CC BY
34
УДК 528.48:622.1
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВОГО вРв-ПРИЕМНИКА РКОМА!*К2 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЙ ТОЧЕК
А.П. Ворошилов, Н.В. Субботина
Рассмотрена возможность применения спутниковых СРБ-приемников РгоМагк2 для определения горизонтальных смещений пунктов. Приведены результаты экспериментальных работ.
Горизонтальные смещения точек земной поверхности и инженерных сооружений могут быть вызваны техногенными факторами и чаще всего проявляются в зонах влияния горных разработок. В зонах возможных сдвижек земной поверхности организуются планомерные наблюдения за состоянием массивов горных пород. Современное состояние геодезических методов и технологий позволяет организовать наблюдения на больших территориях путем построения специальных геодезических сетей с проведением регулярных повторных измерений. Они позволяют своевременно выявить смещения пунктов, прогнозировать состояние массивов горных пород, в том числе при инженерно-строительных изысканиях и проектировании застройки.
Ранее выполненные расчеты по проектированию геодезических сетей для измерений величин возможных деформаций земной поверхности показали, что в условиях действующих крупных предприятий оптимальным вариантом являются сети, измерения элементов которых обеспечивают определение смещений пунктов с точностью порядка 10 мм.
В современном геодезическом производстве для построения опорных сетей стали широко использоваться спутниковые GPS- и ГЛОНАСС-приемники, соответствующие геодезические программные продукты и методы математической обработки. Они позволяют получать высокую точность положения пунктов, вполне удовлетворяющую требованиям инженерно-строительных изысканий, построению плановых опорных геодезических сетей, в том числе на территории проектирования и строительства. При этом не требуется обеспечивать взаимную видимость между пунктами сетей, проводить большой объем угловых и линейных измерений. Применение такой технологии позволяет полностью автоматизировать производство геодезических работ, поэтому к настоящему времени спутниковые методы практически вытеснили традиционные построения, и развитие опорных геодезических сетей проводится на основе спутниковых систем. В настоящее время в РФ распространение получили спутниковые геодезические приемники ProMark2, РгоМагкЗ . Благодаря взаимному сотрудничеству российской (УОМЗ) и
французской приборостроительных компаний стоимость ProMark остается наиболее доступной для российских пользователей.
Приемник позволяет работать в режимах статики и кинематики как с постобработкой с помощью программного обеспечения Ashtech Solution, так и в RTK. Точность измерения координат GPS-приемником ProMark2 в статическом режиме составляет 5 мм + 1 ppm в плане, а по высоте - 10 мм + 2 ppm, время наблюдений варьируется в режиме статики от 15 до 60 минут и зависит от длины базовой линии, рекомендуемое время инициализации 5 минут. Программа Ashtech Solutions включает в себя модули планирования, передачи данных, предварительной обработки, уравнивания, преобразования координат и другие, в том числе один из мощнейших модулей постобработки, позволяющий выявить грубые ошибки на стадии предварительной обработки результатов.
Применение спутникового приемника Рго-Mark2 для определения сдвижек земной поверхности требует проведения специальных исследований его на точность определения горизонтальных смещений точек в реальных условиях эксплуатации измерительной аппаратуры. Для решения этой задачи были проведены экспериментальные измерения, организованные так, чтобы можно было сравнить смещения, определенные с помощью спутникового приемника с фактическими смещениями, специально заданными и точно зафиксированными.
Для проведения эксперимента была запроектирована и закреплена на местности сеть пунктов, состоящая из базовых точек с известными координатами (система координат и высот условная) и определяемых пунктов. На определяемых пунктах были нанесены основные и «смещенные центры. Измерения проводились двумя приемниками Рго-Mark2 в статическом режиме с установкой одного из них над базовым пунктом, а другого - на определяемых. Длины базовых линий не превышали 0,5км. Приемники устанавливались на штатив с тщательным оптическим центрированием. Наблюдения на определяемых пунктах выполнены как с основного, так и со смещенных центров. Затем с помощью ПО Ashtech Solution полученная с приемников информация была обработана. Величины
6
Вестник ЮУрГУ, № 14, 2007
Ворошилов А.П., Субботина Н.В.
Применение спутникового GPS-приемника ProMark2 для измерения горизонтальных смещений точек
заданных смещений между закрепленными центрами были измерены непосредственно с помощью компарированной стальной линейки с точностью до 0,5 мм.
Экспериментальные измерения геодезическими приемниками на пунктах сети проводились 2 раза: в пределах одной даты и через 5 месяцев. При обработке в ПО Ashtech Solution были определены координаты X, Y всех точек, с которых проведены спутниковые измерения. По координатам основных и смещенных центров вычислены горизонтальные расстояния между ними с использованием обратной геодезической задачи, которые являются измеренными приемниками горизонтальными смещениями.
Полученные горизонтальные смещения сравнивались с заданными смещениями (непосредственно измеренными) в эксперименте как для наблюдений одной даты, так и для наблюдений, выполненных спустя 5 месяцев. Средние квадратические погрешности (СКП) величин определяемых смещений по результатам данного эксперимента были оценены по Формуле Гаусса:
где Al - разность между измеренным и заданным смещением; п - количество измеренных смещений.
В эксперименте с измерением смещений в течение одной даты были использованы точки: А001, 0004, 0005, 0006, 0007, 0008, 0009, 00010. СКП определения смещений по ним составила 10 мм, а для измерений через 5 месяцев (точки А001, 0004, 0005, 0006, 0008, 0009) была получена оценка СКП, равная 9 мм. Значимого изменения СКП для разных периодов измерений, участвующих в эксперименте, не выявлено.
Средние квадратические погрешности определения изменений координат точек также были оценены по формуле Гаусса с использованием разностей координат одной и той же точки, измеренных два раза. Получены следующие значения СКП определения изменений координат пунктов сети: т^ = 0,0011 м; т&у= 0,0003 м. Они практически на порядок меньше предыдущей оценки СКП определения смещений.
Полученные в результате эксперимента оценки СКП определения смещений и изменений координат точек спутниковыми приемниками позволяют сделать следующие предварительные выводы:
- реальная точность измерения смещений рассматриваемыми приемниками составила 9 и 10 мм и не зависит от времени между повторными наблюдениями (в пределах 5 месяцев);
- значения оценки СКП определения смещений в экспериментальных работах получены примерно в два раза большими, чем указанная в технических характеристиках прибора СКП для определения плановых координат;
- СКП определения изменений координат X, У пунктов получены очень малыми: 0,001 м и 0,000 м соответственно, следовательно, исследуемый приемник и его ПО дают несколько завышенную точность при повторном определении координат пунктов геодезической сети;
- спутниковый приемник РгоМагк2 может успешно применяться при измерении горизонтальных смещений земной поверхности и инженерных сооружений в случаях, когда сантиметровая точность определений является достаточной.
Применение спутниковых технологий в контроле за сдвижением массивов горных пород позволяет сократить время проведения полевых и камеральных работ, повысить надежность и качество проводимых измерений.
Серия «Строительство и архитектура», выпуск 4
7
