В монографии изложены геометрические и динамические методы спутниковой геодезии, составляющие основное содержание этой геодезической дисциплины. В книге изложены также и некоторые вопросы фотографической астрометрии, небесной механики и высшей геодезии, лежащие в основе спутниковой геодезии. Описаны методы и аппаратура для наблюдений за движением искусственных спутников Земли, принципы и методы обработки результатов наблюдений. Рассмотрены возможности совместного использования результатов наблюдений искусственных спутников 3емли и классических астрономо-геодезических и rравиметрических работ. Монография может быть полезна для научных и инженерно-технических работников и студентов, специализирующихся по спутниковой геодезии, а также может служить руководством для тех, кто интересуется этой бурно развивающейся отраслью астрономо-геодезических знаний. С запуском первого советского искусственного спутника Земли (4 октября 1957 г.) открылась новая эпоха в исследовании Земли и космического пространства при помощи космических летательных аппаратов. Многие науки получили дополнительные технические средства для решения своих проблем, а на стыке этих наук возникли новые научные дисциплины. Так произошло и с геодезией, являющейся одной из древнейших наук и решающей как важные научные проблемы, так и инженерно-технические задачи. С появлением искусственных спутников Земли геодезия получила новые пути и методы решения ее основной научной проблемы, связанной с определением фигуры, размеров и внешнего гравитационного поля нашей планеты. Открылись новые методические возможности и для решения ее инженерно-технических задач. Появление искусственных спутников Земли укрепило старые и возродило новые связи геодезии с геофизикой, астрометрией, небесной механикой, радиоэлектроникой. На стыке этих наук возникла новая научная дисциплина, получившая название «спутниковой геодезии», которая находится в состоянии непрерывного развития. R настоящему времени по вопросам спутниковой геодезии существует большое количество публикаций в виде статей, напечатанных в различных периодических и непериодических изданиях, а также ряд монографий и пособий, написанных видными учеными. Однако разрозненные статьи, монографии и пособия по спутниковой геодезии часто отражают направления исследований их авторов и поэтому не содержат некоторых необходимых сведений. Авторы поставили перед собой задачу с пекоторой методической

последовательностью изложить теории и методы спутниковой геодезии в ее современном состоянии. При этом имелось в виду дать студентам и инженерно-техническим работникам пособие, доступное для изучения основ спутниковой геодезии. В соответствие с этой целью в книге изложены геометрические и динамические методы спутниковой геодезии, которую авторы рассматривают в качестве самостоятельного раздела высшей геодезии.

Курс лекций ведется на кафедре прикладной геодезии и фотограмметрии Полоцкого государственного университета. В настоящем издании приводится авторский курс, отработанный за годы его чтения студентам. Содержание курса лекций соответствует программе изучения дисциплины «Высшая геодезия» для студентов 4 курса очной формы обучения и для студентов 5 курса заочной формы обучения по специальности «Геодезия».
Может быть полезен магистрантам и аспирантам, а также специалистам, занимающимся вопросами формирования координатных систем в геодезии, решением геодезических задач на поверхности эллипсоида и на плоскости геодезических проекций. Основными задачами высшей геодезии являются:

- создание системы опорных точек на земной поверхности и в околозем-ном пространстве, взаимное положение которых определено в принятой системе координат с точностью, необходимой и достаточной для реше-ния научных и практических задач;

- изучение формы, размеров и внешнего гравитационного поля Земли.

Решение этих задач производится теоретически обоснованными методами математической обработки результатов астрономических, геодезических, грави-метрических и спутниковых измерений. Методы построения государственных геодезических построений на основе измерений и математической обработки их результатов рассматриваются в первой части курса высшей геодезии ( основные геодезические работы, математическая обработка измерений в государственных геодезических построениях ), а также в таких специальных дисциплинах, как геодезическая астрономия, гравиметрия, оптико – электронные методы измерений, космические технологии в геодезии. Госу-дарственные геодезические построения рассчитаны как для получения надежной информации для изучения формы и размеров Земли, так и для создания координат-ной основы топографических съемок и инженерно-геодезического обеспечения различных отраслей хозяйственной деятельности. С развитием геодезических методов определения координат искусственных спутников Земли ( ИСЗ ) появились возможности высокоточного пространственно-временного описания уравнений их орбит. Это послужило базой развития принци-пиально новых методов определения геодезических координат методом простран-ственной засечки, основанных на спутниковых системах позиционирования, когда носителями координат в режиме реального времени являются ИСЗ. Спутниковые методы реализованы в приемниках, работающих в системах NAVSTAR–GPS (США) и ГЛОНАСС ( РФ ), позволяют решать комплекс задач высшей геодезии с точностью, на порядок выше, в существенно более сжатые сроки по сравнению с классическими наземными методами. В связи с этим коренным образом меняются требования к математическим методам решения задач высшей геодезии и их точности. Алгоритмы вычислений при решении этих задач должны быть удобны для реализации на ЭВМ.

Представлены основы трёх классических разделов высшей геодезии (основные геодезические работы, сфероидическая геодезия, теоретическая геодезия) и новый раздел – основы координатно-временных систем.
Учебное пособие написано в соответствии с Государственным образовательным стандартом 2000 г. для направления подготовки дипломированных специалистов «Геодезия» специальности «Космическая геодезия».

Вопрос о форме и размерах Земли был поставлен человечеством ещё на ранней стадии своего культурного развития. Началом изучения фигуры Земли принято считать первые попытки людей научно обосновать её шарообразность. Мысль о шарообразности Земли впервые была высказана древнегреческим математиком Пифагором в VI в. до н. э. Однако первые научные доказательства были приведены лишь в IV в. до н. э. знаменитым философом Греции Аристотелем. Например, одним из доказательств являлся тот факт, что во время лунных затмений тень от Земли имела форму части окружности. Первое исторически достоверное определение размера радиуса Земли принадлежит также древнегреческому ученому Эратосфену (III в. до н. э.). Способ, предложенный Эратосфеном (рис. В.1), сохраняет своё значение и сейчас. Полагая, что Земля шар, Эратосфен измерил зенитное расстояние Солнца в Александрии в полдень того дня, когда в другом городе Египта Сиене (ныне Асуан) Солнце находилось в зените и, принимая, что Солнце «бесконечно» удалено от Земли, т. е. линии AS и CS параллельны, а следовательно Dj » Z, При этом расстояние D между Александрией и Сиеной Эратосфен не измерял. Он вычислил его косвенно на основании сведений, полученных от купцов о продолжительности перехода караванов из одного города в другой и скорости движения. Хотя точность определения радиуса Земли Эратосфеном относительно низкая (по сравнению с современными данными погрешность составляет около 100 км), однако принцип, положенный им в основу (измерение длины дуги меридиана и разности широт по концам её), остается неизменным при астрономо-геодезическом методе изучения фигуры нашей планеты. Поверхность Земли мало отличается от поверхности сферы, поэтому мнение о том, что Земля – шар просуществовало в науке более двадцати столетий, вплоть до конца XVII в.

Настоящее пособие предназначено для оказания помощи студентам очного отделения специальности «Прикладная геодезия». Приводимая информация позволяет студентам геодезического факультета специальности «Прикладная геодезия» с достаточной полнотой ознакомиться с принципами работы спутниковой навигационной системы NAVSTAR GPS и особенностями работы спутникового приемника ProMark2. В качестве дополнительных сведений приведены основные понятия системы отсчета времени и координат, вкратце описано орбитальное движение спутников и методы расчета координат спутников. Детально рассмотрены поправки, вводимые в результаты измерений и режимы наблюдений. Подробно описан спутниковый приемник ProMark2, его настройка и подготовка к полевым измерениям. Учебное пособие подготовлено в соответствии с программой курса «Спутниковые технологии в прикладной геодезии», рекомендовано кафедрой прикладной геодезии и утверждено к изданию редакционно-издательской комиссией геодезического факультета. Спутниковый приемник РгоМагк2 является одночастотным, десятиканальным приемником, способным работать в двух режимах: навигационном и геодезическом. При работе в навигационном режиме спутниковый приемник ProMark2, кроме сигналов от навигационных спутников NAVSTAR GPS, принимает сигналы от спутников системы WAAS и EGNOS, передающих поправки к навигационной информации. Это позволяет определить координаты приемника со средней квадратической ошибкой 5 м при работе с встроенной антенной и 3 м - при использовании внешней антенны. Для выполнения геодезических работ предусмотрено три различных режима: статика, стой-иди, кинематика. При режиме измерений «Статика» максимальное расстояние между приемниками, как правило, не превышает 20 км. При небольшой ионосферной активности и ночных измерениях возможно увеличение определения приращений координат на расстояниях, превышающих 20 км. Режим «Статика» является наиболее точным и позволяет определять приращения координат пунктов в плане со средней квадратической ошибкой 5 мм + 1 мм/км, а превышений - 10 мм + 2 мм/км, при времени наблюдений от 20 до 60 минут в зависимости от расстояния между определяемыми пунктами. Режим «Стой-иди» допускает максимальное удаление между спутниковыми приемниками до 10 км. Время инициализации приемников - 5 минут на инициализированной рейке или 15 секунд на пункте с известными координатами. Под инициализацией здесь и далее подразумевается установка исходных (начальных) данных. Рекомендуемое время измерения на определяемом пункте 1 5 -6 0 секунд. Средняя квадратическая ошибка определения плановых координат в режиме «Стой-иди» равна 12 мм +2.5 мм/км, а превышений - 15 мм + 2,5 мм/км.

Книга, в которой рассматриваются отношения гравиметрии и геодезии, посвящена 90-летию со дня рождения Всеволода Владимировича Бровара - крупного российского ученого в области геодезической гравиметрии и геодезии, и 100-летию со дня рождения Михаила Сергеевича Молоденского - российского геодезиста и геофизика, основоположника современной теории фигуры Земли, освободивший геодезию от гипотез о внутреннем строении Земли и превративший ее в точную науку. Цель работы состоит в показе плодотворного взаимного влияния гравиметрии и геодезии, эволюции во времени целей и задач геодезии и гравиметрии, подведении основных итогов теоретических, экспериментальных и производственных работ в области геодезической гравиметрии или физической геодезии на рубеже второго и третьего тысячелетия, перехода от частного к системному решению задач, а также в определении перспектив развития гравиметрии в интересах геодезии. В книге обобщены достижения гравиметрии и геодезии на длительном этапе. В приложении прослежена эволюция содержания задач геодезии и гравиметрии, даны портреты около двухсот ученых (теоретиков, экспериментаторов и организаторов) и описания в хронологическом порядке их вклада в теорию, аппаратуру и производство измерений. Показана необходимость перехода к системному подходу решения задач геодезии и гравиметрии, к пересмотру стратегии развития геодезии и гравиметрии как наук, так и топографо-геодезического и гравиметрического производства; рассмотрены перспективы совместного развития геодезии и гравиметрии и их новые области применения.