Лекции по дисциплине Геодезия (стр. 7 )

Рисунок 17 – Типы маркировочных знаков

( МОЖНО ВСТАВИТЬ РИСУНОК)

5.3 Плановая и высотная подготовка аэроснимков (привязка опознаков)

Выбор способа привязки опознаков зависит в основном от характера участка местности и плотности исходных пунктов. Для плановой привязки используют угловые, линейные засечки, их комбинации, тахеометрические ходы.

Высотную привязку выполняют геометрическим и тригонометрическим нивелированием.

В качестве пунктов опорной геодезической сети служат пункты триангуляции и пункты полигонометрических ходов.

Исходными пунктами для высотной привязки служат реперы I, II, III и IV классов. Исходные пункты государственных геодезических сетей и геодезических сетей сгущения при съёмке в масштабе 1:5000 должны находиться в пределах от 0.5 до 10.0 км от определяемого опознака.

Погрешности положения плановых опознаков относительно ближайших пунктов опорной геодезической сети не должны превышать 0.1мм в масштабе создаваемого плана. Предельные погрешности положения опознака устанавливают в зависимости от характера участка съёмки:

- для застроенной территории, а также открытой местности – 0.2мм в масштабе создаваемого плана (для масштаба 1:5000 данная погрешность составит 1.0м);

- для лесных районов – 0.3мм в масштабе плана (для масштаба 1:5000 данная погрешность составит 1.5м).

Погрешности определения высот опознаков не должны превышать величины 0.1 от высоты сечения рельефа, а предельные погрешности – 0.2 от установленной высоты сечения. При высоте сечения 2м предельная погрешность будет равна 0.4м.

Рекомендуемые приборы для подготовки аэроснимков: тахеометры и GPS-приёмники.

Основными способами плановой привязки опознаков являются:

а) полярный способ ( полярная засечка).

В этом случае на местности измеряют длину линии между исходным пунктом и опознаком и примычный угол между исходным направлением и направлением на опознак.

Для контроля на опознаке измеряют контрольный угол между первым исходным пунктом и любым другим, видимым с опознака, либо выполняют другие дополнительные измерения. Схема полярной засечки приведена на рисунке 18.

Рисунок 18 – Схема полярной засечки

Расчёт точности полярной засечки, схема которой приведена на рисунке 18 выполняют по формуле

, (11)

где m - СКО положения определяемого опознака;

ms - СКО измерения расстояния от исходного пункта до опознака;

mβ- СКО измерения угла;

ρ" = 206265" или 2·105".

Величины ms и mβ зависят от требуемой точности определения координат опознака. Полученное значение m сравнивают с mпред и делают вывод о допустимости полученных вычислений.

Данная схема является однократной полярной засечкой, позволяющей определять координаты ОП однократно, бесконтрольно. Для контроля получаемых результатов выполняют дополнительные измерения в соответствии с рисунком 19;

Рисунок 19– Варианты привязки ОП полярным способом

б) прямая угловая засечка.

Для определения координат ОП прямой угловой двукратной засечкой необходимо иметь три исходных пункта на местности. При выборе исходных пунктов учитывают величину угла, под которым пересекаются направления на опознак. Этот угол γ называют углом засечки. Установлено, что наилучшим углом засечки является угол γ, равный 110º.

В прямой засечке измеряют углы на исходных пунктах между исходными направлениями и направлениями на опознак. Схема прямой угловой засечки приведена на рисунке 20.

а)

а – однократная засечка; б- двукратная засечка

Рисунок 20 - Схема прямой угловой засечки

Оценку точности прямой однократной засечки, изображённой на рисунке 20а, выполняют по формуле

, (12)

где mβ – погрешность измерения углов β1 и β2;

b - длина исходной стороны АВ;

γ - угол засечки.

Окончательную среднюю квадратическую ошибку положения пункта, определённого двукратной засечкой, вычисляют по формуле

, (13)

где m – СКО положения опознака из однократной засечки.

Необходимые величины, входящие в правую часть формулы 12 определяют по карте с помощью линейки и транспортира. Величина mβ зависит от требуемой точности выполняемых работ. Эта величина может быть принята равной 20-30".

После произведённых вычислений делается вывод о допустимости полученных результатов, путём сравнения вычисленное значение mср с mпред. При этом должно быть выполнено условие

mср ≤ mпред.

Если данное условие не выполнено, то необходимо повысить точность измерения углов, уменьшая значение mβ в формуле 12 и повторить расчёт точности.

Данная задача может быть выполнена другим путём. Задавая значение средней квадратической ошибки положения опознака m, равное mпред, можно рассчитать точность измерения углов mβ в запроектированной засечке. Все другие данные берутся с проекта;

с) обратная угловая засечка.

При значительном удалении ОП от исходных пунктов целесообразно использовать обратную засечку. В отличие от прямой засечки в этом случае углы измеряют не на исходных пунктах, а на определяемом опознаке.

Для проектирования двукратной обратной засечки необходимо, чтобы была видимость с опознака на четыре исходных пункта. При выборе исходных пунктов учитывают их взаимное положение с опознаком. Если опознак находится на окружности, проходящей через исходные пункты, то задача не имеет решения. Схема обратной угловой засечки приведена на рисунке 21.

а – однократная засечка; б- двукратная засечка

Рисунок 21 – Схема обратной угловой засечки

Оценку точности обратной однократной засечки, изображённой на рисунке 21а, выполняют по формуле

, (14)

где величины S1,S2,S3,b1 и b2 определяют по карте с помощью линейки, а затем вычисляют расстояния в километрах на местности. Углы τ,γ и α измеряют на схеме транспортиром. Величину mβ как и в первом случае принимают равной 20-30" или рассчитывают задавая ошибку m равной mпред.

Окончательную среднюю квадратическую ошибку положения пункта, определённого двукратной засечкой, вычисляют по формуле

, (15)

где m – СКО положения опознака из однократной засечки;

д) Оценка точности ОВ

Оценка точности высотных опознаков заключается в определении погрешностей окончательных отметок высотных или планово-высотных опознаков.

Оценку точности опознаков, включённых в нивелирные ходы, можно выполнить по формуле 16, позволяющей установить действие погрешностей случайного характера при геометрическом нивелировании.

Для вычисления погрешностей отметок всех промежуточных реперов уравненного нивелирного хода применяют формулу

, (16)

где η – случайная средняя квадратическая погрешность превышения на 1 км

двойного хода;

LA, i – длина нивелирного хода от начального репера до оцениваемой

точки (опознака);

L - длина всего нивелирного хода от начального до конечного

исходных реперов.

Средние квадратические случайные и систематические погрешности на 1 км хода для IV класса и технического нивелирования приведены в таблице 3.

Таблица3-Средние квадратические случайные и систематические погрешности на 1 км хода

При этом полагается, что влияние систематических погрешностей незначительно по сравнению с другими ошибками.

Установив погрешность наиболее слабого репера, сравнивают её значение с допустимым значением, которое вычисляют по формуле

, (17)

где - предельная СКО положения точки по высоте в середине хода после уравнивания;

- СКО на один километр хода, принимаемая равной 10 мм для IV класса и 25 мм для технического нивелирования;

L - длина нивелирного хода в километрах.

Среднюю квадратическую погрешность отметки опознака, определённой из тригонометрического нивелирования по сторонам прямой или обратной, а также полярной засечки, рекомендуется подсчитывать по формуле

mH = , (18)

где mν – погрешность измерения угла наклона;

s - длины линий между исходными пунктами и опознаком.

Для удобства работы с формулой 18 длины линий между исходными пунктами и опознаком определяют в километрах на местности, а для перевода километров в сантиметры числитель умножают на число, равное 105. В результате формула 18 примет вид

mH(см) = , (19)

где ρ – принимают равной величине 2 · 105";

mν- принимают равной 20".

В заключении делается вывод о допустимости полученных результатов. Вычисленная средняя квадратическая ошибка определения отметки - mH не должна превышать предельной погрешности определения высот опознаков, то есть должно выполняться равенство mH ≤ mHпред.

Лекция 18

Спутниковая технология планово-высотной привязки опознаков

В настоящее время плановые и высотные координаты опознаков определяют через орбитальный комплекс навигационных искусственных спутников Земли.

Сущность привязки опознаков спутниковой технологией состоит в использовании глобальной навигационной спутниковой системы и системы вычислительной обработки для получения координат и высот планово-высотных опознаков.

Как уже отмечалось выше, Отечественная глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС после полного развёртывания будет включать 24 спутника, находящихся на высоте 19 100 км.

Глобальная навигационная спутниковая система США GPS (Global Positioning System) включает не менее 21 рабочего и 3 резервных спутников, находящихся на высоте 20 000 км.

Аппаратура для приёма спутниковых радиосигналов (спутниковый приёмник) состоит из следующих функциональных элементов:

- антенны;

- блока приёма радиосигналов;

- микропроцессора;

- блока управления;

- блока индикации с дисплеем;

- запоминающего устройства;

- устройство связи с внешней ЭВМ;

- блока питания.

Определение местоположения точки, на которой размещён спутниковый приёмник, осуществляется по измеряемым с помощью этого приёмника расстояниям до наблюдаемых спутников.

Местоположение точки может быть получено с использованием глобальных навигационных спутниковых систем, как из абсолютных, так и из относительных определений.

Абсолютные определения выполняются по принципу пространственной обратной линейной засечки, образованной измеренными псевдодальностями до 4-х и более спутников с одной точки, на которой размещён спутниковый приёмник. Точность абсолютных определений местоположения точек ограничена рядом факторов. Всё это приводит к тому, что стандартная точность определения местоположения абсолютным методом может достигать до 100 метров, а такая точность не позволяет использовать этот метод при развитии съёмочного обоснования.

Метод относительных (дифференциальных) определений основан на использовании не менее двух приёмников. Один приёмник постоянно установлен в пункте с известными координатами в общеземной системе координат WGS – 84 или ПЗ – 90. Его называют опорной станцией или коллективной базовой станцией (БС). Второй приёмник находится в точке, координаты которой необходимо определить. Для этого приёмника используется термин – мобильная станция (МС). В основе этого метода положен принцип компенсации сильно коррелированных погрешностей при одновременном определении расстояний до одних и тех же спутников.

Спутниковые определения относительными методами обеспечивают определение плановых координат и высот в системе координат и высот пунктов геодезической основы.

Различают следующие методы относительных спутниковых определений:

- статический (статика) – метод, при котором синхронные наблюдения на базовой станции и подвижной станции, расположенной на определяемой точке, выполняют одним приёмом продолжительностью не менее 1 часа;

- быстрый статический (быстрая статика) – метод, при котором синхронные наблюдения на базовой станции и подвижной станции, находящейся на определяемой точке, выполняют одним приёмом продолжительностью 5-20 минут. Время наблюдения зависит от числа наблюдаемых спутников. Продолжительность наблюдений на точке при применении быстрого статического метода приведена в таблице4

Таблица 4- Продолжительность наблюдений на точке при применении быстрого статического метода

- реоккупация – метод, при котором синхронные наблюдения подвижной станцией на точке выполняют двумя приёмами продолжительностью не менее 10 минут каждый с интервалом между выполнениями приёмов от1 до 4 часов. Приёмы должны быть выполнены одним и тем же приёмником;

- кинематический (кинематика) – метод, при котором один приёмник работает на базовой станции, а второй (подвижная станция) находится в режиме непрерывной работы как во время выполнения приёма на точке, так и во время перемещения между точками.

На каждом пункте и пикете необходимо определять высоту антенны.

Перед началом работы по планово - высотной привязке опознаков необходимо определить базовую станцию. Это точка (пункт), на которой устанавливается базовый приёмник и относительно которой будут производится в дальнейшем спутниковые определения планово-высотных опознаков. В качестве исходных пунктов, с которых будет определяться базовая станция, следует использовать пункты геодезической основы, находящиеся в пределах объекта как можно ближе к его границам или за его пределами. Рекомендуется использовать все пункты ГГС, но не менее 4 пунктов с известными плановыми координатами и не менее 5 пунктов с известными высотами, для того, чтобы обеспечить приведение планово-высотного обоснования в систему координат и высот пунктов геодезической основы. При выборе исходных высотных пунктов необходимо следить, чтобы они не располагались вблизи одной линии.

Для определения базовой станции и планово-высотной привязки опознаков с использованием спутниковой технологии, при создании планов крупного масштаба, следует применять метод построения сети, приведённый на рисунке 22.

Рисунок 22-Схема определения базовой станции методом построения сети

Места расположения опорных станций должны выбираться, исходя из их пригодности для наблюдений с помощью GPS. Хорошее месторасположение опорной станции должно иметь следующие характеристики:

- под углами выше 15 градусов над горизонтом не должно быть никаких препятствий;

- должны отсутствовать отражающие поверхности, которые могли бы создавать многопутность;

- с точки зрения безопасности следует выбирать места установки в стороне от движущегося транспорта и от случайных прохожих не оставляя аппаратуру без присмотра;

- в окрестности не должны располагаться мощные радио - и телевизион­ные передатчики.

Следует отметить, что опорный приемник необязательно должен быть установлен на пункте с известными координатами. Значительно лучше ор­ганизовывать временные опорные станции на пунктах, которые полностью отвечают перечисленным выше требованиям, чем пытаться производить установку опорного приемника в точке с известными координатами, не соответствующей условиям наблюдений с помощью GPS.

Для удобства работ базовые точки располагают на крышах зданий, в которых разместились бригады топографов. В этом случае в качестве базовых точек используют винты или трегеры с винтом, закреплённые на крыше, для установки антенны GPS приёмника.

Чем точнее будет определена «база», тем качественнее будет выполнена планово-высотная привязка с использованием спутниковой технологии. Поэтому для определения «базы» выбирают статический метод спутниковых наблюдений. На всех пунктах геодезической основы, участвующих в определении «базы», сеанс спутниковых наблюдений длится

не менее 60 минут. Время наблюдения, необходимое для Статических измерений зависит от многих факторов. Компания Trimble рекомендует при наблюдении пяти или более спутников соблюдать продолжительность сеанса не менее 45 минут, при наблюдении четырёх спутников – не менее 60 минут.

Технология Статических измерений обычно используется в проектах, требующих повышенной точности. Этот метод рекомендован ввиду того, что наблюдаемые пункты геодезической сети могут находятся в залесённой местности. Увеличивая время для наблюдения можно получить возможность выбора, при обработке измерений, наиболее лучших интервалов наблюдений с наименьшими помехами от стоящих вокруг деревьев.

Как и для всех GPS измерений Статика требует использования как минимум двух приёмников, при этом каждый приёмник должен одновременно записывать измерения от четырёх общих спутников.

Порядок работы на станции при этом следующий:

- развёртывают комплект спутниковой аппаратуры;

- центрируют штатив с трегером и адаптером над центром пункта;

- устанавливают на адаптер антенну;

- замеряют высоту от центра пункта до антенны, используя рулетку;

- соединяют кабелем антенну с приёмником;

- включают приёмник;

-после того как приёмник установит связь со спутниками (не менее 4-х спутников), включают запись измерений в карту памяти приёмника ( режим регистрации данных);

- по окончании сеанса наблюдения выключают приёмник;

- сворачивают комплект спутниковой аппаратуры.

Одновременно со спутниковыми измерениями подвижным приёмником ведутся наблюдения базовым приёмником, находящимся в одной из комнат здания, на крыше которого находится антенна базового приёмника. Питание базового приёмника осуществляют от сети. В случае отключения электроэнергии приёмник автоматически переходит на питание от внутренних аккумуляторов.

По окончании спутниковых измерений выполняют вычислительную обработку данных наблюдений спутников. Вычислительная обработка производится по следующим этапам:

-предварительная обработка – разрешение неоднозначностей при фазовых измерениях до наблюдаемых спутников, получение координат определяемых точек в системе координат глобальной навигационной спутниковой системы и оценка точности;

- уравнивание геодезических построений и оценка точности.

В качестве программного обеспечения для производства вычислительной обработки используют программные пакеты, входящие в комплект GPS приёмника.

Планово-высотная привязка опознаков заключается в опознавании на местности по аэрофотоснимкам чёткого контура в строго заданном проектом районе и определении его координат и отметки с помощью GPS - аппаратуры.

После того, как чёткий контур будет распознан и наколот с точностью 0,1 мм в масштабе создаваемого плана, на лицевой стороне снимка накол обводят окружностью диаметром 10 мм и рядом показывают номер точки (название пункта). На обратной стороне аэрофотоснимка рисуется абрис расположения чёткого контура, а накол обводят меньшей окружностью. Здесь же подписывают номер точки и дают краткое описание.

При всех видах съемочных работ действует правило организации перек­рестного контроля с использованием независимых измерений. В зависимости от характера выполняемой работы и требований к точности измерений имеет смысл применить те же самые принципы к съемкам GPS.

Перекрёстный контроль должен быть наиболее тщательно продуман приме­нительно к режиму "Быстрая статика", характеризуемому короткой продол­жительностью наблюдений. Если время наблюдений непродолжительное или плохой геометрический фактор (GDOP), или наблюдаются очень интенсивные изменения ионосферы, то может случиться, что программное обеспечение, применяемое при "пост-обработке", будет разрешать неоднозначность, но результаты могут выходить за установленные допуски по точности.

В зависимости от требуемой точности потребитель должен подготовить способы контроля заново снимаемых точек. Это особенно важно, если про­должительность сеанса наблюдений сведена к минимуму, а рекомендации, касающиеся GDOP, игнорируются.

Для полного независимого контроля необходимо:

- встать на точку второй раз в другое окно наблюдения спутников. При этом гарантируется тот факт, что установка приемника, "соз­вездие" спутников и атмосферные условия будут различными;

- замкнуть траверсный ход базисной линией, соединяющей последнюю точку наблюдений со стартовой точкой;

- провести независимые измерения между точками в такой сети. Частичный контроль может быть произведен за счет использования

двух опорных станций вместо одной. При этом Вы получите для каждой точки два значения ее местонахождения, но каждое значение будет базироваться на использовании наблюдений, полученных одним и тем же мобильным при­емником и при одной и той же его установке.

Ниже приведена схема GPS – наблюдений планово-высотных опознаков.

Рисунок23 – Схема GPS- наблюдений планово-высотных опознаков.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7