Открыть сервис
Главная → Блог → Спутниковая геодезия и методы измерений

Спутниковая геодезия и методы измерений

Спутниковая геодезия — раздел геодезии, изучающий методы определения координат точек земной поверхности, формы и размеров Земли, а также параметров её гравитационного поля на основе измерений, выполняемых с использованием искусственных спутников Земли. Является составной частью космической геодезии и служит основой для создания геодезических сетей, картографирования, мониторинга деформаций земной коры и решения задач навигации.

История развития

Зарождение спутниковой геодезии относится к концу 1950-х годов, после запуска первых искусственных спутников Земли. Первоначально наблюдения за спутниками велись оптическими и фотографическими методами с наземных станций. В 1960-х годах развитие доплеровской аппаратуры позволило определять орбиты и координаты пунктов по сдвигу частоты радиосигнала (система Transit).

Переломным моментом стало развёртывание в 1980-х годах американской глобальной навигационной спутниковой системы GPS (Navstar), а позднее — российской системы ГЛОНАСС. С 1990-х годов спутниковая геодезия стала основным методом высокоточных измерений, вытеснив классические триангуляцию и трилатерацию при создании государственных геодезических сетей.

Основные методы измерений

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС)

ГНСС-измерения основаны на приёме радиосигналов от спутников, передающих точное время и эфемериды (параметры орбит). Различают два основных режима:

  • Абсолютные определения — вычисление координат одного пункта по псевдодальностям до спутников. Точность составляет единицы метров (в дифференциальном режиме — дециметры).
  • Относительные определения — совместная обработка наблюдений двух и более приёмников, что позволяет исключить систематические ошибки (ионосферную и тропосферную задержки, ошибки часов). Точность достигает миллиметров при длительных сеансах наблюдений.

Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ)

Метод, использующий синхронные наблюдения квазаров (внегалактических радиоисточников) сетью радиотелескопов. Позволяет определять расстояния между пунктами с точностью до нескольких миллиметров на глобальных базах и используется для определения параметров вращения Земли и построения фундаментальной небесной системы координат.

Лазерная локация спутников

Метод, основанный на измерении времени прохождения короткого лазерного импульса от наземной станции до спутника, оснащённого уголковыми отражателями, и обратно. Обеспечивает субсантиметровую точность определения дальности и применяется для высокоточного определения орбит, калибровки радиотехнических систем и изучения движения полюсов Земли.

Спутниковая альтиметрия

Измерение высоты поверхности океана или суши с помощью радиолокационного высотомера, установленного на спутнике. Используется для изучения рельефа морского дна, уровня Мирового океана, динамики ледниковых покровов и геоида.

Спутниковая градиентометрия

Метод измерения градиентов гравитационного поля Земли с помощью специальных приборов (градиентометров) на борту спутников. Применяется для построения высокоточных моделей гравитационного поля, что важно для геофизики и определения формы геоида.

Применение

Спутниковая геодезия решает широкий круг научных и прикладных задач:

  • создание и поддержание государственных геодезических сетей (в России — ГГС);
  • определение параметров фигуры Земли и её гравитационного поля;
  • мониторинг тектонических движений, деформаций земной коры и сейсмической активности;
  • обеспечение геодезической основой кадастра, строительства, землеустройства;
  • высокоточная навигация воздушного, морского и наземного транспорта;
  • координатно-временное обеспечение (определение точного времени и параметров вращения Земли);
  • изучение изменений уровня Мирового океана и климатических процессов.

Точность и погрешности

Основными источниками ошибок спутниковых измерений являются: задержки сигнала в ионосфере и тропосфере, ошибки эфемерид и часов спутников, многолучевость (переотражение сигнала), фазовые неоднозначности. Для их компенсации применяются дифференциальные методы, двухчастотные измерения, использование глобальных моделей ионосферы и точных эфемерид. Современные методы обработки (PPP — precise point positioning, сетевые решения) позволяют достигать миллиметровой точности в плановых и сантиметровой — в высотных определениях.

См. также

Источники

  • Антонович К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. — М.: Картгеоцентр, 2006.
  • Генике А. А., Побединский Г. Г. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и её применение в геодезии. — М.: Картгеоцентр, 2004.
  • Ященко В. Р. Спутниковая геодезия. — Новосибирск: СГГА, 2009.

Похожие материалы

Загружаем BFOmetr…