Опыт применения комбинированных технологий при создании планово-высотного обоснования Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ПЛАНОВО-ВЫСОТНОГО ОБОСНОВАНИЯ

Александр Сергеевич Савокин

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул.

Плахотного, д. 10, студент группы МГ-1, тел. 8-923-108-51-27, e-mail: [email protected]

Илья Олегович Сучков

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул.

Плахотного, д. 10, старший преподаватель кафедры инженерной геодезии и информационных систем, тел. (383)343-29-55, e-mail: [email protected]

В работе рассмотрен опыт создания сети сгущения комбинированным методом. Плановую основу создали с применением GPS-технологий относительным методом в режиме ’’Быстрая статика”, а высотную основу с целью исследования методом

геометрического нивелирования и спутниковыми наблюдениями. Анализ исследований показал, что при создании высотного обоснования геометрическое нивелирование

(техническое и 4 класс) можно заменить спутниковыми наблюдениями.

Ключевые слова: методы построения геодезических сетей, комбинированный метод, GPS-технологии, спутниковое нивелирование, геометрическое нивелирование.

EXPERIENCE OF USING COMBINED TECHNIQUES FOR HORIZONTAL AND VERTICAL CONTROL ESTABLISHMENT

Alexander S. Savokin

Student, Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo St., 630108 Novosibirsk, phone: 8923-108-51-27, e-mail: [email protected]

Ilya O. Sutchkov

Senior lecturer, Department of Geodesy and GIS, Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo St., 630108 Novosibirsk, phone: (383)343-29-55, e-mail: [email protected]

The experience of control points extension by the combined method is presented. Horizontal control was established, using GPS-techniques, by the relative method (’Rapid statics” mode), vertical control (for the sake of research) - by geometrical leveling and satellite observations. The research results testified to the possibility of using satellite observations instead of geometrical leveling (technical and fourth-order) for vertical control establishment.

Key words: methods of geodetic network establishment, combined method, GPS-techniques, satellite leveling, geometrical leveling.

В настоящее время существует три метода создания геодезического съемочного обоснования: традиционный, метод относительного

позиционирования с применением глобальных навигационных спутниковых систем и комбинированный метод. Широкое распространение на практике получил комбинированный метод, так как он в полной мере позволяет использовать преимущества как традиционных, так и современных технологий.

С целью инженерно-геодезических изысканий в Дальневосточном Федеральном округе было создано планово-высотное съемочное обоснование для топографической съемки масштаба 1:500 с сечением рельефа 0,5 м.

Плановое обоснование создано в виде каркасной сети и теодолитных ходов. Каркасная сеть построена с применением ГНСС сетевым методом. Для дальнейшего сгущения сети было определено три базиса, между которыми проложены два теодолитных хода. Каждый пункт базиса привязан к двум пунктам ГГС и к смежным пунктам сети. Схема планового обоснования представлена на рисунке 1.

Спутниковые наблюдения в каркасной сети проводились относительным методом в режиме “Быстрая статика”, использовались стандартные параметры миссии [1]. Все измерения выполнены двухчастотной GPS-аппаратурой TRIMBLE 5700 с антеннами типа Zephyr. В качестве исходной основы использовались пункты полигонометрии 1 разряда, высоты которых определены нивелированием 4 класса.

Рис. 1. Схема планового обоснования

В теодолитных ходах применялся тахеометр Topcon GPT3105. Паспортные характеристики прибора: СКО измерения угла 5", СКО измерения расстояния ±(2мм+2мм/км). Углы измерены одним полным приемом, расстояния измерены прямо и обратно. По результатам уравнивания сети в программном продукте CREDO ошибки положения определяемых пунктов составили от 14 до 29 мм.

Таблица 1. Характеристики теодолитного хода от пункта g5 к пункту g4

№ п/п Наименование характеристики Значение

1 Длина хода, м 504

2 Число сторон 4

3 Относительная ошибка 1/8700

4 Угловая невязка 1'30"

5 СКО линий, мм 15

6 СКО углов 18"

Таблица 2. Характеристики теодолитного хода от пункта g3 к пункту g10

№ п/п Наименование характеристики Значение

1 Длина хода, м 686

2 Число сторон 5

3 Относительная ошибка 1/5600

4 Угловая невязка 1'42"

5 СКО линий, мм 19

6 СКО углов 17"

Так как некоторые исследователи утверждают о возможности определения превышений спутниковым нивелированием на уровне точности 4 класса [1]. В этой связи, с целью проверки этого утверждения, высотное обоснование было создано как на основании спутниковых наблюдений, так и геометрическим нивелированием по методике нивелирования 4 класса

Геометрическое нивелирование выполнялось цифровым нивелиром Leica SPRINTER 50 с паспортной ошибкой 2 мм на 1 км двойного хода. По результатам уравнивания в программном продукте CREDO СКО высот определяемых пунктов составили от 10 до 14 мм. Схема нивелирного хода представлена на рисунке 2.

Спутниковое нивелирование выполнялось совместно с определением плановой каркасной сети, то есть используемые приборы, параметры миссии и схема сети идентичны.

Перед сопоставлением превышений, полученных из спутниковых наблюдений, и превышений, полученных методом геометрического нивелирования, выполним априорную оценку точности ошибку определения превышений с применением GPS-технологий. Исходя из паспорта приемника Trimble 5700 и [4] ошибку определения превышения приемником Trimble 5700 вычисляют по формуле:

mh = (5 + 1 * S) * t * Гф (1)

где t - коэффициент Стьюдента (Госсета);

Гф - геометрический фактор, то есть РБОР;

Б - расстояние от базовой станции до определяемого пункта в км.

Условные обозначения

пп А ГГ1".

g - пункт ГГС

g 1 - определяемый пункт

- линия нивелирования 4 класса

Рис. 2. Схема нивелирного хода

Примем t = 2, Гф = 2 и S = 1 км., тогда СКО определения превышения будет составлять 24 мм. Из расчета видно что, спутниковым нивелированием можно заменить техническое нивелирование.

При сопоставлении спутниковых наблюдений и геометрического нивелирования использовались неуравненные значения превышений, что позволило исключить влияние ошибок координат исходных пунктов. Ряд отклонений измеренных превышений представлен в таблице 3. Анализ распределения отклонений на нормальный закон распределения выполнен путем проверки нулевой гипотезы методом четырех моментов, результаты приведены ниже.

Анализ отклонений на нормальный закон распределения позволяет сделать следующие выводы: СКО определения превышения составила 25 мм, что не превышает троекратной ошибки нивелирования 4 класса, при этом уклонения подчиняются нормальному закону с доверительной вероятностью 0,84. То есть спутниковое нивелирование позволяет заменить как техническое нивелирование, так и 4 класс. Если расстояние между реперами менее 2 км, то в этом случае рекомендуется использовать геометрическое нивелирование.

Таблица 3. Ряд отклонений измеренных превышений

№ п/п Линия S, км мм/км

1 пп D-пп С 5,4 0

2 пп D-пп В 4,1 11

3 пп В-пп С 2,7 -17

4 пп В-пп А 2,8 -17

5 пп А-пп С 3,3 -29

6 пп D-пп А 2,1 46

Таблица 4. Числовые характеристики распределения отклонения измеренных

превышений

№ п/п Наименование Значение

1 a -0,001

2 m 0,025

3 2 X 5,00

4 2 х доп 14,68

5 P 0,84

6 8* 0,838

7 08 0,690

8 E -0,457

9 Ое 0,555

Рис. 3. Гистограмма и выравнивающая кривая распределения отклонений

измеренных превышений

Таким образом, комбинированная технология позволяет сократить трудозатраты на 30-40 процентов, при этом точность планово-высотного обоснования примерно в 1,5-2 раза выше по отношению к традиционным методам. При создании высотного обоснования геометрическое нивелирование (техническое и 4 класс) можно заменить спутниковыми наблюдениями.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Антонович, К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии [Текст]. В 2 т. Т. 2. Монография / К.М. Антонович; ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». - М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. - 360 с.

2. Справочник геодезиста: В 2-х книгах. Кн. 1/Под ред. В. Д. Большакова и Г. П. Левчука. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985. - 455 с.

3. Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS - М.: ЦНИИГАиК, 2002.

4. Неумывакин, Ю. К., Перский, М. И. Земельно-кадастровые геодезические работы. -М.: КолосС, 2006. - 184 с.

© А.С. Савокин, И.О. Сучков, 2012