CC BY
181
УДК 528:629.783; 528.48
И.О. Биндер
ЗАО «ГИДРОМАШСЕРВИС» «ГМС-Инжиниринг», Тюмень П.П. Мурзинцев СГГА, Новосибирск
ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ИНЖЕНЕРНОГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА
Планово-геодезическое обоснование, созданное спутниковыми технологиями позволило достичь точности в плане, соответствующей 3 классу сети ГГС, а по высоте IV классу нивелирования. Показано, что важным этапом выбора варианта трассы является проектирование на карте инженерногеологических условий.
I.O. Binder
Close corporation «Gidromashservis» «HMS-engineering», Tyumen P.P. Murintsev SSGA, Novosibirsk
GPS APPLICATION IN ENGINEERING GEODETIC SURVEY OF GAS MAINS
The GPS-based horizontal control made it possible to achieve planimetric accuracy corresponding to the third order of the National Geodetic Network and the vertical one - to the fourth-order leveling. It is shown that depicting engineering and geological conditions on the map is a significant stage in choosing the route.
Линейный участок магистрального газопровода «Сахалин-Хабаровск-Владивосток расположен в Приморском крае в районе г. Артем. Особенности инженерно-геодезических изысканий по выбору различных вариантов проложения трассы газопровода рассмотрены в [1]. В данной статье отражаются некоторые аспекты спутниковых измерений при создании геодезического обоснования на район изысканий. Перед тем как приступить к созданию или сгущению планово-высотного геодезического обоснования прорабатываются несколько вариантов прохождения трасс.
В камеральных условиях при проектировании магистрального трубопровода в качестве исходных материалов, как правило, служат топографические, геологические, климатические и гидрологические карты различных масштабов. На рисунке 1 показан вариант трассы нанесенный на карту инженерно-геологических условий масштаба 1: 25 000.
В процессе изысканий должны быть выбраны и согласованы площадки перекачивающих или компрессорных станций, также подходов к ним трасс
трубопроводов. Указанные площадки располагаются на трассах через интервалы, определяемые на основе технологических расчетов.
При подходе трубопроводов к действующим или проектируемым, станциям, проектируемые трассы должны размещаться в заданном коридоре, строго соответствуя разработанному ранее генеральному проекту или общей генеральной схемы сбора данного района.
Рис. 1. Вариант трассы на карте инженерно-геологических условий
Прокладка трасс газопроводов должна производиться строго по нормам минимальных допустимых расстояний между осью трубопровода и различными строениями и сооружениями. Вышеуказанные вопросы могут быть успешно решены только в том случае, если на район проектирования создано качественное планово-высотное геодезическое обоснование. В настоящее время для этих целей, как правило, используются ГНСС технологии. На первоначальном этапе, при проведении рекогносцировочных работ в районе проектирования трассы магистрального газопровода было обследовано 9 пунктов триангуляции. Координаты базовых станций определялись с помощью статического метода относительных спутниковых измерений, осуществлялась одновременная регистрация двумя и более приемниками сигналов от спутников системы GPS. С целью последующей совместной обработки один или несколько приемников устанавливались на пункты с известными координатами в местной системе координат.
Спутниковые наблюдения производились с использованием двухчастотных спутниковых геодезических приемников Trimble 5700, Измерения выполнялись при следующих установках приемников:
1. Угол отсечки по возвышению спутника - 10°;
2. Интервал записи измерений - 5 сек.;
3. Максимальная величина PDOP - 6;
4. Запись измерений осуществляется в приемник.
Время наблюдений определялось в зависимости от условий наблюдений. Под условиями наблюдений понималось:
- Количество спутников;
- Наличие электромагнитных помех (отношение сигнал/шум,
характеризующее уровень полезного радиосигнала);
- Геометрия пространственной засечки (геометрический фактор);
- Наличие многолучевости и затухания сигнала вследствие
переотражения от подстилающей поверхности, близлежащих зданий, деревьев других предметов мешающих уверенному приему сигнала;
- Расстояние между определяемым и исходным пунктами.
Во время производства наблюдений приемники осуществляли синхронный сбор данных в течение не менее 2.5 часов. В сеансе наблюдений сбор данных осуществлялся одновременно от 4 спутниковых приемников, расположенных на базовых станциях и ближайших к базовым станциям пунктах триангуляции ГГС [2].
Для размещения оборудования на исходных геодезических пунктах и БС, использовались специальные переходные устройства для установки спутниковых антенн в трегер, который устанавливался над центром пункта, с использованием геодезического штатива. Центрирование и нивелирование антенн выполнялись с использованием оптического центрира Ц0-30 с точностью 5 мм. Так как спутниковые измерения выполняются относительно фазового центра антенны, то для вычисления отметки центра пункта получаемой из сеанса измерений, измерялась высота установки антенны над центром пункта. Измерение высоты производилось с точностью 1 мм с использованием металлических рулеток.
При производстве работ были выполнены наблюдения на 9 пунктах триангуляции ГГС, и на 3 вновь заложенных базовых станциях, в результате чего было получено 20 векторов.
Обработка результатов производилась с использованием многофункционального программного обеспечения Trimble Geomatic Office ver. 1.63 (TGO 1.63), фирмы Trimble Navigation Ltd.
Процесс обработки был разделен на этапы:
- Предварительная обработка и анализ качества измерений;
- Уравнивание сети и получение координат базовой станции.
При предварительной обработке были вычислены все вектора образованные в результате проведенных наблюдений, с использованием ПО Baseline Processor входящего в состав TGO [3].
Далее для оценки качества полученных векторов был произведен анализ измерений с использованием невязок в треугольниках, составленных из этих векторов, величины невязок и относительные ошибки определения длины треугольников представлены в таблице № 1.
Из полученных результатов видно, что относительные ошибки определения длин периметров треугольников имеют величины не хуже 1 / 1 100
000, что меньше допустимой ошибки определения базисной стороны при построении триангуляции 1 класса, являющейся исходным построением при развитии государственной сети, следовательно, ошибки измерений оказывают минимальное влияние на ошибки положения вновь определяемых пунктов.
Сгущение опорной геодезической сети выполнялись одновременно 4-мя спутниковыми геодезическими приёмниками фирмы JNS - Javad Navigation Systems. Таким образом, пункты спутниковой сети 1 и 2-го порядков определены геодезическими четырехугольниками с двумя диагоналями, что привело к повышенной жесткости и надежности определений.
Таблица 1 . Ведомость невязок треугольников
№ п/п Название треугольника Периметр (км) fx (м) fy (м) fh (м) РРМ 1/N
1 Ангальский - Паричи - БС1 76913 -0.001 0.001 -0.001 0.02 1 /50085776
2 Ангальский - Паричи - Полуй 132644 0.001 0.000 0.003 0.03 1 /37356412
3 Ангальский - Полуй - БС1 133073 0.001 0.000 0.000 0.01 1 / 139142897
4 Б.Епседей - Полуй - Центральный 121033 0.000 -0.001 0.005 0.04 1 /24797046
5 Б.Епседей - Хавыто - Ярудей 194538 -0.021 0.025 0.012 0.18 1 /5678581
6 БС Надым - Хавыто - Янгота 182888 0.018 0.083 -0.006 0.47 1 /2150745
7 БС3 - БС Надым - Хавыто 187066 -0.040 0.151 0.058 0.89 1 / 1119759
8 БС3 - БС Надым - Янгота 181566 -0.018 0.035 -0.014 0.23 1 /4374567
9 БС3 - Хавыто - Янгота 96939 0.041 -0.034 -0.079 0.98 1 / 1019878
10 Паричи - Полуй - БС1 62194 0.003 -0.001 0.004 0.08 1 / 12315613
Все спутниковые наблюдения выполнялись в режиме «статика», интервал записи 5 секунд. На относительно длинных сторонах наблюдений в спутниковой сети 1 -го порядка длительность приема на определяемых пунктах сети составляла в среднем 1 час времени, на пунктах сети 2-го порядка - от 15 до 30 минут в зависимости от условий и расположения спутникового созвездия. Заранее определялись неблагоприятные временные интервалы и наблюдения продлялись на необходимое время.
Все файлы полевых наблюдений были отредактированы, так что высота антенны над центром пункта везде приведена к фазовому центру антенны.
Уравнивание выполнено программой «Pinnacle v1.0» фирмы JNS - Javad Navigation Systems. В сети 1-го порядка определён локальный геоид по 4-м исходным по высоте пунктам: пт. Артем-нив. II кл., PSGR353 - нив. II кл., пт. Грива - геодез. нив. и пт. Панкит - геодез. нив.
Контролем надежности служил единственный пт. Зимник, отметка которого из геодезического нивелирования совпадает с определенной из спутниковых наблюдений - 43.69 (СКО=0.04м.) и 43.7 - геодезическая из выписки. Полученный локальный геоид можно считать надежным. Он записан в отдельный файл и использовался в проекте уравнивания сети 2-го порядка.
Сеть 2-го порядка (рисунок 1) уравнена от двух исходных пунктов сети 1го порядка с использованием полученного локального геоида.
Максимальная средняя квадратические ошибки не превышают в плане 0.03 м и по высоте 0.05 м.
Результаты исследований показали, что от исходных пунктов сети 1 порядка примерно в радиусе до 3 км можно работать двухчастотными спутниковыми приемниками лучом-вектором и при хороших условиях наблюдений достигать точности нивелирования IV класса, а в плане точности, соответствующей сети ГГС 3 класса.
Треугольник + Четырехугольник - исходный пункт в плане и по высоте - 2
пункта спутниковой сети 1 -го порядка.
Кружок-точка - определяемые в плане и по высоте пункты спутниковой сети 2-го порядка.
Сторона квадрата сетки координат равна на местности 1000 метров.
Рис. 1. План-схема уравнивания спутниковой сети 2-го порядка
Отметки исходных пунктов триангуляции Грива, Зимник и Панкит получены с точностью не ниже нивелирования IV Кл.
Систематическое расхождение 0.1 метра вполне допустимо для топосъемок незастроенной территории с сечением рельефа через 1.0 метр.
В дальнейшем созданное планово-высотное геодезическое обоснование успешно использовалось для организации воздушного лазерного сканирования района работ и выбора вариантов трасс линейного участка магистрального газопровода.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Биндер И.О., Мурзинцев П.П. Особенности инженерно-геодезических изысканий линейного участка магистрального газопровода «Сахалин-Хабаровск-Владивосток». Геодезия и картография.-2011.-1.-С.9-12.
2. Инструкция по развитию съёмочного обоснования и съёмке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS ГКИНП 02-262-02.
3. Подоприхин Р.В. Технический отчет на выполнение аэросъемочных работ методом лазерной локации и обработку аэросъемочных материалов для
строительства автомобильной дороги «Надым-Салехард» участки: 1000-1060 км. 1060-1120 км. 1120-1191 км. 1191-1241 км и трассы железнодорожной линии «Лабытнанги(Обская)-Салехард-Надым(Пристань) ООО «ГЕОКОСМОС 3Д», М. 2007г. 38 с.
© И.О. Биндер, П.П. Мурзинцев, 2011
