Создание высокоточных малых линейно-угловых сетей с применением электронных тахеометров Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

СОЗДАНИЕ ВЫСОКОТОЧНЫХ МАЛЫХ ЛИНЕЙНО-УГЛОВЫХ СЕТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАХЕОМЕТРОВ

Виктор Александрович Скрипников

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (382)343-29-55, e-mail: v.a.skripnikov@ssga.ru

Маргарита Александровна Скрипникова

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, старший преподаватель кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (382)343-29-55, e-mail: m.a.skripnikova@ssga.ru

В статье приведены результаты измерений, выполненные на макете линейно-угловой сети. Даны рекомендации по проектированию схемы сети и методики измерения горизонтальных углов и расстояний.

Ключевые слова: линейно-угловая сеть, автоматизированный электронный

тахеометр, методика измерений углов при автоматическом наведении на отражатель.

ESTABLISHMENT OF HIGH-ACCURACY MINOR LINEAR-ANGULAR NETWORKS USING TOTAL STATION

Victor A. Skripnikov

Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Assoc Prof, Department of Engineering Geodesy and Mine Survey, tel. (382)343-29-55, e-mail: v.a.skripnikov@ssga.ru

Margarita A. Skripnikova

Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Senior lecturer, Department of Engineering Geodesy and Mine Survey, tel. (382)343-29-55, e-mail: m.a.skripnikova@ssga.ru

The results of measurements conducted at the linear-angular network model are presented. Recommendations on the network scheme designing and the techniques for measuring horizontal angles and distances are given.

Key words: linear-angular network, total station, techniques for angle measurement with reflector automatic pointing.

В настоящее время в России и других странах применяются спутниковые геодезические приёмники для определения горизонтальных смещений гидротехнических сооружений [1], [2], [3]. Однако, в некоторых случаях, не удаётся достичь необходимой точности измерений из-за сложных условий измерений с пунктов существующих геодезических сетей. В [4,5] отмечается, что повышение точности определения координат пунктов в плановой сети при определении горизонтальных смещений гидротехнических сооружений, может быть достигнуто за счёт совместного применением спутниковых геодезических приёмников и высокоточных

автоматизированных электронных тахеометров. Для реализации этого предложения необходима модернизация существующих опорных плановых сетей. Суть этой модернизации заключается в закладке кустов исходных пунктов. Расстояния между пунктами должны быть небольшими для обеспечения максимальной точности определения взаимного положения. Для определения устойчивости исходных пунктов в кусте рекомендуется выполнять периодические измерения высокоточным тахеометром.

Методика проектирования куста пунктов должна следовать общепринятой технологии проектирования высокоточных геодезических сетей. В работах [6], [7], [8] приводятся различные схемы малых линейноугловых сетей. Наиболее оптимальной формой сети, в нашем случае, является геодезический четырёхугольник, обеспечивающий достаточное количество избыточных измерений для контроля устойчивости пунктов.

Для определения точности положения пунктов в кусте при выполнении измерений автоматизированными высокоточными электронными тахеометрами был создан макет малой линейно угловой сети. Пункты сети были закреплены в виде консолей, на которые были завинчены стандартные подставки под электронные тахеометры. Схема сети приведена на рис. 1. В геодезическом четырёхугольнике были измерены все стороны и углы. Размеры малых сторон в сети были равны примерно 5 метрам, больших сторон около 18 метров.

3

4

Рис. 1. Схема линейно-угловой сети

При выполнении измерений использовался электронный тахеометр ТМ30 с погрешностью измерения углов 0,5" и расстояний 0,6 мм и электронный тахеометр ТСЯР 1201 с погрешностью измерения углов 1,0" и расстояний 1,0 мм. Для исключения личной ошибки наблюдателя наведение на отражатель выполнялось в автоматическом режиме. В работе [9] приведены значения погрешностей при автоматическом наведении на различные типы отражателей для тахеометра ТСЯР 1201. Для стандартного отражателя фирмы Leica погрешность наведения из пяти отсчётов не превышала 0,5", измерения расстояний до 30 метров - 0,2 мм. Поэтому

методика измерений углов предусматривала пятикратное отсчитывание при наведении на отражатель. Каждый угол и расстояние измерялись 6 приёмами. Для измерения использовалась встроенная в программное обеспечение тахеометров программа «Приёмы», позволяющая измерять все приёмы на пункте в автоматическом режиме.

Средние квадратические погрешности измерения углов и расстояний, вычисленные по уклонениям от средних значений, на пунктах составили не более 0,5 " и 0,1 мм соответственно. Однако, выяснилось, что для направлений на малые расстояния в четырехугольнике изменение коллимационной погрешности, по сравнению с большими сторонами, превышало 20". По-видимому, на таких малых расстояниях выявляется некоторая систематическая погрешность механизма автоматического наведения. Угловые невязки в треугольниках сети составили от 5" до 30". Значительные величины невязок получены в том числе и из-за коротких расстояний, использования стандартных подставок для отражателей и особенностей крепления отражателей на адаптерах подставок. Разности измеренных прямо и расстояний находились в пределах от 0,2 до 0,7 мм.

Уравнивание сети, выполненное в CREDO DAT 4.0 показало, что средние квадратические погрешности определения положения пунктов линейно угловой сети не превысили 0.8 мм. При уравнивании только линейных измерений погрешности определения положения пунктов не превысили 0,4 мм. Ожидаемые погрешности определения положения пунктов, вычисленные в режиме проектирования не превышали 2 мм. Расхождения значений координат пунктов, полученные из уравниваний линейно-угловой сети и сети трилатерации не превысили 0,5 мм.

Анализ экспериментальных измерений показал следующее:

- для применяемых высокоточных электронных тахеометров необходимо выполнять поверку хода фокусирующей линзы, при ручном наведении на отражатель, и систематическую погрешность механизма автоматизированного наведения;

- длины линий в сети должны быть примерно равны, что обеспечивает при наведении максимально равные погрешности по направлениям;

- необходимо уменьшать погрешности центрирования отражателей (выполнять перестановку отражателей в подставке между приёмами);

- при оптимальной конфигурации сети заменять линейно-угловую сеть на сеть трилатерации;

- измерения необходимо выполнять при неработающей системе вентиляции и без близко расположенных от тахеометров источников высокого напряжения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Генике А. А., Черненко В. Н. Исследование деформационных процессов Загорской ГАЭС спутниковыми методами // Геодезия и картография. - 2003. - № 2. - С. 27-33.

2. Чан Хань, Нгуен В. Х. Анализ стабильности пунктов опорной сети при наблюдении за горизонтальными смещениями гидротехнических сооружений во Вьетнаме // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2008. - № 5. - С. 33-38.

3. Нгуен В. Х. Оценка точности вычисления деформаций плотин гидроэлектростанций спутниковыми методами // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка.

- 2010.- № 6.- С. 33-38.

4. Скрипников В. А., Скрипникова М. А. Совершенствование схем планового обоснования для определения горизонтальных смещений гидротехнических сооружений // ГЕ0-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск: СГГА, 2011. Т. 1, ч. 2. - С. 97-99.

5. Скрипников В. А., Скрипникова М. А. К вопросу модернизации плановой сети для определения деформаций плотин ГЭС // Геодезия и картография. - 2012. - № 1. - С. 4-7.

6. Скрипникова М. А., Ашраф А. Бешр, Рябова Н. М. Разработка методики определения горизонтальных смещений стенок шлюза // Геодезия и картография. - 2010.

- № 6. -С. 17-21.

7. Скрипникова М. А. Определение изгиба и крена стенок шлюзовой камеры // ГЕО-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск: СГГА, 2010. Т. 1, ч. 1. - С. 55-59.

8. Могильный С. Г., Шоломицкий А. А., Фролов И. С. Геодезический мониторинг и выверка металлургического оборудования // 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. 132-143.

9. Скрипникова М.А. Возможности применения автоматизированных высокоточных электронных тахеометров при измерении деформаций инженерных сооружений // ГЕО-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск: СГГА, 2010. Т. 1, ч. 1. - С. 131-134.

10. Учет корректного показателя преломления атмосферы в результатах измерений современными дальномерами и электронными тахеометрами / А. В. Кошелев, А. П. Карпик,

С. С. Овчинников, А. А. Дубинина // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 1 (17). - С. 67-71.

© В. А. Скрипников, М. А. Скрипникова, 2014