CC BY
14
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 528.516
Васильева И.Е., к.т.н.
доцент Косинова А.А. студент 4-го курса Саратовский государственный Технический Университет имени Гагарина Ю.А.
Россия, г. Саратов ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПУТНИКОВОГО МЕТОДА НАБЛЮДЕНИЙ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ДЕФОРМАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА Аннотация. Статья посвящена применению спутникового метода в геодезическом мониторинге объектов недвижимости. Статья раскрывает возможности и преимущества применения такого метода, а также использование дифференциального метода определения координат. Ключевые слова: геодезический мониторинг, объект недвижимости, GPS, ГЛОНАСС, DGPS, IDGPS.
Vasileva I.E., c. of t. s. associate Professor Kosinova A.A. the student 4-go courses Saratov state technical University named after
Y.A. Gagarin Russia, Saratov
USE OF THE SATELLITE OBSERVATION METHOD FOR DEFORMATION MONITORING OBJECTIVES
Annotation. The article is devoted to the use of the satellite method in geodetic monitoring of real estate objects. The article reveals the possibilities and advantages of applying this method, and also use of differential method of determination of coordinates.
Keywords : geodetic monitoring, real estate, GPS, GLONASS, DGPS, IDGPS.
Для обеспечения безопасной эксплуатации сложных инженерных сооружений и исключения аварийных ситуаций крайне важным является выявление деформаций конструкций сооружения в пространстве. Пространственные деформации носят статический и динамический характер, одним из наиболее перспективных направлений измерения деформаций является высокоточная спутниковая геодезия, позволяющая осуществлять мониторинг положения несущих конструкций зданий и сооружений с высокой точностью в режиме реального времени. Преимущества спутниковой геодезии очевидны:
• Одновременный контроль по трем взаимно перпендикулярным осям с потенциальной ошибкой в несколько мм.
• Возможность контроля в квазиреальном масштабе времени.
• Одновременный контроль смещений и текущих колебаний с измерением в процессе наблюдений резонансных частот.
• Отсутствие необходимости прямой видимости между опорным и контролируемым пунктами.
• Независимость от времени суток и погодных условий.
• Простота применения - переносная малогабаритная аппаратура, легко устанавливаемая на контролируемом объекте.
• Возможность совместного использования с другими средствами мониторинга (акселерометрами, тахеометрами и т.д.).
Широкое применение метод спутниковой геодезии нашел за рубежом (контроль висячих мостов в Гонконге, высотных зданий в Чикаго, мониторинг движения земной поверхности в Японии, США, Австрии). Дороговизна зарубежного оборудования некоторое время сдерживала использование данного метода в России. Наиболее распространенным зарубежным оборудованием являются двухчастотные фазовые GPS приемники Trimble 5700 и аппаратно-программный комплекс GeoMos фирмы Leica Geosistems (Швейцария). С использованием оборудования Leica реализован деформационный мониторинг многих инженерных сооружений в России: мониторинг мостового перехода на остров Русский в г. Владивосток (2012г.), Саяно-Шушенской ГЭС (2013г.), академического моста через р. Ангара в г. Иркутск (2010г.), олимпийского стадиона «Фишт» г. Сочи (2013г.), спортивного комплекса «Крылатское» г.Москва ( 2014г.). Применяется спутниковый метод для определения деформации и колебания высотных зданий, вышек, мостов и других конструкций и сооружений, испытывающих наибольшие деформации, а также подвижек земной поверхности, предшествующих оползням, разрушениям гидросооружений и т.п.
Приборы GPS-позиционирования на современном этапе позволяют определить пространственные координаты точек с точностью до 1 см, что для сооружений с возможными горизонтальными перемещениями порядка нескольких десятков сантиметров представляет довольно высокую точность. Так, например, амплитуда колебания 22-этажного здания может достигать порядка 50см. Помимо вертикальных и горизонтальных перемещений высотных зданий контролируются крутильные деформации, производятся измерения динамический колебаний зданий при ветровом воздействии с точностью, сопоставимой при использовании акселерометров. Для более точных спутниковых измерений используется дифференциальный метод определения координат на базе не менее двух приемников. Один из приемников постоянно установлен в неподвижном пункте с известным положением в общеземной системе координат WGS-84 или ПЗ-90, его называют опорной или коллективной базовой станцией (БС). Второй приемник находится в точке, координаты которой необходимо определить, его называют мобильной (МС), навигационной или роверной станцией. Суть
дифференциального метода (DGPS) сводится к тому, что приемник БС, используя точные координаты фазового центра своей антенны, определяет из наблюдений спутников поправки для координат, которыми приемник МС исправляет свои соответствующие параметры и в результате получает точные координаты. В основе дифференциального метода лежат свойства коррелированных ошибок, которые равнозначны на роверной и базовой станции и при вычитании устраняются. Дифференциальные поправки от базовой станции к мобильному приемнику могут передаваться при постобработке или в реальном масштабе времени. В первом случае после выполнения наблюдений файлы с результатами измерений переводятся на один компьютер, где и происходит их обработка специальным программным обеспечением. Во втором случае поправки от базовой станции передаются полевому приемнику через радиомодем или другими способами беспроводной связи. Это дает возможность получать координаты МС на участке работ через несколько секунд после очередного измерения. Инверсный (обратный) дифференциальный метод ( IDGPS)основан на потоке данных измерений от мобильного приемника к базовой станции. Такой метод дает более высокую точность, так как использует не абсолютные координаты опорной станции, а основан на поправках в псевдодальности, но требует большого количества расчетов. Для получения дифференциальных поправок по кодовым измерениям используются два метода вычислений: коррекция координат и коррекция по навигационному параметру. Дифференциальный метод с использованием фазовых измерений позволяет на два порядка уменьшить ошибки и повысить точность.
Сегодня широкое применение нашли относительно дешевые приемники системы ГЛОНАСС/GPS, выпускаемые отечественными предприятиями оборонного комплекса. Кроме того, перенос части выполняемых приемниками функции на автоматизированное рабочее место объектового центра мониторинга и разработка специального программного обеспечения позволили сделать метод спутниковой геодезии более доступным. Российский космический комплекс «РКС Мониторинг сооружений» предлагает отечественную систему ВМСИС (высокоточного мониторинга смещения инженерных сооружений), которая обеспечивает непрерывный контроль смещений и колебаний элементов конструкций мостов, плотин, башен и других инженерных сооружений. Стоимость данной системы ниже зарубежных аналогов, а по точностным характеристикам она их превосходит: среднеквадратическая погрешность измерения смещений контролируемых точек менее 2мм в плане и 3мм по высоте, оценка спектральных характеристик колебаний в диапазоне 0,1-1Гц осуществляется с погрешностью менее 0,3мм (время анализа 30сек). Система ВМСИС предназначена для ранней диагностики нарушений целостности и оперативного обнаружения потери устойчивости конструкций, автоматического формирования сигналов тревоги при превышении контролируемыми параметрами пороговых значений, исследования
поведения динамических характеристик конструкций под действием различных факторов (ветер, ледоход, сезонные изменения, движения транспорта и др.). Пилотный проект использования отечественных спутниковых систем геодезического контроля успешно реализован на объекте государственной компании «Автодор» - мостовой переход через р.Дон автодороги М-4 в 2016-2017году.
Использованные источники:
1. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС/ Под.ред. Б.Н.Харисова, А.И. Петрова, В.А.Болдина -2-е изд.-М.: ИПЖР, 1999г.-560с.
2. Антонович К.М., Карпик А.П. Мониторинг объектов с применением GPS-технологий//Журнал: Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. Изд.: МГУГиК, 2004г. №1- с.53-67.
3. Яшков А.Н., Баранов Т.М. Некоторые результаты работы системы динамического мониторинга академического моста через р.Ангару в Иркутске.// Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета.2017.№1.с.199-209.
УДК 528.482
Васильева И.Е., к.т.н.
доцент Амельченко А.В. студент 4-го курса Саратовский государственный Технический Университет имени Гагарина Ю.А.
Россия, г. Саратов ЛАЗЕРНОЕ СКАНИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ НЕДВИЖИМОСТИ Аннотация:Статья посвящена применению лазерного сканирования объектов недвижимости. В статье рассматриваются технология лазерного сканирования, его плюсы и минусы. Кроме того, статья раскрывает возможности и выходные данные после съемок такого метода. В заключении приводятся примеры сферы применения данной технологии. Ключевые слова: объект недвижимости, лазерное сканирование, ГИС, 3-D модели.
Vasileva I.E., c. of t. s. associate Professor Amelchenko A. V. the student 4-go courses Saratov state technical University named after Y.A. Gagarin, Russia, Saratov LASER SCANNING OF REAL ESTATE OBJECTS Annotation:The article is devoted to the use of laser scanning of real estate. The article discusses the technology of laser scanning, its pros and cons. In addition, the article reveals the possibilities and the output after filming this method. Finally, examples are given of the scope of application of this technology.
