Геодезическая астрономия с основами астрометрии

1
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Утверждаю
_______________________
Руководитель ООП
по направлению 21.05.01
зав. кафедрой
Инженерной геодезии
проф. М.Г. Мустафин
«__» _____________ 2015 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ
С ОСНОВАМИ АСТРОМЕТРИИ»
Направление подготовки (специальность): 21.05.01 «Прикладная геодезия»
Специализация: 01. «Инженерная геодезия»
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель: доцент А.В. Зубов
Санкт-Петербург
2015
2
1. Цели и задачи дисциплины: Геодезическая астрономия занимается определением положения места на земле, море, в космическом пространстве и на
других планетах. Задачей геодезической астрономии с основами астрометрии
является определение с помощью переносных геодезических приборов географических координат места и времени наблюдений.
Основная цель дисциплины – дать студентам теоретические знания и
практические навыки по производству астрономических наблюдений при
определении географических координат и азимутов земного предмета применительно к решению инженерно-геодезических задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП: С3.Б.4. Профессиональный цикл.
Дисциплина «Геодезическая астрономия с основами астрометрии»
входит в состав базовой части дисциплин математического и естественнонаучного цикла подготовки специалистов по направления 21.05.01 и изучается в 6 семестре.
Изучение дисциплины базируется на знаниях и умениях, полученных
при изучении дисциплин: «С2.Б.1. Математика», «С2.Б.6. Астрономия»,
«СЗ.Б.2. Геодезия».
Данная дисциплина является предшествующей для получения знаний
и умений по следующим дисциплинам: «СЗ.Б.3. Высшая геодезия и основы
координатно-временных систем», «СЗ.Б.6. Космическая геодезия и геодинамика», «С3.Б.14. Прикладная геодезия», «С3.Б.15. Общая картография»,
«СЗ.Б.21.Инженерно-геодезические изыскания».
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
Общекультурные компетенции (ОК):
- (ОК-10) способность самостоятельно применять методы познания,
обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том
числе в новых областях, не связанных непосредственно со сферой деятельности, развития социальных и профессиональных компетенций.
Профессиональные компетенции (ПК):
Общепрофессиональные:
- (ОПК-8) владение основными способами, методами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером.
Профессиональные:
-(ПК-12) владение методами полевых и камеральных работ по созданию и развитию астрономических пунктов. Профессионально применять на
практике методы геодезической астрономии применительно к решению всего
комплекса инженерно-геодезических задач.
В результате изучения дисциплины студент должен:
3
Знать: - теорию способов определения астрономических широт, долгот
и азимутов направлений.
Уметь: самостоятельно определять географические координаты и
астрономические азимуты направлений на земные предметы с точностью,
необходимой и достаточной для решения инженерно-геодезических задач.
Владеть: разными методами геодезической астрономии для математической
обработки результатов измерений. Владеть точными и высокоточными приборами для выполнения астрономических определений.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4,00 зачетных единиц.
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
Всего
Семестры
часов
6
64
64
Лекции
32
32
Практические занятия (ПЗ)
32
32
44
44
22
22
22
22
Экз.
(36)
144
Экзамен
(36)
4
4
В ТОМ ЧИСЛЕ:
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Работа с литературой
Вид промежуточной аттестации (зачет,
экзамен)
Общая трудоемкость, час
зач. ед.
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
144
Всего часов
64
32
4
Практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Расчетно-графические работы
Подготовка к экзамену
Общая трудоёмкость (4.00 зач. единицы)
32
44
22
22
108
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины.
№ Наименование разп/п дела дисциплины
1. Раздел 1.
Введение
2.
3
4
Содержание раздела
Предмет геодезической астрономии, разделение на отдельные дисциплины. Связь геодезической астрономии с другими науками. Значение
астрономии в решении основных задач высшей
геодезии, космической геодезии и картографии.
Раздел 2.
Понятие о геодезических, геоцентрических
Сферические коор- и географических системах координат. Вспомодинаты
гательная небесная сфера, основные точки, дуги
и круги на ней. Связь между экваториальными
системами координат. Формула звездного времени. Связь между географическими и небесными
координатами. Основные астрономические теоремы. Параллактический треугольник и его элементы. Переход от одной системы небесных координат к другой. Звездные каталоги, эфемериды.
Дифференциальные изменения зенитных расстояний и азимутов светил. Видимое годичное движение Солнца.
Раздел 3.
Звездное время. Время истинное и среднее,
Измерение времени поясное и декретное. Задачи на исчисление времени. Критическая дата. Неравномерность вращения Земли. Атомное время. Движение географических полюсов Земли. Квазиравномерное
время. Земное динамическое время. Предварительное знакомство с Астрономическим Ежегодником (АЕ). Интерполирование с часовыми изменениями.
Раздел 4.
Прецессия и нутации. Суточная, годичная и
Учёт факторов, извековая аберрации. Собственное движение звезд.
меняющих положе- Суточный и годичный параллакс светил. Паралние светил
лакс Солнца. Астрономическая рефракция. Элементарная формула рефракции. Рефракция сред-
5
5
Раздел 5.
Определение широты.
6
Раздел 6.
Определение долготы
няя и истинная. Пулковские таблицы рефракции.
Основы фундаментальной астрометрии. Определение прямых восхождений и склонений светил.
Вычисление видимых координат звезд. Хронометры средние и звездные. Общие принципы
определения времени, географических координат
и азимутов направлений.
Определение широты места по измеренным зенитным расстояниям светил. Теоретические основы способа, выгоднейшие условия
наблюдений. Порядок производства наблюдений.
Редукция измеренных зенитных расстояний на
меридиан. Вывод формулы редукции на меридиан. Определение широты по измеренным зенитным расстояниям Полярной. Составление рабочей эфемериды Полярной. Порядок наблюдений
и схема вычислений. Приближенное определение
широты по Полярной с вычислениями по таблицам АЕ. Приближенное определение широты по
Солнцу. Особенности определение широты по
зенитным расстояниям Солнца. Схема журнала
наблюдений и его обработка. Последовательность вычислений, оценка точности. Определение широты по способу Певцова. Теоретические
основы способа. Выгоднейшие условия для
наблюдений. Рабочие эфемериды пар звезд. Порядок наблюдений. Поправка за уровень. Сравнение способов Талькотта и Певцова. Определение
цены деления уровня по способу Комстока. Теоретические основы способа, порядок выполнения
исследования. Схемы для вычислений, оценка
точности.
Определение разности долгот. Передача
поправки хронометра на другие моменты. Понятие о личном уравнении наблюдателя. Определение времени с помощью измерения зенитных
расстояний светил. Выгоднейшие условия для
наблюдений. Подготовка к наблюдениям и порядок их выполнения. Обработка результатов
наблюдений и формулы для вычислений, оценка
точности. Определение поправки хронометра по
Солнцу. Выгоднейшие условия для наблюдений.
Обработка результатов и оценка точности. Определение времени по способу Цингера. Теоретические основы способа. Выбор выгоднейших усло-
6
7
8
вий для наблюдений. Рабочие эфемериды пар
Цингера. Методика выполнения наблюдений.
Обработка наблюдений, оценка точности. Современный способ определения долгот с применением радио. Программы наблюдений. Поправки за
скорость распространения электромагнитных
волн, за эталонное время, за ход хронометра и за
короткопериодическую
нутацию.
Личноприборная разность. Вывод долготы и оценка
точности ее определения.
Раздел 7.
Обзор способов определения астрономиОпределение азиму- ческих азимутов. Теоретические основы опредета направления
ления азимута направления на земной предмет.
Выгоднейшие условия для наблюдений и требования к точности определения широты места.
Ориентирование теодолита в меридиане относительно точки юга. Формулы для вычисления азимутов светил (Полярной и Солнца). Определение
астрономического азимута направления на земной предмет по часовому углу Полярной. Методика наблюдений, формулы и схемы для вычислений, оценка точности. Определение поправка и
хода хронометра по приему радиосигналов времени. Определение азимута направления из
наблюдений ярких звезд. Определение азимута
направления на земной предмет по часовому углу
Солнца. Выгоднейшие условия для наблюдений.
Порядок наблюдений, особенности фиксирования
мометнов прохождения Солнца. Формулы и схемы для вычислений, оценка точности. Приведение широт, долгот и азимутов к центрам геодезических пунктов и к среднему полюсу. Схема для
вычислений. Связь между астрономическим и
геодезическим азимутами и дирекционным углом.
Раздел 8
Фундаментальные обсерватории. Меридианные
Основы фундамен- круги. Телескопы, их виды. Заключение по курсу.
тальной астрометрии
5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечивающими (последующими) дисциплинами.
№№
п/п
Наименование
обеспечиваемых
№№ разделов дисциплины, необходимые для изучения последующих
7
1
2
3
3
5
дисциплин
Разделы
Высшая геодезия с
основами координатно-временных
систем
Космическая геодезия и геодинамика
Прикладная геодезия
Общая картография
Инженерно-геодезические изыскания
2
+
3
+
дисциплин
4
5
+
+
+
+
6
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий.
№№ Наименование разделов дисЛекции
п/п циплины
1
Введение
2
2
Сферические координаты
2
3
Измерение времени
2
4
Учет факторов, изменяющих
6
положение светил
5
Определение широты
8
6
Определение долготы
6
7
Определение азимута направ4
ления
8
Основы фундаментальной аст2
рометрии
Итого
32
7
+
Практич.
занятия
2
4
4
2
Всего
часов
4
6
6
8
8
4
8
16
10
14
-
2
32
64
6. Лабораторный практикум – лабораторный практикум не предусмотрен
учебным планом.
7. Практические занятия.
№№ Номер раздела Наименование практичеп/п
дисциплины
ских. работ
1
5.1.1; 5.1.2
Решение параллактических треульльников
2
5.1.3; 5.1.4
Вычисление видимых
координат звезд
3
5.1.5
Вычисление широты
4
5.1.6
Вычисление долготы
5
5.1.7
Вычисление азимута
Трудоемкость
в часах
6
6
8
4
8
8
8. Тематика курсовых работ. – курсовой проект (работа) не предусмотрен
учебным планом.
9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
а) основная литература.
Пандул И.С. Геодезическая астрономия применительно к решению инженерно-геодезических задач. СПб: Политехник, 2010.
б) дополнительная литература.
Дагаев М.М. Сборник задач по астрономии. М.: Просвещение, 1980.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Специализированные аудитории, используемые при проведении лекционных и практических занятий, оснащены мультимедийными проекторами и
комплектом аппаратуры, позволяющей демонстрировать текстовые и графические материалы.
На практических занятиях используются астрономические ежегодники
для вычисления эфемерид звезд и других небесных тел.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
Курс предполагает как аудиторную (лекции и практиченские работы),
так и самостоятельную работу студентов.
На лекциях излагаются основные теоретические положения и концепции курса, дающие студентам информацию, соответствующую программе.
При изложении материала следует пользоваться иллюстративным материалом, ориентированным на использование мультимедийного оборудования.
Практические работы, прежде всего, направлены на закрепление знаний, полученных студентом на лекционных занятиях, а также на развитие способности обучающегося к проведению астрономических измерений для определения широты, долготы геодезических пунктов различными методами.
Образовательные технологии: метод модульного обучения, при котором учебный материал структурирован по отдельным модулям, что позволяет наилучшим образом реализовать деятельностный подход, сформировать
ключевые компетенции самообучения и саморазвития, способность принимать решения, оценивать свою деятельность; преимущества этой технологии:
во-первых, предоставляет возможность учащимся работать индивидуально, в
присущем только им темпе, в парах или группах; во-вторых, обеспечивает
«мягкие» формы контроля; для применения данной технологии создано
большое число индивидуальных программ, заданий, материалов для самоконтроля.
В течение преподавания дисциплины в качестве формы аттестации
студентов используется методика ежемесячной аттестации обучающегося по
итогам выполнения практических работ. По итогам обучения в 6-ом семестре
проводится экзамен.
9
Разработчики:
каф. ИГ, доц.
А.В. Зубов
Эксперты:
каф. ИГ, доц.
каф. ИГ, доц.
Ю.Н. Корнилов
В.Г. Потюхляев