وصف نظام الأقمار الصناعية:
تعمل الأقمار الصناعية (NNSS) في مدارات قطبية دائرية على ارتفاع 1000 كيلومتر تقريبًا فوق سطح الأرض، الوقت اللازم لإكمال المدار (الفترة المدارية) حوالي 105 دقيقة، يتسبب دوران الأرض في عبور قمر صناعي لخط الاستواء في كل ثورة بحوالي 26 درجة في خط الطول غرب المعبر السابق.
ينقل كل قمر صناعي ما يشار إليه باسم “التقويم الفلكي للبث” والذي يصف موقع القمر الصناعي في الفضاء، التقويم الفلكي هو مدار متوقع يعتمد على ملاحظات دوبلر التي تم الحصول عليها سابقًا من قبل أربع محطات تتبع تقع في الولايات المتحدة.
كما أن أرصاد دوبلر الساتلية التي تم تخفيضها باستخدام التقويم الفلكي الإذاعي تعطي مواضع نقطة بدقة كافية لتلبية متطلبات العديد من مستخدمي الأقمار الصناعية (NNSS)، يوجد تقويم “دقيق” أكثر دقة يتم إنشاؤه لسواتل (NNSS) مختارة من رصدات دوبلر التي تم الحصول عليها بواسطة شبكة تتبع (تسمى TRANET) تتكون من 15 إلى 20 محطة.
تم تحسين دقة تحديد المواقع لملاحظات المحطة المفردة بشكل كبير عند استخدام التقويم الفلكي الدقيق، يتم حساب هذه العناصر المؤقتة بواسطة وكالة رسم الخرائط الدفاعية (DMA) لدعم التطبيقات الجيوديسية التي تتطلب مواقع نقطية بدقة متر واحد.
كيف يتم استخدام الأقمار الصناعية في عمليات الجيوديسيا؟
طرق المراقبة:
يمكن وضع النقاط على سطح الأرض من خلال أوضاع مختلفة (تحديد موضع النقطة أو تحديد موضع النقطة المتزامن أو الانتقال أو القوس شبه القصير أو القوس القصير) باستخدام إما التقويم التقويمي الإذاعي أو التقويم الفلكي الدقيق. وفي وضع تحديد الموقع النقطي يتم استخدام العديد من الممرات التي تم جمعها مع مستقبل دوبلر واحد مع التقويم الفلكي؛ لتحديد موقع محطة مستقلة في إحداثيات مركزية الأرض (X ، Y ، Z) المشار إليها في نظام إحداثيات القمر الصناعي المتمركز حول الأرض.
يمكن التعبير عن إحداثيات مركزية الأرض في إحداثيات جيوديسية (خطوط الطول والعرض والارتفاع فوق الشكل الإهليلجي)، يمكن تحويل مواضع دوبلر المحددة بواسطة التقويم الفلكي بشكل مباشر إلى النظام الجيوديسي العالمي 1972 (WGS-72) الذي تمت مناقشته في الفصل الثامن.
تحديد المواقع:
عند استخدام أسلوب تحديد موضع النقطة كتقنية مسح دوبلر قد يرغب المستخدم في تحويل إحداثيات مركزية الأرض المشتقة من الساتل دوبلر إلى النظام الجيوديسي المحلي، تتطلب عملية اشتقاق تحولات الإحداثيات وتحويل موضع دوبلر فهماً شاملاً لمفاهيم وإجراءات تحويل الإسناد.
يسمح احتلال محطة ذات إحداثيات جيوديسية محلية معروفة باشتقاق معلمات التحويل لاستخدامها لاحقًا مع مواضع دوبلر التي لم يتم إنشاؤها على محطة مرتبطة بالنظام الجيوديسي المحلي.
في وضع تحديد المواقع المتزامن تكون المحطات مشغولة في وقت واحد بأرقام من اثنين أو أكثر، يتم تقليل البيانات بشكل مستقل كما هو الحال في وضع تحديد المواقع وتختلف لتكوين مواضع نسبية، يتم تنفيذ الملاحظات المتزامنة خلال فترة زمنية مشتركة، ولكنها لا تتضمن بالضرورة تمريرات ساتلية مشتركة.
يتم جمع الملاحظات في وقت واحد عادة في محطتين، يتم استخدام هذا الوضع للحصول على مواضع نسبية دقيقة للغاية حتى لو لم تكن الإحداثيات الدقيقة متوفرة، عند استخدام التقويم الفلكي للبث يؤدي الارتباط الإحصائي الذي يتم إجراؤه أثناء تقليل البيانات إلى تحسين دقة تحديد الموقع.
مصادر الخطأ الرئيسية التي تؤثر على تحديد موقع القمر الصناعي الفردي هي أخطاء التقويم الفلكي وأخطاء الانكسار، يكون التعويض المحسن عن هذه الأخطاء ممكنًا عند تلقي نفس الإشارة في مواقع منفصلة، عادةً ما يقتصر الحد الأقصى للمسافات بين المواقع على حوالي 500 كيلومتر (أو أقل إذا كان يجب الحفاظ على قابلية المقارنة مع التحكم الحالي) بحيث يمكن تتبع الأجزاء المرغوبة من ممرات القمر الصناعي في وقت واحد، أثناء المعالجة يعد فرض التزامن لنقاط البيانات أمرًا اختياريا، عندما يتم فرض التزامن يشار إليه عمومًا على أنه انتقال صارم.
المواضع النسبية:
على الرغم من أن وضع النقطة هو الأسلوب الأقل دقة لاستخدامه عندما يتوفر فقط التقويم الفلكي للبث، فإنه يمكن تنفيذ هذه التقنية بجهاز استقبال واحد وحسابات بسيطة إلى حد ما، تعد تقنيات النقل والقوس القصير هي أكثر الأوضاع دقة عندما لا يكون التقويم الفلكي الدقيق متاحًا، ولكن بالنسبة لهذه الأنماط، تكون الإجراءات الميدانية والحسابية أكثر تعقيدًا.
نظرًا لأن سواتل (NNSS) قادرة على توفير التقويم الفلكي الإذاعي فقد يكون استخدام التقويم التقويمي الإذاعي أكثر اقتصادا من التقويم التقويمي الدقيق لتلبية متطلبات المسح، هذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من فترة الاحتلال للمحطة، يمكن أيضًا إجراء معالجة البيانات بسرعة أكبر لأنه لا يضيع الوقت في انتظار تتبع البيانات المدارية اللاحقة من أجل إنشاء التقويمات الدقيقة.
