Войти
Лазерная система локации Wettzell, спутниковая лазерная локация станция Спутниковая геодезия - геодезия с помощью искусственных спутников - измерение формы и размеров Земли, расположения объектов на ее поверхности и фигуры Земли гравитационного поля России с помощью искусственных спутников. Он принадлежит к более широкой области космической геодезии. Традиционная астрономическая геодезия обычно не считается частью спутниковой геодезии, хотя между этими методами существует значительное совпадение.
Основными целями спутниковой геодезии являются:
Спутниковые геодезические данные и методы могут применяться к различным областям, таким как навигация, гидрография, океанография и геофизика. Спутниковая геодезия в значительной степени опирается на орбитальную механику.
Спутниковая геодезия началась вскоре после запуска Спутника в 1957 году. Наблюдения Explorer 1 и Sputnik 2 в 1958 году позволили точно определить уплощение Земли. В 1960-е годы были запущены доплеровский спутник Transit-1B и аэростатные спутники Echo 1, Echo 2 и PAGEOS. Первым специализированным геодезическим спутником стал ANNA-1B, совместный проект НАСА, Министерства обороны и других гражданских агентств. На ANNA-1B находился первый из инструментов SECOR (последовательное сопоставление дальности) в армии США. Эти миссии привели к точному определению основных коэффициентов сферической гармоники геопотенциала, общей формы геоида и связали мировые геодезические системы координат.
Советский Союз военные спутники выполняли геодезические миссии для помощи в наведении на цели межконтинентальных баллистических ракет в конце 1960-х - начале 1970-х годов.
Всемирная сеть геометрической спутниковой триангуляции с камерами BC-4 Спутниковая система Transit широко использовалась для доплеровской съемки, навигации и и позиционирование. Наблюдения за спутниками в 1970-х годах всемирными сетями триангуляции позволили создать Мировую геодезическую систему. Разработка GPS в Соединенных Штатах в 1980-х годах позволила обеспечить точную навигацию и определение местоположения и вскоре стала стандартным инструментом геодезической съемки. В 1980-х и 1990-х годах спутниковая геодезия начала использоваться для мониторинга геодинамических явлений, таких как движение земной коры, вращение Земли и полярное движение.
Концепция художника GRACE 1990-е годы были сосредоточены на разработке постоянных геодезических сетей и опорных систем. Специальные спутники были запущены для измерения гравитационного поля Земли в 2000-х годах, такие как CHAMP, GRACE и GOCE.
Система измерения Jason-1 сочетает в себе основные методы геодезических измерений, включая DORIS, SLR, GPS и альтиметрию.. Методы спутниковой геодезии могут быть классифицированы по инструментальной платформе: Спутник может
Глобальные навигационные спутниковые системы представляют собой специализированные службы радиопозиционирования, которые могут определять местонахождение приемника с точностью до нескольких метров. Самая известная система, GPS, состоит из созвездия из 31 спутника (по состоянию на декабрь 2013 г.) на высоких 12-часовых круговых орбитах, распределенных в шести плоскостях с углом наклона 55 ° . Принцип локации основан на трилатерации. Каждый спутник передает точные эфемериды с информацией о своем местоположении и сообщение, содержащее точное время передачи. Приемник сравнивает это время передачи со своими собственными часами во время приема и умножает разницу на скорость света, чтобы получить «псевдодальность ». Для получения точного времени и положения приемника в пределах нескольких метров необходимы четыре псевдодальности. Более сложные методы, такие как кинематика в реальном времени (RTK), могут определять положение с точностью до нескольких миллиметров.
В геодезии GNSS используется как экономичный инструмент для съемки и передачи времени. Он также используется для мониторинга вращения Земли, полярного движения и динамики земной коры. Наличие сигнала GPS в космосе также делает его пригодным для определения орбиты и слежения со спутника на спутник.
Доплеровское позиционирование включает запись доплеровского сдвига радиосигнала стабильной частоты. испускается спутником, когда спутник приближается и удаляется от наблюдателя. Наблюдаемая частота зависит от радиальной скорости спутника относительно наблюдателя, которая ограничена орбитальной механикой. Если наблюдатель знает орбиту спутника, то запись доплеровского профиля определяет положение наблюдателя. И наоборот, если положение наблюдателя точно известно, то можно определить орбиту спутника и использовать ее для изучения силы тяжести Земли. В DORIS наземная станция излучает сигнал, а спутник принимает.
В оптическом слежении спутник может использоваться как очень высокая цель для триангуляции и может использоваться для определения геометрической взаимосвязи между несколькими станциями наблюдения. Оптическое слежение с помощью камер BC-4, PC-1000, MOTS или Baker Nunn состояло из фотографических наблюдений спутника или мигающего света на спутнике на фоне звезд. Звезды, положение которых было точно определено, служили каркасом на фотопластинке или пленке для определения точного направления от камеры к спутнику. Работы по геодезическому позиционированию с помощью камер обычно выполнялись одной камерой, ведущей наблюдение одновременно с одной или несколькими другими камерами. Системы камер зависят от погоды, и это одна из основных причин, почему они вышли из употребления к 1980-м.
ANNA 1B отслеживает фотографии, сделанные Сантьяго (Чили ) станцией MOTS на 11 ноября 1962 г. Спутниковая лазерная локация (SLR) a Глобальная сеть наблюдательных станций измеряет время прохождения ультракоротких импульсов света и обратно до спутников, оснащенных ретрорефлекторами. Это обеспечивает мгновенные измерения дальности с точностью до миллиметра, которые можно накапливать для получения точных параметров орбиты, параметров гравитационного поля (по возмущениям орбиты), параметров вращения Земли, приливных деформаций Земли, координат и скоростей станций SLR и других важных геодезических данных. Спутниковая лазерная локация - проверенный геодезический метод, который может внести важный вклад в научные исследования системы Земля / Атмосфера / Океаны. Это наиболее точный доступный в настоящее время метод определения геоцентрического положения спутника Земли, позволяющий производить точную калибровку радаров высотомеров и отделить длительный дрейф приборов от вековых изменений в топографии поверхности океана .. Спутниковая лазерная локация способствует определению международных наземных систем отсчета, предоставляя информацию о масштабе и происхождении системы отсчета, так называемые координаты геоцентра.
На этом графике показано повышение глобального уровня моря (в миллиметрах), измеренное с помощью миссии НАСА / CNES океанского альтиметра TOPEX / Poseidon (слева) и его следующая миссия Jason-1. Изображение предоставлено: Спутники Университета Колорадо, такие как Seasat (1978) и TOPEX / Poseidon (1992-2006), использовали усовершенствованные двухдиапазонные радарные высотомеры. для измерения высоты поверхности Земли (море, лед и земные поверхности) с космического корабля . Джейсон-1 начался в 2001 году, Джейсон-2 в 2008 году и Джейсон-3 в январе 2016 года. Это измерение вкупе с орбитальным элементов (возможно, дополненных GPS), позволяет определять местность . Две разные длины используемых радиоволн позволяют альтиметру автоматически корректировать различные задержки в ионосфере.
Космические радиолокационные высотомеры зарекомендовали себя как превосходные инструменты для картирования топографии поверхности океана., холмы и долины морской глади. Эти инструменты посылают микроволновый импульс на поверхность океана и регистрируют время, необходимое для его возвращения. микроволновый радиометр корректирует любую задержку, которая может быть вызвана водяным паром в атмосфере. Другие поправки также требуются для учета влияния электронов в ионосфере и массы сухого воздуха в атмосфере. Объединение этих данных с точным местоположением космического корабля позволяет определять высоту морской поверхности с точностью до нескольких сантиметров (около одного дюйма). Сила и форма возвращаемого сигнала также предоставляют информацию о скорости ветра и высоте океанских волн. Эти данные используются в моделях океана для расчета скорости и направления океанских течений, а также количества и местоположения тепла, хранящегося в океане, что, в свою очередь, позволяет выявить глобальные климатические изменения.
A лазерный высотомер использует время полета в оба конца луча света в оптическом или инфракрасном диапазоне длин волн для определения высоты космического корабля или, наоборот, топографии земли.
A радиолокационный высотомер использует время полета в оба конца микроволнового импульса между спутником и поверхностью Земли, чтобы определить расстояние между космическим кораблем и поверхностью. С этого расстояния или высоты удаляются местные поверхностные эффекты, такие как приливы, ветры и течения, чтобы получить высоту спутника над геоидом. При наличии точных эфемерид для спутника геоцентрическое положение и эллипсоидальная высота спутника доступны для любого заданного времени наблюдения. Затем можно вычислить высоту геоида, вычтя измеренную высоту из эллипсоидальной высоты. Это позволяет проводить прямые измерения геоида, поскольку поверхность океана точно следует за геоидом. Разница между поверхностью океана и реальным геоидом дает топографию поверхности океана.
Интерферометрический радар с синтезированной апертурой (InSAR) - это радар, используемый в геодезии и дистанционном зондирование. В этом геодезическом методе используются два или более изображения радара с синтезированной апертурой (SAR) для создания карт деформации поверхности или цифрового возвышения с использованием различий в фазах волн, возвращающихся к спутнику. Этот метод потенциально может измерять изменения деформации в сантиметровом масштабе за период от нескольких дней до нескольких лет. Он применяется для геофизического мониторинга опасных природных явлений, например землетрясений, извержений вулканов и оползней, а также в проектировании конструкций, в частности, для мониторинга оседания и устойчивости конструкций.
Гравитационный градиентометр может независимо определять компоненты вектора силы тяжести в реальном времени. Градиент силы тяжести - это просто пространственная производная вектора силы тяжести. Градиент можно представить как скорость изменения компонента вектора гравитации, измеренного на небольшом расстоянии. Следовательно, градиент можно измерить, определив разницу силы тяжести в двух близких, но разных точках. Этот принцип воплощен в нескольких недавних приборах с подвижным основанием. Градиент силы тяжести в точке представляет собой тензор , поскольку он является производной каждого компонента вектора силы тяжести, взятого на каждой чувствительной оси. Таким образом, значение любого компонента вектора силы тяжести может быть известно на всем пути движения транспортного средства, если в систему включены градиентометры силы тяжести, а их выходные данные интегрированы в системный компьютер. Точная гравитационная модель будет рассчитана в реальном времени, и будет доступна непрерывная карта нормальной силы тяжести, высоты и аномальной силы тяжести.
Этот метод использует спутники для отслеживания других спутников. Существует ряд вариантов, которые можно использовать для конкретных целей, таких как полевые исследования гравитации и улучшения орбиты.
. Они В примерах представлены некоторые возможности применения слежения со спутника на спутник. Данные слежения со спутника на спутник сначала были собраны и проанализированы в конфигурации "высокий-низкий" между ATS-6 и GEOS-3. Данные были изучены, чтобы оценить их потенциал для уточнения орбитальной и гравитационной модели.
