Кафедра высшей геодезии - сибирский государственный

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирская государственная геодезическая академия»
(ФГБОУ ВПО «СГГА»)
Кафедра Высшей геодезии
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
___________В.А. Ащеулов
« »_________2012 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ВЫСШАЯ ГЕОДЕЗИЯ И ОСНОВЫ КООРДИНАТНО-ВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ
Для направления подготовки дипломированного специалиста
120100 - Геодезия
(специальность 120103 - Космическая геодезия)
Код квалификации – 65 (инженер)
Новосибирск
2012
2
Выписка из Государственного образовательного стандарта
__________________________________________________________________________
СД.06 Высшая геодезия и основы координатно-временных систем (Космическая геодезия) 190 часов
современные государственные геодезические сети: ФАГС, ВГС, СГС-1, методы их создания. Техническая характеристика и методическое обоснование традиционных высокоточных геодезических измерений: углов, направлений, азимутов, превышений;
решение геодезических задач на поверхности референц-эллипсоида; проекция Гаусса-Крюгера и ее практическое использование; уклонения отвесных линий; система
высот; редукционная проблема геодезии; математическая обработка измерений при
построении высокоточных геодезических сетей различного назначения; фундаментальные геодезические постоянные; установление общеземной координатной системы; геодезические методы изучения движений земной коры; теория систем отсчета;
системы отсчета и принципы инвариантности законов природы; преобразования Галилея; относительность одновременности; преобразования Лоренца; тензоры; элементы тензорной алгебры; релятивистские действия и функция Лагранжа; сведения
из общей теории относительности; приложения теории пространственно-временных
преобразований в астрономии и геодезии; звездная аберрация; шкалы времени; барицентрическое координатное время; геоцентрическое координатное время; земное
время; временная задержка сигнала в лазерной локации ИСЗ; релятивистские уравнения движения ИСЗ; релятивистские прецессии.
____________________________________________________________________________
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Курс «Высшая геодезия и основы координатно-временных систем» для специальности «Космическая геодезия» направлен на подготовку специалистов, способных выполнять все виды высокоточных геодезических работ различного назначения с использованием новейших технологий и измерительной техники, а также вести математическую
обработку результатов измерений и решать на их основе научные и инженернотехнические задачи: определение формы и размеров Земли и других планет, создание
опорных геодезических сетей специального назначения, изучение внешнего гравитационного поля Земли, определение орбит ИСЗ, создание глобальных высокоточных систем отсчета.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЕ
Инженер по специальности «Космическая геодезия»
должен знать:
- устройство специальных геодезических инструментов, приборов и систем, предназначенных для решения задач космической геодезии их поверки и юстировку и способы эксплуатации;
- современные технологии использования космических средств в топографогеодезическом производстве;
- теоретические основы методов изучения Луны, планет и их спутников по результатам
космических наблюдений;
- основы теории космической навигации, приборное обеспечение и методы математической обработки;
- теоретические основы и методы использования спутниковых навигационных систем для
выполнения топографо-геодезических работ прикладного характера.
- методы космической геодезии для решения задач геодезии, астрономии, небесной механики,
3
должен владеть:
- методами разработки проектов выполнения основных геодезических работ и наблюдений искусственных спутников;
- методами экономических расчетов проектов работ с использованием средств космической геодезии;
- методами астрономических и спутниковых наблюдений и измерений;
- методами математической обработки результатов наблюдений искусственных спутников;
- научным обоснованием схем и программ космических геодезических построений;
- теорией методов создания систем отсчетов связанных с Землей, ее гравитационным полем и динамическими шкалами времени;
- методами космической фотограмметрии;
- основами совместного использования результатов астрономогеодезических, гравиметрических и спутниковых наблюдений;
- методами анализа данных орбитальных наблюдений для вывода параметров гравитационного поля Земли и геодинамических явлений;
- методами выполнение наблюдений искусственных спутников Земли и других небесных
тел методами космической геодезии,
должн уметь:
- выполнять в поле на поверхности Земли высокоточные геодезические измерения;
- редуцировать измерения с поверхности Земли на поверхность эллипсоида и на плоскость
в проекции Гаусса – Крюгера;
- уравнивать геодезические измерения в пространстве, на поверхности эллипсоида, на
плоскости в проекции Гаусса – Крюгера;
- решать прямые и обратные геодезические задачи на поверхности эллипсоида и на плоскости;
- использовать в практической деятельности геодезические, нормальные, динамические и
ортометрические высоты;
- использовать шкалы времени: барицентрическое координатное время; геоцентрическое
координатное время; земное время;
-использовать релятивистские уравнения движения ИСЗ.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ:
Виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
Курсовая работа
Расчетно-графические работы
Вид итогового контроля:
Всего
часов
190
96
48
48
94
экзамен
Семестры
7
8
48
24
48
24
24
48
24
46
экзамен
экзамен
4
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Раздел дисциплины
Осенний семестр
Введение
Методы построения государственных геодезических сетей
Решение геодезических задач на поверхности референц-эллипсоида
Проекция Гаусса-Крюгера и её практическое использование
Весенний семестр.
Уклонения отвесных линий
Системы высот
Редукционная проблема геодезии
Математическая обработка измерений
Фундаментальные геодезические постоянные
Геодезические методы изучения движений земной
коры
Теория систем отсчета
Лекции ЛР
часы
часы
2
6
8
6
8
10
8
2
4
4
2
2
2
4
4
4
12
8
4.2 Содержание разделов дисциплины
1. Введение
История развития учения о фигуре Земли. Предмет и задачи высшей геодезии.
2. Методы построения государственных геодезических сетей.
Классификация существующих геодезических сетей. Современные государственные геодезические сети: ФАГС, ВГС, СГС-1 и методы их создания.
Техническая характеристика и методическое обоснование традиционных высокоточных геодезических измерений: углов, направлений, азимутов, превышений.
Основные высокоточные способы измерения горизонтальных углов и
направлений. Контроль и допуски. Поверки и исследования теодолитов.
Определение элементов приведения.
Методика высокоточного измерения превышений по линиям нивелирования
I и II классов. Контроль и допуски. Поверки и исследования нивелиров и реек.
3. Решение геодезических задач на поверхности референц-эллипсоида.
Параметры земного эллипсоида и соотношения между ними. Системы координат, применяемые в высшей геодезии.Связь между различными системами
координат. Кривые на поверхности эллипсоида вращения: меридианы, параллели, нормальные сечения, геодезические линии. Площади и размеры рамок сфероидических трапеций. Решение сфероидических треугольников.
Решение главной геодезической задачи.
5
4. Проекция Гаусса-Крюгера и её практическое использование.
Общие сведения о прекции Гаусса-Крюгера. Преобразование геодезических
координат в плоские. Преобразование плоских координат в геодезические.
Сближение меридианов на плоскости. Масштаб изображения. Редуцирование расстояний с эллипсоида на плоскость. Вычисление поправок в направления за кривизну изображения геодезических линий.
Порядок проектирования геодезических сетей с эллипсоида на плоскость.
Преобразование прямоугольных координат Гаусса-Крюгера из одной зоны в
другую.
5. Уклонения отвесных линий.
Общие сведения об уклонениях отвесных линий. Способы определения УОЛ
(гравиметрический, астрономо-геодезический, астрономо-гравиметрический,
по альтиметрическим и GPS-измерениям).
6. Системы высот
Общие сведения об определении высот точек физической поверхности Земли. Ортометрическая система высот. Нормальная и динамическая системы
высот. Формулы связи систем высот. Вывод рабочей формулы вычисления
разности нормальных высот. Геодезические высоты. Методы определения
высот квазигеоида.
7. Редукционная проблема геодезии
Общие сведения о редукционной проблеме. Редуцирование астрономических
координат, горизонтальных направлений и расстояний с физической поверхности Земли на эллипсоид.
8. Математическая обработка измерений
Математическая обработка измерений при построении высокоточных
геодезических сетей различного назначения
9. Фундаментальные геодезические постоянные
Фундаментальные геодезические постоянные. Установление общеземной
координатной системы.
10. Геодезические методы изучения движений земной коры
Геодезические методы изучения движений земной коры.
11. Теория систем отсчета
Системы отсчета и принципы инвариантности законов природы. Преобразования Галилея. Относительность одновременности. Преобразования Лоренца. Тензоры. Элементы тензорной алгебры. Релятивистские
действия и функция Лагранжа. Сведения из общей теории относительности. Принцип эквивалентности. Основы тензорного анализа. Связь символов Кристоффеля с метрическим тензором. Дифференциальные и интегральные операции четырёхмерного тензорного анализа. Движение частицы
в гравитационном поле. Тензор кривизны. Тензор энергии-импульса. Уравнения тяготения Эйнштейна. Центрально-симметричное гравитационное поле. Приложения теории пространственно-временных преобразований в
астрономии и геодезии: звёздная аберрация, шкалы времени (барицентрическое координатное время, геоцентрическое координатное время,
6
земное время), временная задержка сигнала в лазерной локации ИСЗ, релятивистские уравнения движения ИСЗ, релятивистские прецессии.
5. Лабораторные работы и практические занятия:
№
№ раздела
п/п дисциплины
1.
2,6
2.
2,6
3.
3, 4
4.
5.
6.
Лабораторные работы
Час
Высокоточные методы измерений горизонтальных углов
8
Изучение и работа с высокоточными нивелирами
8
Решение прямых и обратных геодезических задач на поверхности эллипсоида
8
Вычисление нормальных и динамических высот
Уравнивание линейно-угловой геодезической сети
Системы координат и преобразования между ними
6
12
6
5, 6
7, 8
8,11
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Рекомендуемая литература
Основная литература:
1. Афонин К.Ф. Высшая геодезия. Системы координат и преобразования между ними.
Учебно-методическое пособие. – Новосибирск: СГГА, 2011.
2. Телеганов Н.А., Тетерин Г.Н. Метод и системы координат в геодезии. Учебное пособие. – Новосибирск: СГГА, 2008.
Дополнительная литература:
1. Телеганов Н.А., Елагин А.В. Высшая геодезия и основы координатно-временных систем. Учебное пособие. - Новосибирск: СГГА, 2004.
2. Огородова Л.В. Высшая геодезия. Часть III. Теоретическая геодезия: Учебник для вузов.- М.: Геодезкартиздат, 2006.
3. ГОСТ Р 51794-2008. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек. Национальный стандарт Российской Федерации.- М.: Стандартинформ,
2009.
4. Практикум по высшей геодезии (вычислительные работы)/Н.В.Яковлев, Н.А. Беспалов, В.П.Глумов и др.-М.: Альянс, 2007.
5. Инструкция по нивелированию I, II, III, IV классов. Федеральная служба геодезии и
картографии России – М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2004.
6. Бойко, Е.Г.Высшая геодезия [Текст] : учебник для вузов (рек.) / Е.Г. Бойко. - М. :
Картгеоцентр
геодезиздат,
2003
.
Ч.II : Сфероидическая геодезия. - 144 с. : ил. - Б. ц.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ:
Компьютерный класс, оптические теодолиты, оптические и цифровые нивелиры,
стенды с демонстрационными материалами по геодезическим приборам и сетям, компьютерные программы.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направле-
7
нию подготовки дипломированного специалиста 120100 – «Геодезия» специальности 120103 «Космическая геодезия», утвержденным Минобразованием
России 17.03.2000 г.
Разработчик: Елагин Александр Викторович – кандидат технических
наук,
Сибирская государственная геодезическая академия.
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры высшей
геодезии;
протокол № ___________ от _____________2012 г.
Заведующий кафедрой ВГ______________Хорошилов В.С.
Согласовано с кафедрой астрономии и гравиметрии
Зав. кафедрой А и Г_________________________Ганагина И.Г.
Программа одобрена Учебно-методическим советом института ИГиМ.
“
“ 2012 г.
Протокол № ______
Председатель___________Середович С.В.