тех из них, которые находятся в пределах прямой видимости основных опорных пунктов после определения координат основных опорных пунктов определяют расстояние и азимут между ними на основе разностей их координат в геоцентрической системе координат, после чего фиксируют местоположение дополнительных опорных пунктов, перемещая приемо- икдикаторы из основных опорных пунктов на соседний рядовой пункт, находящийся в пределах прямой видимости по отношению к основному опорному пункту, причем расстояние между основным и дополнительным опорным пунктом выбирают исходя из соотношения

3,6(v/H7+VH2),

mч

где д- ошибка центрирования угломерной аппаратуры;

m - ошибка измерения азимута;

Hi, N2 - высота пунктов.

Затем определяют местоположение дополнительных опорных пунктов в геоцентрической системе координат, измеряют расстояние и азимуты между соседними опорными и дополнительными опорными пунктами координат в геоцентрической системе координат этих пунктов, формируют разность между измеренными значениями азимутов для каждой пары основного и дополнительного опорных пунктов и значениями, определенными на основе геоцентрических координат этих пунктов осредняют полученные значения разностей, формируя поправку по азимуту определяют отношение измеренного значения расстояния и расстояния, определенного на основе геоцентрических координат, для каждой пары основного и дополнительного опорных пунктов, осредняют полученные значения отношений расстояний, формируя коэффициент масштабирования сети, корректируют расстояние и азимут между основными опорными пунктами на основе полученных коэффициента масштабирования сети и поправки по азимуту, принимая один из основных опорных пунктов за исходный, уточняют их геоцентрические координаты

В настоящее время наибольшую точ ность определения координат опорных пун ктов в геоцентрической системе координат позволяют получить спутниковые нзвигаци

онно-геодезические системы типа НА ВСТАР. Измеряемыми величинами являются псевдодальности от приемоин- дикатора, устанавливаемого на опорном пункте, до спутников системы, которые называть ориентирами. Измерения выполняются с привязкой ко времени, поскольку ориентиры являются подвижными и их координаты задаются на определенные моменты времени.

Для обеспечения прямой видимости между опорными пунктами каждой пары необходимо, чтобы расстояние D между ними удовлетворяло условию

20

D 3,6().

0)

0

5

5

где Hi и Нз - высоты пунктов над исходной отсчетной поверхностью, например, над квазигеоидом,

5в результате территория будет покрыта

разреженной сетью опорных пунктов, расположенных парами. Поскольку для задания масштаба и ориентировки сети необходимо определять как минимум два основных опорных пункта, то и минимальное число таких пар также два.

При выполнении условия (1) с помощью наземных методов измеряют расстояния, азимуты и превышения между смежными

5 опорными пунктами. Превышения в данном случае необходимы для редуцирования результатов измерений, в частности для вычисления горизонтальных расстояний (проложений) между смежными пунктами.

0 Расстояния и азимуты вычисляют также по разностям координат в геоцентрической системе, полученным из спутниковых опреде- лений. Эти вычисления выполняют как для несмежных (основных) опорных пунктов, так и для смежных опорных пунктов каждой пары.

По указанным выше причинам непосредственно измеренные и вычисленные расстояния и азимуты будут систематически

0 различаться. В данном способе предлагает-. ся выявлять и учитывать эти систематические различия из сравнения измеренных расстояний и азимутов между смежными пунктами с теми же значениями, определенными по разностям координат смежных опорных пунктов каждой пары основного и дополнительного.

Пусть «изм и авыч- это измеренное наземным методом значение азимута между основным и дополнительным пунктом пары с номером I и значение этого же азимута, определенное по разностям координат этих пунктов. Тогда величина

2 (амзм-авыч). (2)

n i 1

где n - количество пар спорных пунктов, определяет общее систематическое искажение ориентировки сети опорных пунктов. Изменив на величину Да азимуты между основными опорными пунктами, предварительно вычисленные по разностям их координат в геоцентрической системе, уточняют ориентировку сети основных опорных пунктов.

0

5

спутниковой системы с основного опорного пункта на один из рядовых, находящихся в пределах прямой видимости,

Как уже было сказано, между соседними опорными пунктами измеряют азимуты. При этом одной из ошибок угловых измерений, определяющей минимальное расстояние между этими пунктами, является ошибка установки аппаратуры над центрами пунктов, то есть ошибка центрирования угломерного прибора и визирной цели, Пусть на каждом из двух пунктов вероятнейшее значение этой ошибки равно д, а ошибка измерения азимута равна т. Необходимо, чтобы ошибка центрирования, выраженная в угловой мере, не превышала ошибку измерения азимута, т.е.

Изобретение относится к области нави- гационно-геодезических измерений. Целью является повышение точности определения координат пунктов навигационно-геодезической сети в концентрической системе координат на территории, где отсутствуют исходное геодезические данные. Цель достигается за счет того, что помимо определения концентрических координат основных опорных пунктов, определяются координаты дополнительных опорных пунктов при по мощи спутниковой навигационной системы, в концентрической системе координат кроме того за счет расположения дополнительных опорных пунктов в пределах прямой видимости основных опорных пунктов непосредственно измеряются дальности между ними и азимуты направлений на дополнительные опорные пункты. Кроме того дальности и азимуты определяются на основе концентрических координат основных и дополнительных опорных пунктов По разности измеренных и определенных одноименных параметров формируются поправка по азимуту и масштабный коэффициент, используемые в дальнейшем для корректировки

Средняя величина

1 Лр.ИЗМ

(1+m) l t (SsST)

i 1

D

определяет общее систематическое искажение масштаба сети основных опорных пунктов. В выражении (3) DM3W я Овыч соответственно измеренные расстояния между смежными пунктами и расстояния, полученные по разности их координат. Умножив на эту величину расстояния между основными опорными пунктами, предварительно вычисленные по разностям их координат, уточняют масштаб сети.

Далее по уточненным азимутам и расстояниям между основными опорными пунктами вычисляют уточненные значения разностей координат между ними.

После этого получают уточненные координаты основных опорных пунктов относи- тельно одного из них, принятого за исходный. Его координаты остаются неизменными, а координаты остальных пунктов вычисляют по уточненным разностям координат.

Рядовые пункты, также как и опорные, фиксируют на местности долговременными центрами. Как и в любой наземной геодезической сети, эти пункты располагают таким образом, чтобы была обеспечена прямая видимость по крайней мере двух пунктов с каждого из пунктов сети.

Кроме того, в пределах прямой видимости с каждого из основных опорных пунктов располагают по крайней мере один рядовой пункт. Таким образом, дополнительный опорный пункт создают из рядового опорного пункта, расположенного в пределах прямой видимости с основного опорного. Для этого перемещают приемоиндикатор

а

m

;m

(4)

25

Из этого соотношения получается соотношение, ограничивающее минимальное расстояние между соседними опорными пунктами

m

D

(5)

В совокупности выражения (1) и (5) оп30 ределяют интервал возможных расстояний между смежными опорными пунктами.

Такие -признаки, как определение местоположения дополнительных опо рных пунктов, вычисление разностей координат

35 опорных пунктов, измерение расстояний и азимутов, сравнение измеренных и вычисленных величин, осреднение результатов сравнения, определение коэффициента масштабирования сети, корректировка рас40 стояний и азимутов, уточнение разностей координат опорных пунктов позволяют уточнить взаимное местоположение опорных пунктов и, следовательно, повысить точность сети в целом. Этой же цели служит

45 признак, ограничивающий минимальное значение расстояния между опорными пунктами, поскольку он обеспечивает высокую точность азимутальных измерений и, следовательно, ориентировки сети в целом.

50 Признак, касающийся перемещения приемоиндикатора с основного опорного пункта на дополнительный, обеспечивает кроме достижения поставленной цели еще и работоспособность способа, поскольку 55 только в этом случае возможно определить координаты этого пункта в геоцентрической системе. Это же касается и ограничения максимального расстояния между опорными пунктами, поскольку при невыполнении

этого условия реализация способа становится невозможной.

При технической реализации способа могут быть использованы спутниковые на- вигационно-геодезические системы типа НАВСТАР или ГЛОНАСС, позволяющие определять местоположение опорного пункта с ошибкой 1-3 м. Расстояния целесообразно измерять современными свето- и радиодальномерами с ошибкой не более 1 см. Азимута могут быть измерены астрономическими универсалами или гиротеодолитами с ошибкой не боеле 21.

Точность сети повышается в 3-5 раз. Экономическая же эффективность опреде- ляется тем обстоятельством, что опорные пункты располагаются в местах проектируемых промышленных и других объектов. Именно в таких местах необходимо в первую очередь создавать высокоточную сеть. Способ позволяет сделать это немедленно после определения на данном участке дополнительного опорного пункта и измерения расстояния и азимута. При этом нет необходимости создавать всю сеть в целом. Экономия времени в зависимости от площади территории составит интервал времени от нескольких месяцев до нескольких лет.

Формулаизобретения

Способ определения координат пунк- тов навигационно-геодезической сети, основанный на том, что фиксируют местоположение не менее двух основных опорных пунктов, определяют их координаты в геоцентрической систе- ме координат при помощи приемоиндикатора спутниковой навигационно-геодезической системы путем определения псевдодальностей в привязкой по времени до ориентиров с известными в геоцентрической системе коорди- нат координатами, формируют и фиксируют сеть рядовых пунктов навигационно-геодезической сети, в которой по отношению к каждому, из рядовых пунктов располагают не менее двух пунктов, находящихся в пре- делах прямой видимости, а в пределах прямой видимости по отношению к каждому основному опорному пункту располагают не менее одного рядового пункта, определяют взаимное положение в плоскости и по высо- те всех соседних пунктов, определяют координаты рядовых пунктов, привязывая к основным опорным пунктам те из них, которые находятся в пределах прямой видимости основных опорных пунктах, отличаю- щ и и с я тем. что, с целью повышения

точности определения координат пунктов навигационно-геодезической сети в геоцентрической системе координат на территории, где отсутствуют исходные геодезические данные, после определения координат основных опорных пунктов определяют расстояния и азимуты между ними на основе разностей их координат в геоцентрической системе координат, после чего фиксируют местоположение дополнительных опорных пунктов, перемещая приемоиндикаторы из основных опорных пунктов на соседний рядовой пункт, находящийся в пределах прямой видимости по отношению к основному опорному пункту, причем расстояние D между основным опорным пунктом и дополнительным опорным пунктом выбирают исходя из соотношения

т

D 3,6(),

где 6 - ошибка центрирования угломерной аппаратуры;

m - ошибка измерения азимута;

Hi и Нг - высоты пунктов, затем определяют местоположение дополнительных опорных пунктов в геоце.нтриче- ской системе координат, измеряют расстояние и азимуты между соседними опорными и дополнительными опорными пунктами, определяют те же параметры на основе координат в геоцентрической системе координат этих пунктов, формируют разность между измеренными значениями азимутов для каждой пары основного и дополнительного опорных пунктов и знач§ни- ями азимутов, определенными на основе геоцентрических координат этих пунктов, осредняют полученные значения разностей, формируя поправку по азимуту определяют отношение измеренного значения расстояния и расстояния, определенного на основе геоцентрических координат, для каждой пары основного и дополнительного опорных пунктов, осредняют полученные значения отношений расстояний,.формируя коэффициент масштабирования сети, корректируют расстояние и азимут между основными опорными пунктами на основе полученных коэффициента масштабирования сети и поправки по азимуту, принимая один из основных опорных пунктов за исходный, уточняющих геоцентрические координаты.