'

Лекция 2. Позиционирование и навигация

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Лекция 2. Позиционирование и навигация Геоинформационные системы


Слайд 1

Вопросы Какие задачи выполняют ГИС? Что такое географические и атрибутивные данные? Что такое «Проекция» (projection) в смысле геоинформационных систем? В чём отличие ГИС от графических редакторов? 2


Слайд 2

А земля-то круглая! 3 Экватор 7,50 Александрия Сиена 7,50  x ( /180) x r  x ( /180) x r Эратосфен: R=6400 км.


Слайд 3

Маятник Фуко свободное крепление маятника тяжёлый груз отсутствие влияния ветра Отсутствие бокового толчка при запуске маятника 4


Слайд 4

Географическая оболочка целостная и непрерывная оболочка Земли, где её составные части проникают друг в друга и находятся в тесном взаимодействии. Между ними происходит непрерывный энергетический, минеральный и информационный обмен Состав: Земная кора Тропосфера Стратосфера Гидросфера Биосфера Стратисфера 5


Слайд 5

Триангуляция 6


Слайд 6

Сферическая система координат 7 ISO 31-11: r ? 0 — расстояние от начала координат до заданной точки P. 0 ? ? ? 180° — угол между осью Z и отрезком, соединяющим начало координат и точку P. 0 ? ? ? 360° — угол между осью X и проекцией отрезка, соединяющего начало координат с точкой P, на плоскость XY ?  – зенитный (полярный) угол ? – азимутальный угол


Слайд 7

Географические координаты 8 Широта? — угол между местным направлением зенита и плоскостью экватора Долгота?  — угол между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального нулевого меридиана, от которого ведётся отсчёт долготы Высота? над уровнем моря


Слайд 8

Проекция земли 9


Слайд 9

Геоид - фигура, которую образовала бы поверхность Мирового океана и сообщающихся с ним морей при некотором среднем уровне воды, свободной от возмущений приливами, течениями, разностями атмосферного давления и т.д. 10


Слайд 10

Квазигеоид — фигура, предложенная в 1950-х г.г. русским учёным М. С. Молоденским в качестве строгого решения задачи определения фигуры Земли. Квазигеоид определяется по измеренным значениям потенциалов силы тяжести Совпадает с геоидом на территории мирового океана Отклоняется не более чем на 2 м. на суше 11


Слайд 11

Земной эллипсоид эллипсоид вращения, размеры которого подбираются при условии наилучшего соответствия фигуре квазигеоида для Земли в целом или отдельных её частей Виды: общеземной эллипсоид референц-эллипсоид Параметры: большая полуось (экваториальный радиус) эллипсоида, a малая полуось (полярный радиус), b геометрическое (полярное) сжатие , 12


Слайд 12

Общеземной эллипсоид Малая полуось должна совпадать с осью вращения Земли. Центр эллипсоида должен совпадать с центром масс Земли. Высоты геоида над эллипсоидом hi  должны подчиняться условию наименьших квадратов: 13


Слайд 13

Современные общеземные эллипсоиды GRS80 (Geodetic Reference System 1980) рекомендован для геодезических работ; WGS84 (World Geodetic System 1984) применяется в GPS ПЗ-90 (Параметры Земли 1990 года) на территории России для геодезического обеспечения орбитальных полетов, в ГЛОНАСС IERS96 (International Earth Rotation Service 1996) рекомендован Международной службой вращения Земли для обработки наблюдений 14


Слайд 14

Почему так много? Доступные технологии измерения Место исследований Картируемая область Политические причины (Страны Варшавского договора против НАТО) Средние значения: Экваториальный радиус: 6,378km Полярный радиус: 6,357km ARCINFO поддерживает 26 сфероидов 15


Слайд 15

Референц-эллипсоид (национальный) Приближение формы поверхности земли эллипсоидом вращения Используются для учёта особенностей отдельной страны  Не совмещены с центром масс Земли Устанавливают квазигеоцентрические координаты Различия координат геоцентрических и квазигеоцентрических систем могут превысить сотню метров 16


Слайд 16

Основные референц-эллипсоиды 17


Слайд 17

Широта и долгота Измерение: градусы(0) минуты (“) секунды(‘) Цифровые градусы (xx,xxxx...): dd= d° + m”/60 + s’/3600 10 на экваторе – 30 м. Для точного измерения требуются вычисления с двойной точностью 18


Слайд 18

Измерение широты 19 геоцентрическая широта (c): угол между направлением на данную точку из центра Земли и плоскостью экватора географическая широта (d): угол, образуемый вектором, перпендикулярным к поверхности сфероида всегда используется географическая широта a– большая полуось b – малая полуось d c 1° lat = 1° long = 111,2215 км. (WGS84) Эллипсоид Земля – не идеальный сфероид! касательная


Слайд 19

Системы координат б. СССР СК-42 (1942 г.) система координат, основанная на эллипсоиде Красовского. принята в 1942 г в СССР для геодезических и картографических работ для гражданского использования СК-95 Современная система координат, с 2000 г. СК-63 Система координат военного назначения ГОСТ Р 51794-2001 20


Слайд 20

 Проекции на плоскость 21 Гаусса-Крюгера Меркатора - Universal Transverse Mercator (UTM) Зона - это участок земной поверхности, ограниченный двумя меридианами (60) цилиндр касается эллипсоида по меридиану цилиндр касается эллипсоида по экватору


Слайд 21

Геодезические инструменты Триангуляция Теодолиты Уровни Нивелиры Тахеометры GPS 22


Слайд 22

Проблема измерения высот 23 На западе высоты отсчитывают от геоида В РФ – от квазигеоида


Слайд 23

Уровень моря 24 положение свободной поверхности Мирового океана, измеряемое по отвесной линии относительно некоторого условного начала отсчёта Виды: Мгновенный Приливной Среднесуточный Среднемесячный Среднегодовой Среднемноголетний Кронштадтский футшток


Слайд 24

Вопрос Чем объясняется смена времен года? Обращением Земли вокруг Солнца Наклоном оси вращения Земли к плоскости орбиты Сохранением направления оси в пространстве 25


Слайд 25

Смена времён года Что бы было, если… Случай 1. ось Земли была перпендикулярна к плоскости эклиптики Случай 2.   ось Земли расположилась бы в плоскости эклиптики Случай 3. ось Земли расположилась бы с наклоном 45o к плоскости эклиптики? 26


Слайд 26

Вопрос А сколько у нас океанов? Атлантический океан Индийский океан Северный Ледовитый океан Тихий океан Южный океан (c 2000 г., район южнее 60 параллели южной широты) 27


Слайд 27

Вопрос Что называют большой полуосью? Что называют малой полуосью? 28


Слайд 28

Орбиты Геостационарная - круговая орбита над экватором Земли, находясь на которой, искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси, и постоянно находится над одной и той же точкой на земной поверхности. Геосинхронная - орбита вокруг Земли, для которой период обращения находящегося на ней спутника равен звёздному периоду вращения Земли (23 час. 56 мин. 4,1 с.) 29


Слайд 29

UTC (универсальное координированное время) UTC – замена GMT Равномерная шкала атомного времени Не переводится зимой и летом Часовые пояса – как смещение относительно UTC 30


Слайд 30

Навигация Астрономическая Секстант (измерение широты) Хронометр (измерение долготы) Компас Спутниковая GPS ГЛОНАСС GNSS Galileo IRNSS Рентгеновское излучение от других звезд 31


Слайд 31

Спутниковые навигационные системы Основные элементы: Орбитальная группировка Наземная система управления и контроля Приёмное клиентское оборудование Информационная радиосистема для передачи поправок Особенности: Собственное время Отсутствие привязки к космическим объектам Релятивистские эффекты (37.7 мкс/сутки) Гравитационные потенциалы 32


Слайд 32

GPS С 1973 г. Принадлежит Минобороны США 24 спутника (32 максимум) 6 орбитальных траекторий Два диапазона приема Standard Positioning Service (SPS) 95% времени обеспечивает точность 13 м. по горизонтали, 22 м. по вертикали Precise Positioning Service (PPS) Орбита на высоте 20,2 тыс. км Облет орбиты – 12 ч. 33


Слайд 33

ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) с 1982 г. 20 функционирующих спутников (30 в плане) Два диапазона приема 3 орбитальных траектории Покрытие: Россия – 100% Европа – 98% Остальной мир - >80% 34


Слайд 34

GALILEO Не контролируется ни государственными, ни военными учреждениями 3 орбитальных траектории 30 спутников Службы: Открытая общая служба Служба повышенной надёжности Коммерческая служба Правительственная служба Поисково-спасательная служба 35


Слайд 35

Иные Навигационная система Индии (IRNSS) покрытие самой Индии и частей сопредельных государств 7 спутников на геостационарных орбитах Навигационная система Китая (Бэйдоу) покрытие Китая и сопредельных государств 2 спутника 36


Слайд 36

Измерение расстояний и времени Скорость света X Время = расстояние Для вычисления всех трех координат нужны 4 спутника 37


Слайд 37

Снижение точности (DOP) Орбиты спутников Наличие объектов-помех, закрывающие Необходимые области неба Влияние атмосферы Отражение радиоволн Отсутствие атомных часов 38


Слайд 38

GPS Error Budget Ionosphere..................................5.0 meters (0.4) Troposphere...............................0.5 meters (0.2) Ephemeris data..............................2.5 meters (0) Satellite clock drift..........................1.5 meters (0) Multipath.....................................0.6 meters (0.6) Measurement noise.......... .........0.3 meters (0.3) Selective availability......................30-100 meters Total.................................................~ 10 meters


Слайд 39

How accurate is GPS? Recreational and mapping grade.........................10-15 m C/A code Autonomous Recreational and mapping grade.............................1-5 m C/A code With differential correction Submeter mapping grade.............................10 cm to 1 m C/A code & carrier With differential correction Survey grade.............................................................1 cm Dual frequency Advanced survey methods


Слайд 40

Словарь Футшток – уровнемер в виде рейки (бруса) с делениями, установленный на водомерном посту для непосредственных визуальных наблюдений Эклиптика – большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца WGS84 – общеземной эллипсоид, используемый в GPS Latitude – широта Longitude – долгота geodetic latitude – географическая широта geocentric latitude – геоцентрическая широта DOP (Dilution of precision) – снижение точности расчёта координат в системах позиционирования UTC – Universal Coordinated Time GMT – Greenwich Mean Time 41


×

HTML:





Ссылка: