Антонович К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии (том 2)
|
Скачать 1.71 Mb.
|
|
Тема 4. Схема и программа построения ГГС на разных этапах развития, необходимый состав и методы измерений, обработка измерений и преобразование их в принятую систему координат. 4.1. Схема и программа построения ГГС на разных этапах развития Государственная геодезическая сеть (далее - ГГС) представляет собой совокупность геодезических пунктов, расположенных равномерно по всей территории и закрепленных на местности специальными центрами, обеспечивающими их сохранность и устойчивость в плане и по высоте в течение длительного времени. ГГС включает в себя также пункты с постоянно действующими наземными станциями спутникового автономного определения координат на основе использования спутниковых навигационных систем с целью обеспечения возможностей определения координат потребителями в режиме, близком к реальному времени. Традиционная схема построения ГГС ГГС предназначена для решения следующих основных задач, имеющих хозяйственное, научное и оборонное значение:
Геодезические сети подразделяются на 1. Государственную геодезическую сеть ГГС, 2. Геодезические сети местного значения (сети сгущения), 3. Съемочные сети. ГГС служит основой для решения научных и научно-технических задач общегосударственного значения. Она является главной геодезической основой для топографических съемок всех масштабов. Она подразделяется на 1, 2, 3 и 4 классы. Наряду с ГГС созданы государственные нивелирная и гравиметрическая сети, а также геодезические сети специального назначения. Обычные требования к густоте пунктов ГГС: - для съемок 1:25000 – 1:10000 – 1 пункт на 50 – 60 кв. км (1 – 3 класса), - 1:5000 – 1 пункт на 20 – 30 кв км - 1:2000 и крупнее 1 пункт на 5 – 15 кв.км. В городах с числом жителей более 100000 5 – 15. Для расчета плотности используется ф-ла Павлова В.Ф.  ,где S – длина стороны сети в км. Параметры плотности и точности ГГС
ГГС в настоящее время состоит из плановой АГС и сетей сгущения, высотной нивелирной сети и гравиметрической сети. Основные планово-высотные геодезические сети создавались в течение ряда десятилетий (с конца 30-х годов до 70-80-х). Эти сети имеют иерархический характер, разделяясь по классам точности. Согласно Инструкции они должны соответствовать определенным исходным точностным требованиям (см. таблицу выше). Триангуляция - один из методов создания плановых геодезических сетей на основе построения и решения треугольников по измеренным углам. Триангуляция представляет собой систему примыкающих или перекрывающих друг друга треугольников, которые могут образовывать триангуляционный ряд или триангуляционную сеть. Сторону одного из треугольников измеряют непосредственно или получают косвенным путем, построив так называемую базисную сеть, состоящую, как правило, из ромбов с разными по длине диагоналями. Остальные стороны триангуляционного ряда или сети находят путём последовательного решения треугольников по углам и стороне, используя терему синусов. Известно, что для решения треугольника достаточно измерить в нём, кроме стороны, два угла. Однако при построении триангуляции в каждом треугольнике измеряют все три угла. Это позволяет проконтролировать результаты угловых измерений и, кроме того, в итоге специальных уравнительных вычислений несколько повысить точность конечного результата. С этой же целью измеряют длину не одной стороны ряда или сети, а двух и более. В случае необходимости в схеме триангуляции предусматривают перекрытие треугольников, что также улучшает качество построения. После того, как будут вычислены длины стороны треугольников, находят координаты их вершин. Для этого в качестве исходных данных необходимо иметь координаты одной из точек и дирекционный угол ( азимут ) одной из сторон сети. Затем по этим сторонам последовательно решают прямые геодезические задачи и таким образом определяют плановое положение вершин сети. Триангуляция 1 класса строится в виде системы полигонов из звеньев треугольников порядка 200-220 км (периметр 800-1000 км). Типовые фигуры – треугольники, четырехугольники и центральные системы. В местах пересечения звеньев измеряются базисные стороны (или выходные стороны). На их концах определяются пункта Лапласа с астроопределениями широт, долгот и азимутов. В отдельных районах построена сплошная сеть 1-го класса. В других – вместо звеньев триангуляции строились вытянутые ходы полигонометрии примерно их 10 сторон длиной 20-25 км. По всем рядам АГС проведено астрономо-гравиметрическое нивелирование с целью получения эллипсоидальных высот, изучения фигуры Земли и ее гравитационного поля. Триангуляция 2-го класса строится из сплошных сетей треугольников, заполняющих звенья 1-го класса. Сети 2-го класса могут создаваться и методом полигонометрии. Триангуляция 3 и 4 классов представляет собой вставки жестких систем или отдельных пунктов в сети старших классов или ходов полигонометрии. Сети 3 и 4 классов могут строиться методом трилатерации. Все пункты АГС должны иметь отметки, полученные из геометрического или тригонометрического нивелирования. Трилатерация - как и триангуляция, представляет собой построение, состоящее из треугольников. Однако в этих треугольниках измеряют не углы, а длины сторон. Триангуляцию и трилатерацию применяют в тех случаях, когда существует видимость на большие расстояния. Полигонометрия - метод, в основу которого положено построение на местности сомкнутых или разомкнутых многоугольников (ходов), в которых измеряют горизонтальные углы между соседними сторонами и длины сторон. Метод полигонометрии применяют обычно в закрытой местности, где трудно обеспечить видимость на большие расстояния. Характеристика государственных плановых геодезических сетей. Государственная плановая геодезическая сеть является главной геодезической основой для выполнения геодезических работ при изысканиях, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при производстве топографических съёмок, решении научных проблем, а также при обеспечении военных действий. Государственная плановая геодезическая сеть строится в соответствии с принципом перехода от общего к частному и делится на 1, 2, 3, 4 классы, отличающиеся друг от друга по точности измерения углов и линий, размерам сторон и способу закрепления точек на местности. Государственная сеть 1-го класса служит геодезической основой для построения всех остальных плановых сетей. С помощью этой сети на территории страны вводится единая система координат. Результаты измерения в сетях 1-го класса используются для решения научных геодезических задач. Государственная геодезическая сеть 1-го класса создаётся в виде триангуляционных рядов, прокладываемых вдоль параллелей и меридианов на расстоянии примерно200 км друг от друга. Ряды, идущие вдоль параллелей и меридианов, пересекаясь друг с другом, образуют полигоны периметром 800-1000 км. Каждая из четырёх сторон этого полигона, называемая звеном, состоит из треугольников, близких к равносторонним, с расстоянием между вершинами не менее 20 км. На концах звеньев, т.е. в вершинах полигонов, измеряют длину одной из сторон с относительной погрешностью не более 1:400 000. в пунктах лежащих на концах таких сторон, выполняют астрономические измерения широты, долготы и азимута. Горизонтальные углы в треугольниках 1-го класса измеряют высокоточными теодолитами со средней квадратической погрешностью 0.7``. В тех районах, где по условиям местности построение триангуляции сопряжено со значительными трудностями, её заменяют ходами полигонометрии 1-го класса. Государственная сеть 2-го класса делается сплошной. Она заполняет собой полигоны 1-го класса и опирается на их пункты. Треугольники имеют стороны длиной 7-20 км. Горизонтальные углы в треугольниках сети измеряют со средней квадратической погрешностью 1.0``, а стороны - с относительной ошибкой не более 1:300 000. измеряемые стороны располагают равномерно по всей сети, но не реже, чем через 25 треугольников. Допускается замена триангуляции полигонометрическими ходами 2-го класса. Государственные сети 3-го и 4-го классов предназначены для сгущения сети пунктов 1 и 2 классов. Их строят в виде вставок отдельных пунктов в существующую сеть более высоких классов. Длины сторон треугольников сети 3-го и 4-го классов составляют соответственно 5-8 км и 2-5 км при относительной погрешности измеряемых сторон не более 1:200 000. углы измеряют со средней квадратической погрешностью 1.5 и 2. вместо триангуляции разрешается применять полигонометрические ходы 3 и 4 классов. Закрепление на местности пунктов государственной геодезической плановой сети выполняется специальными устойчивыми и долговременными центрами. В зависимости от характера грунта и других физико-географических условий местности применяют различные конструкции центров. Важнейшей частью любого центра является чугунная марка с небольшим, расположенном посередине, отверстием, которое обозначает закрепляемую точку геодезической сети. Каждый центр имеет несколько дублирующих друг друга чугунных марок, расположенных на разной глубине, но на одной отвесной линии. Поскольку в государственных геодезических сетях расстояния между пунктами составляют от двух до двадцати и более километров, то обеспечить видимость между такими пунктами с земли можно только в горах. Кроме того, атмосфера в непосредственной близости от земли существенно влияет на погрешности результатов измерений. По этим причинам на пунктах государственных плановых геодезических сетей строят специальные сооружения, геодезические сигналы или пирамиды. С помощью геодезических сигналов теодолит при измерении углов устанавливается высоко над землёй. Для геодезиста на уровне, удобном для работы с теодолитом, сооружается специальная площадка с ограждением, лестницей и крышей. На крыше устанавливается визирный барабан для наведения на данную точку со смежных пунктов сети. По конструкции сигналы делятся на простые и сложные. Простые сигналы имеют высоту до 15 м, сложные - 40 м и более. Геодезические пирамиды устроены более просто. Их высота, как правило, не превышает 10 м. материалом для изготовления сигналов и пирамид обычно служит дерево и металл. Каталоги координат пунктов плановых геодезических сетей являются основным итоговым документом работ по созданию главной геодезической основы. Они составляются в соответствии с установленными требованиями и содержат сведения о названии пунктов, их классе и местоположении, типе центра и знака, даты их постройки. Координаты пункта приводятся в каталоге с указанием системы координат, в которой они получены. Кроме того, в каталог вписывают длины и дирекционные углы сторон сети. Каталоги хранятся в подразделениях Роскартографии, и Госгеонадзоре. По специальным запросам организаций, выполняющих те или иные геодезические работы, делаются выписки из каталогов на указанную в запросе территорию. Дуга Струве Началом истории построения в нашей стране единой геодезической системы координат можно считать 1816 год. С этого года начались работы под руководством академика Петербургской Академии Наук, основателя и первого директора Пулковской обсерватории В.Я.Струве и генерала от инфантерии, почетного члена Петербургской Академии Наук К.И.Теннера по проложению триангуляционного ряда по территории России от устья Дуная до Северного Ледовитого океана через Финляндию с включением территорий Швеции и Норвегии. Этот ряд триангуляции, протяженностью 25°20', получил в последствии название дуги Струве. Каталог Шарнгорста В 1898 году Корпусом Военных Топографов под руководством генерала К.В. Шарнгорста было начато уравнивание разрозненных «губернских триангуляции», покрывавших страну от западных границ до Урала, включая Кавказ. Завершена эта работа была только в 1926 году изданием силами Военнно-топографической службы каталога Шарнгорста. Референц-эллипсоидом служил эллипсоид Бесселя, а исходными пунктами являлись астрономическая обсерватория в Дерпте и пункты триангуляции меридианной дуги Струве. Система координат 1932 года Началом следующего этапа построения единой системы координат на всю территорию России является 1928 год, когда Главным геодезическим управлением СССР была утверждена единая схема и программа развития государственной триангуляции страны, предложенная Ф.Н. Красовским. В схеме Ф.Н Красовского передача координат на большие расстояния осуществлялась проложением рядов триангуляции 1 класса, образующих при взаимном пересечении полигоны с периметром 800 - 1000 км. В 1930 году под общим руководством Ф.Н. Красовского вычислительное бюро Главного геодезического управления приступило к уравниванию 8 полигонов 1 класса для Европейской части СССР. Позднее к этим полигонам был присоединен Уральский полигон. Вычисления велись относительно эллипсоида Бесселя методом развертывания, за начальный пункт принимался пункт Саблино. Работы по уравниванию триангуляции были завершены в 1932 году и принятая система координат получила название системы 1932 года. Система координат 1942 года В те же годы в ЦНИИГАиК под руководством Ф.Н. Красовского и А. А. Изотова начались работы по выводу референц-эллипсоида, наилучшим образом подходившего для территории СССР. Под руководством М.С. Молоденского велись работы по определению высоты геоида в исходном пункте (Пулково) по данным астрономо-гравиметрического нивелирования. В 1942 году начались работы по переуравниванию АГС. Совместным решением Главного управления геодезии и картографии (ГУГК) и Военно-топографического управления Генерального Штаба Министерства Обороны (ВТУ ГШ МО) от 4 июня 1942 года в качестве референц-эллипсоида при уравнивании был принят эллипсоид с параметрами: a = 6378245,  = 298,3 (в последующем получившего имя Красовского), а систему координат, в которой велись вычисления, было решено именовать системой координат 1942 года.В уравнивание вошли 87 полигонов АГС, покрывавших большую часть Европейской территории СССР и узкой полосой распространяющих координаты до Дальнего Востока. Обработка выполнялась на эллипсоиде Красовского с использованием метода проектирования. Постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 года № 760 на основе результатов выполненного уравнивания была введена единая система геодезических координат и высот на территории СССР - система координат 1942 года. Дальнейшее распространение системы координат 1942 года на территорию СССР проводилось последовательно несколькими крупными блоками полигонов триангуляции и полигонометрии 1 класса. При присоединении каждого очередного блока координаты пунктов на границах блоков уравненной сети принимались за жесткие. Для сгущения АГС, сформированной в виде системы полигонов, выполнялось их заполнение сплошными сетями триангуляции 2 класса. Сплошные сети триангуляции 2 класса уравнивались в пределах отдельных полигонов с использованием уравненных координат пунктов триангуляции 1 класса в качестве исходных. Система координат 1995 года Развитие астрономо-геодезической сети для всей территории СССР было завершено к началу 80-х годов. К этому времени стала очевидной необходимость выполнения общего уравнивания АГС без разделения на ряды триангуляции 1 класса и сплошные сети 2 класса, поскольку отдельное уравнивание потенциально более жестких сплошных сетей 2 класса с опорой на ряды триангуляции 1 класса приводило к значительным деформациям АГС вблизи этих рядов и особенно вблизи узлов полигонов и измеренных азимутов, которые при уравнивании также принимались за жесткие. В 80-х годах было выполнено несколько вариантов общего полигонального уравнивания АГС. С учетом результатов этого уравнивания выполнялось повторное уравнивание линий астрономо-гравиметрического нивелирования с соответствующим последовательным уточнением карт высот квазигеоида над эллипсоидом Красовского. Уточненная карта высот квазигеоида была составлена в 1987 году, данные которой были использованы затем в общем уравнивании АГС как свободной сети. В мае 1991 года общее уравнивание АГС было завершено. По результатам уравнивания получены следующие основные характеристики точности АГС: • средняя квадратическая ошибка направления - 0,7"; • средняя квадратическая ошибка измеренного азимута - 1,3"; • относительная средняя квадратическая ошибка измеренных базисных сторон - 1:260 000; • средняя квадратическая ошибка взаимного положения смежных пунктов - 2-4 см; • средняя квадратическая ошибка передачи координат от исходного пункта на пункты на краях сети по каждой координате - 1 м. Уравненная астрономо-геодезическая сеть включала в себя 164306 пунктов 1 и 2 классов, 3,6 тысяч геодезических азимутов, определенных из астрономических наблюдений, и 2,8 тысяч базисных сторон, расположенных через 170-200 км. К моменту завершения общего уравнивания АГС на территории нашей страны независимо были созданы две спутниковые геодезические сети: космическая геодезическая сеть ВТУ ГШ МО и доплеровская геодезическая сеть ГУГК. Космическая геодезическая сеть ВТУ ГШ МО на территории бывшего СССР включала в себя 26 стационарных астрономо-геодезических пунктов. Координаты пунктов определены по фотографическим, доплеровским, дальномерным, радиотехническим и лазерным наблюдениям ИСЗ системы ГЕОИК. Точность определения взаимного положения любых пунктов КГС характеризовалась средними квадратическими ошибками, равными 0,3-0,4 м. Доплеровская геодезическая сеть ГУГК состояла из 131 пункта, координаты которых определялись по доплеровским наблюдениям ИСЗ системы TRANSIT. Точность определения взаимного положения пунктов при среднем расстоянии между ними 500-700 км характеризовалась средними квадратическими ошибками, равными 0,4-0,6 м. Для достижения максимально высокой точности распространения государственной системы координат на всю территорию бывшего СССР было выполнено совместное уравнивание всех трех независимых геодезических построений - АГС, ДГС и КГС. В результате совместного уравнивания АГС, ДГС и КГС была построена геодезическая сеть, содержащая 134 пункта при среднем расстоянии между смежными пунктами 400-500 км. С целью контроля геоцентричности системы координат в совместное уравнивание включены независимо определенные геоцентрические радиус-векторы 35 пунктов КГС и ДГС, удаленных один от другого на расстояния порядка 1000 км. Высоты квазигеоида над общим земным эллипсоидом для них получены гравиметрическим методом, а нормальные высоты - по данным геометрического нивелирования. Сеть из 134 пунктов с согласованной системой плановых координат и высот была использована как жесткая основа в последующем заключительном уравнивании всех 164306 пунктов триангуляции и полигонометрии 1 и 2 классов. Точность определения взаимного планового положения пунктов, полученная из заключительного уравнивания АГС на эпоху 1995 года, характеризуется средними квадра-тическими ошибками: • 0,02 - 0,04 м - при расстояниях до нескольких десятков километров; • 0,3 - 0,8 м- при расстояниях от I до 9 тысяч км. Объем измерительной астрономо-геодезической информации, обработанной при совместном уравнивании АГС, ДГС и КГС для установления системы координат 1995 года, превышает на порядок объем измерительной информации, использованной для установления системы координат 1942 года. 4.2. Современные методы создания опорных геодезических и геодинамических сетей Наблюдаемое прогрессирующее развитие многопрофильного городского хозяйства, характерного для “многих городов России, обуславливает необходимость создания на территории таких городов специализированных опорных геодезических сетей, их специфика состоит, прежде всего, в том, что к ним предъявляются различные требования со стороны городских организаций, заинтересованных в получении информации о координатах тех или иных пунктов города. В частности, такое различие, относящееся, в первую очередь, к точности координатных определений и к плотности расположения пунктов в создаваемых геодезических сетях, возникает при решении задач, связанных с определением административных границ, при инвентаризации земельных участков на территории города, и процессе выполнения различных градостроительных работ (в том числе при создании таких крупных инженерных сооружении, как метрополитен). В этом круге задач повышенного внимания заслуживают проблемы мониторинга деформационных процессов, происходящих в приповерхностных геологических структурах, которые могут провоцировать различного рода разрушения и ухудшения экологической обстановки. Oтмеченное выше разнообразие требований к геодезической информации привело к тому, что на протяжении многих лет на территориях городов создаются независимые друг от друга геодезические сети с весьма противоречивыми данными о координатах тех или иных пунктов. Примером таких недостаточно обоснованных организационных подходов может служить Москва, на территории которой, начиная с 30-х годов прошлого столетия, стали создаваться независимые опорные геодеэические сети такими ведомствами, как Московский городской геодезический трест, Метрополитен и Государственная геодезическая служба, Эти сети оказались различными не только по точности координатных определений, но и базировались на использовании различных референц-эллипсоидов (в частности, Мосгоргеотрест до настоящего времени использует эллипсоид Бесселя, а Государственная геодезическая служба - эллипсоид Красовского), а также различных исходных высотных отметок. Невозможность сопоставления данных, относящихся к различным ведомственным сетям, зачастую приводит к различным конфликтным ситуациям. С учетом вышеизложенного Правительство Москвы поставило перед нашим университетом задачу создания единой опорной геодезической сети, удовлетворяющей запросам различных заинтересованных организаций. Такая сеть была построена специалистами МИИГАиК на основе использования современных спутниковых методов о чем уже сообщалось в печати (см. Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, № 1(8), 1997, стр.59-60). Специфика создания такой сети состояла в том, что она объединила пункты сетей различных ведомств. В неё вошли 70 пунктов сети Мосгоргеотреста, 63 пункта сети Метрополитена, 68 пунктов Государственной геодезической службы. При её построении наряду с современными спутниковыми технологиями использовались данные высокоточного нивелирования и специальные методы гравиметрических измерений. Точность созданной сети оценивается ср.кв.ошибками на уровне около 5 мм или в относительной мере - на уровне 5-10 -7, что практически на порядок выше, чем точность ранее созданных сетей, базирующихся на использовании традиционных геодезических методов. При анализе результатов полученных данных выявилось существенное систематическое расхождение с каталожными данными Государственной геодезической службы, относящимися к системе СК-42 (расхождения в длинах сторон соседних пунктов, относящихся к сети 1 класса, достигали 20 см и более). Эта информация послужила толчком для переосмысления роли уравнивания всей опорной сети страны и для ускорения введения модернизированной координатной системы СК-95, базирующейся на спутниковых технологиях, в которых устранена погрешность линейного масштабирования. Накопленная к настоящему времени информация об особенностях построения опорных городских геодезических сетей традиционными наземными методами в других городах свидетельствует об аналогичном повсеместном организационном подходе к решению этой проблемы. Рассмотрим теперь, вкратце, технические особенности координатных определений, которые приходится учитывать при создании опорных геодезических сетей с применением современных спутниковых технологий. При выборе принципов построения локальных геодезических сетей в городах нельзя не учитывать тот общеизвестный факт, что применительно к спутниковым методам координатных определений их точность в меньшей степени зависит от геометрии построения сети. Поэтому выбор мест расположения пунктов сети определяется удобством подъезда к ним, возможностями закрепления геодезических центров на крышах зданий, обеспечением благоприятных условий для проведения спутниковых наблюдений и другими побочными факторами. Вместе с тем при проектировании сети стремятся к равномерному распределению пунктов в сети, что обеспечивает определенные удобства при её дальнейшей эксплуатации. Сравнение различных подходов к методам построения сетей с использованием спутниковых технологий в городских условиях свидетельствует о том, что предпочтения заслуживают двухступенчатые методы, при реализации которых па первом этапе создается каркасная сеть, включающая в себя сравнительно небольшое количество надежно закрепленных референцных пунктов, удаленных друг от друга на 10-15 км. На втором этапе формируется сеть требуемой плотности (применительно к крупным городам расстояние между пунктами выбирается равным 3-5 км). При организации спутниковых наблюдений в такой сети в каждый сеанс включается не менее двух-трёх пунктов, входящих в каркасную сеть. Такой двухзвенный подход позволяет в сравнении с лучевым методом, основанном на применении одного референцнго пункта, существенно сократить протяженность измеряемых базисных линий и, как следствие - повысить точность и надежность координатных определений за счет возможности использования нескольких независимых измерений. Входящий в создаваемую сеть референцные пункты привязываются к одному или к нескольким пунктам, входящим в континентальную или глобальную сеть, на которой проводятся постоянные спутниковые наблюдения, организованные Международной службой JYS . Такая привязка позволяет согласовать получаемые результаты с координатами пунктов окружающих сетей. При создании опорных сетей спутниковыми методами приходится учитывать также тот факт, что спутниковые измерения обеспечивают построение пространственной трёхмерной сети. Эту особенность следует иметь в виду при выборе методов закрепления геодезических центров, которые должны сохранять устойчивое положение - как в плане, так и по высоте. На стадии выполнения спутниковых наблюдений немаловажными факторами являются такие, как оптимальный выбор длительности сеанса наблюдений и количества одновременно работающих спутниковых приёмников. Проведенные нами исследования свидетельствуют о том, что при реализации гарантированной фирмой-изготовителем приёмников точности на уровне около 1 см длительность сеансов наблюдений на рассматриваемых видах работ можно ограничить 4-6 часами. Количество используемых приёмников оказывает существенное влияние на сроки проведения полевых работ и на основные технико-экономические показатели. Наш опыт свидетельствует о том, что компромиссное решение достигается при использовании на таких работах 8-10 спутниковых приёмников. При таком количестве опорная сеть в городе может быть построена за период от 15-20 дней до 2-х месяцев в зависимости от размеров территории города и характерных для него местных условий. При создании современных опорных геодезических сетей в крупных городах повышенного внимания заслуживают вопросы, связанные с построением геодинамических сетей, являющихся органической составной частью создаваемых опорных сетей. Такая сеть открывает возможность организации в городе геодезического мониторинга, позволяющего выявлять и отслеживать возникающие опасные деформации земной поверхности, которые, зачастую, провоцируются техногенными, а иногда и тектоническими воздействиями на приповерхностные геологические структуры. В таких крупных городах, как Москва, упомянутые деформации могут быть связаны с массовой застройкой территории города зданиями повышенной этажности, с интенсивным освоением подземного пространства, с непредсказуемым воздействием на установившийся в приповерхностных почвенных структурах гидрорежим и с быстрым нарастанием транспортных потоков, оказывающих вибрационные воздействия на геологическую среду. Все эти воздействия приводят к резкому нарастанию статических и динамических нагрузок на земную поверхность, что способствует возникновению опасных деформационных процессов. В качестве примера заметим, что за последние 10-15 лет количество различного рода разрушений и провалов отдельных участков земной поверхности в городе растет в Москве в геометрической прогрессии. Как ответная мера была разработана специальная комплексная программа "Безопасность Москвы", которая, в частности, предусматривает создание и постоянное обновление геоэкологической карты города с указанием на ней регионов повышенного риска из-за недостаточной устойчивости почвенных структур. В соответствии с этой программой Правительство Москвы поручило нашему университету создать на территории города геодинамическую сеть и проводить на ней периодические спутниковые измерения, такая сеть включает в себя около 40 пунктов и является составной частью опорной геодезической сети, которая была построена специалистами МИИГАиК в 1996 г. Одна из основных особенностей такой сети состоит в необходимости реализации предельно возможной точности, которая в настоящее время для современных спутниковых измерений соответствует одномиллметровому уровню. Для его достижения не представляется возможным использовать общепринятые технологии, что обуславливает необходимость разработки специализированных методов, позволяющих минимизировать влияние различных источников ошибок и отделять их остаточное воздействие на результаты измерений от реальных смещений пунктов, обусловленных деформациями земной поверхности. Специфика построения геодинамической сети состоит в том, что в ней должна быть произведена дифференциация на "твердые" пункты, которые меньше всего подвержены влиянию деформационных процессов, и на пункты, которые являются ответственными за происходящие в том или ином регионе деформация земной поверхности. Изложенные выше исходные предпосылки обуславливают необходимость выполнения таких требований, как повышенная надежность закрепления геодезических центров, обеспечение на них благоприятных условий для проведения спутниковых наблюдений, выполнение комплекса исследований, ориентированных на минимизацию влияния различных источников ошибок, отработка инициализированных методов наблюдений и последующих вычислений, а также согласование получаемых результатов с геологическими, геофизическими и геоморфологическими исследованиями, приуроченными к интересующему нас региону. а период с 1997 г. по 2000 г. по геодинамической сети проведено 8 циклов измерений. Полученные при этом результаты позволили выявить сезонные деформации земной поверхности, ощутимое её опускание в центральной части города, а также изменения высотных отметок отдельных пунктов, достигающие 1 см и более. Наряду с отмеченными периодическими измерениями (два раза в год) на данной сети в рамках реализации Федеральной целевой программы "Интеграция" проведен целый комплекс разнообразных исследований, ориентированных на повышение точности спутниковых координатных определений применительно к изучению геодинамических процессов. Повышенное внимание при этом уделяется изучению наиболее ощутимых источников ошибок, к которым отнесены такие, как многопутность, возникающая за счет отражения радиосигналов от объектов, расположенных вблизи приёмника, и тропосферная рефракция, порождающая задержки радиосигналов при их прохождении через тропосферу. При изучении влияния многопутности установлено, что возникающие при этом квазисистематические ошибки оцениваются на уровне 8-10 мм. Один из методов их минимизации основан на использовании удлиненных сеансов наблюдений (до одних суток и более). Вместе с тем изучаются методы, базирующиеся на использовании специализированных обрабатывающих программ (как, например, "Эверест") и специальных приспособлений, предохранявших попадание отраженных сигналов на антенну приёмника. Для учета ошибок, обусловленных атмосферной (тропосферной) рефракцией, проведены исследования, основанные на вычислении тропосферных задержек в процессе обработки результатов измерения, вводя этот параметр в систему решаемых уравнений как неизвестную величину. Полученные при этом результаты свидетельствуют об эффективности применения такого метода, позволяющего учитывать тропосферное влияние при самых разнообразных состояниях атмосферы (даже во время грозы, сопровождающейся сильным ливнем). В общем комплексе проводимых по программе "Интеграция" исследований решается целый ряд и других проблем, которые напрямую или косвенно препятствуют получению миллиметрового уровня точности и объективной оценке реальных смешений пунктов за счет влияния деформационных процессов. При этом критически рассмотрен широко используемый в геодезии метод уравнивания результатов измерений, который за счет перераспределения возникающих уклонений может существенно искажать реальную картину смещений пунктов из-за деформации приповерхностных геологических структур. В этой связи внесены рекомендации о целесообразности уравнивания координат только "твердых" пунктов, образующих каркасный участок сети. Совокупность разработанных к настоящему мер открыла возможность определения координат пунктов на миллметровом уровне при их взаимном удалении до нескольких километров. Одной из самостоятельных проблем при проведении данных исследований стала проблема установления строго обоснованной взаимосвязи между точностью определения длин базисных линий и соответствующими определениями координат конечных точек этих линий. Результаты проведенных исследований выявили тот факт, что при установлении такой взаимосвязи необходимо учитывать не только измерения длин базисных линий, но и ошибки, связанные с разворотом этих линий. Данная проблема является краеугольной при разработке методов метрологической аттестации результатов спутниковых измерений. Основные выводы, которые могут быть сделаны на основе обобщения приведенной выше информации, сводятся к следующему: 1) Современные технические средства и методы позволяют оперативно и на высоком, уровне точности создавать в городах опорные геодезические сети, удовлетворяющие по своим показателям все запросы различных заинтересованных организаций города. При этом следует отказаться от практики создания в городах нескольких различных сетей, принадлежащих различным ведомствам. 2) В процессе проектирования опорных геодезических и геодинамческих сетей в городах, базирующихся на применении спутниковых технологий, следует учитывать специфику спутниковых измерений как при выборе мест расположения пунктов наблюдений, так и при обоснований способов закрепления геодезических центров, которые в условиях города, чаще всего располагаются на крышах различных зданий. 3) При выборе методов измерений целесообразно предусматривать рациональное сочетание спутниковых методов с традиционными наземными геодезическими методами, среди которых повышенного внимания заслуживают методы измерения высот. 4) Среди различных схем создания городских геодезических сетей повышенного внимания заслуживают двухступенчатые схемы, в которых выделяется каркасная сеть, состоящая из набора референцных пунктов, с которыми связывается все остальные пункты сети. Упомянутые пункты, в свою очередь, должны иметь надежную связь с исходными референцными пунктами, входящими в континентальную или глобальную сеть. 5) При проектировании опорных сетей уже на начальной стадии следует предусматривать создание в их составе геоданамических сетей, что позволяет придать этим сетям более универсальный характер и способствовать повышению точности координатных определений. 6) Используемые при создании рассматриваемых сетей подходы должны предусматривать возможность их включения в современную государственную опорную сеть, которая создается в настоящее время на территории нашей страны спутниковыми методами. 4.3. Обработка измерений и преобразование их в принятую систему координат. Порядок координатных определений в системе координат 1995 года с использованием спутниковых средств и технологий В 1999 году Федеральная служба геодезии и картографии приступила к планомерному развитию государственной геодезической сети качественно нового уровня на основе спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Новая ГГС, создаваемая в соответствии с «Основными положениями о государственной геодезической сети России», включает в себя геодезические построения различных классов точности: • фундаментальную астрономо-геодезическую сеть; • высокоточную геодезическую сеть; • спутниковую геодезическую сеть 1 класса; • астрономо-геодезическую сеть и геодезические сети сгущения. Высшим уровнем в структуре новой государственной геодезической сети России должна стать фундаментальная астрономо-геодезическая сеть. Она будет служить исходной основой для распространения с высокой точностью на территории России общеземной геоцентрической системы координат. Положение пунктов ФАГС в общеземной системе координат определяется методами космической геодезии со средней квадратической ошибкой не более 10-15 см. Средние квадратические ошибки взаимного положения пунктов ФАГС, удаленных один от другого на 650-1 000 км, не должны превышать 1 см в плане и 3 см по высоте. На всех пунктах ФАГС должны определяться значения нормальной высоты геометрическим нивелированием не ниже II класса точности и абсолютные значения силы тяжести со средней квадратической ошибкой 5-7 мкГал. Второй уровень в структуре новой ГГС составляет высокоточная геодезическая сеть, которая представляет собой опирающуюся на пункты ФАГС однородную по точности систему пунктов, удаленных один от другого на 150-300 км. Основные функции ВГС состоят в распространении на всю территорию страны общеземной системы координат и уточнении параметров взаимного ориентирования общеземной и референцией систем координат, а также в создании высокоточных карт высот квазигеоида и схем уклонений отвесной линии с использованием астрономо-гравиметрической информации и данных нивелирования, Координаты пунктов ВГС относительно пунктов ФАГС определяются со средними квадратическими ошибками, равными 1-2 см по плановому положению и 3 см по геодезической высоте. Каждый пункт ВГС должен быть связан спутниковыми измерениями со смежными пунктами ВГС и не менее чем с тремя пунктами ФАГС. Для связи существующих геодезических и нивелирных сетей с создаваемыми спутниковыми сетями к пунктам ФАГС и ВГС привязываются ближайшие к ним пункты АГС и репера нивелирной сети I и II классов. Третий уровень в структуре новой ГГС занимает спутниковая геодезическая сеть I класса. СГС-1 представляет собой геодезическое построение, создаваемое в целях эффективного использования спутниковых технологий потребителями и обеспечения оптимальных условий для реализации точностных и оперативных возможностей спутниковой аппаратуры при переводе геодезического обеспечения территории России на спутниковые методы. Исходной основой для построения СГС-1 являются ближайшие пункты ФАГС и ВГС. СГС-1 создается по мере необходимости геодезического обеспечения регионов и, в первую очередь, в экономически развитых районах страны. Расстояния между пунктами СГС-1 должны в среднем составлять 25-35 км. По заказу министерств и ведомств на отдельные участки территории страны СГС-1 может создаваться с повышенной плотностью, что обеспечит широкому кругу потребителей оптимальные условия для работы с ГЛОНАСС и GPS аппаратурой, включая возможность применения одночастотных спутниковых приемников. Средние квадратические ошибки определения положения пунктов СГС-1 относительно ближайших пунктов ВГС не должны превышать 1см по каждой из плановых координат и 2 см по геодезической высоте в районах с сейсмической активностью 7 и более баллов, в остальных регионах страны - 1-2 см и 3 см соответственно. Нормальные высоты на пунктах СГС-1 должны определяться из спутникового нивелирования (как правило) или из геометрического нивелирования с точностью, соответствующей требованиям к нивелирным сетям II -111 классов, Для связи СГС-1 с существующими геодезической и нивелирной сетями, часть пунктов СГС-1 должна быть связана или совмещена с пунктами АГС и реперами нивелирных сетей I - III классов. Связь, как правило, должна осуществляться методами космической геодезии со средней квадратической ошибкой не более 2 см для плановых координат при привязке к пунктам АГС и 1 см для геодезических высот при привязке к нивелирным реперам. Введение системы координат СК-95 в период создания новой ГГС обеспечивает уже в настоящее время эффективное использование спутниковых средств и методов в топографо-геодезическом производстве, поскольку точность СК-95 и отсутствие региональных деформаций в переуравненной АГС позволяют достаточно точно определить и использовать для всей территории страны единые параметры перехода к системам координат ПЗ-90 и WGS-84, в которых функционируют спутниковые системы ГЛОНАСС и GPS. Спутниковые методы позволяют одновременно с плановыми координатами определять значения геодезической высоты. Для определения по спутниковым измерениям нормальных высот в Балтийской системе высот 1977 года, являющейся составной частью системы координат СК-95, необходимо знать значения высот квазигеоида над отсчетным эллипсоидом. Точность определения превышений высот квазигеоида гравиметрическим методом в настоящее время характеризуется следующими средними квадратическими ошибками: 3 - 5 см - при расстояниях между пунктами до нескольких сотен км; 10 - 15 см - при расстояниях между пунктами 1 000 км и более. Карта-схема высот квазигеоида над эллипсоидом Красовского на территорию России приведена в приложении 4. Снабжение потребителей высокоточными картами высот квазигеоида осуществляется через аэрогеодезические предприятия Роскартографии в соответствии с зонами их деятельности, а также инспекции государственного геодезического надзора. По мере развития ФАГС, ВГС, СГС-1, обеспечения жесткой связи спутниковых сетей с существующей ГТС и по мере повышения точности определения элементов ориентирования системы координат СК-95 в общеземной геоцентрической системе координат будет уточняться и собственно система координат СК-95 в целом. |
Похожие:
 |
Антонович К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии (том 1) ... |
|
Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и... ... |
 |
Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и... ... |
|
Отчет по вопросам защиты от помех радиоприему сигналов Глобальных... Комиссия по регулированию использования радиочастотного спектра и спутниковых орбит |
|
Техническое задание на поставку осциллографа в рамках реализации... «Техническое перевооружение производства малогабаритных адаптивных антенных систем для спутниковых систем связи ао «нпц «Вигстар»,... |
|
Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и... ЦниигаиК разработал Инструкцию по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных... |
|
Де карвальо антонио алвеш разработка методики модернизации плановой... Охватывает комплекс вопросов, относящихся к разработке методики модернизации плановой геодезической сети г. Луанда. В основу разработанной... |
|
Министерство образования и науки РФ московский государственный университет... Целью преподавания дисциплины «Автоматизированные системы проектирования в геодезии» является получение обучающимися необходимых... |
|
09086865-0171300002517000002-0260482-01-игди-т Создание планово-высотной съемочной геодезической сети без закладки центров и реперов с использованием спутниковых геодезических... |
|
Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) Распределенная система совокупность независимых компьютеров, которая представляется пользователю единым компьютером (metacomputer),... |
|
Реферат Пояснительная записка к проекту Программы развития геодезии и картографии на основе Пл «Центральный ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии им. Ф. Н. Красовского» |
|
Конспект лекций (Гилевский Ю. Х.) по высшей геодезии за 3 курс обучения... Конспект лекций (Гилевский Ю. Х.) по высшей геодезии за 3 курс обучения в Санкт-Петербургском техникуме Геодезии и картографии. Примерно... |
|
Рабочая программа по геодезии составлена в соответствии с гос впо... Целью учебной практики является закрепление и углубление знаний, полученных студентами за время теоретического обучения по геодезии... |
|
Пульт sat универсальный huayu rm-3335 (для спутниковых ресиверов) Пульт ду huayu rm-3335 (sat) (универсал) заменяет более 68 моделей пультов для спутниковых ресиверов |
|
Инструкция по настройке и работе с устройством trc (Жук) На з Оно предназначено для наблюдения за перемещением пользователя на местности за счет контроля сигналов окружающих базовых станций gsm... |
|
Пресс-релиз краевое Управление Росреестра выявляет типичные нарушения... Управление Росреестра по Пермскому краю осуществляет контрольно-надзорные функции, в том числе в сфере геодезии и картографии |