Направление подготовки 120100.62 Геодезия и дистанционное
реклама
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК) «УТВЕРЖДАЮ» Ректор МИИГАиК проф. А.А.Майоров ______________________ «____»__________ 2015 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «АСТРОМЕТРИЯ» Направление подготовки 120100.62 Геодезия и дистанционное зондирование Профиль подготовки Космическая геодезия и навигация Квалификация (степень) бакалавр Форма обучения очная Москва, 2015 г. 1. Цели освоения дисциплины Цель дисциплины «Астрометрия» - формирование профессиональных компетенций, определяющих готовность и способность бакалавра по направлению Геодезия и дистанционное зондирование к использованию знаний из области астрометрии и геодезической астрономии для решения основных задач геодезии. В процессе изучения данной дисциплины студент формирует профессиональные компетенции, которые будут необходимы ему при решении следующих задач: в области производственной и технологической деятельности: - выполнение приближенных астрономических определений, топографо-геодезических, аэрофотосъемочных, фотограмметрических работ для обеспечения картографирования территории Российской Федерации в целом или отдельных ее регионов и участков (ПК-1 ФГОС ВПО); - выполнение полевых и камеральных геодезических работ по созданию, развитию и реконструкции государственных геодезических, нивелирных, гравиметрических сетей и сетей специального назначения (ПК-2 ФГОС ВПО); - выполнение специализированных инженерно-геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных объектов разного назначения (включая объекты континентального шельфа, транспортной инфраструктуры, нефте- и газодобычи) (ПК-5 ФГОС ВПО); - применение средств вычислительной техники для математической обработки результатов полевых геодезических измерений, астрономических наблюдений, гравиметрических определений, фотограмметрических измерений (ПК-7 ФГОС ВПО); - тестирование, исследование, поверки и юстировки, эксплуатации геодезических, фотограмметрических систем, приборов и инструментов, аэрофотосъемочного оборудования (ПК-8 ФГОС ВПО); в области организационно-управленческой деятельности: - проведение метрологической аттестации геодезического, аэрофотосъемочного и фотограмметрического оборудования (ПК-20 ФГОС ВПО); в области научно-исследовательской деятельности: - разработка современных методов, технологий и методик проведения геодезических, топографо-геодезических, фотограмметрических и аэрофотосъемочных работ (ПК-24 ФГОС ВПО); - изучение физических полей Земли и планет (ПК-26 ФГОС ВПО). 2. Место дисциплины в структуре ООП Данная учебная дисциплина входит в раздел «Б.3. Профессиональный цикл. Базовая часть» ФГОС ВПО подготовки бакалавра по направлению 120100.62 «Геодезия и дистанционное зондирование». Данная учебная дисциплина должна изучаться параллельно с дисциплиной «Высшая геодезия» ООП подготовки бакалавра по направлению 120100.62 «Геодезия и дистанционное зондирование». Изучению дисциплины «Астрометрия» должно предшествовать изучение таких дисциплин, как «Математика», «Информатика», «Физика», «Астрономия» ООП подготовки бакалавра по направлению 120100.62 «Геодезия и дистанционное зондирование». К моменту начала изучения второй части курса дисциплины «Астрометрия» («Геодезическая астрономия и астрометрия», 5-й семестр) должно быть завершено также и изучение дисциплин «Геодезия» и «Теория математической обработки измерений». Изучение дисциплин «Теория движения искусственных спутников Земли», «Космическая геодезия», «Орбитальные методы космической геодезии», «Спутниковые системы и технологии позиционирования», «Спутниковая градиентометрия» 2 профессионального цикла ООП подготовки бакалавра по направлению 120100.62 «Геодезия и дистанционное зондирование» не может начинаться ранее окончания изучения первой части курса дисциплины «Астрометрия» («Сферическая астрономия», 4-й семестр). Схема междисциплинарных связей Дисциплина «Теория движения искусственных спутников Земли» Дисциплина «Физика» Дисциплина «Астрономия» Дисциплина «Информатика» Дисциплина «Геодезия» Дисциплина «Теория математической обработки измерений» Высшая геодезия Дисциплина «Астрометрия» Дисциплина «Математика» Дисциплина «Космическая геодезия» Дисциплина «Орбитальные методы космической геодезии» Дисциплина «Спутниковые системы и технологии позиционирования» Дисциплина «Спутниковая градиентометрия» 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины «Астрометрия» студент должен Знать: - системы координат и времени, используемые для описания положений и движений светил, ПК-1, ПК-2, ПК-5, ПК-7; - факторы, изменяющие положения светил и способы их учета, ПК-1, ПК-2, ПК-5, ПК-7; - теорию способов определения астрономических координат и азимутов, ПК-1, ПК-2; - устройство инструментов и приборов астрометрии и геодезической астрономии, ПК-1, ПК-8, ПК-20; - принципы определения координат и собственных движений звезд методами наземной и космической астрометрии, ПК-1, ПК-24, ПК-26; - основы теории фундаментальной системы небесных координат, ПК-26; - порядок учета движения полюсов Земли, ПК-2, ПК-26. Уметь: - выполнять преобразования систем координаты и времени, ПК-2; - пользоваться Астрономическим ежегодником и каталогами положений звезд, ПК-2; - вычислять видимые координаты светил, ПК-2, ПК-7; - работать с высокоточными геодезическими и астрономическими приборами и инструментами, ПК-1, ПК-8, ПК-20; - выполнять приближенные определения астрономических широт, долгот и азимутов различными методами геодезической астрономии, ПК-1, ПК-7, ПК-20; 3 - выполнять математическую обработку результатов астрономических наблюдений, ПК-2, ПК-7, ПК-20; - использовать полученные методами астрометрии и геодезической астрономии результаты для решения научных и производственных задач, ПК-24, ПК-26. Владеть: - методами создания, развития и реконструкции опорных геодезических сетей, ПК-2; - навыками применения современной вычислительной техники и информационных технологий для обработки результатов астрономических наблюдений, ПК-7; - методами интерпретации данных, получаемых из астрономических измерений, для изучения физических полей Земли и планет, ПК-24, ПК-26. 4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 176 часов. 4.1 Структура преподавания дисциплины 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 самостоятельна я работа 2 практические занятия 1.7 лекции 1.6 Сферическая астрономия Введение Системы координат в астрономии Суточное движение светил Измерение времени Факторы, изменяющие видимые положение светил Аттестация Факторы, смещающие систему координат относительно звезд Редукционные вычисления. Движение земных полюсов Геодезическая астрономия и астрометрия Введение Теоретические основы методов геодезической астрономии Астрономические инструменты и приборы Точные способы астрономических определений Приближенные способы астрономических определений Основы астрометрии Аттестация Неделя семестра 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Раздел дисциплины Семестр № п/п Виды учебной работы, включая самостоятельную текущего работу студентов Формы контроля и трудоемкость успеваемости (по (в часах) неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) 4 4 4 4 4 1-2 3-4 5-6 7-10 11-14 2 2 2 4 4 2 2 2 4 4 8 8 8 8 собеседование: 1-2 собеседование: 3-4 собеседование: 5-6 собеседование: 7-10 собеседование: 11-14 4 5 1-2 4 2 4 зачет: 4-й семестр собеседование: 1-2 5 3-4 4 2 12 собеседование: 3-4 5 5 5 6-8 2 6 1 3 6 собеседование: 5 собеседование: 6-8 5 9-10 4 2 10 собеседование: 9-10 5 11-14 8 4 10 собеседование: 11-14 5 15-16 4 2 10 собеседование: 15-16 5 17-18 4 2 10 собеседование: 17-18 экзамен: 5-й семестр 4 4.2 Содержание дисциплины и требования к уровню его освоения Условные обозначения: 1. Качество усвоения знаний (А): А1 А2 А3 А4 - знания, предусматривающие деятельность по воспроизведению; знания, предполагающие применение в ситуациях, аналогичных обучающим; знания, использующиеся в задачах, требующих установления новых связей между понятиями; знания, предполагающие способность достраивать систему связей новыми. 2. Уровень усвоения умений (Б): Б1 - ученический – умение пользоваться системой понятий при алгоритмической деятельности с внешне заданным алгоритмическим описанием (подсказкой); Б2 - (типовой – алгоритмический – уровень) – умение пользоваться системой понятий в ситуации, аналогичной обучающей; Б3 - (продуктивный эвристического типа) – умение применять систему знаний в ситуациях, требующих перестройки связей между уже сформированными понятиями; Б4 - (продуктивный творческого типа) – умение достраивать сформированные системы понятий новыми, самостоятельно сформированными. 3. Степень научности (В): В1 - В2 - В3 - В4 - (феноменологическая) – описательное изложение фактов и явлений; каталогизация объектов, констатация их свойств и качеств (известен определенный ряд однородных факторов), это использование преимущественно естественного языка и житейских понятий; (аналитико-синтетическая) – объяснение природы и свойств объектов и закономерностей явлений, часто качественное или полуколичественное (известны сущность первого порядка и свойства объектов и явлений, механизмов, управляющих функционированием анализируемых фактов и процессов); (прогностическая) – объяснение явлений данной области с созданием их количественной теории, моделирование основных процессов, аналитическим представлением законов и свойств (известны закономерности функционирования объектов конкретного вида); (аксиоматическая) – объяснение явлений с использованием высокой степени общности описания (большой объем материала и широкое использование научного языка, глубина проникновения в сущность явлений – известны общие законы функционирования объектов любой природы). 1. Сферическая астрономия Раздел 1.1. Введение Требуемая степень усвоения содержания раздела: А1Б2В1 Предмет и задачи сферической астрономии. Сферическая астрономия как один из разделов астрономической науки. Связь сферической астрономии с другими науками. Современное состояние и перспективы развития сферической астрономии Раздел 1.2. Системы координат в астрономии Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 5 Основные круги и точки небесной сферы. Сферические системы координат, используемые для определения положения небесных объектов. Применение прямоугольных систем координат в астрономии. Преобразования систем координат. Земные системы координат. Связь между небесной и земной системами координат Раздел 1.3. Суточное движение светил Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Вычисления положения светила на заданный момент времени для пункта с известной широтой. Определение координат и времени при прохождении светила через особые точки (круги) небесной сферы. Особенности суточного движения светил под разными широтами Раздел 1.4. Измерение времени Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Системы измерения времени, задаваемые суточным вращением Земли вокруг своей оси. Эфемеридное время. Динамические системы времени. Атомное время. Измерение длительных промежутков времени. Летоисчисление и календарь. Связь между различными системами измерения времени. Использование «Астрономического ежегодника» для решения задач сферической и геодезической астрономии Раздел 1.5. Факторы, изменяющие видимые положение светил Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Суточный и годичный параллакс. Суточная, годичная и вековая аберрация света. Астрономическая рефракция. Собственное движение звезд. Порядок учёта факторов, изменяющих положение светил Раздел 1.6. Факторы, смещающие систему координат относительно звезд Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Прецессия. Нутация. Их механическая сущность. Совместный учет прецессии и нутации Раздел 1.7. Редукционные вычисления. Движение земных полюсов Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Средние, истинные и видимые координаты светил. Порядок учета изменений координат при обработке астрономических наблюдений. Звездные каталоги. Каталог Астрономического ежегодника. Каталог КГЗ-2 (или аналогичный). Вычисление видимых координат на момент наблюдений. Учет движения земных полюсов 2. Геодезическая астрономия и астрометрия Раздел 2.1. Введение Требуемая степень усвоения содержания раздела: А1Б2В1 Предмет и задачи геодезической астрономии. Связь геодезической астрономии с другими науками. Роль и место астрономических определений в Государственной геодезической сети, астрономо-гравиметрическом нивелировании, специализированных инженерногеодезических и топографо-геодезических работах. Применение высокоточных азимутов при решении научных и специальных задач. Современные задачи и перспективы развития геодезической астрономии Раздел 2.2. Теоретические основы методов геодезической астрономии Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Общие принципы определения времени, координат и азимута из наблюдений светил. Общая теория зенитальных методов астрономических определений. Понятие об азимутальных методах. Анализ выгоднейших условий определения координат и азимутов. Раздел 2.3. Астрономические инструменты и приборы 6 Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Астрономические теодолиты. Другие переносные астрономические инструменты. Приборы для измерения времени. Государственная служба времени и частоты. Прием сигналов точного времени. Методы регистрации моментов наблюдений звезд. Автоматизация астрономических наблюдений. Основные источники ошибок при астрономических определениях Раздел 2.4. Точные способы астрономических определений Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Способы Цингера, Певцова и Талькотта. Определение астрономического азимута по Полярной. Определение геодезического азимута из наблюдений звезд в меридиане. Определение составляющих уклонения отвесной линии Раздел 2.5. Приближенные способы астрономических определений Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Способ Сомнера-Акимова. Определения широты и азимута по Полярной. Определение координат и азимутов по высоте и по часовому углу Солнца. Определение дирекционного угла направления на земной предмет из наблюдений светил Раздел 2.6. Основы астрометрии Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3 Предмет, задачи и разделы астрометрии. Абсолютные и относительные определения координат звезд. Определение собственных движений. Фундаментальная система небесных координат. Принципы современной орбитальной астрометрии. 4.3 Соотношение разделов дисциплины и формируемых в них компетенций + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ПК-26 ПК-24 + + + + + + + + + + + + ПК-20 + + + + + + + + + ПК-8 + + + + + + + + + + + + + ПК-7 ПК-5 + ПК-2 + ПК-1 + ОК-14 + + + + + + + + + + + + + ОК-9 ОК-8 4 12 12 16 16 10 18 3 15 16 22 16 16 176 ОК-7 Раздел 1.1 Раздел 1.2 Раздел 1.3 Раздел 1.4 Раздел 1.5 Раздел 1.6 Раздел 1.7 Раздел 2.1 Раздел 2.2 Раздел 2.3 Раздел 2.4 Раздел 2.5 Раздел 2.6 Итого Количе ство часов ОК-6 Темы, разделы дисциплины ОК-1 Компетенции + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Σ общее количество компетенций 7 9 5 8 8 8 8 7 6 6 9 7 8 5. Образовательные технологии Аудиторные занятия по специальной дисциплине «Астрометрия» (82 часа) проводятся в виде лекций, практических занятий и лабораторных работ. Самостоятельная работа студентов подразумевает занятия под руководством преподавателей в виде консультаций и индивидуальной работы студентов в камеральном классе. 7 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 6.1 Практические задания для промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины Основные формулы сферической тригонометрии, решение треугольников; Подбор звезд по зонам видимости. Расчет явлений, связанных с суточным вращением небесной сферы. Вычисление горизонтных координат по экваториальным Вычисление видимых координат Солнца и уравнения времени. Вычисление истинного солнечного времени и часового угла Солнца; Переход от среднего солнечного времени к звездному и обратный переход Вычисление видимых координат звезд по редукционным формулам (Бесселя). Интерполирование видимы координат звезд по таблице «Видимые места звезд» Астрономического ежегодника. Интерполирование видимы координат близполюсных звезд по таблице «Видимые места близполюсных звезд» Астрономического ежегодника; Поверка и юстировка геометрических условий астрономического теодолита. Определение цены оборота окулярного микрометра. Определение цен делений уровней Талькотта и накладного по способу Комстока; Вычисление широты пункта, определенной по способу Талькотта; Вычисление широты пункта, определенной по способу Певцова; Вычисление долготы пункта, определенной по способу Цингера; Вычисление азимута направления, определенного по часовому углу Полярной (по методике, принятой в ГГС); Вычисление приближенной широты пункта по измерениям: высоты Полярной; высоты Солнца; Вычисление приближенной долготы пункта и азимута направления по измерениям высоты Солнца. 6.2 Примерные контрольные вопросы для промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины Основные круги и точки небесной сферы. Сферические системы координат в астрономии. Прямоугольные систем координат в астрономии. Преобразования систем координат. Земные системы координат. Связь между небесной и земной системами координат; Особенности суточного движения светил под разными широтами; Астрономические системы измерения времени. Эфемеридное время. Динамические системы времени. Атомное время. Календарь. Связь между различными системами измерения времени; Суточный и годичный параллакс. Суточная, годичная и вековая аберрация света. Астрономическая рефракция. Собственное движение звезд; Прецессия. Нутация. Их механическая сущность; Средние, истинные и видимые координаты светил. Порядок учета изменений координат при обработке астрономических наблюдений. Звездные каталоги. Движения земных полюсов; Роль и место астрономических определений в Государственной геодезической сети, специализированных инженерно-геодезических и топографо-геодезических работах; Общие принципы определения времени, координат и азимута из наблюдений светил. Общая теория зенитальных методов астрономических определений. Понятие об азимутальных методах. Выгоднейшие условия определения координат и азимутов; 8 Астрономические теодолиты. Другие переносные астрономические инструменты. Приборы для измерения времени. Прием сигналов точного времени. Методы регистрации моментов наблюдений звезд. Источники ошибок при астрономических определениях Способы Цингера, Певцова и Талькотта. Определение астрономического азимута по Полярной. Определение составляющих уклонения отвесной линии; Способ Сомнера-Акимова. Приближенное определение широты и азимута по Полярной. Определение координат и азимутов по высоте и по часовому углу Солнца. Определение дирекционного угла направления на земной предмет из наблюдений светил; Предмет и задачи астрометрии. Абсолютные и относительные определения координат звезд. Определение собственных движений. Фундаментальная система небесных координат. Принципы современной орбитальной астрометрии. 6.3 Примерные темы научно-исследовательских работ на базе специальной дисциплины 1. Автоматизация вычислений в сферической астрономии; 2. Использование ресурсов Интернет (машинных каталогов и внешних библиотек) при вычислении видимых координат светил; 3. Автоматизация обработки измерений, выполненных методами геодезической астрономии и астрометрии; 4. Разработка специальных методов астрономических определений координат пунктов, уклонения отвесной линии и азимутов направлений; 5. Совместное использование методов геодезической астрономии и спутникового геометрического метода (GNSS); 6. Исследование современных, в т. ч., и орбитальных, методов астрометрии. 6.4 Общие критерии оценки ответов студентов Для хорошей оценки Наличие глубоких, Те же исчерпывающих знаний требования, но предмета в объеме в ответе освоенной программы; студента по знание основной некоторым (обязательной) литературы; перечисленправильные и уверенные ным показатедействия, лям имеются свидетельствующие о недостатки наличии твердых знаний и принципиальнавыков в использовании ного характера, технических средств; что вызвало полное, четкое, грамотное и замечания или логически стройное поправки изложение материала; преподавателя. свободное применение теоретических знаний при анализе практических вопросов. Для отличной оценки Для удовлетворительной оценки Те же требования, но в ответе имели место ошибки, что вызвало необходимость помощи в виде поправок и наводящих вопросов преподавателя. Для неудовлетворительной оценки Наличие ошибок при изложении ответа на основные вопросы программы, свидетельствующих о неправильном понимании предмета; при решении практических задач показано незнание способов их решения, материал изложен беспорядочно и неуверенно. 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература 1. Астрономический ежегодник (начиная с выпуска 1995 г.), С.П.Б. 9 2. Белова Н. А Курс сферической астрономии. М., Недра, 1980 3. Блажко С.Н. Сферическая тригонометрия. М., 1946. 4. Плахов Ю.В., Краснорылов И.И. Геодезическая астрономия. Часть 1. Сферическая астрономия. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2000, 396 с. 5. Подобед В.В. Фундаментальная астрометрия. М.: Наука, 1968, 452 с. 6. Руководство по астрономическим определениям. М., Недра, Геодезические, картографические инструкции, нормы и правила. М.: Недра, 1984, 381 с. 7. Уралов С.С. Курс геодезической астрономии. М.: Недра, 1980, 304 с. 8. Халхунов В.З. Сферическая астрономия. М. Недра, 1972 б) дополнительная литература 1. Абалакин В.К., Краснорылов И.И., Плахов Ю.В. Геодезическая астрономия и астрометрия. Справочное пособие. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1996, 435с. 2. Кузнецов А.Н. Геодезическая астрономия. М.: Недра, 1966, 370с. 3. Пандул И.С., Астрономические определения по Солнцу для географов, геологов и топографов. М., Недра, 1983. в) программное обеспечение Mathcad, Excel. г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы http://miigaik.openet.ru http://www.edu.ru/ http://soip-catalog.informika.ru/ http://www.ido.edu.ru/ffec/econ-index.html 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для лабораторных занятий: учебная лаборатория, оборудованная для работы с высокоточными угломерными приборами; астрономические теодолиты типа АУ2/10. Для проведения практики: открытая площадка для астрономических наблюдений, соответствующим образом обустроенная и оборудованная. Точные электронные (оптические) теодолиты в комплектации, обеспечивающей наблюдения светил. Для практических занятий: учебный вычислительный центр, оргтехника, доступ к сети Интернет. *** Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Геодезия и дистанционное зондирование» и профилю подготовки «Космическая геодезия и навигация» Автор: Чернявский Алексей Германович, ст. пр. кафедры астрономии и космической геодезии, Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК) Рецензент: Программа одобрена на заседании Методической комиссии Геодезического факультета от ________________ года, протокол № _______ 10 11
