CC BY
92
УДК 548.41
К ВОПРОСУ О НЕОБХОДИМОСТИ ОБНОВЛЕНИЯ ИНСТРУКЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ СЪЕМОК
Александр Сергеевич Горилько
Акционерное общество «БТИ-про», 630099, Россия, г. Новосибирск, ул. Ленина, 1, помощник кадастрового инженера, тел. (913)750-78-06, e-mail: gorilko.alexander@yandex.ru
В данной статье рассмотрены требования инструкции ГКИНП 02-033-82 при выполнении крупномасштабной топографической съемке (на примере масштаба 1:500). Установлено, что требования инструкции, а также выпущенных в 1987 г. рекомендаций по ее дополнению устарели и не соответствуют применяемым в настоящее время приборам и технологиям. Рассчитаны величины ошибок в направлении за счет наклона вехи с отражателем. Приведены результаты предрасчета точности вытянутого тахеометрического хода с 20 станциями в программе Credo dat. Представлены рекомендации по обновлению действующей нормативно-технической документации.
Ключевые слова: крупномасштабные топографические съемки, тахеометрический ход, расчет точности, средняя квадратическая ошибка, съемочное обоснование, электронный тахеометр.
URGENCY OF UPDATING INSTRUCTIONS ON LARGE-SCALE TOPOGRAPHIC SURVEYING
Alexander S. Gorilko
Joint-stock company «BTI-pro», 630099, Russia, Novosibirsk, 1 Lenina St., cadastral engineer assistant, tel. (913)750-78-06, e-mail: gorilko.alexander@yandex.ru
Requirements of ГКИНП 02-033-82 instruction for conducting large-scale topographic surveys (scale 1:500, as an example) are considered. The instruction requirements and recommendations on its supplement (issued, 1987) are out of date for current instruments and technologies. The extent of direction errors due to the stake inclination has been calculated by the author. The results of preliminary calculation of accuracy (in Credo dat) for the extended transit traverse with 20 stations are presented. Recommendations on updating current regulatory documentation are offered.
Key words: large-scale topographic surveys, transit traverse, accuracy calculation, mean-square error, geodetic survey, total station.
В настоящее время на территории нашей страны выполняется значительный объем крупномасштабных топографических съемок местности. Эти работы выполняются при обновлении планов городов, изысканиях площадных и линейных объектов, на территориях промышленных площадок. При выполнении съемочных работ на обширных территориях применяется съемочные системы, размещаемые на беспилотных летательных аппаратах, самолетах и космических спутниках [1]. Съемка ограниченных по площади участков местности, городских территорий, коридоров под коммуникации выполняется тахеометрическим методом.
Выполнение крупномасштабных съемок регламентируется Инструкцией
[2]. Составление крупномасштабных инженерно-топографических планов в интересах строительства выполняется в соответствии с требования Свода правил
[3]. Благодаря активному развитию спутниковых технологий стало возможным создавать съемочное обоснование, а также выполнять непосредственную съемку с применением ГНСС-приемников [4]. Также наблюдается тенденция для выполнения крупномасштабных съемок использовать наземное лазерное сканирование [5].
Требования Инструкция [2], введенной в действие с 1 января 1983 г., разрабатывались с учетом технических характеристик геодезических приборов и методов выполнения работ, актуальных на начало 80-х годов прошлого столетия. В Инструкции [2] указано, что средние погрешности определения планового положения предметов относительно ближайших точек геодезической основы не должны превышать 0,5 мм в масштабе плана (для масштаба 1:500 - 0,25 м). При выполнении съемки в масштабе 1:500 максимальное расстояние от прибора до пикетной точки при съемке контуров составляет 60 м. Предполагая, что расстояние до пикетной точки измерялось нитяным дальномером (относительная ошибка 1/300), то для расстояния 60 м ошибка может составить 0,2 м, что не превышает допуска 0,25 м. Точность измерения углов и расстояний современными электронными тахеометрами намного выше, чем оптическими теодолитами. Кроме того, технология создания цифровых планов исключает ошибки, имевшие место при ручном вычерчивании планов местности, следовательно точность плана определяется лишь ошибками полевых измерений [6].
Уже к 1987 г., с ростом использования светодальномеров, стало очевидным несоответствие требований Инструкции [2] и возможностей применяемых в производстве геодезических приборов. Тогда выходят изменения к Инструкции [2], утвержденные первым заместителем Начальника ГУГК Дражнюком А.А. Не совсем ясен статус указанного документа, заметим лишь, что обновленная инструкция по топографическим съемкам в масштабах 1:5000-1:500 не выпущена до сих пор.
Рассмотрим более подробно изменения к инструкции [2] 1987 года применительно к теодолитным ходам. Предельные длины сторон не устанавливаются, а количество сторон в ходе при съемке в масштабе 1: 500 не должно превышать 20. При получении рекомендаций 1987 г. выполнялся расчет по приближенной формуле с использованием следующих средних квадратических ошибок (СКО): при измерении расстояний mS=50 мм, при измерении углов mß=30". Сегодня на производстве применяют электронные тахеометры с характеристиками mS < 3 мм, mß < 7". Следовательно, необходимо пересмотреть устаревшие изменения 1987 г. к Инструкции [2].
Паспортная точность измерений углов и линий очевидно всегда выше фактической точности. Это связано с влиянием ряда дополнительных погрешностей: центрирования, установления вехи в отвесное положение, внешних условий и некоторых других. Для уменьшения ошибки за редукцию при измерении углов по возможности визируют на нижнюю часть вехи или на установленный
на точке гвоздь. Во многих случаях растительность или препятствия не позволяют визировать на нижнюю часть вехи. Произведем расчет ошибки в направлении из-за наклона вехи для наихудшего случая (веха наклонена в плоскости, перпендикулярной к линии визирования) по формуле [7]
„ l cosa- 206265"
о =-, (1)
S w
где l - высота вехи, S - расстояние до вехи, а - угол между горизонтом и направлением на верх вехи.
Если цена деления круглого уровня на вехе т=20-0,3°, то угол а=89,7° (см. формулу 1) при смещении пузырька уровня на одно деление.
Расчеты по формуле (1) для разных параметров приведены в табл. 1.
Таблица 1
Ошибки в направлении из-за наклона вехи
Высота вехи, м Ошибки в направлении при а=89,70° для расстояний Ошибки в направлении при а=89,85° для расстояний
50 м 100 м 200 м 500 м 50 м 100 м 200 м 500 м
1,5 32,4" 16,2'' 8,1'' 3,2'' 16,2'' 8,1'' 4,0'' 1,6''
2,0 43,2" 21,6'' 10,8'' 4,3'' 21,6'' 10,8'' 5,4'' 2,2''
2,5 54,0" 27,0'' 13,5'' 5,4'' 27,0'' 13,5'' 6,7'' 2,7''
3,0 1' 05,8" 32,4'' 16,2'' 6,5'' 32,4'' 16,2'' 8,1'' 3,2''
Из анализа данных таблицы 1 следует, что ошибка в направлении обратно пропорциональна расстоянию до вехи. Например, при S=50 м, длине вехи /=1,5 м и отклонении уровня на вехе на одно деление ошибка в направлении составит 32", что в несколько раз превышает паспортную точность измерения горизонтальных углов. Для исключения столь больших ошибок следует тщательно устанавливать веху на точке, применять более точные уровни. Наилучших результатов позволяет достигнуть работа по трехштативной системе, однако в экспедиционных условиях не всегда имеется достаточное для этого оборудование.
Заметим, что при отклонении вехи от вертикали в направлении визирования ошибка за наклон вехи не окажет влияния на точность измерения горизонтального угла и полностью войдет в измеряемое расстояние. Так, при отклонении вехи от вертикали на 0,3° и длине вехи /=1,5 м ошибка в расстоянии составит 7,8 мм.
Проверим положения, установленные в изменениях 1987 г. к Инструкции [2]. Для этого запроектируем в программе Credo dat вытянутый тахеометрический ход с количеством сторон 20 (предельное число сторон, установленное изменениями 1987 г. для масштаба 1:500). Данный ход опирается на четыре исходных пункта. Предельные длины сторон при использовании электронных та-
хеометров не устанавливаются, тем не менее, для расчетного примера установим максимальную длину стороны - 560 м, минимальную - 250 м (см. рисунок). Средняя длина сторон составила 393,5 м, а периметр равен Ь = 7,87 км.
Рис. Схема тахеометрического хода в программе Credo dat
Расчет точности тахеометрического хода выполнен для пяти вариантов с учетом коэффициента доверительной вероятности 0,95. Результаты предрасчета для слабого места хода (его середины) представлены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты расчета точности тахеометрического хода
Параметры расчета точности СКО положения наиболее слабого пункта, м подсчитанная
в программе Credo dat для P=0,95 с использованием приближенной формулы
т,, = 3 мм, те = 5" 0,115 0,132
т,, = 3 мм, те = 10" 0,223 0,264
т, = 5 мм, тр = 15" 0,334 0,396
т,, = 10 мм, тр = 30" 0,655 0,793
т, = 50 мм, тр = 30" 0,722 0,800
Также в табл. 2 представлены результаты, подсчитанные с использованием приближенной формулы (результаты разделены на 2 для перехода к слабому месту хода) [8]:
мз=к 1+(2)
р 12
где - СКО измерения расстояний, тр - СКО угловых измерений, Ь -периметр хода, п - число станций в ходе.
Рассмотри более подробно выбранные параметры точности, для которых выполнены расчеты:
- т, = 3 мм, тр = 5" - случай, когда измерения выполнены на уровне паспортной точности тахеометра (идеальные условия наблюдений);
- mS = 3 мм, mp = 10" - случай, когда измерения выполняются по трехшта-тивной системе, горизонтальные углы измеряются полным приемом в полевых условиях;
- mS = 5 мм, mp = 15" - случай, когда на точках хода устанавливается веха /=1,5 м с уровнем т=10' (ошибки измерения углов и расстояний увеличины, принимая влияние за наклон вехи на величину ~ 10');
- mS = 10 мм, mp = 30'' - случай, когда на точках хода устанавливается веха /=1,5 м с уровнем т=20';
- mS = 50 мм, mp = 30'' - СКО приняты на основании данных, представленных в письме ГУГК 1987 года.
Анализируя данные таблицы 2, видим, что результаты, полученные по приближенной формуле, согласуются с вычислениями в Credo dat при P=0,95.
Заметим, что Инструкция [2] требует, чтобы пункты съемочного обоснования определялись относительно пунктов сетей сгущения с ошибками не более 0,2-0,3 мм в масштабе плана (0,10 - 0,15 м для 1:500). Из таблицы 2 видно, что расчетные ошибки превосходят указанные допустимые значения. Таким образом, допуск 0,2-0,3 мм в масштабе плана был актуален для коротких теодолитных ходов, абсолютные ошибки протяженных ходов будут превосходить эти пределы.
По результатам выполненных расчетов можно сделать несколько основных выводов:
- требование инструкции определять пункты съемочного обоснования, предназначенного для съемки местности в масштабе 1:500, с ошибкой 0,2 мм в масштабе плана не может быть выдержано для тахеометрических ходов длиной несколько километров и потеряло актуальность;
- при проложении тахеометрических ходов по трехштативной системе ошибки за центрировку и редукцию оказывают минимальное влияние на измеряемые элементы хода, что позволяет при использовании современных электронных тахеометров прокладывать теодолитные ходы с количеством станций более 20;
- при использовании для проложения ходов отражателей на вехе следует применять круглые уровни с ценой деления не более 10', а также установить минимальную длину стороны хода - 50 м.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Медведская Т. М. Исследование современных методов создания и актуализации цифровых крупномасштабных планов для информационного обеспечения градостроительства // ГЕ0-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск : СГГА, 2010. Т. 1, ч. 2. - С. 113-115.
2. ГКИНП 02-033-82 Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500: М., Недра, 1982. - 98 с.
3. Свод правил СП 47.13330.2012. - М., 2012. - 111 с.
4. ГКИНП 02-262-02 Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS: М., ЦНИИГАиК, 2002. - 55 с.
5. Новоселов Д. Б., Новоселов Б. А. Исследование работы высокоточного цифрового нивелира в условиях недостаточной освещенности // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск : СГГА, 2013. Т. 1. - С. 117-121.
6. Михелев Д. Ш., Лобанов А. А. Анализ современных методов создания крупномасштабных топографических планов застроенных территорий. Михелев Д. Ш., Лобанов А. А // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2002. - № 6. - С. 3-12.
7. Топогеодезическая подготовка ракетных войск и артиллерии : учеб. пособ. для офицеров. - М. : Военное издательство, 1966. - 260 с.
8. Карев П. А., Лесных И. В., Павлова А. И. Геодезия. Проектирование геодезического обоснования для крупномасштабных топографических съемок, землеустроительных и кадастровых работ : метод. указания по выполнению курсовой работы. - Новосибирск : СГГА, 2008. - 74 с.
© А. С. Горилько, 2017
