Методы создания планово-высотного обоснования в условиях плотной городской застройки
|
Введение 3
1. Планово-высотное обоснование (ПВО) 6
2. Классический метод определения координат пунктов ПВО 7
2.1 Определение плановых координат 7
2.2 Определение высотных отметок 10
3. Спутниковый метод определения координат пунктов ПВО 13
3.1 Сущность спутниковых определений 13
3.2 Факторы, влияющие на точность спутниковых определений 15
3.3 ГНСС оборудование 17
4. Создание планово-высотного обоснования на территории КФУ 19
4.1 Выбор точек для создания планово-высотного обоснования 19
4.2 Выполнение ГНСС наблюдений 20
4.3 Обработка полученных измерений 24
4.4 Анализ полученных результатов 26
5. Сравнение координат планово-высотного обоснования 31
Заключение 35
Литература 37
Приложение А 38
Приложение Б 42
Приложение В 46
Приложение Г
1. Планово-высотное обоснование (ПВО) 6
2. Классический метод определения координат пунктов ПВО 7
2.1 Определение плановых координат 7
2.2 Определение высотных отметок 10
3. Спутниковый метод определения координат пунктов ПВО 13
3.1 Сущность спутниковых определений 13
3.2 Факторы, влияющие на точность спутниковых определений 15
3.3 ГНСС оборудование 17
4. Создание планово-высотного обоснования на территории КФУ 19
4.1 Выбор точек для создания планово-высотного обоснования 19
4.2 Выполнение ГНСС наблюдений 20
4.3 Обработка полученных измерений 24
4.4 Анализ полученных результатов 26
5. Сравнение координат планово-высотного обоснования 31
Заключение 35
Литература 37
Приложение А 38
Приложение Б 42
Приложение В 46
Приложение Г
В современном мире спутниковые технологии играют очень важную роль для человечества. Почти во всем мире широкое распространение получили сотовые телефоны и спутниковое телевидение, а также за последнее десятилетие большое внимание уделено навигационной спутниковой системе, использующейся как в военных, так и в мирных целях.
Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) -технологии являются инновационными во многих областях народного хозяйства. В геодезии позволяют существенно повысить точность и снизить затраты времени. В кадастровой деятельности значительно упростился процесс определения координат земельных участков. В инвестиционно-строительном комплексе внедряются инновации в изыскания, геодезические работы при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений [9].
Интенсивное внедрение ГНСС в геодезию обусловлено рядом прогрессивных возможностей. Основные из них следующие.
1. Широкий диапазон точностей - от единиц метров до субсантиметров практически на любых расстояниях. Наблюдение высоких целей ослабляет влияние атмосферы. Выигрыш в точности от этого достигает 1-2 порядка.
2. При построении геодезических сетей отпадает необходимость в прямой видимости между пунктами. Поэтому не нужно строить высокие знаки-сигналы, выбирая места на возвышенностях. Строительство знаков занимало в геодезии до 80% от стоимости работ. Новые пункты закладывают в местах, удобных для подъезда.
3. Повышение производительности спутниковых технологий, по сравнению с обычными технологиями, в 10-15 раз.
4. Выполнение кинематических измерений, то есть измерений в движении. Особенно ценно применение таких методов в аэрофотосъемке. При этом отпадает необходимость создавать наземное обоснование, производить привязку опознавательных знаков.
5. Обеспечение непрерывных наблюдений, например, для мониторинга деформаций в режиме реального времени.
6. Одновременно могут определяться три координаты. Деление классических геодезических сетей на плановые и высотные привело к тому, что на пунктах триангуляции оказываются грубые высотные отметки, а на реперах отсутствуют плановые координаты.
7. Благодаря высокому уровню автоматизации, обеспечиваются быстрота обработки, уменьшение субъективных ошибок.
Принципиальное различие между классическими и спутниковыми методами геодезии состоит в том, что в классической геодезии измерения производятся относительно отвесной линии (или поверхности геоида), то есть в основе измерений лежит физический принцип измерений. В результате, геодезические сети, построенные классическими методами, делятся на плановые и высотные сети. В основе спутниковых методов лежит геометрический принцип измерений, когда измеряются расстояния, являющиеся инвариантными величинами относительно систем координат и не дающие связь с геоидом. Поэтому одна из принципиально важных проблем, связанных со спутниковыми методами, - это преобразования полученных координат в государственную систему координат и высот.
Измерения проводились согласно инструкции по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS [1].
Целью данной работы является поиск оптимального метода создания планово-высотного обоснования в условиях плотной городской застройки.
Для достижения цели нужно решить ряд задач:
• выбрать и обозначить станции на территории КФУ для обоснования,
• выполнить ГНСС наблюдения на выбранных станциях,
• провести обработку полученных данных,
• проанализировать полученные результаты обработки
• сравнить методы создания планово-высотного обоснования.
Работа представлена на 37 страницах, содержит 17 рисунков, изложение основной части исследования разделено на пять частей, список литературы содержит одиннадцать наименований литературных и электронных источников, а также четыре приложения.
Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) -технологии являются инновационными во многих областях народного хозяйства. В геодезии позволяют существенно повысить точность и снизить затраты времени. В кадастровой деятельности значительно упростился процесс определения координат земельных участков. В инвестиционно-строительном комплексе внедряются инновации в изыскания, геодезические работы при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений [9].
Интенсивное внедрение ГНСС в геодезию обусловлено рядом прогрессивных возможностей. Основные из них следующие.
1. Широкий диапазон точностей - от единиц метров до субсантиметров практически на любых расстояниях. Наблюдение высоких целей ослабляет влияние атмосферы. Выигрыш в точности от этого достигает 1-2 порядка.
2. При построении геодезических сетей отпадает необходимость в прямой видимости между пунктами. Поэтому не нужно строить высокие знаки-сигналы, выбирая места на возвышенностях. Строительство знаков занимало в геодезии до 80% от стоимости работ. Новые пункты закладывают в местах, удобных для подъезда.
3. Повышение производительности спутниковых технологий, по сравнению с обычными технологиями, в 10-15 раз.
4. Выполнение кинематических измерений, то есть измерений в движении. Особенно ценно применение таких методов в аэрофотосъемке. При этом отпадает необходимость создавать наземное обоснование, производить привязку опознавательных знаков.
5. Обеспечение непрерывных наблюдений, например, для мониторинга деформаций в режиме реального времени.
6. Одновременно могут определяться три координаты. Деление классических геодезических сетей на плановые и высотные привело к тому, что на пунктах триангуляции оказываются грубые высотные отметки, а на реперах отсутствуют плановые координаты.
7. Благодаря высокому уровню автоматизации, обеспечиваются быстрота обработки, уменьшение субъективных ошибок.
Принципиальное различие между классическими и спутниковыми методами геодезии состоит в том, что в классической геодезии измерения производятся относительно отвесной линии (или поверхности геоида), то есть в основе измерений лежит физический принцип измерений. В результате, геодезические сети, построенные классическими методами, делятся на плановые и высотные сети. В основе спутниковых методов лежит геометрический принцип измерений, когда измеряются расстояния, являющиеся инвариантными величинами относительно систем координат и не дающие связь с геоидом. Поэтому одна из принципиально важных проблем, связанных со спутниковыми методами, - это преобразования полученных координат в государственную систему координат и высот.
Измерения проводились согласно инструкции по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS [1].
Целью данной работы является поиск оптимального метода создания планово-высотного обоснования в условиях плотной городской застройки.
Для достижения цели нужно решить ряд задач:
• выбрать и обозначить станции на территории КФУ для обоснования,
• выполнить ГНСС наблюдения на выбранных станциях,
• провести обработку полученных данных,
• проанализировать полученные результаты обработки
• сравнить методы создания планово-высотного обоснования.
Работа представлена на 37 страницах, содержит 17 рисунков, изложение основной части исследования разделено на пять частей, список литературы содержит одиннадцать наименований литературных и электронных источников, а также четыре приложения.
Глобальная навигационная спутниковая система сегодня находит широкое применение во многих областях науки и техники. Навигационная аппаратура нашла применение при решении широкого круга прикладных задач. Так и для данной работы, целью которой является создание планово-высотного обоснования спутниковыми методами в условиях плотной городской застройки.
Планово-высотное обоснование создавалось на территории Казанского Федерального (Приволжского) Университета. Первоначальной задачей был выбор расположения станций и их закрепление на местности. Далее выполнялись спутниковые наблюдения статистическим и RTK методами.
При этапе обработки статистических измерений была выявлена проблемная точка ST04, вокруг которой была плотная застройка. Поэтому обработка результатов данного метода была разделена на три случая. Первый - обработка сети со всеми станциями, оценка точности в плане и по высоте для первого случая достигает 1 метра, когда точность статистического метода составляет 3 мм в плане и 3,5 мм по высоте. Второй - обработка сети с исключением ST04 и третий - обработка сети из трех станций KZN2, KZN5, ST04. Второй и третий случай входят в допуски в плане, но по высоте оценка точности немного выше требуемой. Критерием для определения наилучшего случая была оценка точности определения плановых и высотных отметок станций. Итоговыми координатами статистических наблюдений стали объединенные значения для второго и третьего случаев. Так как метод RTK не требует обработки, измерений следующий этап был сравнение полученных координат
Сравнение производилось с каталогом координат статистического метода и метода RTK, а также с координатами полученными в процессе тахеометрической (классической) съемки. Данные классического метода предварительно калибровались со статикой и RTK. Координаты после калибровки сохранялись в местной системе координат.
Сравнивая два варианта калиброванных координат (Таблица 4), был сделан вывод, что оценка точности координат не выявляет наиболее приоритетный из них.
В заключении стоит отметить, что условия плотной городской застройки сыграли роль при создании планово-высотного обоснования. Застройка усложнила съемку методом RTK, малой доступности открытого неба, и как следствие этого возникла проблема ограниченного количества спутников. Та же проблема повлияла на качество векторов статистического метода. Но если включит и Китайские спутники, мультисистемные приемники нового поколения возможно значительно улучшат надежность, целостность и точность результатов позиционирования даже в таких условиях. Можно сделать вывод, что выбор метода съемки прежде всего зависит от поставленных задач, от условий местности, требуемой точности работ.
Планово-высотное обоснование создавалось на территории Казанского Федерального (Приволжского) Университета. Первоначальной задачей был выбор расположения станций и их закрепление на местности. Далее выполнялись спутниковые наблюдения статистическим и RTK методами.
При этапе обработки статистических измерений была выявлена проблемная точка ST04, вокруг которой была плотная застройка. Поэтому обработка результатов данного метода была разделена на три случая. Первый - обработка сети со всеми станциями, оценка точности в плане и по высоте для первого случая достигает 1 метра, когда точность статистического метода составляет 3 мм в плане и 3,5 мм по высоте. Второй - обработка сети с исключением ST04 и третий - обработка сети из трех станций KZN2, KZN5, ST04. Второй и третий случай входят в допуски в плане, но по высоте оценка точности немного выше требуемой. Критерием для определения наилучшего случая была оценка точности определения плановых и высотных отметок станций. Итоговыми координатами статистических наблюдений стали объединенные значения для второго и третьего случаев. Так как метод RTK не требует обработки, измерений следующий этап был сравнение полученных координат
Сравнение производилось с каталогом координат статистического метода и метода RTK, а также с координатами полученными в процессе тахеометрической (классической) съемки. Данные классического метода предварительно калибровались со статикой и RTK. Координаты после калибровки сохранялись в местной системе координат.
Сравнивая два варианта калиброванных координат (Таблица 4), был сделан вывод, что оценка точности координат не выявляет наиболее приоритетный из них.
В заключении стоит отметить, что условия плотной городской застройки сыграли роль при создании планово-высотного обоснования. Застройка усложнила съемку методом RTK, малой доступности открытого неба, и как следствие этого возникла проблема ограниченного количества спутников. Та же проблема повлияла на качество векторов статистического метода. Но если включит и Китайские спутники, мультисистемные приемники нового поколения возможно значительно улучшат надежность, целостность и точность результатов позиционирования даже в таких условиях. Можно сделать вывод, что выбор метода съемки прежде всего зависит от поставленных задач, от условий местности, требуемой точности работ.