Содержание к диссертации
Введение 4
1. Географическое описание Ливана, история геодезических работ в Ливане 7
2. Национальная геодезическая сеть Ливана, созданная методом триангуляции, национальная система координат 10
2.1. Общее описание геодезической сети Ливана, состав измерений 10
2.2. Базисные; угловые и астрономические измерения 15
2.3. Нивелирование и измерения силы тяжести 21
2.4. Точность сети триангуляции 25
2.5. Существующая система координат 27
2.5.1. Геоид 27
2.5.2. Референц-эллипсоид 28
2.5.3. Используемая геодезическая проекция 28
3. Спутниковые геодезические измерения 30
3.1. Структура GPS NAVSTAR 33
3.2. Структура ГЛОНАСС 36
3.3. Измерения GPS в геодезической сети Ливана 39
4. Уточнение сети триангуляции с использованием GPS 42
4.1. Выявление ошибок угловых и линейных измерений 44
4.2. Повторное уравнивание сети триангуляции 49
5. Методы трансформирования координат 50
5.1. Трехмерное (3-D) трансформирование 52
5.1.1. Выполнение трехмерного (3-D) трансформирования 54
5.1.2. Анализ результатов трехмерного (З-О)трансформирования 54
5.2. Двухмерное (2-D) трансформирование 56
5.2.1. Определение параметров двухмерного трансформирования 59
5.2.2. Геодезические проекции 60
5.2.3. Проекция Гаусса - Крюгера 61
5.2.4. Вычисление координат пунктов геодезической сети Ливана в геодезической проекции Гаусса - Крюгера 63
5.2.5. Выполнение двухмерного (2-D) трансформирования 63
6. Вновь полученные данные измерений и результаты их обработки 66
6.1. Интерполирование поправок в координаты пунктов сети триангуляции
6.1.1. Аналитический метод интерполирования 73
6.1.2. Графический метод интерполирования 78
7. Анализ результатов' 81
Заключение 84
Список литературы 85
Введение к работе
Национальная геодезическая сеть Ливана создана в виде сплошной сети триангуляции. Сеть вытянута с северо - северо - востока на юго - юго -запад. Размеры сети с севера на юг примерно 200 километров и с запада на восток - примерно 40 километров. Средняя широта Ливана - примерно 34 градуса северной широты. Средняя долгота Ливана - примерно 36 градусов восточной долготы. Полевые измерения в национальной геодезической сети Ливана выполнены русскими геодезистами. Общее руководство проектом осуществляли французские геодезисты. Французские же геодезисты выполнили общее уравнивание сети, составили каталог координат пунктов и сдали результаты работы правительству Ливана.
Масштаб и ориентировка геодезической сети Ливана в основном заданы одним базисом, расположенным примерно в центре сети. На концах базиса определены пункты Лапласа. Длина базиса измерена инварными лентами.
На пунктах геодезической сети выполнены измерения силы тяжести. Высоты некоторых пунктов определены точным геометрическим нивелированием. За начало отсчета высот принят средний уровень Средиземного моря в пункте Бейрут.
Опорная геодезическая сеть Ливана создана в соответствии с существовавшей в начале двадцатого века традициошюй технологией. Эту традиционную технологию геодезисты успешно использовали во многих странах. В том числе и в СССР. Однако геодезическую сеть Ливана нельзя признать созданной успешно. Причина такого утверждения заключается в следующем.
Опорная геодезическая сеть Ливана и часть опорной геодезической сети Сирии, вытянутая вдоль западного берега Средиземного моря, составляют единое целое. В северо - северо - восточной части этой вытянутой геодезической сети также измерен базис. На концах этого базиса определены пункты Лапласа. Оказалось, что невязка угловых измерений между двумя азимутами Лапласа составляет 47,5 угловых секунд. Такая величина угловой невязки недопустима для сети триангуляции первого класса. Тем не менее, результаты угловых и азимутальных измерений были включены в совместную обработку.
Такой подход к обработке результатов измерений в национальной опорной геодезической сети Ливана вызвал искажения этой сети. Вместе с тем, именно координаты пунктов национальной геодезической сети Ливана задают систему координат этой страны. Отсюда следует, что система координат Ливана изначально была задана некорректно. Рано или поздно эта некорректность должна была проявиться. Это и случилось, когда на пунктах геодезической сети Ливана начали выполнять спутниковые измерения GPS.
В результате измерений GPS получены координаты пунктов геодезической сети Ливана в WGS-84. Возникла необходимость сравнить координаты пунктов, полученные методом триангуляции, и координаты тех же пунктов, полученные GPS. Возникла также необходимость определить параметры, связывающие заданную ранее национальную систему координат и систему координат, фиксированную с использованием GPS. Это сравнение и это определение были выполнены. Результат оказался неудовлетворительным. Оказалось, что система координат Ливана имеет разворот на 3-4 угловые секунды относительно WGS-84. Кроме того, масштаб геодезической сети Ливана искажен. Искажения по отдельным линиям доходят до 1 О 5.
Автору диссертации известно, что проблема совершенствования национальной геодезической сети существует практически во всех странах. Эта проблема существует и в таких сравнительно небольших странах, например, как Катар или Вьетнам. По этой -проблеме имеется много публикаций. Автор изучил эти публикации и учел в содержание этих публикаций в своей диссертации. Однако, в сравнении с геодезическими сетями других стран, геодезическая сеть Ливана, созданная методом триангуляции, имеет особенности. Прежде всего такая особенность состоит в том, что национальная геодезическая сеть Ливана содержит систематический разворот. Именно эту проблему автор в первую очередь и должен разрешить.
Цель диссертации состоит в том, чтобы уточнить существующую геодезическую сеть Ливана и определить параметры трансформирования, связывающие, национальную систему координат и WGS-84. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи.
Дать краткое географическое описание Ливана.
. Описать национальную геодезическую сеть Ливана, созданную методом триангуляции.
Описать спутниковые измерения, выполненные и выполняемые в геодезической сети Ливана.
Использовать результаты измерений GPS для того, чтобы выявить ошибки измерений в сети триангуляции; выполнить повторное уравнивание сети триангуляции.
Описать методы трехмерного и двухмерного трансформирования.
Выбрать метод трансформирования для геодезической сети Ливана. Выполнить трансформирование.
Усовершенствовать национальную опорную геодезическую сеть Ливана.
Тема диссертации является актуальной. Опорная геодезическая сеть любой страны, в том числе геодезическая сеть Ливана, требует постоянного совершенствования. Применение спутниковых методов дает такую возможность. Однако это не означает, что имеется простая возможность заменить координаты пунктов триангуляции на координаты тех же пунктов, полученные с помощью GPS. Координаты пунктов триангуляции являются основой кадастра Ливана. Поэтому необходимо получить научно обоснованное решение, которое позволило бы корректно сочетать "старую" систему координат, фиксированную координатами пунктов сети триангуляции, и "новую" систему координат, фиксированную координатами тех де пунктов, полученных с использованием GPS.
Научные решения, полученные в диссертации, обладают новизной. Впервые для территории Ливана разработана и применена методика оценки точности геодезической сети, созданной методом триангуляции, с использованием спутниковых измерений. Выявлено влияние ошибок угловых и линейных измерений. Влияние ошибок угловых и линейных измерений на точность сети оценено раздельно. Выбран рациональный метод трансформирования координат. Выполнено новое уравнивание опорной геодезической сети Ливана. В результате получены уточненные координаты пунктов геодезической сети. Предложено использовать новую для Ливана геодезическую проекцию Гаусса - Крюгера.
Практическая значимость диссертации определяется тем, что выполненные разработки позволяют повысить точность опорной геодезической сети Ливана. В свою очередь это повысит точность и достоверность всех геодезических,", картографических и кадастровых материалов страны.
Личный вклад автора состоит в том, что он самостоятельно решил все сформулированные ранее задачи. Кроме того,- автор принимал личное участие в качестве инженера исполнителя в выполнении спутниковых наблюдений на пунктах геодезической сети Ливана.
Апробация результатов выполнена в виде одного доклада. Публикации. Содержание диссертации опубликовано в трех статьях. 1. Географическое описание Ливана, история геодезических работ в Ливане
Ливан - это арабская республика, расположенная на восточном побережье Средиземного моря. Столица: Бейрут. На севере и на востоке Ливан граничит с Сирией, на юге - с Израиле (см. рисунок 1.1).
Ливан представляет собой узкую полоску суши, на основной части которой расположены Ливанские горы, по имени которых и названа страна. Средняя широта Ливана составляет 34°с.ш. Средняя долгота составляет 36°в.д. По состоянию на 1985 год в стране живут около 2 619 тысяч человек. Площадь Ливана - 10 452 квадратных километров. Плотность населения - 252 человека на квадратный километр. Отметка наивысшей точки: .3088 метра, наименьший уровень - уровень моря. Языки: арабский, французский. Религии: ислам, христианство, религия друзов.
Ливан в основном покрыт горами и холмами. Равнины расположены только вдоль побережья Средиземного моря. Имеется также внутренняя долина Бекаа (Biqa Valley). Вдоль этой долины проходит тектонический разлом. Базис Векаа расположен в зоне этого разлома. Территория страны разделена с запада на восток на следующие физико-географические регионы: прибрежная равнина, горы Ливан (Lebanon Mountains), долина Бекаа (Biqa Valley), нагорья Антиливан (Anti-Lebanon) и Хермон (Hermon). Горы Ливан -это основной рельефо-образующий физико-географический элемент. Он представляет собой горную цепь, состоящую из известняка, песчаника и мергеля. Антиливан и Хермон образуют восточную границу страны. Они также представляют собой горную цепь, но горы здесь ниже и геологическое строение более простое, чем у гор Ливан. Они состоят из массивных слоев водопроницаемого известняка. Наивысшая точка Антиливана 2658 метров, наивысшая точка Хермона 2814 метров.
Дадим краткие сведения из новой истории Ливана. В 1915 году Турция присоединилась к союзу Германии и Австрии против стран Альянса, образованного Великобританией, Францией и Россией. Сразу после этого регион Ливанских гор поступил под управление военного правительства Турции. После победы Альянса в 1918 году Бейрут, горы Ливан, а также Сирия были оккупированы войсками Франции и Англии. Было провозглашено государство Великий Ливан. Это вновь образованное государство было поставлено под управление и контроль правительства Франции. Правительству Франции помогал совет выбранных представителей Ливана. В 1923 году Лига Наций сделала Ливан и Сирию территориями, подмандатными Франции. В 1926 году была принята конституция, определившая название государства как Ливанская Республика.
В 1862 году были опубликованы карты Ливана масштаба 1:2000. Затем масштаб этих карт был укрупнен вдвое, карты были изданы в цвете и распределены по французским войскам, расположенным в регионе. В 1918 году было создано топографическое бюро командования войсками на подмандатных Франции территориях Палестины и Сирии. Первым и основным предназначением этого бюро было создание карт масштаба 1:20000 на территорию Османской империи. Эти карты известны под названием "предварительные карты". Их использовали до того, как географическая служба армии смогла выполнить геодезические и топографические работы на территориях, находящихся под мандатом Франции."
