REVISION OF ORDNANCE SURVEY 1:2500 SCALE MAPS

With the completion of its programme to produce a national series of 1:2500 scale maps of rural areas, the Ordnance Survey is now faced with the major task of maintaining it up to date and making the revision information available to map users. The organisation and techniques for this are discussed, as are a number of innovations which are being considered.

Résumé

Avec l'achèvement du programme de réalisation de la série cartographique nationale à l'échelle du 1:2500 des régions rurales, l'Ordnance Survey doit maintenant faire face au maintien à jour de cette série et à la mise à disposition des usagers des données de révision, ce qui va constituer sa tâche principale. Une discussion sur l'organisation et les techniques correspondantes est fournie, prenant en compte l'examen de nombreuses innovations.

Zusammenfassung

Nach Fertigstellung der Kane 1:2500 von ländlichen Gebieten besteht für den Ordnance Survey jetzt die Aufgabe, diese Karte laufend zu halten und die Ergänzungen den Kartennutzern bereitzusteller. Diskussion der Organisation und Verfahren dafür sowie einiger Neuerungen, die in Erwägung gezogen werden.     

DIGITAL TECHNIQUES FOR 1:50000 SCALE MAPPING AND REVISION

This paper discusses techniques for the acquisition of digital topographic data and the automation of cartographic processes for map production used by the Surveys and Mapping Branch, Department of Energy, Mines and Resources, Canada.

Résumé

Ce texte présente une discussion sur les techniques utilisées au Service géographique fédéral Canadien dans le domaine de la saisie des données topographiques numériques et de l'automatisation des procédés cartographiques pour la production des cartes.

Zusammenfassung

Im Artikel werden die Verfahren zur Gewinnung digitaler topographischer Daten und die Automation kartographischer Prozesse zur Kartenherstellung in Kanada diskutiert.     

AN ALGORITHM FOR THE CALIBRATION OF AERIAL PHOTOGRAPHIC SYSTEMS

The algorithm presented assumes a preliminary determination of the elements of inner orientation and bases its mathematical model on the collinearity condition, from which projective equations are derived. Linearisation of condition equations is based on Taylor's expansion, whilst the subsequent solution follows iteration cycles. The method aims to derive composite corrections to image coordinates, with the aid of test field data.

Résumé

L'auteur présente un algorithme oú l'on suppose déterminés au préalable les éléments d'orientation interne. La modélisation mathématique s'appuie sur les conditions de co-linéarité et sur les équations qui en résultent en projection. On linéarise les équations de conditions en utilisant un développement en série de Taylor, et l'on obtient la solution correspondante par itération. La méthode vise à apporter des corrections aux coordonnées images en utilisant les données d'un polygone d'essai.

Zusammenfassung

Bei dem dargestellten Algorithmus wird die vorläufige Bestimmung der Elemente der inneren Orientierung angenommen, und das mathematische Modell basiert aufder Kollinearitätsgleichung, woraus perspektive Gleichungen abgeleitet werden. Die Linearisierung der Bedingungsgleichungen erfolgt durch Anwendung der Taylor-Reihe, was für die folgenden Berechnungen einen iterativen Prozess bedingt. Mit der Methode wird angestrebt, Bildkoordinaten mit Hilfe von Testfelddaten zu verbessern.     

Les mouvements de l'ecorce terrestre et leur observation geodesique

Conclusion Les exemples cités dans cet article et étudiés en Tchécoslovaquie montrent que sur la terre entière, se produisent des mouvements de l'écorce terrestre, horizontaux et verticaux, positifs et négatifs. En même temps on peut constater que ce sont les régions de tectonique jeune qui subissent ces mouvements et qu'ils s'y manifestent beaucoup plus intensivement (système slovaco—carpathien) que sur les masses de continent plus stables de l'écorce terrestre (Bohême et Moravie—Massif de Bohême) et que dans les régions séismiquement actives (bassin de Komarno en Slovaquie du Sud) leur direction peut changer. On peut supposer que ces mouvements provoquent certaines tensions dans les roches de l'écorce terrestre. Si une réserve suffisante d'énergie potentielle s'accumule en forme de tensions élastiques, il suffit d'une impulsion insignifiante (par ex. des dérangements aux lieux, fatigués tectoniquement, une altération du milieu minier par l'exploitation, etc..) pour transformer l'énergie potentielle accumulée en énergie cinétique. Ensuite se produisent des pressions des roches, des secousses et des dérangements différents de la structure des roches et par suite des mouvements secondaires. A. PELNAR conclut également que les secousses dans les mines de Pribram en Bohême peuvent être causées par des mouvements verticaux petits, mais bien impétueux des massifs, montagneux, moyennant quoi une énergie considérable se libère par un, écrasement des établissements miniers. Comme les mouvements mentionnés sont fonction du temps, les changements de tension et les déformations dans les roches et leurs conséquences se présentent comme une fonction du temps. L'importance des études de l'écorce terrestre est immense non seulement au point de vue scientifique (géologie, géodésie, géophysique), mais aussi au point de vue pratique (géologie d'ingénieur, industrie minière). L'étude détaillée des mouvements de l'écorce terrestre, de leurs causes, de l'énergétique, de l'action, de la connection et des conséquences de leurs marques permettra de résoudre un nombre de problèmes, parmi les autres même le problème des pressions et des couches montagneuses et aidera à résoudre maintes discussions à cet égard (voir par ex. la discussion entre le savant tchèque A. PELNAR et le spécialiste G. SPACKELLER sur la question de savoir si les secousses à Ostrava sont causées par les dernières manifestations du plissement varisque ou si elles sont provoquées par l'exploitation des mines ou toute autre cause inconnue. Les mouvements du groupe B joueront aussi un r?le important dans la solution de ces problèmes.     

Campagne Diademe Resultats obtenus en geodesie semi-dynamique a l'aide de mesures Doppler

Conclusions Le traitement des mesures Doppler sur des périodes voisines de 1 jour permet, par correction différentielle utilisant un bon modèle théorique, de retrouver les coordonnées,X, Y des stations du triangle méditerranéen avec des dispersions respectives de50 mètres et15 mètres. Bien que la coordonnéeZ soit moins bien déterminée, dispersion pouvant atteindre200 mètres, on peut retrouver les dimensions du triangle. L'analyse spectrale de la matrice de covariance fait appara?tre comme la plus grande composante de l'ellipso?de d'erreur, la cote du centre de gravité au-dessus du plan équatorial. Ceci peut s'expliquer par un manque de diversité des passages (période courte), un réseau d'observation trop restreint et dans le même hémisphère (mauvaise détermination dui), des imperfections du modèle de perturbations (Harmoniques de résonances, frottement). L'élimination des paramètres internes et la résolution, sur les seuls déplacements significatifs, diminue la dispersion à une dizaine de mètres surX, Y etZ. Ces résultats ne constituent qu'une première étape d'un traitement systématique en cours, qui sera exposé au COSPAR 1969.     

Etude comparative des differents resultats obtenus en geodesie spatiale sur le reseau europeen

Conclusions Les différentes méthodes de géodésie spatiale utilisées sur le réseau européen ont prouvé la possibilité d'établir un réseau primaire à grandes milles, entre1500 et2000 kilomètres, avec une précision de3 à5 mètres sur les cordes, et d'environ0″5 sur l'orientation, et peut-être mieux. Le dépouillement complet de l'expérienceRCP 133 pourra confirmer ces chiffres et permettra de vérifier en particulier le facteur d'échelle trouvé. Les méthodes géométriques semblent les plus adaptées à ce travail, mais il serait nécessaire d'atteindre la précision ultime des Lasers:30 cm et d'utiliser les photographies d'écho Laser, l'expérience préliminaire réalisée par l'ONERA étant plus qu'encourageante à ce sujet. Les méthodes semi-dynamiques ont prouvé qu'avec un bon modèle de potentiel, on pourrait retrouver, même à l'échelle d'une portion de continent, la position du centre de gravité de la terre avec une précision d'environ20 mètres. Là encore, on peut espérer mieux: amélioration du modèle, choix de la période de traitement, utilisation d'autres satellites, utilisation de mesures photographiques (pour fixer l'orientation) et Laser. Le réseau constitué par les observations sur Pageos, avec pour échelle la distance San Fernando—Haute Provence, sera déjà une première réalisation de réseaux primaires. Mais il serait probablement souhaitable, à l'occasion du lancement de GEOS-C, d'établir un réseau optimisé et avec le maximum de précision.     

Le projet gradio et la determination a haute resolution du geopotentiel

Résumé Une des techniques de détermination fine et globale du champ de gravitation terrestre U est la gradiométrie spatiale, dans laquelle on mesure à bord d'un satellite sur orbite basse certaines combinations linéaires des composantes du tenseur ∂² U/∂x_i ∂x_j dans des axes {x _i } liés au satellite. Un tel projet, appelé GRADIO, est actuellement à l'étude en France et pourrait aboutir à partir de 1990. Après avoir rappelé les objectifs scientifiques d'une telle mission, nous en donnons les spécifications—étayées par une série d'études analytiques; nous définissons ensuite le satellite porteur et ses caractères techniques, en insistant sur les points délicats de la faisabilité (facteurs d'échelle des micro-accéléromètres constituant l'appareil, connaissance de l'attitude...) et en présentant des idées de solution en cours d'approfondissement.

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Summary Satellite gradiometry arises as one of the methods for improving our knowledge of the global Earth gravity field at high resolution: by means of micro-accelerometers on board a low orbiting spacecraft, linear combination of the gravity tensor components ∂² U/∂x_i ∂x_j are measured in a satellite-fixed reference frame {x _i }. Based on this technique, a project named GRADIO is presently under study in France and could fly in 1990 at the earliest. After the scientific objectives of that experiment have been reviewed, the measurement specifications are given as coming from various analytical studies. The platform and its characteristics are then defined: the critical realization problems (scale factors of the micro-accelerometers, spacecraft attitude control and restitution) are pointed out together with some ideas for their solution which are under analysis and require further study.

     

Regional adjustment of inertial gravity disturbance vector measurements by optimal two-dimensional smoothing

A two-dimensional signal processing algorithm is developed to obtain smoothed estimates of the gravity disturbance vector from vector measurements obtained by an inertial surveying system. The method differs from a conventional least squares regional adjustment of such measurements in that it accommodates a signal model in the smoothing process. Using principles from the physical theory of geodesy, it is shown that for a local region on the surface of the earth, an appropriate signal model is obtained by applying the two-dimensional Laplacian operator to a function representing the surface disturbance potential and equating the result to spatial white noise. The model of the vector measurement is the three orthogonal spatial derivatives of a three dimensional disturbance potential evaluated at the surface contaminated by additive white noise. The problem of simultaneous smoothing of all the gravity disturbance measurements from all survey traverses in the region is solved by representing the surface disturbance potential by a two-dimensional Karhunen-Loeve expansion that makes no specific reference to either the geometry or the ordering of the parameter space, thereby making no assumptions of causality, stationarity or isotropy. The problem of estimating the gravity anomaly and the two vertical deflection components reduces to estimating the Karhunen-Loeve coefficients which are uncorrelated and rapidly converging. Simulation results as well as smoothing of actual gravity disturbance vector measurements obtained by the U.S. Army Engineer Topographic Laboratories (USAETL) with the Rapid Geodetic Survey System (RGSS) at the White Sands Missile Range (WSMR) are presented in the paper. An analysis of these results shows that the optimal two-dimensional smoother obtains a performance benefit relative to conventional regional least squares by a factor of 2 and a benefit relative to single-traverse smoothed results by a factor of 4.

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Sommaire Un algorithme de traitement du signal en deux dimensions est développé pour obtenir une estimation lissée du vecteur de la perturbation de la pesanteur à partir des mesures de vecteur obtenues avec un système d’arpentage inertiel. La méthode diffère d’un compensation régionale conventionnelle par moindres carrés de telles mesures, par le fait qu’elle contient un modèle du signal dans le processus de compensation. En s’appuyant sur les principes de la géodésie physique, il est montré que pour une région locale de la surface de la terre, un modèle approprié du signal est obtenu en appliquant l’opérateur à deux dimensions de Laplace à une fonction représentant le champ perturbateur à la surface de la terre et égalisant le résultat à un bruit blanc spatial. Le modèle du vecteur de mesures est défini par les trois dérivées spatiales de la fonction tridimensionnelle du potentiel perturbateur évaluées à la surface et contaminées par un bruit blanc. Le problème du lissage de toutes les mesures de gravité perturbatrice obtenues à partir des polygonales effectuées est résolu en représentant le potentiel perturbateur à la surface à l’aide d’un développement Karhunen-Loeve à deux dimensions qui ne fait aucunement référence à la géométrie ou à l’ordre des paramètres; ceci prévient toute dépendance spatiale des points adjacents. Le problème de l’estimation de l’anomalie de la gravité et des deux composantes de la déviation de la verticale se réduit à celle des coefficients Karhunen-Loeve qui sont non-corrélés et convergent rapidement. Les résultats de simulation aussi bien que le lissage des données du vecteur de perturbation de la pesanteur foumi par l’U.S. Army Engineer Topographics Labs (USAETL) sont présentés. L’analyse de ces résultats montre que le lissage optimal à deux dimensions améliore les résultats par un facteur 2 comparés aux résultats d’une compensation régionale par moindres carrés, et par un facteur 4 comparés aux résultats lissés d’une simple traverse.

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Presented at the Second International Symposium on Inertial Technology for Surveying and Geodesy, Banff, Canada, June 1–5, 1981.     

On the weight function in astronomical levelling with areally distributed deviation-of-the-vertical stations

Summary Consideration of the sources of error of the astronomical levelling appears to lead to an error or weight function of the form (6), possibly in some cases the more general expression (7). The coefficients must in every single instance be empirically determined from the material itself; here we primarily make use of the triangle closure errors in combination with the demand that the mean error μ₀ of the unit of weight be the same, independent of the size of the triangle.—Application of this procedure to the material from Finland (255 stations of deviation of the vertical, combined into 337 triangles) can be regarded as a confirmation of expression (6) with ε=±0″.30, κ=±0″.010/km, μ₀=±6.7 cm (s ₀=31.6 km). The coefficients are between themselves so similar, that their combined effect can hardly be distinguished from a purely cubic function, which therefore was used as a base for the computation of the geoid.—On the other hand, bothDe Graaff-Hunter's material from Czecho-Slovakia [3] and that ofLitschauer from Austria [8] lead to purely quadratic functions of error, a result which can be interpreted so, that in these cases the coefficient of the biquadratic interpolation term is so small, that it cannot be statistically demonstrated.

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Zusammenfassung Eine Betrachtung der Fehlerquellen des astronomischen Nivellements scheint auf eine Fehler- oder Gewichtsfunktion von der Form (6), evtl. in gewissen F?llen auf den allgemeineren Ausdruck (7) zu führen. Die Koeffizienten sind auf empirischem Wege aus dem Material selbst zu bestimmen; hierbei bieten sich in erster Linie die Dreiecksschlussfehler in Kombination mit der Forderung, dass der mittlere Fehler μ₀ der Gewichtseinheit von der Gr?sse des Dreiecks unabh?ngig sein muss. —Die Anwendung der Methode auf das finnische Material (255 Lotabweichungsstationen, zu 337 Dreiecken verbunden) kann als eine Best?tigung der Formel (6) gedeutet werden, mit ε=±0″.30, κ=±0″.010/km. μ₀=±6.7 cm (s _o=31.6 km). Die beiden Glieder sind einander so nahe gleich, dass ihre summe sich kaum von einer rein kubischen Funktion unterscheidet, und diese wurde daher der Geoidberechnung zu Grunde gelegt.—Dagegen führen sowohlDe Graaff-Hunters Material aus der Tscheckoslovakei [3] wie auchLitschauers Daten aus ?sterreich [8] auf rein quadratische Fehlerfunktionen, ein Ergebnis, das wohl dahin zu deuten ist, dass in diesen F?llen der Koeffizient des biquadratischen Interpolationsgliedes so klein ist, dass er sich nicht statistisch nachweisen l?sst.

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Resumen El estudio de las causas de error en la nivelación astronómica conduce a un error de la forma (6) o de la forma más general (7) en la función de los pesos. En cada caso los coeficientes deben ser deducidos empíricamente de los resultados numéricos; se parte aquí del criterio de cierre de los triángulos y el del valor del error medio de la unidad de peso que debe ser independiente de las dimensiones del triángulo. La aplicación de este método a los resultados finlandeses (355 estaciones de desviaciones para 337 triángulos) puede considerase como una confirmación de la expresión (6) con . Los ceficientes son tan idénticos entre sí que su efecto combinado no puede distinguirse sino dificilmente de una función cúbica, que se ha utilizado para el cálculo del geoide. Los resultados del Dr.De Graaff-Hunter en Checoeslovaquia y de Mr.Litschauer en Austria dan los valores del 2° grado, que puede interpretarse diciendo que el término bicuadrático no es significativamente diferente de cero.

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Résumé L'étude des causes d'erreur dans le nivellement astronomique amène à une erreur de la forme (6) ou de la forme plus générale (7) dans la fonction des poids. Dans chaque cas les coefficients doivent être tirés empiriquement des résultats numériques; on se base ici sur le criterium de fermeture de triangles et la valeur de l'erreur moyenne de l'unité de poids qui doit être indépendante des dimensions du triangle. L'application de cette méthode aux résultats Finlandais (255 stations de déviations pour 337 triangles) peut être considérée comme une confirmation de l'expression (6) avec ε=±0″.30 κ=±0″.010/km Les coefficients sont tellement identiques entre eux que leur effet combiné ne peut que difficilement se distinguer d'une fonction cubique que l'on a donc utilisée pour le calcul du géo?de. Les résultats du DrDe Graaff-Hunter en Tchécoslovaquie et deM. Litschauer en Autriche, donnent des valeurs du 2^e degré, ce qui peut s'interpréter en disant que le terme biquadratique n'y est plus significantivement différent de zéro.

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Sommario Lo studio delle cause di errore nella livellazione astronomica conduce ad un errore della forma (6) e della forma più generale (7) nella funzione dei pesi. In ciascun caso i coefficienti devono essere dedotti empiricamente dai risultati numerici; qui ci si basa sul criterio di chiusura dei triangoli ed il valore dell'errore medio dell'unità di peso che deve essere indipendente dalle dimensioni del triangolo. L'applicazione di questo metodo ai risultati finlandesi (255 stazioni di deviazione per 337 triangoli) può essere considerato come una conferma dell'espressione (6) con I coefficienti sono talmente identici tra di loro che il loro effetto combinato non può che difficilmente distinguersi dalla funzione cubica che é stata utilizzata per il calcolo del geoide. I risultati del Dr.De Graaff-Hunter in Cecoslovacchia e del Sig.Litschauer in Austria, forniscono dei valori del secondo ordine, ciò che può interpretarsi dicendo che il termine biquadratico non é significativamente differente dallo zero.

     

A Function Calculator as applied to Geodesy

Summary The range of computation in normal calculators can be extended to functions by providing an usual machine both with a storage unit containing approximate values of functions for arguments in rough steps and factors of interpolation and a device for transferring the values from the storage unit into the calculator proper. Then values of function for any argument may be computed by direct or inverse interpolation from the values stored. Accuracy depends on the number and distribution of the stored values. If usual trigonometric functions are concerned, five-place sometimes even six-place accuracy may be obtained by storing no more than 100 values of function and 100 factors of interpolation. Such a degree of accuracy is sufficient for almost any computation in geodetic operations of lower order, including third-order triangulation. At the Geodetic Institute of the Stuttgart Technische Hochschule a try-out model was developed, with wich the functions sinx, cosx, lanx, cotanx and their inverse functions as well as sec tanx (secant of tangent) and can be computed. As basic machine a hand calculator with Odhner wheels was used. Experiments with the hand try-out calculator showed that the amount of computing erros is only half of that committed in the usual computations by the customary calculators and printed tables of functions. In addition, gain of time was reached in most computations, which amounts to 50 percent in certain problems. Tests also made it clear that the operation of the function calculator even in the actual state of the try-out machine is very simple and can easily be learnt so that also untrained people may operate it. It may be noted that the majority of the persons used in the testing the try-out machine were willing to repeat the computations if so required, by means of the function calculator, but not so with the function tables. Therefore the function calculator appears well suited not only to simplify geodetic computation considerably but also to make it more efficient.

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Zusammenfassung Der Rechenbereich normaler Rechenmaschinen kann dadurch auf Funktionen erweitert werden, dass die Maschine mit einem Speicherwerk, das gen?herte Funktionswerte für grob abgestufte Argumente und Interpolationsfaktoren enth?lt, und einer Einrichtung zur Uebertragung der Werte aus dem Speicherwerk in die Rechenmaschine versehen wird. Die Funktionswerte für beliebige Argumente k?nnen dann durch direkte oder inverse Interpolation aus den gespeicherten Werten berechnet werden. Die Genauigkeit ist abh?ngig von der Anzahl und Verteilung der gespeicherten Grundwerte. Bei den gebr?uchlichen trigonometrichen Funktionen l?sst sich bereits durch Speicherung von nur 100 Funktionswerten und 100 Interpolationsfaktoren eine fünf-teilweise sogar bis sechsstellige Genauigkeit erreichen. Diese Genauigkeit ist für alle Berechnungen der niederen Geod?sie einschliesslich der Triangulation III. Ordnung ausreichend. Im Geod?tischen Institut der Technischen Hochschule Stuttgart wurde eine Versuchsmaschine entwickelt, mit welcher die Funktionen sinx, cosx, tgx, ctgx und ihre Umkehrfunktionen sowie sec tgx (Secans aus Tangens) und berechnet werden k?nnen. Als Grund-maschine wurde eine handbetriebene Sprossenradmaschine verwendet. Die Erprobung ergab, dass die Zahl der durch Unaufmerksamkeit des Rechners bedingten Rechenfehler nur noch halb so gross ist wie bei der üblichen Berechnung mit gew?hnlicher Rechenmaschine und gedruckter Funktionstafel. Ausserdem ergab sich bei den meisten Rechnungen ein betr?chtlicher Zeitgewinn, der bei einer Funktionsdoppelrechenmaschine für bestimmte Aufgaben bis zu 50% betr?gt. Die maschinelle Berechnung von Funktionswerten ist bereits in der vorliegenden Form erheblich einfacher als die Entnahme aus Funktionstafeln, so dass auch ungeschulte Kr?fte eingesetzt werden k?nnen. Die Funktionsrechenmaschine ist demnach geeignet, das geod?tische Rechnen wesentlich zu vereinfachen und wirtschaftlicher zu gestalten.

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Resumen El campo de cálculo en máquinas de calcular normales puede ser ampliado a functiones, proporcionando a la máquina calculadora una unidad-almacén que contenga valores aproximados de funciones para argumentos groseramente escalonados y factores de interpolación, así como un dispositivo para transferir los valores de la unidad-almacén a la calculadora. Entonces pueden ser calculados valores de función para cualquier argumento, por interpolación directa o inversa de los valores almacenados. La precisión depende del número y distribución de los valores almacenados. Cuando se trata de funciones trigonométricas usuales, puede lograrse una precisión del órden de la quinta cifra y en ocasiones de la sexta cifra, con solo el almaceneje de 100 valores de función y de 100 factores de interpolación. Tal grado de precisión es suficiente para cuaquier cálculo en operaciones geodésicas de órden inferior, incluyendo la triangulación de 3^er órden. En el Instituto Geodésico de la ?Technischen Hochschule Stuttgart? fué desarrollado una máquina de ensayo, con la que pueden ser calculadas las funciones sen ϕ, cos ϕ, tang ϕ, cotang ϕ y sus funciones inversas, así como sectang ϕ (secante de tangente) y . Como máquina básica fué empleada una calculadora a mano con ruedas Odhner. Las experiencias realizadas con esta calculadora demostraron que el número de errores de cálculo es solo la mitad de los cometidos en los cálculos corrientes mediante las máquinas de calcular usuales y tablas impresas de funciones. Además, se consiguió una ganancia de tiempo en la mayoria de los cálculos, que llegó a alcanzar el 50 por ciento en ciertos problemas. El cálculo mecánico de valores de funciones es notablemente más sencillo en la forma actual que el manejo de tablas de funciones y puede ser fácilmente aprendido y llevado a cabo por personas sin práctica. La máquina de calcular funciones es, por lo tanto, adecuada, no solo para simplificar notablemente el cálculo geodésico sino también para hacerlo más eficiente.

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Résumé Le domaine d’emploi des machines à calculer normales peut s’étendre à des fonctions quelconques si l’on équipe la machine d’une ?mémoire?, contenant les valeurs approchées de la fonction pour des valeurs largement échelonnées de l’argument et des facteurs d’interpolation, et d’un dispositif permettant de reporter ces valeurs de la ?mémoire? dans la machine. Les valeurs de la fonction pour des arguments quelconques peuvent être calculées par interpolation directe ou inverse à partir des valeurs enregistrées. La précision dépend du nombre et de la répartition de ces valeurs enregistrées. Pour les fonctions trigonométriques usuelles, avec 100 valeurs de la fonction et 100 facteurs d’interpolation, on arrive déjà à la précision de la cinquième ou même de la sixième décimale. Cette précision suffit pour tous les calculs de la géodésie courante, y compris la triangulation de 3^e ordre. A l’Institut Géodésique de l’Ecole Supérieure Technique de Stuttgart, on a établi une machine expérimentale, qui permet de calculer les fonctions sinx, cosx, tgx, ctgx, et les fonctions inverses ainsi que sec tgx (sécante à partir de la tangente) et . Comme machine on a utilisé une machine à main du type roue à dents saillantes. L’expérience a montré que le nombre des erreurs de calcul d?es à l’inattention du calculateur n’était que la moitié de celui constaté dans le calcul usuel avec une machine normale et les tables des fonctions. On a obtenu en outre, pour la plupart des calculs, un gain de temps apréciable, atteignant 50% pour certains problèmes, avec une machine double. Le calcul à la machine des fonctions est, dès maintenant, sous cette forme, sensiblement plus simple que l’interpolation à partir des tables, si bien que l’on peut y employer du personnel peu confirmé. La machine à calculer les fonctions permet donc de simplifier notablement les calculs géodésiques et de les rendre plus économiques.

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Sommario Le possibilità di una normale macchina calcolatrice sono suscettibili di venire estese al calcolo delle funzioni, abbinando alla macchina un’unità-magazzino contenente i valori approssimati di funzioni per opportuni intervalli, unitamente ai coefficienti per l’interpolazione, e ad un congegno per transportare i valori stessi dal magazzino alla macchina calcolatrice vera e propria. I valori della funzione per un argomento qualunque possono allora venir calcolati per interpolazione. La precisione dipende dal numero e dalla distribuzione dei valori immagazzinati. Se si tratta di funzioni trigonometriche, si può raggiungere una precisione di cinque cifre od anche di sei cifre immagazzinando non più di 100 valori della funzione e 100 coefficienti per l’interpolazione. Tale precisione è sufficiente per la maggior parte dei calcoli topografici, inclusa la triangolazione di terzo ordine. All’Istituto Geodetico del Politecnico di Stoccarda è stato costruito un modello siffatto, con il quale è possibile il calcolo dei valori delle funzioni sinx, cosx, tgx, ctgx e funzioni inverse, come pure di sec tgx (secante della tangente). La macchina calcolatrice originaria è una Odhner. Experienze effettuate con questo modello a mano hanno mostrato che gli errori di calcolo sono solo la metà di quelli commessi nelle ordinarie operazioni a mano eseguite da un calcolatore mediante tavole delle funzioni a stampa. Di più, il risparmio di tempo è risultato, in alcuni casi, del 50%. Prove effettuate hanno dimostrato inoltre che l’impiego della macchina cosi modificata risulta molto semplice, e che questo è alla portata anche di personale non specialmente istruito.

     

From kinematical geodesy to inertial positioning

WhenH. Moritz (1967, 1971) studied “kinematical geodesy” for the purpose of separation of gravitation and inertia, especially within combined accelerometer-gradiometer systems, it was hard to believe that within five years time inertial survey systems would be available, exactly operating according to his theoretical design. Here, we attempt to give a geodetic introduction into the fundamental equation of inertial positioning materialized by inertial survey systems with emphasis on a careful error model, including 36 parameters of type time interval, initial positions, initial gravity, varying acceleration, varying gravity gradients, accelerometer bias, accelerometer random uncertainty, accelerometer non-orthogonality, initial misalignment angles, accelerometer scale factor uncertainty. The notion of “multipoint” boundary value problem and initial value problem of inertial positioning is reviwed. So-called “post-mission” adjustment techniques for inertial surveys are discussed.

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Sommaire QuandH. Moritz (1967, 1971) a étudié la géodésie cinématique dans le but de séparer la gravitation et l’inertie, spécialement en combinant accéléromètres et gradiomètres, il était difficile de croire qu’en cinq ans les systèmes d’arpentage inertiels seraient disponibles et fonctionneraient exactement selon ses prévisions théoriques. Ici, nous allons tenter de donner une introduction géodésique à l’équation fondamentale du positionnement inertiel, matérialisée par un système d’arpentage inertiel en soulignant l’importance d’un modèle d’erreur incluant 36 paramètres du genre intervalle de temps, positions initiales, gravité initiale, accélération variable, gradient de la gravité variable, déviation des accéléromètres, incertitude aléatoire des accéléromètres, non-orthogonalité des accéléromètres, angles initiaux des défauts d’alignement, incertitude du facteur d’échelle des accéléromètres. La notion de problème “multipoint” aux limites et du problème de la valeur initiale du positionnement inertiel y est revue. Les techniques de compensation “après la mission” y sont discutées.

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Presented at the 2nd International Symposium on Inertial Technology for Surveying and Geodesy, Banff, Canada, June 1–5, 1981.     

On AGV's navigation in 3-dimensional space

This paper deals with position estimation and path control for Autonomous Guided Vehicles (AGV). To enable a vehicle or a mobile robot in following a continuous virtual path without human control, these techniques play an important role. The relationship between the vehicle's motion in 3-dimensional space and the shape of a curved surface is described. In particular, the introduction of a digital terrain model in dead reckoning is considered. Moreover, a possible nonlinear control is developed based on curvilinear path coordinates, and the proof for global stability is given. To achieve general validity, these topics are treated here independently of the cart's special mechanization (the configuration of steered wheels and driven wheels). Simulation studies are presented to illustrate the investigations.     

Etude de la structure du spectre diurne des marees terrestres par la methode des moindres carres

Résumé Un grand nombre d'enregistrements de gravimètres et de pendules horizontaux ont été analysés dans le but de mettre en évidence les effets de résonance du noyau prévus par différents modèles théoriques. Seuls ont été retenus des enregistrements de longueur suffisante et présentant la meilleure stabilité dans le temps. Les portions d'enregistrement fortement perturbées ont été éliminées sur la base de critères objectifs. Un remarquable accord d'ensemble se dégage pour les constituants principaux et des effets systématiques apparaissent qui présentent certains écarts par rapport aux modèles théoriques. En ce qui concerne la structure fine (π₁ Ψ₁ φ₁) il semble prématuré de conclure.

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Summary Several high quality clinometric and gravimetric tidal series were analysed to investigate the possible liquid core resonance effect in the diurnal spectrum. The disturbed parts of the records were eliminated according to specific criteria. The tidal constituents show a very good internal consistency. Systematic effects appear which do not fit perfectly the theoretical models. As far is the fine structure of the spectrum (π₁ Ψ₁ φ₁) is concerned conclusions would he premature.

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Commission des Marées Terrestres A.I.G. Section V, présenté à la XVI^è Ass. Gén. Grenoble.     

BOOK REVIEWS

Book reviews in this article:
A LAND SYSTEM ATLAS OF WESTERN KENYA. By R. M. S cott , R. W ebster and C. J. L awrance .
THE OVERHAUL OF THE 1 : 2500 COUNTY SERIES OF MAPS. Ordnance Survey Professional Paper No. 25, Ordnance Survey of Great Britain, Southampton.
TERRAIN ANALYSIS: A GUIDE TO SITE SELECTION USING AERIAL PHOTOGRAPHIC INTERPRETATION. By D. S. W ay .
PROCEEDINGS OF MAN-MACHINE INTERFACE IN PHOTOGRAM-METRY. Edited by E. D orrer .
ELEMENTARY AIR SURVEY. By W. K. K ilford .
CARTOGRAPHIE GÉNÉRALE. Tome II: Méthodes et techniques de production. By R. C uenin .
INTERNATIONAL YEARBOOK OF CARTOGRAPHY (Vol. XII, 1972). Edited by E. A rnberger and F. A urada
RESOURCE SATELLITES AND REMOTE AIRBORNE SENSING FOR CANADA. Proceedings of the First Canadian Symposium on Remote Sensing, Ottawa, February 1972. Edited by D. W hite .
LIBYA: AGRICULTURE AND ECONOMIC DEVELOPMENT. Edited by J. A. A llan , K. S. M c L achlan and E. T. P enrose .
ÉTUDE EXPÉRIMENTALE DE ĽAÉROTRIANGULATION SEMI-ANALYTIQUE. RAPPORT SUR ĽESSAI "GRAMASTETTEN". Publication Officielle No. 7 de ľOrganisation Européenne ďÉtudes Photo-grammétriques Expérimentales. By P. W iser .
COORDINATE SYSTEMS AND MAP PROJECTIONS. By D. H. M aling .     

Historical effects of dissolved organic carbon export and land management decisions on the watershed-scale forest carbon budget of a coastal British Columbia Douglas-fir-dominated landscape

Background

To address how natural disturbance, forest harvest, and deforestation from reservoir creation affect landscape-level carbon (C) budgets, a retrospective C budget for the 8500 ha Sooke Lake Watershed (SLW) from 1911 to 2012 was developed using historical spatial inventory and disturbance data. To simulate forest C dynamics, data was input into a spatially-explicit version of the Carbon Budget Model-Canadian Forest Sector (CBM-CFS3). Transfers of terrestrial C to inland aquatic environments need to be considered to better capture the watershed scale C balance. Using dissolved organic C (DOC) and stream flow measurements from three SLW catchments, DOC load into the reservoir was derived for a 17-year period. C stocks and stock changes between a baseline and two alternative management scenarios were compared to understand the relative impact of successive reservoir expansions and sustained harvest activity over the 100-year period.

Results

Dissolved organic C flux for the three catchments ranged from 0.017 to 0.057 Mg C ha^?1 year^?1. Constraining CBM-CFS3 to observed DOC loads required parameterization of humified soil C losses of 2.5, 5.5, and 6.5%. Scaled to the watershed and assuming none of the exported terrestrial DOC was respired to CO₂, we hypothesize that over 100 years up to 30,657 Mg C may have been available for sequestration in sediment. By 2012, deforestation due to reservoir creation/expansion resulted in the watershed forest lands sequestering 14 Mg C ha^?1 less than without reservoir expansion. Sustained harvest activity had a substantially greater impact, reducing forest C stores by 93 Mg C ha^?1 by 2012. However approximately half of the C exported as merchantable wood during logging (~176,000 Mg C) may remain in harvested wood products, reducing the cumulative impact of forestry activity from 93 to 71 Mg C ha^?1.

Conclusions

Dissolved organic C flux from temperate forest ecosystems is a small but persistent C flux which may have long term implications for C storage in inland aquatic systems. This is a first step integrating fluvial transport of C into a forest carbon model by parameterizing DOC flux from soil C pools. While deforestation related to successive reservoir expansions did impact the watershed-scale C budget, over multi-decadal time periods, sustained harvest activity was more influential.

     

Adjustment of European Triangulation

Zusammenfassung Bei der Ausgleichung des Südwest-Blockes und des Nordblockes der europ?ischen Triangulation war es nicht m?glich, die Bowie-Methode anzuwenden, weil die Grundlinien und die Laplaceschen Punkte sich im allgemeinen nicht in den Knotennetzen zwischen Meridianund Parallelkreisketten befinden. Mit Rücksicht hierauf gibt es in dem Schema nur einige wenige Netzteile, die zun?chst für sich ausgeglichen werden konnten; in der Hauptsache mu\te fast der ganze Block in einem Gu? ausgeglichen werden. Die Ausgleichung des südwesteurop?ischen Blockes erfolgte nach der Methode der bedingten Beobachtungen; die Gleichungen der verschiedenen Art wurden durch die Mathematiker des Coast and Geodetic Survey aufgestellt und sofort auf Lochkarten der International Business Machines (IB.M.) übertragen, soda? alle Berechnungen mit Hilfe der I.B.M.-Maschinen rein mechanisch durchgeführt werden konnten. Die Aufl?sung der 2348 Normalgleichungen des süwesteurop?ischen Blocks erfolgte nach der Methode von Doolittle. Die Rechnungen erfolgten auf 6 Dezimalstellen. Die Ausgleichung des Südwest-Blocks erforderte fast 18 Monate Arbeit. Die Ausgleichung des nordeurop?ischen Blocks wurde im Gegensatz hierzu nach vermittelnden Beobachtungen durchgeführt, wobei die vorhandenen Basis- und Laplacebedingungen besonders berücksichtigt werden mu?ten. Sie umfa?t auch den D?nisch-Norwegischen Anschlu?, der mit Hilfe der Hochzieltriangulation hergestellt wurde. Die bereits verliegende Ausgleichung des baltischen Ringes hat die Arbeit weitgebend erleirchtert. Der nordeurop?ische Block ergab ein System von 2475 Normalgleichungen, die in der sehr kurzen Zeit von 3 Monaten gel?st wurden, wobei an den Maschinen sechs Tage pro Woche und t?glich jeweils 16 Stunden gearbeitet wurde. Die Durchführung der Arbeit hat gezeigt, da? die Aufl?sung gro?er Normalgleichungssysteme keine besonderen Schwierigkeiten mehr bereitet, und da? es kaum vorteilhaft ist, in den schw?cheren Teilen des Netzes Ketten auszuscheiden. Dieser Fall trifft in Italien zu. Weiterhin zeigt die Arbeit 1) da? es wohl angebracht w?re, in einigen Teilen des Netzes die Beobachtungen zu wiederholen, 2) da? die astronomischen Fundamental-Meridiane verschiedener L?nder, auf die sich die L?ngen beziehen, oft nur ungenügend übereinstimmen.

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Resumen En la compensación europea no fué posible adoptar el método deBowie, dado que las bases geodésicas y los puntos deLaplace no se encuentran en general en los cruces entre las cadenas meridianas y paralelas; por esta razón no hay en el esquema sino algunas raras figuras compensadas de antemano; todo el resto de la red está compensada en un solo bloque. La compensación del bloque de la Europa Sud-Oeste ha sido efectuada por el método de observaciones condicionadas; las ecuaciones de los diferentes tipos fueron escritas por los matemáticos del Coast and Geodetic Survey, y llevadas inmediatamente a cartas perforadas de la “International Business Machines” (I.B.M.); a partir de ese momento, todo el cálculo se prosiguió por via mecánica con la intervención de las máquinas I.B.M. El método empleado para la resolución de los sistemas normales, cuyo número de ecuaciones para ese bloque era de 2348, es el de Doolittle, empleando inicialmente 6 cifras decimales; el cálculo de ese bloque exigió aproximadamente 18 meses de trabajo. La compensación del bloque de la Europa Norte ha sido efectuado. al contrario, por el método de variación de coordenadas, teniendo tam bién en cuenta el enlace geodésico entre Noruega y Dinamarca, efectuado por el método de los cohetes. La compensación que ya existía del anillo báltico ha facilitado mucho la tarea. El método empleado en el cálculo ha sido el de las observaciones indirectas condicionadas, siendo regidas las condiciones por la concordancia de las bases existentes y de los azimutes de Laplace. El bloque de la Europa Norte ha conducido a un sistema de 2475 ecuaciones que han sido resueltas en el tiempo extremadamente corto de 3 meses, trabajando las máquinas 6 dias por semana, durante 16 horas por dia. La experiencia adquirida durante la ejecución del trabajo, ha demostrado que no hay dificultad alguna para resolver grandes sistemas de ecuaciones simultáneas, y que, por tanto, no representa gran ventaja extraer cadenas en las partes más delicadas de la red. Es el caso que se ha presentado en Italia. Sin embargo, se infiere del trabajo efectuado, que sería conveniente volver a observar la red en algunas zonas, y que con frecuencia no hay concordancia suficiente entre los meridianos astronómicos fundamentales de los diferentes paises, en los que se apoyan las determinaciones de longitud.

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Résumé Il ne fut pas possible, dans la compensation européenne, d’adopter la méthode deBowie, étant donné que les bases géodésiques et les points deLaplace ne se trouvent en général pas aux croisements entre cha?nes méridiennes et parallèles; il n’y a dans le schéma que quelques rares figures rigides compensées à l’avance; tout le reste du réseau étant compensé en un seul bloc. La compensation du bloc de l’Europe Sud-Ouest a été effectuée par la méthode des observations conditionnées; les équations des différents types étaient écrites par les calculateurs duCoast and Geodetic Survey, et reportées immédiatement sur des cartes perforées de l’International Business Machines (I.B.M.); à partir de ce moment-là, tout le calcul se poursuivit par voie mécanique à l’aide des machines I.B.M. La méthode employée pour la résolution des systèmes normaux, dont le nombre d’équations était pour ce bloc de 2348, est celle de Doolittle, en employant initialement 6 chiffres décimaux; le calcul de ce bloc demanda à peu près 18 mois de travail. La compensation du bloc de l’Europe Nord a été effectuée au contraire par la méthode de variation de coordonnées, tenant compte aussi de la jonction géodésique entre Norvège et Danemark effectuée au moyen de la méthode des fusées. La compensation existante de l’anneau baltique a grandement facilité la tache. La méthode employée dans le calcul a été celle des observations indirectes conditionnées, les conditions étant dues à l’accord des bases existantes et des azimuths laplaciens. Le bloc de l’Europe Nord a conduit sur un système de 2475 équations qui ont été résolues dans le temps très court de 3 mois, en travaillant aux machines six jours par semaine, pendant 16 heures par jour. L’expérience acquise pendant l’exécution du travail a montré qu’il n’y a aucune difficulté à résoudre des grands systèmes d’équations simultanées, et que pourtant il n’y a pas grand avantage d’extraire des cha?nes dans les parties plus délicates du réseau. C’est le cas qui s’est présenté en Italie. Du travail effectué, il ressort encore qu’il serait convenable de réobserver le réseau en quelques zones; et qu’il n’y a pas souvent accord suffisant entre les méridiens astronomiques fondamentaux des différents pays. auxquels s’appuient les déterminations de longitude.

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Sommario Nella compensazione europea non fu possibile adottare il metodo diBowie, poichè le basi geodetiche ed i punti diLaplace non si trovano in generale agli incroci fra catene parallele e meridiane; per questa ragione non c’è nella rete che qualche rara figura rigida compensata preventivamente; tutto il resto della rete è stato compensato di un solo getto. La compensazione del blocco dell’Europa Settentrionale è stata effettuata con il metodo delle osservazioni condizionate; le varie equazioni sono state scritte dai matematici delCoast and Geodetic Survey, e trasportate immediatamente su schede perforate della International Business Machines (I.B.M.); da questo momento il calcolo si è svolto meccanicamente mediante le macchine I.B.M. Il metodo impiegato per la risoluzione del sistema normale, il cui numero di equazioni era, per questo blocco, di 2348, è quello detto di Doolittle; si sono impiegate inizialmente 6 cifre decimali, ed il calcolo per tutto il blocco ha richiesto 18 mesi di lavoro circa. La compensazione del blocco dell’Europa Settentrionale è stata invece effettuata con il metodo per variazione di coordinate, tenendo anche conto del collegamento geodetico mediante razzi illuminanti esistente fra la Danimarca e la Norvegia. L’esistente compensazione dell’anello baltico ha grandemente facilitato il compito. Il metodo di calcolo è stato quello delle osservazioni indirette condizionate, le condizioni essendo dovute all’esistenza di basi misurate e degli azimut laplaciani. Il calcolo del blocco dell’Europa Settentrionale ha richiesto la risoluzione di un sistema di 2475 equazioni, che sono state risolte nel tempo brevissimo di 3 mesi, operando le macchine sei giorni per settimana, e durante 16 ore al giorno. L’esperienza acquistata durante l’esecuzione del lavoro, ha mostrato che non c’è alcuna grande difficoltà nel risolvere grandi sistemi di equazioni simultanee, e che pertanto non si realizza un grande vantaggio nell’estrarre catene nelle parti più delicate di una rete continua. E’il caso che si è presentato in Italia. Ancora appare dal lavoro effettuato, che sarebbe opportuno riosservare la rete in qualche parte; e che spesso non c’è sufficiente accordo fra i meridiani astronomici fondamentali dei vari Paesi, ai quali si appoggiano le determinazioni astronomiche.

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Communication présentée à l’Assemblée Générale de Bruxelles     

Evaluation of the accuracy of the EIGEN-1S and -2 CHAMP-derived gravity field models by satellite crossover altimetry

Since the advent of CHAMP, the first in a series of low-altitude satellites being almost continuously and precisely tracked by GPS, a new generation of long-wavelength gravitational geopotential models can be derived. The accuracy evaluation of these models depends to a large extent on the comparison with external data of comparable quality. Here, two CHAMP-derived models, EIGEN-1S and EIGEN-2, are tested with independent long-term-averaged single satellite crossover (SSC) sea heights from three altimetric satellites (ERS-1, ERS-2 and Geosat). The analyses show that long-term averages of crossover residuals still are powerful data to test CHAMP gravity field models. The new models are tested in the spatial domain with the aid of ERS-1/-2 and Geosat SSCs, and in the spectral domain with latitude-lumped coefficient (LLC) corrections derived from the SSCs. The LLC corrections allow a representation of the satellite-orbit-specific error spectra per order of the models spherical harmonic coefficients. These observed LLC corrections are compared to the LLC projections from the models variance–covariance matrix. The excessively large LLC errors at order 2 found in the case of EIGEN-2 with the ERS data are discussed. The degree-dependent scaling factors for the variance-covariance matrices of EIGEN-1S and –2, applied to obtain more realistic error estimates of the solved-for coefficients, are compatible with the results found here.