Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И
КАРТОГРАФИИ (МИИГАИК)
Утверждаю:
Ректор МИИГАиК
_________________ А.А. Майоров
«____»__________2014 г.
Номер внутривузовской регистрации
__________________
Рабочая программа дисциплины
Спутниковая градиентометрия и системы спутникспутник
Направление подготовки
Геодезия и дистанционное зондирование
Профиль подготовки
Космическая геодезия и навигация
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Москва, 2014
1. Цели освоения дисциплины
Целью
дисциплины
«СПУТНИКОВАЯ
ГРАДИЕНТОМЕТРИЯ
И СИСТЕМЫ СПУТНИК - СПУТНИК» является формирование профессиональных
компетенций, определяющих готовность и способность бакалавра направления подготовки
«Геодезия и дистанционное зондирование» по профилю «Космическая геодезия и
навигация» к использованию знаний из области теории движения искусственных спутников
Земли для решения основных задач геодезии.
В процессе изучения данной дисциплины студент формирует профессиональные
компетенции, которые будут необходимы ему при решении следующих задач:
в производственно-технологической деятельности:
- выполнение топографо-геодезических, аэрофотосъемочных, фотограмметрических,
гравиметрических работ и астрономических наблюдений для обеспечения
картографирования территории Российской Федерации в целом или отдельных ее
регионов и участков (ПК-1 ФГОС ВПО);
- выполнение полевых и камеральных геодезических работ по созданию, развитию и
реконструкции государственных геодезических, нивелирных, гравиметрических сетей
и сетей специального назначения (ПК-2 ФГОС ВПО);
 топографо-геодезическое обеспечение картографирования территории Российской
Федерации в целом, отдельных ее регионов и участков методами космической геодезии,
включая спутниковые навигационные системы ГЛОНАСС, GPS и др. (ПК-31 ФГОС ВПО);
 создание и развитие отдельных элементов (категорий) государственных геодезических
сетей и координатных построений специального назначения (ПК-5 ФГОС ВПО);
 выполнение математической обработки результатов геодезических измерений (ПК-7
ФГОС ВПО);
в научно-исследовательской деятельности:
 изучение динамики изменения поверхности Земли методами космической геодезии (ПК-25
ФГОС ВПО);
 изучение гравитационного поля Земли методами космической геодезии (ПК-26 ФГОС
ВПО).
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Данная учебная дисциплина входит в раздел «Б.3. Дисциплины по выбору» ФГОС ВПО
по направлению подготовки «Геодезия и дистанционное зондирование».
Данная учебная дисциплина должна изучаться параллельно с дисциплинами
«Математические методы обработки и анализа пространственных данных на ЭВМ»,
«Теоретическая механика», «Космическая геодезия», «Спутниковые системы и технологии
позиционирования»,
«Дистанционное
зондирование
и
фотограмметрия»,
«Геоинформационные
системы
и
технологии»,
«Астрометрия»,
«Спутниковая
градиентометрия» ООП подготовки бакалавра по профилю «Геодезия».
Изучению дисциплины «Теория движения искусственных спутников Земли» должно
предшествовать изучение таких дисциплин, как «Математика», «Физика», «Астрономия»,
«Геодезия», «Высшая геодезия», «Теория ошибок с элементами теории вероятностей»,
«Теория математической обработки измерений», «Дистанционное зондирование и
аэрокосмические съёмки» ООП подготовки бакалавра по профилю «Космическая геодезия и
навигация».
1
Схема междисциплинарных связей
Дисциплина «Физика»
Дисциплина «Математика»
Дисциплина «Астрономия»
Дисциплина «Спутниковая градиентометрия и системы «спутник-спутник»»
Дисциплина «Орбитальные методы
космической геодезии»
Дисциплина «Космическая геодезия»
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины «Спутниковая градиентометрия и системы «спутникспутник» студент должен:
Знать:
-способы представления гравитационного потенциала Земли, ПК-26;
- теорию гравитационного поля Земли, ПК-26;
- теорию движения ИСЗ, ПК-26;
- методы численного интегрирования уравнений движения ИСЗ, ПК-5;
- методы аналитического интегрирования уравнений движения ИСЗ, ПК-5.
Уметь:
- вычислять невозмущённую эфемериду ИСЗ, ПК-7;
- определять элементы предварительной орбиты ИСЗ, ПК-7.
Владеть:
- методикой прогнозирования движения ИСЗ, ПК-31.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины «Спутниковая градиентометрия и системы
«спутник-спутник» составляет 3,5 зачетных единиц, 100 часов.
4.1. Структура преподавания дисциплины
5. Объем дисциплины и виды учебной работы.
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа
Расчетно-графические работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
Всего
часов
100
54
16
16
46
6
Семестр
3
100
54
16
16
46
6
Зачет, экзамен
2
Вуз может ввести промежуточные (семестровые) контроли в виде зачетов и/или экзаменов.
5.2. Содержание дисциплины и требования к уровню его освоения
Условные обозначения:
1. Качество усвоения знаний (А):
А1 - знания, предусматривающие деятельность по воспроизведению;
А2 - знания, предполагающие применение в ситуациях, аналогичных
обучающим;
А3 - знания, использующиеся в задачах, требующих установления новых связей
между понятиями;
А4 - знания, предполагающие способность достраивать систему связей новыми.
2. Уровень усвоения умений (Б):
Б1 -
ученический – умение пользоваться системой понятий при алгоритмической
деятельности с внешне заданным алгоритмическим описанием (подсказкой);
Б2 - (типовой – алгоритмический – уровень) – умение пользоваться системой
понятий в ситуации, аналогичной обучающей;
Б3 - (продуктивный эвристического типа) – умение применять систему знаний в
ситуациях, требующих перестройки связей между уже сформированными
понятиями;
Б4 - (продуктивный творческого типа) – умение достраивать сформированные
системы понятий новыми, самостоятельно сформированными.
3. Степень научности (В):
В1 -
В2 -
В3 -
В4 -
(феноменологическая) – описательное изложение фактов и явлений;
каталогизация объектов, констатация их свойств и качеств (известен
определенный
ряд
однородных
факторов),
это
использование
преимущественно естественного языка и житейских понятий;
(аналитико-синтетическая) – объяснение природы и свойств объектов и
закономерностей явлений, часто качественное или полуколичественное
(известны сущность первого порядка и свойства объектов и явлений,
механизмов, управляющих функционированием анализируемых фактов и
процессов);
(прогностическая) – объяснение явлений данной области с созданием их
количественной теории, моделирование основных процессов, аналитическим
представлением
законов
и
свойств
(известны
закономерности
функционирования объектов конкретного вида);
(аксиоматическая) – объяснение явлений с использованием высокой степени
общности описания (большой объем материала и широкое использование
научного языка, глубина проникновения в сущность явлений – известны
общие законы функционирования объектов любой природы).
3
4 .Содержание дисциплины.
4.1 Разделы дисциплины и виды занятий.
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Раздел дисциплины
Введение
Системы координат и время, используемые в
спутниковой градиентометрии.
Сведения о векторных и тензорных полях
Геометрия поля силы тяжести
Методы определения гравитационного поля
Земли
Теоретическая основа гравитационной
градиентометрии
Принципы устройства гравитационных
градиентометров
Гравитационная градиентометрия на
подвижном основании
Система «спутник-спутник» и ее
использование в градиентометрии.
Градентометрические измерения с
градиентометром на борту спутника.
Априорная оценка точности
градиентометрических измерений
Заключение
Всего
Лекции
ПЗ
(или СЗ)
1
1
2
1
1
1
2
2
2
1
1
2
8
4
1
1
16
14
4.2. Содержание разделов дисциплины.
Раздел 1. Введение.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А1Б2В1
Дается исторический обзор гравиметрических измерений силы тяжести и градиентов
потенциала силы тяжести.
Раздел 2.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Приводятся те системы координат, которые являются специфическими при
гравиметрических измерениях. Локальная (горизонтная) система координат и Спутнико центрическая система. Их связь с геоцентрической системой координат, земной и
равноденственной.
Раздел 3.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Даются краткие сведения из теории векторного поля и тензорного анализа.
Раздел 4.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Изучаются уровенные поверхности и силовые линии гравитационного поля Земли, градиент
силы тяжести и кривизна силы тяжести. Понятие о нормальном поле силы тяжести. Высота в
поле силы тяжести.
4
Раздел 5.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
В сжатом виде излагаются методы определения гравитационного поля Земли. Понятие о
краевых задачах.
Раздел 6.
Дается понятие об инерциальной гравиметрии. Рассматривают тензор силы тяжести и
изучают информацию содержащую в нем о локальном гравитационном поле.
Раздел 7.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Рассматривают техническое устройство градиентометров. Дается понятие о гироскопических
и аксельрометрических устройствах и их роли в градиентометрах.
Раздел 8.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Излагаются теоретические основы градиентометров, находящихся на подвижном основании
и методы съема информации в таких системах.
Раздел 9.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Выводятся основные уравнения, позволяющие определять градиенты гравитационного поля
с различными видами систем «спутник-спутник».
Раздел 10.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Приводятся уравнения в тензорном виде при измерениях градиентометром на борту ИСЗ.
Рассматриваются особенности таких измерений и требований к ИСЗ и к градиентометрам.
Раздел 11.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Анализируются по современным источникам априорные оценки градиентометрических
измерений на борту ИСЗ и в системах «спутник-спутник».
Раздел 12.
Требуемая степень усвоения содержания раздела: А2Б2В3.
Результаты градиентометрических измерений, их анализ и перспективы развития
спутниковой градиентометрии.
5. Лабораторные работы и практические занятия.
№
п/п
1
№ раздела
дисциплины
2
2
4
3
4
4
9
5
9, 10
6
9, 10
Наименование практических работ и занятий
1.Установление связи преобразования дифференциальных
форм и векторов между сферическими и декартовыми
координатами
2. Вычисление вторых производных и радиусов кривизны от
центрального притягивающего тела.
3.Вычисление тензора нормального гравитационного поля
Земли для заданной кривизне
4 Вычисление тензора гравитационного поля Земли для
заданной точки орбиты с учетом 2-ой зональной гармоники
5 Вычисление вторых производных гравитационного поля
Земли с учетом 2-ой зональной гармоники в гринвической
сферической системе координат
6. Преобразование вторых производных нормального
потенциала Земли из сферической в локальную систему
координат
5
6.Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
6.1. Рекомендуемая литература.
а. основная литература.
1.Вольфганг Торге “Гравиметрия”. М., Мир, 1999, 428 стр.
2. Огородова и др. «Гравиметрия».
3. Шимбирев Б.П. «Теория фигуры Земли».
б дополнительная литература.
1.Белоглазов И.Н. «Основы навигации по физическим полям». М.,Наука,1995.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. Учебные модули в электронной библиотеке виртуального университета МИИГАиК –
http://miigaik.openet.ru
2. Федеральный портал «Российское образование» - http://www.edu.ru/
3. Интегральный каталог ресурсов Федерального портала «Российское образование» http://soip-catalog.informika.ru/
4. Федеральный фонд учебных курсов - http://www.ido.edu.ru/ffec/econ-index.html
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебные лаборатории кафедры астрономии и космической геодезии, учебный
вычислительный центр геодезического факультета МИИГАиК, оргтехника, доступ к сети
Интернет (во время самостоятельной подготовки).
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Геодезия и дистанционное зондирование» и
профилю подготовки «Космическая геодезия и навигация»
Автор:
Яшкин Станислав Николаевич, профессор кафедры астрономии и
космической геодезии, Московский государственный университет геодезии
и картографии (МИИГАиК)
Рецензент:
Программа одобрена на заседании Методической комиссии геодезического факультета
от ___________ года, протокол № ________.
6