Астрономический и гироскопический азимуты

Уважаемые форумчане!
На сайте солидной организации https://ooo-justas.ru/services/specialnaya-geodeziya/ увидел вот такой текст
Основные методы нахождения азимута и определения плоскостности

Чтобы установить азимут со среднеквадратической ошибкой от 0,5 до 3 используются следующие основные методы:

• Астрономический ― исторически первый, самый точный и трудоемкий. Обеспечивает точность до 1 секунды за три сеанса наблюдений (при благоприятных метеорологических условиях ― видимость в ориентируемом направлении, отсутствие облачности).
• Гироскопический (СКО около 2 секунд) ― осуществляется за несколько часов наблюдений при удаленности от места эталонирования до 200-300 км и требует прямую видимость на ориентируемом направлении.
• Спутниковая геодезия ― позволяет осуществить определение полярного угла с СКО (должна быть исходная геодезическая основа).
• Геодезический ― обеспечивает получение астрономического и гиротеодолитного азимутов с СКО до 3 секунд при исходной геодезической основе. Конц цитаты.

И мне захотелось разобраться в понятиях и отличиях сущности. Похоже, что я сильно отстал от тех сведений, которыми владеют специалисты этой организации. Подмогните чуток..

 

В моём понимании: первые два метода позволяют определить типа *истинный * азимут, угол между *истинным севером (угол между осью вращения Земли и местным предметом )*. Соответственно как и что наблюдаем - или небесные тела или как торсион в гиротеодолите крутится. Гиротеодолит используют в метростроении, когда азимут для прокладки туннеля надо передавать в шахте. 3 и 4 методы - связаны с вычислением азимута на референц-эллипсоиде, для перехода к *истинному * азимуту надо знать величины уклонений отвесных линий (грубо говоря разницу между астрономическими и геодезическими широтами/долготами).

 

У меня понятие "гироскопического азимута" вызывает недоумение. Это, видимо, тот же истинный азимут, но определенный с помощью гироскопического прибора. Его точность в 2 сек.дуги мне представляется недостижимой. Хотя, я не уверен, что достаточно знаком с современными гироскопическими теодолитами.

 

Типа Лейка обещает за GYROMAT 5000.

 

Гироскопический азимут отличается от истинного. Для вычисления последнего используется местная поправка гирокомпаса, которая определяется на известной стороне. Суть гироскопического ориентирования не в автономном определении на местности истинного меридиана, а в переносе известного направления.
Паспортная СКП определения гироскопического азимута GYROMAT-2000, с помощью которого тоннель под Ла-Маншем строили 3".
СКП распространённого у нас МВТ2 40".

 

Перенос известного направления - это теодолит или тахеометр. Гиротеодолит в современных условиях хорош как раз тем, что в шахтных условиях позволяет определить истинный азимут без всякой связи с поверхностью.

Я поясню. Хотя бы немного.

Астрономический азимут отсчитывается в горизонтальной плоскости (плоскости, перпендикулярной отвесной линии) от северного направления астрономического меридиана (сечение Земли проходящее через отвесную линию в данной точке параллельно оси вращения Земли) по часовой стрелке. Напрямую привязан к реальному гравитационному полю Земли и не учитывает УОЛ (уклонения отвесных линий от нормали к эллипсоиду).

Геодезический азимут отсчитывается как угол от северного направления геодезического меридиана (сечение земного эллипсоида проходящее через его малую полуось) до нормальной плоскости (нормальное сечение к эллипсоиду), содержащей данное конкретное направление, азимут которого определяется. Также по часовой стрелке. Напрямую привязан, собственно, к эллипсоиду и связан с астрономическим азимутом через УОЛ.

Спутниковый метод позволяет определить азимут геодезический. Именно геодезический, без привязки к реальному полю Земли.

Гироскопический метод, по крайней мере раньше, всегда оперировал понятием истинного азимута (приближённо-обобщённым понятием, объединяющее астрономический и геодезический азимуты). И точность определений не превышала 3-5". Как с этим в наше время - понятия не имею, никогда особо не интересовался, читал только в старых источниках. Но учитывая, что гиротеодолит устанавливается по отвесной линии, а указание направления идёт к оси вращения Земли (на полюс), то этот метод даёт результат всё же близкий более к астрономическому азимуту. УОЛ также не учитываются, эллипсоид в решение не вводится, измерения происходят с привязкой к "реальной Земле".

--- Сообщения объединены, 13 апр 2023, Оригинальное время сообщения: 13 апр 2023 ---

В общем, в интернетах, как обычно, всяку хадость пишут: https://ooo-justas.ru/services/specialnaya-geodeziya/azimut/

Солидная организация или несолидная - значения не имеет. Такие вот "надписи на заборе" - в любом случае вандализм, и не важно, кем они написаны.

 

Вы не понимаете сути гироскопического ориентирования. Ещё раз. Перед ориентировкой и после её завершения, на стороне с известным дирекционным углом, должна быть определена местная поправка гирокомпаса. Автономного определения "истинного азимута без всякой связи с поверхностью" нет.

 

Определяется поправка (разница) между азимутом и дирекционным (вычисляется по плоским координатам на проекции) углом. Что бы определить переход: азимут <--> дирекционный угол. Сближение меридианов + поправка за уклонение отвеса. Если просто необходима измеренная величина азимута зачем определять поправку за приведению к дирекционному углу?

 

А нутации? А проверка "вычислений"? Проще и надёжнее определиться на поверхности.

 

Вот и началось утро в ... Из-за наличия сопротивлений (трения) нутационные колебания довольно быстро затухают, после чего гироскоп (или гироскопическая система) совершает чисто прецессионное движение. таки за прецессию ещё говорить будем.
Проще и надёжнее определиться на поверхности - ну вообще-то где-то там и определяют, примерно где прибор установили.

 

Извиняйте дядьку, но суть гироскопического ориентирования все-же другая. Это именно определение истинного азимута на основе физической сущности метода маятникового гироскопа, осуществляющего колебания относительно направления на истинный полюс, и измерений горизонтального угла от этого направления на земной предмет. А вот перенос известного направления элементарно решается проложением угломерного хода.

Поправка в гироскопические определения по результатам эталонирования конечно нужна. А вот дирекционный угол здесь, при рассмотрении азимутов, излишний. Вероятно, вы хотите перейти от азимутов к дирекционным углам, но это другая песня.

Текст от StudentX я уже где-то видел на форуме. Не понял только при чем здесь вандализм в информации от ООО Юстас. Мне видится, что это не вандализм, а обычный техницизм - использование узко специальных терминов в понятии азимута при общении.

Попутно замечу, что измерения с помощью геодезических приемников сигналов ГНСС позволяют получить очень точные геодезические азимуты. В частности 1-2сек.дуг. Их сравнение с астрономическим азимутом способно служить дополнительной информацией получения уклонений отвеса и высот геоида. Некоторую техническую задачу представляет передача азимута из спутниковых определений на другие направления. А так-то все нормально.

 

Если мы говорим о гироскопическом ориентировании в применении к геодезии (маркшейдерии), а не о навигационных задачах, то маятниковый гироскоп совершает колебания в некотором направлении близком к истинному полюсу, но отличном от него. Местная поправка весьма немаленькая. Пример ниже.



UPD
В привёденном выше примере в местной поправке сидит 50 км сближения меридианов, реальная поправка конечно меньше, около 3'.

 

Когда вы эталонируете гирокомпас и гиротеодолит - да, всё верно, нужен известный азимут (не дирекционный угол, а именно азимут, это разные вещи). Но после этого вы уже можете на данной территории определять азимуты без всякой передачи направления (как теодолитом или тахеометром).

Текст я писал полностью сам, но это не важно. Суть написанного в том, что если люди говорят об СКО азимута порядка первых секунд, они непременно должны указывать какой это именно азимут. Или он геодезический, или он астрономический. Остальное - либо лишнее, либо ошибочное. Точка.

 

Фигню пишу. Эталонирование - это про другое. Ну да ладно, не важно. Суть в том, что после определения всех нужных поправок определения азимута именно автономны (т.е. не требующие чего-либо в качестве основы).

 

Ещё раз вчитался в:

Очень похоже, что взято из какой-то вояковской методички. Там да, подготовить площадку для пуска ракет в условиях подавления навигационной спутниковой системы в незнакомом районе вполне себе задача.
Зачем оно надо для гражданского применения, я придумать не могу. Маркшейдера так точно не работают, нам в общем-то направление истинного меридиана до лампочки.

 

Я чуть внимательнее, чем бегло, посмотрел ваши числовые данные и заметил, что 50км, про которые вы говорите, это удаление от осевого меридиана зоны МСК для маркшейдерской, или тоннельной сети. Гироскопически определен азимут направления на один из двух пунктов(они на 970 и 920м юго-западнее от точки стояния гиротеодолита), для которого известен дирекционный угол. Расхождение азимута и дирекционного угла в вашей МСК составляет 1град9мин 08сек. Вы называете эту величину местной поправкой. Признаюсь, я таких величин не видел и не ожидал. Теперь понятно, почему вас не интересует направление на местный истинный меридиан и вы сказали о передаче азимута на другое, не наблюдаемое гиротеодолитом, направление. Т.е. вы привели очень специальный пример. Вероятно, гироскопический азимут был определен не на тот пункт, для которого был известен дирекционный угол в МСК. Горизонтальный угол между направлениями на пункты А52 и У1002 был измерен дополнительно и он составил как раз те самые 1-09-08. Остаются непонятными 3угл.мин., про которые вы говорите.

 

ВЯЗ, я привёл урезанную ведомость и боюсь она вас несколько запутала, прикреплю полную. Мой пример не сказать, что очень специальный и в маркшейдерской практике совсем нередкий. Попробую кратко описать как и что делается.

По мере проходки горных выработок нам требуется контролировать дирекционные углы сторон подземной полигонометрии, так как угловая ошибка в висячем ходе имеет свойство накапливаться по мере удаления от исходной стороны. И альтернатив гироскопическому ориентированию здесь нет, в своё время, это был большой технологический прорыв.

Для того чтобы определить дирекционный угол ориентируемой стороны, маркшейдер делает следующее:

• На поверхности определяет гироскопический азимут на опорной стороне (стороне с известным дирекционным углом) для вычисления местной поправки.
• Идёт в гору. Определяет гироскопические азимуты сторон подземной полигонометрии, которые нам необходимы.
• Поднимается на поверхность. Делает контрольное определение гироскопического азимута на опорной стороне для того, чтобы убедится, что гирокомпас в процессе измерений оставался стабильным.
• Обрабатывает измерения.

Маркшейдер свою задачу выполнил, ему больше ничего не нужно.
Теперь поговорим откуда в моём примере взялись три минуты. Мы вводим две поправки: местную поравку гирокомпаса и за разницу сближения меридианов между опорной и определяемой стороной. Но, в местной поправке уже содержится поправка за удаление от центрального меридиана зоны проекции Гаусса-Крюгера, только маркшейдеру об этом думать незачем, он живёт в своей условной системе координат и что там происходит за забором ему не интересно. Но мы её рассчитаем:

Удаление от центрального меридиана зоны для пункта kam составляет 50.9 км к востоку. Его широта 67.69º. Поправка за разность сближения меридианов 4010′ или 1º06′50″. Измеренный гироскопический азимут направления на истинный север (она же местная поправка гирокомпаса с противоположным знаком) 1º09′08″. Расхождение 02′18″ (Три минуты я назвал навскидку). В этом расхождении может быть и ошибка местной сети и влияние магнитных полей и ещё какие-нибудь неведомые эффекты. Маркшейдеру, повторю, это до лампочки.

 

@Viet Nam, спасибо за пояснения. Теперь все стало на свои места. Я ни разу не маркшейдер, но с подобным приемом сталкивался. Только азимуты у меня были астрономические.