Геодезическая астрономия

Геодезическая астрономия — это раздел астрономии, в котором изучают способы определения географических координат точек земной поверхности и азимутов направлений из наблюдений светил.

В предмет геодезической астрономии входит также изучение соответствующих приборов, с помощью которых производят астрономические определения для указанных целей.

Термин «Геодезическая астрономия» указывает на большое значение этого раздела астрономии для решения научных и практических задач геодезии.

Значение

Астрономические определения играют важную роль при производстве геодезических работ. Совместно с геодезическими и гравиметрическими данными астрономические определения на пунктах государственной геодезической сети используются для установления формы и размеров Земли, а также для выбора референц-эллипсоида, используемого для обработки результатов геодезических измерений. Из астрономических наблюдений определяются исходные геодезические данные государственной геодезической сети, т. е. географические широта и долгота начального пункта триангуляции и астрономический азимут начального направления государственной геодезической сети для ориентировки референц-эллипсоида в теле Земли.

Для правильного ориентирования геодезической сети и контроля угловых измерений на пунктах государственной геодезической сети определяются астрономические азимуты.

Астрономические определения играют важную роль при выполнении астрономо-гравиметрического нивелирования, целью которого является определение превышений точек земной поверхности относительно поверхности референц-эллипсоида. Точка земной поверхности, географические координаты которой, т. е. широта и долгота, определены при помощи астрономических наблюдений, называется астрономическим пунктом.

Астрономические пункты могут служить опорными пунктами при мелкомасштабных съемках в труднодоступных районах.

Задачи геодезической астрономии

Астрономические определения географических координат и азимута находят широкое применение в прикладной геодезии, при геодезическом обеспечении различных инженерных работ:

• развитии и ориентировании геодезических сетей специального назначения;
• автономном определении геодезических азимутов и дирекционных углов специальных направлений;
• контроле угловых измерений в точных полигонометрических ходах и других угловых построениях;
• эталонировании точных гироскопических приборов, применяемых в маркшейдерском деле и других инженерных работах и т. д.

Во всех указанных случаях точность астрономических наблюдений определяется специальными инструкциями.

Методы измерения

Важными методами измерения являются:

• Определение широты и определение долготы с помощью теодолитов, тахеометров, астролябий или зенитных камер
• Определение времени и положения звёзд путём наблюдения за прохождением звёзды, например, с помощью меридианных кругов (визуальных, фотографических или ПЗС-матриц)
• Определение азимута
  • для точной ориентации геодезических сетей
  • для взаимных преобразований между наземными и космическими методами
  • для повышения точности с помощью «точек Лапласа» в специальных фиксированных точках
• Определение вертикальных отклонений и их использование
  • при определении геоида
  • в математической редукции очень точных сетей
  • для геофизических и геологических целей (см. Выше)
• Современные пространственные методы
  • РСДБ с радиоисточниками
  • Астрометрия звёзд с помощью сканирующих спутников, таких как Hipparcos или будущий Gaia.

Точность этих методов зависит от прибора и его спектральной длины волны, метода измерения или сканирования, количества времени (в зависимости от экономии), атмосферной обстановки, стабильности поверхности соответственно. спутника, от механических и температурных воздействий на прибор, от опыта и мастерства наблюдателя, а также от точности физико-математических моделей.

Таким образом, точность достигает от 60 дюймов (навигация, ~1 миля (1,61 км)) до 0,001 дюйма и выше (несколько см; спутники, сверхдлинноволновая радиолокация), например:

• углы (вертикальные отклонения и азимуты) ±1" до 0,1"
• определение геоида и системы высот от 5 см до 0,2 см
• астрономические координаты широты/долготы и положения звёзд ±1" до 0,01"
• HIPPARCOS определяет положение звёзд с точностью ±0,001"
• Позиции квазаров VLBI и полюса вращения Земли от 0,001 до 0,0001 дюйма (см... мм)

Астромогеодезическое нивелирование — это локальный метод определения геоида, основанный на измерениях вертикального отклонения. При наличии начального значения в одной точке определение волнообразных колебаний геоида на территории сводится к простому интегрированию вертикального отклонения, поскольку оно представляет собой горизонтальный пространственный градиент волнообразных колебаний геоида.^[1]