Астрономо-геодезические задачи современной геодезической практики

Уважаемые коллеги!
В соседней теме про проблемы взаимосвязи сетей 1-го и 2-го класса были затронуты вопросы, которые я предлагаю обсудить в данной теме.
Ниже я систематизировал их в следующем порядке.

1. Определение азимутов направлений - от банальных определений по Солнцу и Полярной для ориентирования теодолитных ходов в специфических условиях, до высокоточных определений для целей калибровки и метрологических поверок средств определений и хранения азимутов. В частности, гироскопических приборов. Определение «эталонных» значений азимутов для обеспечения ориентирования антенных комплексов и систем. Например, радиотелескопов. В частности, радиотелескопов с апертурой, образуемой набором телескопов малого диаметра.
2. Астрономо-геодезическое обеспечение космодромов и стартовых комплексов баллистических ракет наземного базирования. Про военную составляющую, которая обычно называется контролем прицеливания, говорить может быть и не стоит - специфическая область, к тому же напрасно закрытая от гражданских специалистов. А вот об обеспечении открытых объектов, типа строящегося космодрома «Восточный» - говорить открыто и многими специалистами надобно обязательно.
3. Наиболее интересный для меня и, пожалуй, особенно актуальный для нашей страны вопрос использования методов астрономического и астрономо-гравиметрического нивелирования для построения более точных, нежели глобальные, моделей высот геоида для обеспечения полноценного использования сетей постоянно действующих станций ГНСС измерений. Их сейчас уже премного есть, а полноценных очень мало. Я знаю пару-тройку, не более. Может я не все знаю, поправьте меня.

Приглашаю высказаться по близким вам разделам.

 

Хм... Раз проект "открытый", то такие отчёты можно где-то запросить или просто ознакомится с ними?

 

Могу согласиться только с фактом умирания оптической астрономии. А вот радиоастрономия, то же самое РСДБ(VLBI), вносит существенный вклад в геодезию. Вспомните о закреплении каркасной части общеземной системы координат.

Думаю, зря вы так. Вот ссылка на документы конкурса

http://www.komtender.ru/region/amurskaya-oblast/7098040​

​

Там со 101-й стр. содержится текст технического задания. Судите сами. С отчетами сложнее. Я о них ничего не знаю.

Мне известен один, но показательный пример - это система геодезического обеспечения Москвы от МГГТ. Хороший пример реализации методов спутникового нивелирования(как разновидность астрономического нивелирования) и гравиметрического методов. Мое личное мнение сводится к тому, что в нынешней ситуации на огромных просторах РФ именно астрономо-гравиметрические методы способны дать желаемый эффект решения проблемы в начальном приближении.
Наглядным примером научно-практических разработок астрономо-гравиметрического метода являются труды Райнера Ягра, которые он демонстрирует на конгрессе ГеоСибирь и в своих публикациях.

 

Так все тем же, о чем уже говорилось многократно - уклонениями отвесной линии. Ну не летают ракеты вдоль нормалей к некой математической модели земли, коей является общеземной, или еще какой эллипсоид. В поле силы тажести Земли они взлетают, ориентируются и выходят на баллистическую траекторию. Поэтому в числе исходных данных для космодрома необходимо иметь весь набор астрономических, гравиметрических и геодезических данных.

 

Почти также, как и для наземных, только менее точно и со значительно более сложным навигационным обеспечением. Навигационные комплексы АПЛ, насколько я наслышан, представляют собой мощную инерциальную систему, ведущую счисление именно "геопотенциальных координат". Ну а с геодезическими-то сейчас при наличии ГНСС -все гораздо проще и точнее. Эти координаты миксуются с геопотенциальными в гибридном навигаторе АПЛ. Однако же, мы уходим в сторону от сути вопросов....

 

Оффтоп

где-то приходилось читать что гравиметрическая съемка (и карты СССР) делалась, в большей мере, для рвсн

 

Оффтоп

Еще они нужны были и геологам - так "Единые технические требования. Часть 5. Инструкция по гравиразведке" 1980 г. была утверждена зам. Министра геологии СССР, начальниками ВТУ ГШ, ГУНиО Министерства обороны, ГУГК при СМ СССР и даже директором Института физики Земли Академии наук СССР.

 

Оффтоп

Так и вычисление Татьяной Машимовой УОЛ по Стоксовым постоянным, являющимся неотъемлемой частью ПЗ, тоже делалось для них же.
З.Ы. Вот только вместо данных в первый раз им была отправлена бобина магнитной ленты на которой был ASCII art, произведения Стругацких, Булгакова, Кинси и т.д. За что и получила строгача.

 

Так вот, продолжая тему космодрома "Восточный".
Насколько я знаю, она досталась Хабаровскому АГП. Мужики смогли сделать геодезическую и гравиметрическую составляющие. А вот астрономическую не осилили вааааще. Не нашлось спецов и оборудования.
Если на форуме есть представители славного города и предприятия - отзовитесь, дайте информацию. Да и проект АГО в открытой его части с техническим отчетом подсказать, где найти, было бы хорошо...
"Мы к вам заявимся с лопатами и вилами. Денечек покумекаем и выправим дефект." А то ведь, за Державу обидно.

 

УОЛ равно разности геодезических и астрономических координат в одной и той же точке.

 

Оптические методы сбрасывать со счетов рано. Появилось красивое решение: зенитная труба + GPS .
Вот у немцев:
https://en.wikipedia.org/wiki/Zenith_camera
вот (посерьезнее) у швейцарцев:
http://e-collection.library.ethz.ch/eserv/eth:31025/eth-31025-02.pdf
вот и у турок:
https://www.fig.net/resources/proce...s/ts04b/TS04B_halicioglu_deniz_et_al_6017.pdf

и вроде у нас тоже над этим думают. Но Восточный ждать не будет.

 

Интересно... Казалось бы, ну что там этого УОЛ, от силы секунд десять. Ну будет из-за этого отклонение 5 метров на 100 километров... Почему же это так принципиально для запуска ракет?

 

ИЛЮХАA, я не машиностроитель и тем паче не авиастроитель, да и космическому сегменту не имею отношения, но из логики можно рассудить, что сложности кроются в конструкции самих аппартов (ракет, разгонных блоков и т.д.), так и в способе их разгона-запуска. Поинтересуйтесь в интернете о перегрузках, испытываемых аппаратом при запуске, а также о стоимости запуска каждого килограмма полезной нагрузки в космос. Придете примерно к такому выводу: конструкция КА должна быть максимально жесткой при минимальном весе (т.к. каждый лишний килограмм - тонны топлива и окислителя!). Значит конструкцию можно несколько облегчить, если она будет взлетать без каких либо отклонений от "гравитационной вертикали"(это я для простоты так выразился, не кидайте камнями))). Согласитесь если будут только продольные нагрузки это совсем не то же самое, как и продольные и поперечные. И именно из-за требований к весу, конструкция таких КА будет с очень малым запасом прочности. Вот теперь сами ответьте на свой вопрос об УОЛ.))

 

Создавая тему, я хотел бы выдержать определенную логику рассмотрения вопросов.
Эта логика характеризуется следующими подразделами.

1. Современные астроинструменты.
2. Приборы для хранения шкалы и фиксации моментов времени(хронометры и хронографы).
3. Звездные каталоги и ПО вычисления видимых мест звезд, а также ПО для подготовки эфемерид звезд, наблюдаемых в ходе время-широтных определений.
4. Метрологическое обеспечение астрономических определений широт, долгот и азимутов:
   1. Исследование астроинструментов;
   2. Исследование приборов хранения шкалы и фиксации времени;
   3. Определения лично-инструментальных разностей(ЛИР).
5. Оптимальные для имеющихся инструментов методы время-широтных определений.
6. Оптимальные для имеющихся инструментов методы азимутальных определений.

Большое спасибо PAUZ, он, практически попал в яблочко с началом рассмотрения вопросов первой группы.
Со своей стороны хочу лишь немного добавить.
Современные астроинтсрументы - это астроуниверсалы и легко транспортируемые специализированные астроинструменты (зенитная труба, циркумзенитал, астролябия и т.п.).
Полагаю, что говорить следует об оптических приборах, допускающих современные способы наблюдений и фиксации (фотоэлектрия, ПЗС и видео), а также автоматизацию наблюдений. Визуальные наблюдения и микрометры только в крайнем случае. 21-й век все-таки, понимаешь?!. О доисторическом хламе с металлическими кругами, верньерами и микроскопами, с дополнительными ампульными уровнями – предлагаю забыть.
Особенно интересным представляется обсудить возможности использования современных электронных теодолитов и тахеометров, приспособленных для астрономических наблюдений. Хорошо бы затронуть вопрос использования роботизированных приборов.

 

Не хотелось бы говорить "про взрывы, про пожары", т.е. про военную составляющую вопроса. Однако замечу, вы тяжелую ракету на стартовую площадку как бы ставили - по уровню, или по нормали к общеземному эллипсоиду? Я не уверен, что во втором случае она стоять будет. А вы, как думаете?

 

Принимая во внимание

считаю, IMHO, никаких классических хронометров и хронографов, только GNSS приёмники, способные выдавать 1PPS или регистрировать маркеры событий (event marker). Существуют относительно дешёвые приёмники, заточенные на решение задачи синхронизации шкал времени.
Вот сейчас сижу и пытаюсь сообразить, почему приёмник Legacy на один контакт контактного микрометра ЦНИИГАиК, работающего на размыкание, генерит десятки маркеров событий. Причём, Topcon Tools отказывается читать этот tps-файл, а утилитка jps2rin нормально переводит его в RINEX.

На любимую мозоль наступили.
В 1988 году депонировал статью об алгоритме приведения на видимое место. Основное отличие было в том, что использовал систему неподвижного экватора и подвижной эклиптики до того момента нигде не описанную. (Подозреваю, что и до сих пор не описана, но уже по другой причине – ввели невращающиеся начало отсчёта)
Параметры, описывающие такую систему элементарно и совершенно строго получаются из прецессионных параметров Ньюкома-Андуайе только с помощью сложения и умножения. Введение таких параметров позволило сократить число матриц вращения для учета прецессии и нутации с 6 до 4.
Для вычисления нутации воспользовался идеями, изложенными ещё Педро Эскобалом в его Методах астродинамики.
Но только использовал не ломовой подход Эскобала (который для него довольно характерен, достаточно вспомить его алгоритм вычисления матрицанта(матрицы изохронных производных) ), когда он вручную расписал всю теорию нутации Вуларда, а слегка модифицированную работу S. Coffey and A. Deprit "Fast Evaluation of Fourier Series"; Astron. Astrophys. 81, 310-315 (1980). В результате на некоторых микро-ЭВМ скорость вычисления нутации в долготе и наклоне выросла десятки раз. Для моей любимой игрушки Pocket Computer Sharp PC-1500A

время вычисления сократилось с 150 секунд до 2 секунд.
Были ещё проблемы с аберрацией, т.к. тащить на микро-ЭВМ таблицы теории DE/LE — глупость несусветная. Решение нашёл в приложении тоненькой книги Бернара Гино "астролябия Данжона". Там был описан алгоритм чуть ли не 1910 года. С современными постоянными сравнение с ежегодником за 1986-1988 гг не выявило расхождений, больших, чем 0.002" в угле аберрации.
Сейчас для приведения на видимое место есть SOFA и cookbook к ней.

Со звёздными каталогами тоже всё хорошо. Есть FK6, есть каталог Hipparcos. А большего для целей практической астрономии не нужно.

C эти пока могут быть проблемы. Насколько я знаю, Рабочие эфемериды пар Талькотта в настоящий момент развалились. С парами Певцова дело обстоит получше. Про ПО для эфемерид ничего не знаю. Возможно где-то люди и написали для себя.

Это вам надо с Владимиром Николаевичем Барановым общаться.