СГГА - сибирский государственный университет геосистем и

1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
(ФГБОУ ВПО «СГГА»)
Кафедра Высшей геодезии
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
В.А. Ащеулов
« »
2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Системы координат в ГИС
Для направления подготовки дипломированного специалиста
230201– Информационные системы и технологии
Новосибирск
2011 г.
2
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью курса "Системы координат в ГИС" является – изучение теоретических основ и получения практических навыков по применению, в зависимости от назначения ГИС и конкретно решаемых задач, различных
систем координат по определению точек физической поверхности Земли.
Ибо набор геодезических систем координат и возможности их преобразований, т.е. перехода от одной системы координат к другой, набор картографических проекций составляют математическую основу ГИС.
2.ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Специалист по геоинформационным системам должен обладать сведениями, знаниями и навыками необходимыми для правильного выбора
системы координат по созданию различного назначения ГИС.
Он должен знать:
- характеристики различных систем координат как общеземных и референсных,так и локальных – местных систем, их отличительные особенности, свойства, возможности применения их;
- иметь представления о тех проекциях с помощью которых получены
локальные или местные системы координат;
- методы определения различных координат и причины вызывающие
их изменения во времени;
Он должен уметь:
- осуществлять выбор из набора различных систем координат той системы, которая наилучшим образом подходит для создания конкретной
ГИС, или для решения конкретной задачи;
- уметь вычислять координаты и осуществлять преобразования координат, т.е. переходить от одной СК к другой.
3
3.ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
Курсовая работа
Расчетно-графические работы
Вид итогового контроля
Всего часов
100
51
17
34
49
52
Семестры
3
4
100
51
17
34
49
52
Экзамен
4.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1.Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п
Раздел дисциплины
Лекции
1
Введение
*
2
Фигура земли и её модели
*
3
Системы координат, применяемые для
*
определения положения точек на земной
поверхности
4
Преобразование различных систем коорди*
нат
5
Системы плоских прямоугольных коорди*
нат и высот точек земной поверхности
6
Системы координат 1995г.
*
(СК-95)
ПЗ
ЛР
*
*
*
*
4.2.Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1
Содержание разделов дисциплины
Лекции
. Введение
Геодезия и картография как комплекс *1 час.
наук, обеспечивающий математическую
основу ГИС. Предмет и задачи курса.
ПЗ
ЛР
4
2
3
Фигура Земли и её модели
Краткий исторический обзор научного *2 час
формирования и развития учения о фигуре
Земли. Основные этапы развития представлений о математической поверхности, как
вспомогательной, при отображении рельефа планеты.
Эллипсоид вращения – как геометрическая модель Земли, его параметры, принципы их определения и ориентирования эллипсоида, как относительной координатной
поверхности в теле Земли.
. Системы координат, применяемые для
определения положения точек на земной *3 час.
поверхности – 3час.
Общая классификация различных систем координат. Общеземные и национальные системы координат.
Системы геодезических координат:
-криволинейная эллипсоидальная система – B, L, H;
-геоцентрическая экваториальная система прямоугольных пространственных
координат – X, Y, Z;
-топоцентрические системы пространственных прямоугольных координат – XT,
YT, ZT (геодезическая и астрономическая);
-системы полярных пространственных
координат – S, A, Z;
-системы различных плоских прямоугольных
координат:
Гаусса-Крюгера,
Меркатора и др.
Их характеристики, назначения и возможности практического применения в
ГИС.
4
. Преобразование различных систем координат – 6час.
*6 час
Преобразование пространственных полярных координат – S, A, Z в эллипсоидальные геодезические – B, L, H (решение
прямой и обратной геодезической задач в
пространстве);
*
5
5
6
Связь полярной пространственной системы – S, A, Z с топоцентрической пространственной прямоугольной горизонтной
системой – XT, YT, ZT;
Связь пространственных прямоугольных геоцентрических координат – X, Y, Z
и эллипсоидальных геодезических координат – B, L, H. (Прямой и обратный переходы).
Связь топоцентрической прямоугольной горизонтной системы координат – XT,
YT, ZT , с пространственной геоцентрической системой – и эллипсоидальной геодезической – B, L, H;
Преобразования прямоугольных координат. Общие теоретические основы преобразования систем прямоугольных координат как плоских, так и пространственных.
Практические формулы преобразования пространственных прямоугольных референсных координат в систему общеземных геоцентрических прямоугольных пространственных координат и обратный переход.
. Системы плоских прямоугольных координат.
*4 час.
Общие сведения о применении плоских прямоугольных координат в геодезии и
системах высот точек физической поверхности Земли. Понятие о проекциях эллипсоида на шар и плоскость. Краткий обзор
проекций, применяемых в ГИС.
Проекция Гаусса – Крюгера. Свойства
проекции. Система зон. Вычисление координат - х,у по известным геодезическим –
B, L и обратный переход.
Преобразование плоских прямоугольных координат из одной зоны в другую.
Система координат 1995г. (СК- 95). Регио- *2 час.
нальные и местные системы координат.
*
*
6
4.3 Лабораторные работы
№
раздела
4.2.4
4.2.5.
Лабораторные работы
Количество
Часов
(с защитой)
Лабораторная работа №1. «Системы пространственных координат, применяемые для определения положения точек земной поверхности и их
преобразования».
20
Лабораторная работа №2. «Системы плоских
прямоугольных координат и высот точек физической поверхности Земли».
14
4.4 Самостоятельная работа студента (СРС) по дисциплине и контроль
её выполнения
Вид СРС
Подготовка,
расчеты,
оформление
и защита
лабораторных
работ
Содержание СРС
Каждый студент выполняет
самостоятельно своё индивидуальное задание решения всех задач, предусматренных в лабораторных работах № 1 и № 2
Вид контроля
Объем
час.
В процессе индивуальной работы
осуществляется
проверка решения,
обсуждение способов решения и
защита работы.
Итого СРС
5 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1 Список вопросов для подготовки к экзамену
1.
Геодезия и картография как комплекс наук, обеспечивающий математическую основу ГИС. Предмет и задачи курса «Системы координат в ГИС».
7
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Фигура Земли и ее модели. Основные этапы развития представлений о математической поверхности, как вспомогательной при
отображении рельефа планеты.
Эллипсоид вращения – как геометрическая модель Земли, его параметры, принципы их определения и ориентирования эллипсоида в теле земли.
Общая классификация различных систем координат. Общеземные
и референсные системы координат.
Криволинейная эллипсоидальная система геодезических координат B, L, H ее характеристика и свойства.
Способы определения эллипсоидальных геодезических координат. Преобразование полярной системы S, A в геодезические
B2,L2 . (Прямая геодезическая задача на эллипсоиде).
Преобразование эллипсоидальных геодезических координат в полярные – S, A1, A2. (Решение обратной геодезической задачи на
эллипсоиде).
Преобразование пространственных полярных координат - S, A, Z
в эллипсоидальные геодезические - B, L, H. (Решение прямой задачи в пространстве).
Преобразование эллипсоидальных геодезических координат B, L,
H в полярные пространственные - S, A, Z. (Решение обратной
геодезической задачи в пространстве).
Геоцентрическая экваториальная система прямоугольных пространственных координат – X, Y, Z , ее характеристика и свойства.
Связь эллипсоидальной геодезической системы B, L, H с пространственной системой прямоугольных координат - X, Y, Z.
(Прямой переход).
Преобразование пространственной прямоугольной системы координат – X,Y,Z в эллипсоидальные геодезические - B,L,H.
Топоцентрические системы пространственных прямоугольных
координат - XT , YT, ZT, и их характеристики.
Связь полярной пространственной системы – S, A, Z с топоцентрической пространственной прямоугольной горизонтной системой - XT, YT, ZT.
Преобразование топоцентрической прямоугольной горизонтной
системы – XT, YT, ZT, в пространственные геоцентрические координаты - X, Y, Z.
Связь (преобразование) пространственной геоцентрической системы координат - X, Y, Z с топоцентрической прямоугольной
горизонтной системой - XT, YT, ZT .
Общая теория преобразования прямоугольных систем координат:
а) на плоскости;
б) пространственной системы.
8
18. Практические формулы преобразования пространственных прямоугольных координат – X, Y, Z из
одной системы
в
другую
( WGS-84 ↔ ПЗ-90;
ПЗ-90↔ СК-42; ПЗ-90 ↔ СК-95) с пояснениями
о их составляющих
19.
Общие сведения о применении плоских прямоугольных координат в геодезии и системах высот точек физической поверхности
Земли.
20.
Понятие о проекциях эллипсоида на плоскость. Проекция Гаусса
– Крюгера , ее свойства. Система зон и условные ординаты.
21. Геометрическая интерпретация проектирования геодезических
построений с эллипсоида на плоскость в проекции Гаусса.
22.
Вычисление плоских прямоугольных координат – x, y по известным
геодезическим - B,L.
23. Преобразование плоских прямоугольных координат – x, y в геодезические - B, L.
24.
Преобразование плоских прямоугольных координат Гаусса –
Крюгера - x, y из одной зоны в другую.
25.
Система координат 1995 года.
5.2
Рекомендуемая литература
Основная:
1. Телеганов Н.А.,Тетерин Г.Н. Метод и системы координат в геодезии. Учебное пособие.-Новосибирск:СГГА,2008.
2. Телеганов Н.А.,Елагин А.В. Высшая геодезия и основы координатно-временных систем.- Новосибирск: СГГА, 2004.
3. Телеганов Н.А. Программа и лабораторно-практические работы
по курсу “Высшая геодезия”,ч.2- Новосибирск:НИИГАиК,1988.
4. Закатов П.С. Курс высшей геодезии. Учебник для вузов.
– М.:Недра,1976. - 511с.
5.Практикум по высшей геодезии (вычислительные работы)
/Н.В.Яковлев, Н.А. Беспалов, В.П.Глумов и др.-М.: Недра, 1982. – 368с.
6. Машимов М.М. Высшая геодезия. Методы изучения фигуры Земли и создания общеземной системы геодезических координат.М.:Виа,1991.
Дополнительная:
1. Хаимов З.С. Основы высшей геодезии. Учебник для вузов. /Под редакцией М.М.Машимова. - М.: Недра. 1984.- 360с.
2. Телеганов Н.А. Геометрия земного эллипсоида. Учебное пособие. Ч.1
–Новосибирск: СГГА,1995. -83с.
3. Телеганов Н.А. Решение геодезических задач на эллипсоиде и конформное отображение эллипсоида на плоскости в проекции Гаусса –
9
Крюгера. Учебное пособие по сфероидической геодезии. Ч.2 – Новосибирск: СГГА. 1996. -88с.
4. Машимов М.М. Теоретическая геодезия. Справочное пособие.М.:Недра,1991.
5.3 Используемые методические разработки
1.
2.
Телеганов Н.А., Тетерин Г.Н. Метод и системы координат в
геодезии. Учебное пособие. - Новосибирск: СГГА, 2008.
Телеганов Н.А. Программа и лабораторно-практические работы по курсу: «Высшая геодезия», ч.2 и ч.3 –Новосибирск:
НИИГАиК,1998.
6 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Компьютерный класс, компьютерные программы моделирования вариантов исходных данных для выполнения лабораторных 1 и 2. Комплекс
программ вычисления и преобразования различных систем координат для
ПК.
Программа составлена по дисциплине, читаемой по решению Ученого Совета ИГиМ для специальности 230201 – «Информационные системы и технологии»
Разработчик: Телеганов Николай Алексеевич – к.т.н., профессор кафедры высшей геодезии СГГА.
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры высшей
геодезии: протокол № 11 от 11.11.2011г.
Заведующий кафедрой высшей геодезии ____________Хорошилов В.С.
Программа согласована с кафедрой инженерной геодезии и геоинформационных систем
Зав. выпускающей кафедрой
А.П. Карпик
Программа одобрена Учебно-методическим советом института ИГиМ
"___" ______ 20_ г. Протокол № __.
Председатель
С.В. Середович
10
Проректор по учебной работе
«
В.А. Ащеулов
»
2011г.