shkolakz.ru 1 2 ... 5 6

На правах рукописи





Нубукпо Гумену Коджо



Разработка методов и программного обеспечения для повышения точности опорных сетей Буркина-Фасо и Того на основе GPS
измерений


Специальность 25.00.32 - “Геодезия”

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Москва – 2009


Работа выполнена на кафедре Астрономии и Космической геодезии Московского государственного университета геодезии и картографии


Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Яшкин Станислав Николаевич


Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Маркузе Юрий Исидорович

доктор технических наук, профессор

Баранов Владимир Николаевич


Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэрофотосъёмки и картографии (ЦНИИГАиК)


Защита состоится «____»___________2009г в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 212.143.03 при Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу:105064, Москва, К-64, Гороховский пер. д.4, МИИГАиК, зал заседаний Учёного совета.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК)


Автореферат разослан «___»______________2009г.


Ученый секретарь

диссертационного совета Климков Ю.М.


Общая характеристика работы

Актуальность темы

В последние годы произошли революционные изменения в измерительных средствах и методах геодезии. Такие средства, как GPS-измерения, DORIS-измерения, интерферометрия, повлекли за собой революционные изменения в методах геодезии. В этой связи становится весьма актуальной проблема усиления старых опорных каркасных сетей более высокоточными наблюдениями, например, GPS-наблюдениями или другими. При этом возникает ряд проблем; а именно: априорной оценки точности геометрической конфигурации каркасных сетей, совместного уравнивания неравноточных измерений и т.д. Перечисленные проблемы является актуальными и для государственных сетей Республик Того и Буркина-Фасо. Государственные сети обеих республик были созданы доплеровскими установками, которые морально устарели в 21 веке. Ставится задача модернизировать старые сети обеих стран высокоточными каркасными GPS- наблюдениями, что подтверждается официальными разрешениями компетентных органов обеих республик для проведение данной работы. Этой проблеме и посвящена диссертационная работа.


Целью данной работы является

-разработка метода по повышению точности опорных геодезических сетей республик Того и Буркина-Фасо при помощи GPS-измерений;

-создание алгоритмов и программ, позволяющих применять параметрический способ уравнивания метода наименьших квадратов при выполнении уравнивания 2-х неравноточных сетей.

Основные задачи исследования

На основе параметрического способа метода наименьших квадратов разработать методики, составить алгоритмы и программы для различных вариантов уравнивания. При этом в ходе модернизации старых доплеровских геодезических сетей, на основе GPS-наблюдений, использовались весовые коэффициенты.

Научная новизна

Новыми научными результатами можно считать:

-разработку методов модернизации старых доплеровских опорных сетей с помощью новых опорных GPS-сетей, при их совместном уравнивании, когда и GPS-пункты являются опорными;

-разработка методов алгоритмов и программ по определению оптимального количества необходимых GPS-пунктов для обновления старой сети;

-создание методик, алгоритмов и программ для выполнения комбинированного уравнивания двух неравноточных сетей;

-реализацию различных методов к выбору весов в зависимости от использования способа улучшения старой доплеровской сети с помощью высокоточных GPS-наблюдений.

Практическая ценность работы:

заключается в модернизации устаревших геодезических сетей Республик Того и Буркина-Фасо. На основе разработанных алгоритмов программ была выполнена модернизация этих сетей. Было дано официальное разрешение компетентных геодезических органов обеих республик на выполнение данной работы. Кроме сетей вышеназванных республик, методики, алгоритмы и программы вполне пригодны и для сетей других западно-африканских стран, сети которых построены доплеровскими установками и они имеют примерно такие же конфигурации и параметры, что и сети республик Того и Буркина-Фасо.


Результаты, выносимые на защиту:

- методики, алгоритмы и программы комбинированного уравнивания при модернизации сетей Республик Того и Буркина-Фасо;

- методики, алгоритмы и программы поэтапного уравнивания путём постепенного увеличения количества GPS-пунктов, совпадающих с доплеровскими опорными пунктами;

- определение оптимального количества опорных GPS-пунктов для достижения максимальной точности модернизируемых сетей.

Публикации и апробация работы

Основные результаты работы обсуждались на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных МИИГАиК (2008г).

По теме диссертации опубликованы 2 научные статьи, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав основного текста, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы – 102 страниц, включая 22 страницы приложений. Диссертация содержит 12 рисунков, 33 таблицы. Список литературы составил 25 наименований, из них

2 на французском языке и одна Интернет-ссылка.


Основное содержание работы

Во введении сформулирована проблема, обоснована её актуальность, поставлена цель, определены задачи диссертационной работы и коротко изложено основное содержание каждой главы диссертации.

Первая глава «Теории уравнивания и оценка точности геодезических сетей при спутниковых наблюдениях» посвящена обзору литературы. Из анализа литературы следует, что задачи уравнивания и оценки точности геодезических сетей, основанных на спутниковых наблюдениях, являются весьма актуальными задачами. Как мы уже знаем, все существующие сети, особенно в развивающихся странах, были построены традиционными методами и к настоящему времени не отвечают возросшим требованиям. То есть большинство существующих сетей морально устарело и нуждается в срочной модернизации. Поскольку спутниковые наблюдения являются более точными и более быстрыми в реализации, нежели традиционные методы, то возникает необходимость в их применении для модернизации старых сетей. В связи с этим весьма важной задачей является разработка конкретных методик, алгоритмов и программ при выполнении уравниваний и оценок точности модернизированных сетей с помощью спутниковых наблюдений.


Геодезические сети, созданные спутниковыми методами, имеют свои особенности, так как методы, применяемые при их создании, были разными.

Спутниковые геодезические сети создавались фотографическими, лазерными, доплеровскими и другими способами. В последнее десятилетие построение геодезических сетей выполняется, в основном, с использованием глобальных спутниковых систем (ГЛОНАСС, GPS,). При анализе различных геодезических спутниковых методов необходимо учитывать особенности различных методов построения сетей:

-глобальная триангуляция, основанная на использовании угловых измерений;

-глобальная трилатерация, базирующаяся на измерении расстояний до спутников с применением излучений различных участков спектра электромагнитных волн в том числе оптического диапазона (лазерные дальномеры). В последние годы метод спутниковой триангуляции был вытеснён глобальной спутниковой трилатерацией. Последний метод, основанный на использовании спутниковых дальномерных систем, широко применяется в настоящее время для построения глобальных, регио­нальных и локальных геодезических сетей.

Методы построения геодезических спутниковых сетей, весьма различные. К настоящему времени существуют и вполне отчетливо выде­ляются два направления применения ИСЗ для решения геоде­зических задач. Первое направление -это динамиче­ские методы космической геодезии. Второе направление заключается в построении пространственных геодезических сетей с по­мощью синхронных наблюдений ИСЗ. За этим направлением утвердилось название геометрического метода космической геодезии. Полезно отметить, что в спутниковой триангуляции, геодезические сети построены с помощью синхронных наблюдении ИСЗ. В спутниковой трилатерации общие принципы построения практически такие же, как и в спутниковой триангуляции, но в отличие от триангуляции в трилатерации измеряется только модуль векторов «пункт спутник». При измерении длин линий наземными свето- и радиодальномерами широкое распространение получили импульсные и фазовые ме­тоды, а также их сочетания. Эти же методы составляют основу спутни­ковых дальномерных измерений.


При выполнении спутниковых координатных измерений основ­ным определяемым параметром является расстояние между спутни­ком и приемником. Одновременное определение значений расстояний до нескольких спутников позволяет при условии знания координат спутников методом пространственной линейной засечки вычислить координаты пункта наблюдений. В свою очередь, координаты пункта наблюдения могут быть использованы для определения разности координат между пунк­тами, длин базисных линий, азимутальных направле­ний, а также целого ряда других вспомогательных параметров. В зависимости от цели решаемых задач различают абсолютные и относительные (дифференциальные) методы координатных определений. Основная отличительная особенность этих двух методов состоит в получении существенно отличающихся по точности координат, что объясняется трудностью уче­та ошибок систематического характера, свойственных абсолютным методам. Отметим одну важную деталь: относительный и дифференциальный методы в принципе выполняются одинаково. Расстояние между работающими приёмниками в относительном методе равно примерно тысяче километров, а в дифференциальном до десяти километров в зависимости от мощности приёмника. В современной геодезии используют комбинирование результаты, получаемые при использовании различных видов измерений (например, измерений, выполняемых на основе кодовых методов и определений фазы несущих колебаний), и так же используют разности результатов, получаемых на двух различных несущих частотах L1 и L2. Созданию сетей предшествуют априорные оценки точности создаваемых спутниковых геодезических сетей.

Во второй главе «Уравнивания и оценка точности при улучшении старых геодезических опорных сетей» описаны геодезические сети как старые доплеровские, так и новые GPS-сети, пункты которых совмещены с некоторыми пунктами старой доплеровской сети. Старая доплеровская сеть Республики Буркина-Фасо состоит из 54 пунктов, а новая каркасная GPS-сеть состоит из 18 пунктов, которые совмещены с пунктами старой сети и распределены равномерно по всей площади старой сети (см таблицу1). В Республике Того доплеровская сеть состоит из 11 пунктов, а GPS-сеть из 4 станций (см таблицу 2). Номера в скобках обозначены совместные пункты старой и новой GPS-сети.


Таблица 1. Список пунктов старой доплеровской сети Республики Буркина-Фасо с совместными GPS пунктами.


пункта

Название пункта

пункта

Название пункта

1

TIN-AKOF

27

NADIAGOU

2

ARIBINDA

28

BITOU

3

BARABOULE

29

PO

(4) 1

THLOU

(30) 10

LEO

(5) 2

BOURZANGA

31

DISSIN

6

BOUROUM

32

BONDIGUI

(7) 3

DORI

33

BOBO

(8) 4


SEBBA

34

BAGUERA

9

HANTOUKOUTA

35

YENDERE

10

GAYERI

(36) 11

BANFORA

(11) 5

BOGANDE

37

KASSANDE

12

KAYA

38

MANGODARA

13

SABLE

39

DJIGOUE

14

YAKO

(40) 12

GAOUA

15

TOUGAN

41

BATIE

16

DJIBASSO

42

ARLI

(17) 6

NDOROLA

43

BOULSA


(18) 7

BEKUY

(44) 13

GOUNTOURENIENI

19

OUAHABOU

(45) 14

KANTCHARI

20

GAO

46

MATIAKOALI

21

LADIGA

(47) 15

LOUARGOU

(22) 8

BEGUEDO

48

KABEGA

23

SANANBAORE

49

MOKTEDO

24

KALBOULI

(50) 16

GAMPELA

25

TAPOADJERMA

51

RAMONGO

(26) 9

KONDIO

(52) 17

BISSANDEROU


27

NADIAGOU

53

DEDOUGOU







(54) 18

TANSILA


следующая страница >>