Мониторинг пунктов линейного базиса Астрономической обсерватории имени В.П Энгельгардта методом дальномерных измерений электронным тахеометром
|
Введение 4
1. Геодезическая метрология 7
1.1. Понятие и краткая история развития метрологии, роль и задачи
метрологии в обществе 7
1.2. Нормативные и правовые основы метрологической деятельности в
Российской Федерации 9
1.3. Государственная система обеспечения единства измерений.
Поверочные схемы в области линейных измерений 11
1.4. Геодезические полигоны 14
1.5. Метрологическое обеспечение в области геодезических, топографических и картографических работ 18
2. Описание методики наблюдения и обработки дальномерных измерений на линейном базисе Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта 20
2.1. Линейный базис Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта 20
2.2. Дальномерные (линейные) измерения 22
2.2.1. Средства измерений 22
2.2.2. Методика измерений 22
2.2.3. Методика обработки измерений 23
3. Мониторинг линейного базиса Астрономической обсерватории им.
В.П. Энгельгардта 25
3.1. Дальномерные измерения одиннадцатой эпохи (2018 год) 27
3.2. Сравнение дальномерных измерений с другими методами
мониторинга линейного базиса АОЭ 28
3.3. Анализ полученных результатов 30
3.4. Оценка стабильности пунктов линейного базиса АОЭ 38
Заключение 45
Список использованных источников 49
Приложение 51
Приложение А. Дальномерные измерения с первой по десятую эпоху (2010-2017 гг.) 51
Приложение Б. Результаты дальномерных измерений с первой по десятую эпоху (2010-2017 гг.) с указанием СКО Приложение В. Технические характеристики роботизированного
электронного тахеометра Trimble S8 DR HP 77
Приложение Г. Фотографии с места проведения работы 7
1. Геодезическая метрология 7
1.1. Понятие и краткая история развития метрологии, роль и задачи
метрологии в обществе 7
1.2. Нормативные и правовые основы метрологической деятельности в
Российской Федерации 9
1.3. Государственная система обеспечения единства измерений.
Поверочные схемы в области линейных измерений 11
1.4. Геодезические полигоны 14
1.5. Метрологическое обеспечение в области геодезических, топографических и картографических работ 18
2. Описание методики наблюдения и обработки дальномерных измерений на линейном базисе Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта 20
2.1. Линейный базис Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта 20
2.2. Дальномерные (линейные) измерения 22
2.2.1. Средства измерений 22
2.2.2. Методика измерений 22
2.2.3. Методика обработки измерений 23
3. Мониторинг линейного базиса Астрономической обсерватории им.
В.П. Энгельгардта 25
3.1. Дальномерные измерения одиннадцатой эпохи (2018 год) 27
3.2. Сравнение дальномерных измерений с другими методами
мониторинга линейного базиса АОЭ 28
3.3. Анализ полученных результатов 30
3.4. Оценка стабильности пунктов линейного базиса АОЭ 38
Заключение 45
Список использованных источников 49
Приложение 51
Приложение А. Дальномерные измерения с первой по десятую эпоху (2010-2017 гг.) 51
Приложение Б. Результаты дальномерных измерений с первой по десятую эпоху (2010-2017 гг.) с указанием СКО Приложение В. Технические характеристики роботизированного
электронного тахеометра Trimble S8 DR HP 77
Приложение Г. Фотографии с места проведения работы 7
В производственных работах, связанных с геодезией, в настоящее время используют различное геодезическое оборудование. Исходя из Федерального закона от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» следует, что любое средство измерения, до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта подлежит первичной поверке, а в процессе эксплуатации - периодической поверке [1].Такие поверки, для геодезических приборов, могут выполняться и выполняются в лабораторных (камеральных) и в естественных (полевых) условиях. К примеру, на геодезических полигонах и на эталонных базисах.
Согласно ГОСТу Р 53340-2009, геодезические инструменты подразделяются на такие критерии, как:
• по функциональному назначению - теодолиты, тахеометры, нивелиры, дальномеры и т.п.;
• по точности - технические, точные и высокоточные;
• по физической природе носителей информации - механические, оптико-механические, электронные и оптико-электронные;
• по условиям эксплуатации - лабораторные (стационарные) и полевые (передвижные) [2].
Независимо от назначения геодезического прибора, будь то технический нивелир или электронный высокоточный тахеометр, как было уже выше сказано, подлежит обязательному метрологическому контролю. Именно поэтому для прохождения метрологической аттестации и поверки, испытанию измерительной техники необходимо иметь специальный геодезический полигон.
Для этого в 2010 году, на территории Астрономической обсерватории имени Василия Павловича Энгельгардта (далее - АОЭ), был заложен линейный базис (далее - ЛБ), который был создан при помощи государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос». Целью проекта было создание высокоточной ГНСС сети для обеспечения высокоточного координатно - временного и навигационного поля. Также задачей ЛБ являлось обеспечение единства измерений ГНСС оборудования, иначе говоря, планировалось выполнение поверок спутникового оборудования. В данный момент спутниковая сеть остается в тестовом режиме.
Начиная с 2011 года на пунктах ЛБ, периодически проводятся наблюдения на наличие возможных смещений. Исходя из этого цель данной работы оценка стабильности пунктов ЛБ, на основе результатов дальномерных измерений. Для выполнения поставленной цели, необходимо выполнить ряд некоторых задач:
1. Выполнить дальномерные измерения на пунктах ЛБ;
2. Произвести обработку полученных данных;
3. Выполнить сравнение результатов измерений 2018 года с результатами, полученными из наблюдений прошлых лет;
4. Сравнить результаты дальномерных измерений с результатами других методов мониторинга ЛБ;
5. Проанализировать полученные результаты;
6. Исходя их результатов, определить насколько стабильны пункты данного ЛБ.
Данная выпускная квалификационная работа состоит из трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
В первой главе рассматриваются роли метрологии в обществе и ее история развития, нормативные и правовые основы метрологии в РФ, информация о геодезических полигонах и базисах, поверочные схемы и метрологическое обеспечение работ в сфере геодезии.
Вторая глава дает сведения о ЛБ АОЭ, методики выполнения и обработки измерений и средствах измерения.
В третьей главе представлены результаты дальномерных измерений и сравнений дальномерных измерений с другими методами мониторинга ЛБ, анализ полученных результатов и, соответственно, оценка стабильности пунктов ЛБ АОЭ.
В приложении представлены результаты измерений с первой (2010 год) до десятой (2017 год) эпохи, некоторые технические характеристики используемого в работе геодезического прибора, а также снимки фотокамеры с места проведения работ.
Согласно ГОСТу Р 53340-2009, геодезические инструменты подразделяются на такие критерии, как:
• по функциональному назначению - теодолиты, тахеометры, нивелиры, дальномеры и т.п.;
• по точности - технические, точные и высокоточные;
• по физической природе носителей информации - механические, оптико-механические, электронные и оптико-электронные;
• по условиям эксплуатации - лабораторные (стационарные) и полевые (передвижные) [2].
Независимо от назначения геодезического прибора, будь то технический нивелир или электронный высокоточный тахеометр, как было уже выше сказано, подлежит обязательному метрологическому контролю. Именно поэтому для прохождения метрологической аттестации и поверки, испытанию измерительной техники необходимо иметь специальный геодезический полигон.
Для этого в 2010 году, на территории Астрономической обсерватории имени Василия Павловича Энгельгардта (далее - АОЭ), был заложен линейный базис (далее - ЛБ), который был создан при помощи государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос». Целью проекта было создание высокоточной ГНСС сети для обеспечения высокоточного координатно - временного и навигационного поля. Также задачей ЛБ являлось обеспечение единства измерений ГНСС оборудования, иначе говоря, планировалось выполнение поверок спутникового оборудования. В данный момент спутниковая сеть остается в тестовом режиме.
Начиная с 2011 года на пунктах ЛБ, периодически проводятся наблюдения на наличие возможных смещений. Исходя из этого цель данной работы оценка стабильности пунктов ЛБ, на основе результатов дальномерных измерений. Для выполнения поставленной цели, необходимо выполнить ряд некоторых задач:
1. Выполнить дальномерные измерения на пунктах ЛБ;
2. Произвести обработку полученных данных;
3. Выполнить сравнение результатов измерений 2018 года с результатами, полученными из наблюдений прошлых лет;
4. Сравнить результаты дальномерных измерений с результатами других методов мониторинга ЛБ;
5. Проанализировать полученные результаты;
6. Исходя их результатов, определить насколько стабильны пункты данного ЛБ.
Данная выпускная квалификационная работа состоит из трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
В первой главе рассматриваются роли метрологии в обществе и ее история развития, нормативные и правовые основы метрологии в РФ, информация о геодезических полигонах и базисах, поверочные схемы и метрологическое обеспечение работ в сфере геодезии.
Вторая глава дает сведения о ЛБ АОЭ, методики выполнения и обработки измерений и средствах измерения.
В третьей главе представлены результаты дальномерных измерений и сравнений дальномерных измерений с другими методами мониторинга ЛБ, анализ полученных результатов и, соответственно, оценка стабильности пунктов ЛБ АОЭ.
В приложении представлены результаты измерений с первой (2010 год) до десятой (2017 год) эпохи, некоторые технические характеристики используемого в работе геодезического прибора, а также снимки фотокамеры с места проведения работ.
Основываясь на Федеральном законе № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008, для любого средства измерения, до ввода в эксплуатацию, необходимо проводить процедуру первичных поверок, а при эксплуатации - периодическую поверку. Такие поверки геодезического оборудования могут выполняться на специальных геодезических полигонах или эталонных базисах.
Поэтому из-за необходимости наличия подобного полигона в 2010 году на территории АОЭ был заложен линейный базис, содействие при строительстве которой оказывала государственная корпорация «Роскосмос». Основной целью проекта являлась создание высокоточной ГНСС сети для высокоточного координатно - временного и навигационного поля. Одной из главных задач являлось обеспечение единства измерений ГНСС оборудования, то есть планировалось проведения поверочных работ для спутникового оборудования данной сети.
С 2011 года на пунктах ЛБ проводятся наблюдения на определение наличия возможных смещений. Объектом исследования ВКР был выбран ЛБ АОЭ, исходя из этого, цель данной работы оценка стабильности пунктов ЛБ. Для достижения цели, нами были решены ряды задач, это:
1. Выполнена очередная эпоха дальномерных измерений на пунктах ЛБ;
2. Произведена обработка полученных данных;
3. Выполнено сравнение результатов измерений 2018 года с результатами, полученными из наблюдений прошлых лет;
4. Результаты дальномерных измерений были сравнены с результатами измерений других методов мониторинга ЛБ;
5. Проанализированы полученные результаты;
6. Исходя их результатов, оценена стабильность пунктов.
Измерения на пунктах ЛБ в 2018 году проводились с помощью роботизированного электронного тахеометра Trimble S8 DR HP, его СКО дальномерной части составляет + ( 0,8 м м + 1 ppm).
Измерения расстояний между пунктами выполнялась только методом «вперед», всего было измерено 15 линий, в свою очередь одна линия есть последовательность из 10 серий, а одна серия есть среднее из 3 полуприемов, таким образом, на одну линию приходилось 30 измерений. В качестве анализируемой величины было выбрано горизонтальное проложение между пунктами. Обработка измерений проходила путем пересчета по формуле нахождения горизонтального проложения через наклонное расстояние и превышение.
По результатам измерений с первой (02.10.2010) по одиннадцатую эпоху (23.05.2018) выявлены следующие смещения пунктов ЛБ АОЭ:
• расстояние между пунктами Rp.1-Rp.2, за последние две эпохи (2016-2018 гг.), уменьшилось на 0,8 мм, однако увеличилось на 0,5 мм за последний год наблюдений;
• начиная с восьмой эпохи (2015 год), расстояние между пунктами Rp.2-Rp.3 имеет тенденцию к уменьшению, за последние три года расстояние между этими пунктами уменьшилось на 2,1 мм, а за последние два года на 1,2 мм;
• аналогично и для расстояния Rp.3-Rp.4, с 2015 года наблюдается уменьшение расстояния между пунктами, за три последние эпохи (2015-2018 гг.) на 1,9 мм, за последний год на 1,0 мм;
• расстояние между пунктами Rp.4-Rp.5 на протяжении 4 эпох было стабильно (зима 2014-2017 гг.), однако за последний год наблюдается также уменьшение расстояния, эта величина составляет 0,5 мм;
• подобное поведение наблюдается и на расстоянии Rp.5-Rp.6, начиная с 2016 года, расстояния между пунктами уменьшилось на 2,1 мм и за последний год на 0,4 мм;
• общая длина ЛБ, расстояние между пунктами Rp.1-Rp.6, также уменьшилось за последний год, величина уменьшения составляет 2,9 мм.
Основываясь на вышеизложенное проведена оценка стабильности пунктов ЛБ АОЭ:
I. За все время наблюдений, расстояние Rp.1-Rp.2 уменьшалось, однако за последнюю эпоху можно наблюдать увеличение расстояния, скорее всего, это обусловлено случайной ошибкой, либо ошибкой измерения дальномера, и поэтому стоит сказать, что наиболее вероятно расстояние Rp.1-Rp.2 также продолжает уменьшаться или остается неизменной. Смещения на данный момент не превышает среднюю ошибку измерения, поэтому подтвердить или опровергнуть это можно будет только после дальнейшего мониторинга ЛБ;
II. Наибольшие смещения, за все время наблюдений, происходят между пунктами Rp.1 и Rp.2 и Rp.1-Rp.6, величины смещений составляют, соответственно, 15,3 и 17,8 мм;
III. Общая длина ЛБ (Rp.1-Rp.6) за последнюю эпоху уменьшилась на 2,9 мм. Обращаясь к Рисунку №14, можно заметить, что расстояния между пунктами Rp.5-Rp.6 за последнюю эпоху уменьшалась лишь на 0,4 мм (которая входит в пределы ошибок измерения), это позволяет говорить о смещении пункта Rp.1 к пункту Rp.6, а не наоборот, далее следует то, что в измерениях длины Rp.1-Rp.2 присутствует случайная ошибка, и расстояние уменьшается;
IV. Начиная с седьмой эпохи (зима 2014 года), расстояние Rp.4-Rp.5 уменьшилось на 0,5 мм, и это уменьшение наблюдается лишь в период между двумя последними эпохами измерений (2017-2018 года), то есть это расстояние было стабильным в течение трех эпох (2014-2017 гг.), что говорит о стабильном положении этих пунктов, так как величина смещения входит в пределы ошибок измерений;
V. Расстояния между пунктами Rp.3-Rp.4 и Rp.2-Rp.3 за последние четыре эпохи, то есть, начиная с восьмой эпохи и по нынешнее время, уменьшались почти на одну и ту же величину (1,9 мм и 2,1 мм). Опираясь на суждения III и IV можно говорить о смещении пунктов Rp.2 и Rp.3 в сторону пункта Rp.4;
VI. Величина смещения расстояния между пунктами Rp.1-Rp.2, Rp.4- Rp.5 и Rp.5-Rp.6 относительно прошлой (десятой) эпохи, не превышают среднюю ошибку измерения за все эпохи наблюдений. Соответственно, между пунктами Rp.2-Rp.3, Rp.3- Rp.4 и Rp.1-Rp.6, отклонения имеют большую величину, чем средняя ошибка измерений;
VII. Относительно прошлогодних измерений, величина смещения не превышает 3 мм;
VIII. Из всего вышеперечисленного следует, что линейный базис АОЭ стабилен лишь в пределах нескольких миллиметров.
Вполне вероятно, что в полученных результатах имеются случайные ошибки, исключить которые возможно лишь продолжением дальнейшего мониторинга ЛБ. Не исключены также внешние факторы, влияющие на наблюдения.
Поэтому из-за необходимости наличия подобного полигона в 2010 году на территории АОЭ был заложен линейный базис, содействие при строительстве которой оказывала государственная корпорация «Роскосмос». Основной целью проекта являлась создание высокоточной ГНСС сети для высокоточного координатно - временного и навигационного поля. Одной из главных задач являлось обеспечение единства измерений ГНСС оборудования, то есть планировалось проведения поверочных работ для спутникового оборудования данной сети.
С 2011 года на пунктах ЛБ проводятся наблюдения на определение наличия возможных смещений. Объектом исследования ВКР был выбран ЛБ АОЭ, исходя из этого, цель данной работы оценка стабильности пунктов ЛБ. Для достижения цели, нами были решены ряды задач, это:
1. Выполнена очередная эпоха дальномерных измерений на пунктах ЛБ;
2. Произведена обработка полученных данных;
3. Выполнено сравнение результатов измерений 2018 года с результатами, полученными из наблюдений прошлых лет;
4. Результаты дальномерных измерений были сравнены с результатами измерений других методов мониторинга ЛБ;
5. Проанализированы полученные результаты;
6. Исходя их результатов, оценена стабильность пунктов.
Измерения на пунктах ЛБ в 2018 году проводились с помощью роботизированного электронного тахеометра Trimble S8 DR HP, его СКО дальномерной части составляет + ( 0,8 м м + 1 ppm).
Измерения расстояний между пунктами выполнялась только методом «вперед», всего было измерено 15 линий, в свою очередь одна линия есть последовательность из 10 серий, а одна серия есть среднее из 3 полуприемов, таким образом, на одну линию приходилось 30 измерений. В качестве анализируемой величины было выбрано горизонтальное проложение между пунктами. Обработка измерений проходила путем пересчета по формуле нахождения горизонтального проложения через наклонное расстояние и превышение.
По результатам измерений с первой (02.10.2010) по одиннадцатую эпоху (23.05.2018) выявлены следующие смещения пунктов ЛБ АОЭ:
• расстояние между пунктами Rp.1-Rp.2, за последние две эпохи (2016-2018 гг.), уменьшилось на 0,8 мм, однако увеличилось на 0,5 мм за последний год наблюдений;
• начиная с восьмой эпохи (2015 год), расстояние между пунктами Rp.2-Rp.3 имеет тенденцию к уменьшению, за последние три года расстояние между этими пунктами уменьшилось на 2,1 мм, а за последние два года на 1,2 мм;
• аналогично и для расстояния Rp.3-Rp.4, с 2015 года наблюдается уменьшение расстояния между пунктами, за три последние эпохи (2015-2018 гг.) на 1,9 мм, за последний год на 1,0 мм;
• расстояние между пунктами Rp.4-Rp.5 на протяжении 4 эпох было стабильно (зима 2014-2017 гг.), однако за последний год наблюдается также уменьшение расстояния, эта величина составляет 0,5 мм;
• подобное поведение наблюдается и на расстоянии Rp.5-Rp.6, начиная с 2016 года, расстояния между пунктами уменьшилось на 2,1 мм и за последний год на 0,4 мм;
• общая длина ЛБ, расстояние между пунктами Rp.1-Rp.6, также уменьшилось за последний год, величина уменьшения составляет 2,9 мм.
Основываясь на вышеизложенное проведена оценка стабильности пунктов ЛБ АОЭ:
I. За все время наблюдений, расстояние Rp.1-Rp.2 уменьшалось, однако за последнюю эпоху можно наблюдать увеличение расстояния, скорее всего, это обусловлено случайной ошибкой, либо ошибкой измерения дальномера, и поэтому стоит сказать, что наиболее вероятно расстояние Rp.1-Rp.2 также продолжает уменьшаться или остается неизменной. Смещения на данный момент не превышает среднюю ошибку измерения, поэтому подтвердить или опровергнуть это можно будет только после дальнейшего мониторинга ЛБ;
II. Наибольшие смещения, за все время наблюдений, происходят между пунктами Rp.1 и Rp.2 и Rp.1-Rp.6, величины смещений составляют, соответственно, 15,3 и 17,8 мм;
III. Общая длина ЛБ (Rp.1-Rp.6) за последнюю эпоху уменьшилась на 2,9 мм. Обращаясь к Рисунку №14, можно заметить, что расстояния между пунктами Rp.5-Rp.6 за последнюю эпоху уменьшалась лишь на 0,4 мм (которая входит в пределы ошибок измерения), это позволяет говорить о смещении пункта Rp.1 к пункту Rp.6, а не наоборот, далее следует то, что в измерениях длины Rp.1-Rp.2 присутствует случайная ошибка, и расстояние уменьшается;
IV. Начиная с седьмой эпохи (зима 2014 года), расстояние Rp.4-Rp.5 уменьшилось на 0,5 мм, и это уменьшение наблюдается лишь в период между двумя последними эпохами измерений (2017-2018 года), то есть это расстояние было стабильным в течение трех эпох (2014-2017 гг.), что говорит о стабильном положении этих пунктов, так как величина смещения входит в пределы ошибок измерений;
V. Расстояния между пунктами Rp.3-Rp.4 и Rp.2-Rp.3 за последние четыре эпохи, то есть, начиная с восьмой эпохи и по нынешнее время, уменьшались почти на одну и ту же величину (1,9 мм и 2,1 мм). Опираясь на суждения III и IV можно говорить о смещении пунктов Rp.2 и Rp.3 в сторону пункта Rp.4;
VI. Величина смещения расстояния между пунктами Rp.1-Rp.2, Rp.4- Rp.5 и Rp.5-Rp.6 относительно прошлой (десятой) эпохи, не превышают среднюю ошибку измерения за все эпохи наблюдений. Соответственно, между пунктами Rp.2-Rp.3, Rp.3- Rp.4 и Rp.1-Rp.6, отклонения имеют большую величину, чем средняя ошибка измерений;
VII. Относительно прошлогодних измерений, величина смещения не превышает 3 мм;
VIII. Из всего вышеперечисленного следует, что линейный базис АОЭ стабилен лишь в пределах нескольких миллиметров.
Вполне вероятно, что в полученных результатах имеются случайные ошибки, исключить которые возможно лишь продолжением дальнейшего мониторинга ЛБ. Не исключены также внешние факторы, влияющие на наблюдения.
Подобные работы
- МОНИТОРИНГ ВЫСОТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПУНКТОВ ЛИНЕЙНОГО
БАЗИСА АСТРОНОМИЧЕСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ ИМЕНИ В.П.ЭНГЕЛЬГАРДТА
Дипломные работы, ВКР, геодезия. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2019 - Мониторинг стабильности пунктов линейного базиса Астрономической
Обсерватории им. В.П.Энгельгардта по данным спутниковых измерений
Дипломные работы, ВКР, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018 - МОНИТОРИНГ ВЫСОТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПУНКТОВ ЛИНЕЙНОГО БАЗИСА АСТРОНОМИЧЕСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ ИМЕНИ В.П. ЭНГЕЛЬГАРДТА
Дипломные работы, ВКР, геодезия. Язык работы: Русский. Цена: 4320 р. Год сдачи: 2018 - МОНИТОРИНГ УСТОЙЧИВОСТИ ПУНКТОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ПОЛИГОНА, АОЭ
Бакалаврская работа, геодезия. Язык работы: Русский. Цена: 4300 р. Год сдачи: 2017