Геодезические съемки

Основными масштабами для  производства тахеометрических съемок являются: 1:500, 1:1000 и 1:2000. При этом масштаб  съемки принимают в зависимости  от её назначения, стадии проектирования, ожидаемых размеров проектируемого объекта в плане, а также от категории рельефа и ситуационных особенностей местности и, в частности:

масштаб 1:500 с высотой сечения рельефа 0,25-0,5 м – для составления планов и ЦММ при проектировании городских улиц и дорог, временных и гражданских сооружений, малых водопропускных сооружений на дорогах, небольших карьеров и резервов грунта и т. д.;

масштаб 1:1000 с высотой сечения рельефа 0,5-1,0 м или масштаб 1:2000 с высотой сечения рельефа через 1,0-2,0 м для составления топографических планов и ЦММ при проектировании системы поверхностного водоотвода, планировки территорий, проектировании транспортных развязок движения в разных уровнях и т.п.

Важным достоинством тахеометрической съемки является то, что при высокой  производительности полевых работ, существенную долю объема работ по подготовке топографических планов местности и ЦММ удается перенести  в камеральные условия, где есть возможность широкого применения средств  автоматизации и вычислительной техники. (Федотов Г. А. Инженерная геодезия. Учебник. – 5-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 2009. С. 184-185)

1. 4. Система  спутникового позиционирования

Значительную роль в развитии современной геодезии и определении  параметров пространственного положения  объектов, в том числе совершенствование  определения координат сыграло  создание в 1990-х гг. глобальных систем позиционирования: в США – Global Positioning System (GPS) и в России – глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС).

Понятие «позиционирование» означает реализацию возможных способов использования данной системы для  определения параметров пространственного  положения объектов наблюдения, т. е. определение трехмерных координат  объекта, его вектора скорости и  направления.

Системы спутникового позиционирования представляют собой всепогодную  навигационную систему космического базирования, которая позволяет  в глобальных масштабах определять текущее местоположение и скорость воздушных, морских и сухопутных транспортных средств, а также осуществлять точную координацию времени, т. к. все  способы измерения расстояний основаны на определениях времени прохождения  волны от спутника до приемника. Системы  координат и времени неразрывно связаны. Их совокупность представляет собой систему отсчета. Создание этой системы и ее практическую реализацию называют координатно-временным обеспечением при проведении разнообразных геодезических  работ.

Основу GPS составляют 24 спутника, которые непрерывно излучают радиосигналы, принимаемые GPS – приемниками. Высота орбит спутников составляет 20183 км, орбитальный период равен 11 ч. 58 мин., плоскости орбит имеют разную ориентацию в пространстве. Вырабатываемые на спутниках электромагнитные волны  с частотами f1= 1575,42 МНz и f2=1227,60 МНz и  соответствующими длинами λ1=19,0 и  λ2=24,4 см принимаются GPS – приемниками.

В системах глобального позиционирования спутники выполняют роль геодезических  опорных пунктов. Каждый спутник  имеет по четыре атомных эталонов частоты и времени, приборы для  приема и передачи радиосигналов, бортовую компьютерную аппаратуру. Пространственное положение спутников в геодезической  системе координат известно для  каждого момента времени. Радиосигналы всех спутников синхронизированы по времени с точностью 1·10-12 секунды  с помощью бортовых атомных часов.

Данные о конкретных параметрах орбиты каждого спутника вводятся в  память компьютеров GPS – приемников. Ими также принимаются данные о небольших отклонениях спутников  от заданных орбит, которые поступают  в виде радиосигналов с самих спутников с целью введения поправок в определение расстояний от антенны приемника до наблюдаемого спутника в данный момент времени.

Чтобы увеличить точность определения координат сигналы  спутников принимают методом  базовой станции. Для этого используются 2 комплекта GPS – приемников: один устанавливается  над геодезическим пунктом с  известными координатами, другой –  над определяемым пунктом местности.

Координаты определяются в глобальной геоцентрической системе WGS–84. За начало координат принимается  центр масс Земли, определенный с  точностью 1 м. Координатные оси  ориентированы  относительно экватора и плоскости  меридиана Гринвича.

В ГЛОНАССе также 24 основных и 3 резервных спутника. В 1982 г. выведены на орбиты первые спутники серии КОСМОС. С января 1996 г. ГЛОНАСС развернута полностью и действует в координатной системе параметры Земли 1990 г. (ПЗ–90). Система ПЗ–90 предназначена для  решения различных прикладных задач, в т. ч. геодезического обеспечения  навигационных комплексов и систем ГЛОНАСС. ПЗ–90 включает основные геодезические  постоянные, т. е. характеристики геоцентрической  системы координат, в том числе  параметры общего земного эллипсоида, координаты пунктов космической  геодезической сети (КГС), закрепляющие эту систему, элементы связи с  референц-системами координат; планетарные  модели нормального аномального  гравитационного поля Земли. Система координат ПЗ–90 является геоцентрической прямоугольной пространственной системой с началом координат в центре масс Земли. Реализация этой системы осуществляется через координаты пунктов КГС. Пункты наземного комплекса управления системой ГЛОНАСС совмещены с пунктами КГС.

В настоящее время функционируют  приемные устройства, одновременно использующие системы GPS и ГЛОНАСС. Обе системы  имеют сходные параметры: близкие  несущие частоты, общность конструкций  кодовых сигналов, использующих фазовую  манипуляцию, близость высот и наклонений орбит и периодов обращения.

Преимущество спутниковых  систем позиционирования перед традиционными  способами определения координат  являются: глобальность, оперативность, всепогодность, оптимальная точность, эффективность, доступность, быстрота получения данных, минимальные затраты  при построении государственных  геодезических сетей и сетей  сгущений.(http://www.bygeo.ru/materialy/pervyi_kurs/topografia-chtenie/1607-ponyatie-o-sputnikovyh-sistemah-pozicionirovaniya.html)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ  ИЗМЕРЕНИЙ

2.1. Обработка  результатов нивелирования

Обработку журналов нивелирования  начинают с проверки всех записей  и вычислений, выполненных в поле. С целью выявления возможных  погрешностей в вычислениях на каждой странице журнала выполняют постраничный контроль. Он заключается в подсчете сумм отсчетов на связующие точки  по задней (∑а) и передней (∑b) рейкам, а также сумм превышений по черной и красной сторонам реек и средних превышений на станциях; при этом должно соблюдаться равенство

                            _ср.                                (2.1)

Расхождение в 1 – 2 мм могут  возникнуть за счет округления значений средних превышений до целого числа  миллиметров. Отсчеты по рейкам на промежуточных  точках в постраничном контроле не участвуют. Невязка представляет собой  разность суммы измеренных средних  превышений _ср и известного (теоретического) превышения между конечной и начальной точками хода, т. е.

                               f_h =_ср -₀.                                 (2.2)

При этом возможны следующие  случаи.

1. Нивелирный ход проложен между двумя реперами. В этом случае фактическая высотная невязка хода

                            f_h= _ср – (Н_кон - Н_нач),                                  (2.3)

где (Н_кон - Н_нач)=h₀ – известное превышение между конечной и начальной точками хода.

2. Замкнутый нивелирный ход. Поскольку ход начинается и заканчивается на одной и той же точке, то известное превышение h₀=0. Тогда

                              f_h= _ср.                                     (2.4)

3. Висячий нивелирный ход, опирающийся на одну твердую точку.

Если нивелирование хода выполнялось двумя нивелирами, то сумма превышений _I для первого нивелира должно равняться сумме превышений _II  для второго нивелира. Следовательно,

                             f_h=_I -_II.                                       (2.5) 

При нивелировании хода в  прямом и обратном направлениях сумма  превышений прямого хода _пр должна равняться сумме превышений обратного хода _обр по абсолютной величине, но с противоположным знаком. Тогда

                          f_h=_пр+_обр .                                       (2.6)

Фактическая высотная невязка  хода технического нивелирования не должна превышать допустимую, определяемую по формулам (2.7) или (2.8):

                        f_h^доп=50мм                                      (2.7)

или

                             f_h^доп=10мм;                                     (2.8)

где L – длина хода, км; n – число станций в ходе.

Если f_h f_{h доп} , то фактическую невязку f_h распределяют с обратным знаком поровну на все превышения хода, т. е. поправка в превышение

                      δ_h=_.                                   (2.9)

Поправки вычисляются  с округлением до мм; при этом сумма поправок должна равняться  невязке с обратным знаком, т. е.

                           _h= - f_h .                                             (2.10)

Исправленные (увязанные) превышения вычисляют по формуле:

                          h_испрi=h_i+ δ_h .                                          (2.11)

По исправленным превышениям  вычисляют отметки связующих  точек

                        H_n=H_n-1+h_{n испр} .                                         (2.12)

где H_n – вычисляемая отметка; H_n-1 – отметка предыдущей точки хода.

Контролем правильности вычисления отметок связующих точек является соблюдение условия:

                      Н_кон= Н_нач+_испр .                                       (2.13)

После увязки нивелирного  хода и определения отметок связующих  точек вычисляют отметки промежуточных  точек через горизонт прибора  ГП. Для этого на станции дважды вычисляют ГП относительно задней и  передней связующих точек и из двух значений берут среднее:

              ГП’=H_з+a_ч; ГП”=H_n+b_ч; ГП=;                        (2.14)

где H_з и H_n – отметки задней и передней связующих точек; a_ч, b_ч – отсчеты по черным сторонам реек, установленных на задней и передней связующих точках.

Отметки промежуточных точек  получают вычислением отсчетов по черной стороне рейки, установленной на соответствующей промежуточной  точке, из отметки ГП, т. е.

                               H_пром= ГП- с.                                           (2.15)

Аналогичным образом вычисляют  отметки точек поперечных профилей. (Поклад Г. Г., Гриднев С. П. Геодезия. Учеб. пособие для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Академический Проспект; Парадигма, 2011. С. 197-200)

     

2.2. Обработка  результатов теодолитной съемки

2.2.1. Общие  положения

Камеральные работы при теодолитной  съемке слагаются из вычислений и  графических построений. В результате вычислений определяют плановые координаты вершин теодолитных ходов; конечной целью графических построений является получение ситуационного плана  местности.

Камеральную обработку результатов  измерений, выполненных при прокладке  теодолитных ходов, начинают с проверки и обработки полевых журналов. Повторно выполняют все вычисления, сделанные в поле, и выводят  средние значения измеренных углов (с округлением до 0,01’ H) и длин сторон (до 0,01 м). Затем составляют схему теодолитных ходов, ориентированную по сторонам света. У вершин подписывают средние значения горизонтальных углов, а возле каждой стороны – её горизонтальное проложение. На схему наносят также пункты геодезической сети, к которым осуществлялась привязка теодолитных ходов, координаты исходных пунктов и дирекционные углы исходных сторон.

Вычислительные работы по определению координат вершин теодолитного хода включают в себя: 1) обработку  угловых измерений и вычисление дирекционных углов сторон; 2) вычисление горизонтальных проложений сторон; 3) вычисление приращений координат и координат  вершин хода. Все вычисления ведутся  в специальной ведомости. Вычислительные работы для замкнутых и разомкнутых (диагональных) ходов имеют свою специфику. Поэтому рассмотрим каждый из этих случаев отдельно. (Поклад Г. Г., Гриднев С. П. Геодезия. Учеб. пособие  для вузов.- 3-е изд., перераб. и  доп. - М.: Академический Проспект; Парадигма, 2011. С. 148)

2.2.2. Обработка  результатов измерений в замкнутом  теодолитном ходе

Обработка угловых  измерений и вычисление дирекционных углов сторон. Если в замкнутом теодолитном ходе (полигоне) из n вершин измерены все внутренние углы, то сумма измеренных углов будет