CC BY
108
УДК 551.2/.3
А.И. Каленицкий, Э.Л. Ким СГГ А, Новосибирск
МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНИЦЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И НОРМАЛЬНЫХ ВЫСОТ НА ТЕРРИТОРИИ СПОРЫШЕВСКОГО И ЗАПАДНО-СУТОРМИНСКОГО ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПОЛИГОНОВ
A.I. Kalenitsky, E.L. Kim SSGA, Novosibirsk
METHODS AND RESULTS OF THE GEODETIC AND NORMAL HEIGHT DIFFERENCES DETERMINATION ON THE TERRITORY OF SPORYSHEV AND WEST-SUTORMIN GEODYNAMIC TESTING AREAS
Establishment of the datum for gravimetric and topographic surveys on large areas difficult to access and on large city territories is very laborious. Joint use of GPS and leveling at the initial stage of works allows to minimize the volume of leveling later on thus saving time and costs of field works implementation.
Создание высотной основы для обеспечения гравиметрических и топографических съемок на больших площадях в труднодоступной местности, на территориях городов требует значительных трудозатрат. Совместное применение спутникового метода определения местоположения и нивелирования на начальном этапе работ позволяет в дальнейшем свести до минимума объемы нивелирных работ, обеспечив тем самым значительную экономию средств и времени исполнения полевых работ.
Анализ материалов выполненного комплекса геодезическо-гравиметрических работ на территориях севера Западной Сибири, в том числе на Спорышевском и Западно-Суторминском геодинамических полигонах позволил обосновать рациональную методику построения плановой и, особенно высотной основы различного назначения. Ниже рассмотрим ее на примере указанных геодинамических полигонов:
1. Развитие опорной спутниковой сети
Опорная спутниковая сеть полигона состоит из пунктов, связанных между собой независимыми базовыми линиями в виде треугольников и геодезических четырехугольников. Для связи с государственной геодезической сетью (ГГС) и получения координат в СК-95 в опорную сеть включены пункты ГГС. В опорной сети выделено 4 собственно каркасных опорных пункта (с центрами принудительного центрирования), на которых спутниковые наблюдения выполнены с повышенной точностью. Эти пункты предназначены для привязки к международной геоцентрической системе координат WGS-84 и одновременно - для повышения точности и однородности определения в этой системе всех остальных пунктов полигона. На один из них, взятый в качестве исходного, переданы геоцентрические координаты в системе WGS-84 от 3-х пунктов Международной геодинамической сети (МГС) - IGS NVSK (Новосибирск), ARTU (Арти), IRKT (Иркутск).
Спутниковые наблюдения на опорных пунктах выполнены сетевым методом в режиме «классической статики» при следующих заданных параметрах:
- Количество наблюдаемых спутников - не менее 4;
- Минимальный угол возвышения спутников над горизонтом - не менее
15°;
- Дискретность записи спутниковых сигналов - 15 сек.
Спутниковые наблюдения на опорных пунктах состоят из сдвоенных,
равных по времени сеансов наблюдений. Продолжительность одного сеанса не менее четырех часов. Между сеансами наблюдений выполнено повторное центрирование антенн. Каждый пространственный вектор определен из независимых наблюдений.
Высоты антенн определялись дважды - до начала сеансов наблюдений и по их окончании с погрешностью порядка ± 1мм.
2. Развитие опорной спутниковой сети сгущения
Спутниковые наблюдения на опорных пунктах сети сгущения и их пунктах-спутниках выполнены сетевым методом перекрывающимися зонами в режиме «классической статики»: в каждой зоне не менее двух связующих пунктов. Каждая базовая линия определена из независимых наблюдений.
Программа спутниковых наблюдений на пунктах сети сгущения состоит из сдвоенных, равных по времени сеансов наблюдений. Продолжительность одного сеанса не менее 2-х часов. Между сеансами наблюдений производилось изменение высоты антенны не менее, чем на 10 см, выполнялись повторное ориентирование, центрирование и измерение высоты антенны.
Центрирование антенн осуществлялось с помощью оптических центриров с погрешностью ± 1-2мм. Высота антенны измерялась с погрешностью не более ±1мм.
Из спутниковых определений получены геодезические координаты пунктов геодинамических полигонов.
3. Нивелирование I и II классов
Нивелирование I и II классов на Спорышевском и Западно-Суторминском геодинамических полигонах выполнялось в два этапа: осенью 2006 г. и весной 2007 г.
В нивелирную сеть включены все пункты ГГС, вновь заложенные пункты каркасной спутниковой сети и сети сгущения геодинамических полигонов, а также законсервированные скважины, находящиеся на расстоянии до 1 км от линии нивелирования.
Обработка результатов нивелирования выполнена в соответствии с требованиями «Инструкции» [1]. Уравнивание нивелирной сети осуществлено параметрическим способом по программе КГ СГГА. Нивелирная сеть уравнена как «свободная».
При уравнивании для каждого геодинамического полигона линии нивелирования были объединены в единую сеть.
Значения «весов» измеренных линий полагались обратно пропорциональными длине линии. При этом «веса» линий II класса принимались в 4/9 раза меньше «весов» линий I класса. Средние квадратические ошибки уравненных прямых превышений на Спорышевском ГДП составили от ±1.9мм до ±11.4 мм; средние квадратические ошибки уравненных прямых превышений на Западно-Суторминском ГДП составили от ±3 мм до ±10 мм, что не превышает допустимых значений 2мм^Ь(км) .
Выполнено сопоставление высот пунктов, полученных из измерений предыдущих лет, и в результате высокоточного нивелирования на геодинамических полигонах в 2006-2007 году.
Полученные разности для пунктов, имеющих отметки из нивелирования I класса предыдущих лет соответствуют требованиям «Инструкции» [2].
4. Определение разности геодезических и нормальных высот Значения разности А£, геодезических высот, полученных из спутниковых наблюдений в общеземной системе отсчета (ГГКГ2005), и нормальных высот, полученных из нивелирования I и II классов, приведены в табл. 1.
Таблица 1. Таблица значений разности геодезических и нормальных высот на
геодинамических полигонах
Название точки Геодезич. высота, м Нормальн. высота, м ДЕ,, м Название точки Геодезич. высота, м Нормальн. высота, м ДЕ,, м
1 2 3 4 5 6 7 8
Спорышевский
С3 92,176 113,6111 -21,4351 СВ12 99,843 121,5797 -21,7367
С6 92,942 114,5574 -21,6154 СВ10 93,52 115,1735 -21,6535
С5 91,112 112,5639 -21,4519 СВ15 102,64 124,3838 -21,7488
С4 70,662 91,8731 -21,2111 СВ14 104,33 125,9928 -21,6598
С7 87,681 109,035 -21,354 СВ17 91,473 113,1669 -21,6939
С11 125,2 146,6525 -21,4495 СВ5 87,256 108,8209 -21,5649
С9 96,364 118,0248 -21,6608 С13 106,88 128,6327 -21,7537
С1 71,128 92,2002 -21,0722 С10 86,652 108,2164 -21,5644
СВ7 77,012 98,2947 -21,2827 СВ2 88,437 109,7438 -21,3068
СВ3 78,373 99,5907 -21,2177
Западно-Суторминский
ЛЭП1 82,186 101,972 -19,7858 ЗС7 94,147 114,28 -20,1333
ЗСВ1 82,784 102,474 -19,6901 ЗСВ14 88,462 108,71 -20,2483
ЗС2 69,852 91,5115 -21,6595 ЗС6 90,926 111,029 -20,1031
ЗСВ4 74,233 94,2325 -19,9995 ЗСВ11 105,718 125,364 -19,646
ЛЭП2 68,503 88,6655 -20,1625 ЗС1 89,261 108,952 -19,6912
ЛЭП3 62,004 82,3453 -20,3413 ЗСЗ 94,825 113,694 -18,8692
ЗС4 67,154 87,457 -20,303 ЗСВ10 94,994 114,649 -19,6547
ЗСВ13 79,707 99,9025 -20,1955 ЗС4-С 66,381 86,6998 -20,3188
ЗС8 90,064 110,12 -20,0561 ЗС1-С 88,496 108,173 -19,6772
ЗС5 113,738 133,497 -19,7592 ЗС5-С 112,732 132,501 -19,7693
ЛЭП5 108,11 128,06 -19,9501
По этим значениям с учетом координат пунктов построены схемы разности геодезических и нормальных высот с сечением изогипс через 0,1 метра (рис. 1).
а)
ЗСВ1
ЗСВ10
ЗСВ11
ЗС5
б)
ЗСВ4
ЛЭП1 ) /
/ / 03 / О
й>' <v 1 1
ЛЭП2
ЯЭП3
ЗС4
ЗС6
5000 10000 15000 20000
Рис. 1. Схемы разности геодезических и нормальных высот на Спорышевском (а) и Западно-Суторминском (б) геодинамических полигонах
0
Полученные результаты позволяют в дальнейшем использовать спутниковую аппаратуру для создания высотной основы различного назначения на рассмотренных участках. Методика определения разности геодезических и нормальных высот может быть применена на других территориях Западной Сибири.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инструкция по нивелированию I, II, Ш и IV классов. - М.: ЦНИИГАиК, 2004.
2. Инструкция по вычислению нивелировок. - М., 1971.
3. Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. ГКИНП(ОНТА) —02—262—02.- М.: ЦНИИГАиК, 2002. - 124 с.
4. Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. ГКИНП (ОНТА) -01-271-03. - М.: ЦНИИГАиК, 2003.
© А.И. Каленицкий, Э.Л. Ким, 2008
