<<
>>

О создании новой высокоэффективной государственной системы геодезического обеспечения

Если развивать геодезию, руководствуясь системным принципом, то в зависимости от финансирования вполне реально создать в широком смысле единую государственную (или международную) систему геодезических координат и параметров внешнего ГПЗ, в которую войдут опирающиеся на пункты высокоточных спутниковых сетей как составные части: и новая трехмерная геоцентрическая система координат, и новая система нормальных высот, и обновленная гравиметрическая система, и новая международная земная опорная система (ITRS), связанная с международной небесной опорной системой (ICRS).

Связи координатных систем ICRS и ITRS должны быть уточнены. Теперь в основе этой связи лежит постулат, установленный в XVII в. для поля постоянной тяжести (условий на земной поверхности), и принцип Аристотеля о центре Мира — центре Земли, к которому стремятся тяжелые тела. Отличие гравитационного поля от однородного ведет к значительным усложнениям даже в механике Ньютона и геометрии Эвклида. Из-за отличий Земли от сферической симметрии, прежде всего ее сжатия, возникает смещение результирующих сил притяжения Земли и Луны, Земли и Солнца с центра масс Земли.

Такие смещения были известны Ньютону (это следует из изложения первой книги «Начал») и Л. Эйлеру (отмечено во многих публикациях и в гл. 16 его известной, часто цитируемой книги [Euler 1765b]). Если точку приложения результирующей силы определять минимумом возмущающего вращательного момента, как рекомендовано Миндингом и Гамильтоном, упомянутая точка может быть смещена с центра земной массы до 350 м из-за влияния Луны и 80 см из-за влияния Солнца. Учет упомянутых смещений сил и смещений их точек приложения с центра масс Земли ведет к уточнению углов Эйлера, ориентирующих земную систему координат относительно небесной системы, и следовательно к уточнению движения полюса.

В разложениях гравитационных полей Земли и Луны, Земли и Солнца возникают сферические функции первой степени.

Влияния Луны и Солнца на Землю не имеют равнодействующей силы, что усложняет расчеты [Юркина, Бондарева 1989; Юркина 1992]. Смещение возмущающих сил притяжения Луны и Солнца с центра масс Земли ведет к смещению оси вращения Земли — геометрического места минимальных ускорений — с этого центра, что может проявиться в гравиметрических наблюдениях: смещение оси вращения Земли на 20 м изменяет центробежную силу и силу тяжести на экваторе Земли на 1 мкГал [Юркина 1992].

Повышение точности гравиметрических измерений должно быть связано с уточнением интерпретации действующих сил на чувствительный элемент гравиметрического прибора и уточнением теории обработки результатов измерений. Краткий обзор с историческими справками дан в статье [Юркина, Бондарева 1989].

При движении Земли по орбите силы притяжения и центробежные уравновешиваются в интегральном среднем, а в отдельных точках могут быть существенные отличия, обусловливающие приливные явления. Остаточные силы центробежной природы в отдельных точках могут не удовлетворять уравнению Лапласа и создать впечатление обсуждаемой пятой силы. В экстремальных случаях несовпадение реального ускорения с действующими силами создает напряжения, которые могут вызвать разрушения. Центробежная сила при движении Земли по орбите ночью уменьшает силу тяжести, днем — увеличивает. На широте 45е при склонении Солнца 23° эффект достигает 18 мкГал [Юркина 1992].

Повышение точности определения пространственных координат гравиметрических пунктов с помощью спутниковых технологий позволяет вернуться к рассмотрению возможности определения ускорения силы притяжения по измерениям УСТ и геодезическим координатам [Юркина 1996а, с. 165].

В соответствии с концепцией развития системы геодезического обеспечения территории России, систему координат, высот и силы тяжести формирует одна и та же совокупность геодезических пунктов ФАГС, ВГС. На каждом пункте ФАГС, входящем в состав ГФГС, по методике измерений на пунктах

ГФГС выполняются абсолютные определения УСТ с помощью баллистических гравиметров с погрешностью, не превышающей 5 мкГал (10“8мс“2) и определяются нивелированием не ниже II класса нормальные высоты.

Периодичность этих определений на пунктах ФАГС устанавливается в пределах 5-8 лет и уточняется в зависимости от ожидаемых изменений измеряемых характеристик.

ГФГС, задающая гравиметрическую систему, служит основой для гравиметрических съемок и изучения вариаций УСТ во времени.

Нормальные высоты и абсолютные определения УСТ выполняются также на пунктах ВГС, которые гравиметрически связываются с пунктами 1 класса. Измерения на пунктах ГФГС и ВГС дадут возможность в дальнейшем определить периодичность повторных измерений на пунктах геодезических и гравиметрических сетей и выявить возможные причины изменений координат пунктов ФАГС и ВГС и/или изменений УСТ во времени.

Одна из основных задач исследования ГПЗ — это высокоточное определение возмущающего потенциала, необходимого, в частности, для вычисления ВКГ с ошибкой, соответствующей ошибке определения пунктов ФАГС и учитывающей особенности существующих систем координат и систем нормальных высот, распространенных на территории России.

Так как спутниковые приборы позволяют точно определять все геодезические координаты В, L, Я, то возникла реальная возможность с более высокой точностью рассчитывать чистые аномалии Ьд% являющиеся функцией широты В и геодезической высоты Я. Смешанная аномалия Ад является функцией широты В и нормальной высоты Ят. Вопрос о переходе от смешанных аномалий к чистым рассматривался в работе [В.В. Бровар 1971]. Эти и дальнейшие исследования показали предпочтительность использования чистых аномалий по отношению к смешанным. Чистым аномалиям соответствует более разработанная краевая задача (более простая связь точности гравиметрических данных и точности решения задачи определения поля). Переход от смешанных к чистым аномалиям позволяет использовать вместо сингулярных интегралов абсолютно сходящиеся. Сейчас, когда спутниковая аппаратура повсеместно внедряется в практику, необходимо решить вопросы, связанные с переходом от смешанных аномалий Ад к чистым аномалиям Ьд и модернизацией топографо-геодезического обеспечения гравиметрических определений.

Возможно, всех устроит вариант использования и смешанных, и чистых аномалий.

Новый ряд требований к точности гравиметрических и геодезических измерений должны быть согласованы, монополия одного физического метода при построении высокоточных сетей не должна допускаться, и при создании гравиметрической аппаратуры парк гравиметрической аппаратуры должен быть унифицирован.

В связи с предстоящим существенным повышением точности гравиметрических сетей становится актуальной задача уточнения ранее выполненных гравиметрических съемок путем использования интегрального уравнения (3.5.5) из работы [В.В. Бровар, Б.В. Бровар 1999] для поверхностной плотности реальной Земли в сферических координатах для высокоточной интерполяции аномалий УСТ между пунктами гравиметрических сетей. Этот подход, указанный В.В.Броваром в 1999 году, по сути дела, является еще одним способом косвенной интерполяции.

Встречается стратегически ошибочный подход решения научных задач, сводящийся к утверждению, что достаточно только повысить точность измерений, составить и решить соответствующие уравнения погрешностей. При этом в цикле: прибор—эксперимент—теория—модель—оценивание точности модели—доработка прибора и теории и т. д. этап доработки теории забывается. 

<< | >>
Источник: Бровар B.В.. ГРАВИМЕТРИЯ И ГЕОДЕЗИЯ. 2010

Еще по теме О создании новой высокоэффективной государственной системы геодезического обеспечения:

  1. Основные положения дальнейшего развития государственной геодезической сети Российской Федерации
  2. О создании новой высокоэффективной государственной системы геодезического обеспечения