CC BY
45
УДК 551.21.3:519.8 Д.О. Ушаков СГГ А, Новосибирск
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯГЕОДИНАМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Сложность проблемы моделирования и идентификации взаимодействия инженерных сооружений и грунтов основания приводит к необходимости представления процесса изучения осадочных явлений в виде единой геодинамической системы, в которую в качестве подсистем входят: система «объекты недвижимости и геологическая среда»; подсистема комплексных наблюдений; подсистема математической обработки и интерпретации комплексных наблюдений.
Рассмотрим подсистему математической обработки, так как разработка методики математического моделирования является одной из целей геодинамического мониторинга.
На рис. 1 приведена схема нивелирной сети микрорайона В-4 г. Волгодонска. Нивелирная сеть включает 30 осадочных реперов и два исходных глубинных репера для вычисления высот. Нивелирование по осадочным реперам выполнено по методике нивелирования 2 класса. Было проведено четыре цикла измерений. Математическая обработка результатов измерений была выполнена двумя способами:
- С помощью математического аппарата рекуррентного фильтра Калмана-Бьюси (ФКБ);
- Программного комплекса CREDO_DAT.
76
Рис. 1. Схема нивелирной сети
Для обработки разнородных многовременных рядов наблюдений, их интерпретации в виде математических моделей, а также выбора наиболее адекватной, предлагается использовать математический аппарат рекуррентного фильтра Калмана-Бьюси (ФКБ). На первом этапе моделирования динамической системы «ГиЗП» следует выполнить математическую обработку геодезических наблюдений за состоянием земной поверхности на
основе ФКБ, который позволяет учитывать принятую модель деформаций в виде смещения жестких блоков. В результате математической обработки на основе ФКБ получим уравненные значения измеренных величин на к-ую эпоху наблюдений и оценку точности найденных параметров состояния объекта.
В результате обработки нивелирного хода с помощью лицензированного программного комплекса CREDO_DAT также получены уравненные значения высотных отметок осадочных реперов.
Программный комплекс CREDO_DAT предназначен для автоматизации камеральной обработки инженерно-геодезических данных при разведке недр, инженерных изысканиях объектов промышленного и гражданского строительства, геодезического обеспечения строительства, кадастра для целей землеустройства.
Особенности системы:
- Отсутствие ограничений на объем обрабатываемой информации в сетях и при съемке;
- Отсутствие ограничений на формы и методы обрабатываемых сетей геодезической опоры;
- Расширенная система сбора геометрической и атрибутивной информации;
- Развитый аппарат поиска и выделения грубых ошибок;
- Графическая иллюстрация процессов обработки;
- Возможности настройки процедур ввода, обработки и создания выходных документов под стандарты предприятия.
При помощи СЯЕОО ОАТ вы сможете:
- Обработать измерения в сетях и тахеометрической съёмке;
- С помощью L1-метрики и интерактивного графического интерфейса выполнить поиск и анализ грубых ошибок в линейных, угловых измерениях и нивелировании;
- Выполнить строгое уравнивание линейно-угловых построений (сетей) любых форм, классов и методов создания; систем и ходов геометрического нивелирования;
- Вычертить схемы планово-высотного обоснования;
- Выполнить расчёты для переноса проекта в натуру;
- Выполнить интерактивное проектирование геодезических сетей с использованием растровых картографических материалов и аэрофотоснимков;
- При помощи генератора отчетов подготовить все необходимые выходные документы: каталоги, ведомости, настроив их под стандарты вашего предприятия.
Уравнивание геодезических построений осуществляется по методу наименьших квадратов параметрическим способом. При обработке данных пользователь сможет учесть различные поправки (атмосферные, за кривизну земли и рефракцию, переход на поверхность относимости и другие).
Полученные результаты Вы сможете передать в CREDO_TER, текстовые файлы в настраиваемом пользователем формате, форматы DXF, М1Р/М1П системы МАРГОТЮ, Shape-file системы ARCVIEW.
Результаты обработки результатов измерений полученных с помощью математического аппарата рекуррентного фильтра Калмана-Бьюси (ФКБ) и программного комплекса CREDO_DAT (табл. 1).
Таблица 1
Блоки Средние величины смещения (мм)
ФКБ CREDO
1 -1,1 -1,3
2 -26,5 -26,8
3 -58,1 -58,3
Сравнительный анализ результатов обработки показал, что величины смещений, полученные с помощью математического аппарата рекуррентного фильтра Калмана-Бьюси (ФКБ) и программного комплекса CREDO_DAT идентичны. Таким образом, рекуррентный алгоритм ФКБ можно эффективно использовать при моделировании деформаций городских территорий. На основе полученных результатов мы можем составить прогнозную модель деформации местности.
В качестве критерия выбора оптимальной модели деформации территории использован минимум дисперсий одноименных параметров. В качестве параметров характеризующих состояние исследуемой территории выбраны отметки осадочных реперов. Минимальная сумма дисперсией соответствует трехблочной математической модели (рис. 2).
Рис. 2. Модель деформации по блокам
Из рис. 2 видно, что максимальный вектор скоростей осадки территории составляет 58,2 мм/год и соответствует блоку наиболее подверженному техногенному воздействию.
На основе данных прогнозной модели деформации местности составляется деформационный паспорт [1], включающий в себя информацию об исследуемом объекте, осадках и прогнозе их развития. Данные деформационного мониторинга необходимо использовать при определении параметров объектов недвижимости и земельных участков, учета их технических характеристик при управлении и оценке, строительстве.
1. Ушаков, ДО. Мониторинг состояния городских земель и объектов недвижимости. [Текст] / Д.О. Ушаков // - Научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2005». -Новосибирск, 2005. - С. 43-47.
2. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.navgeocom.ru/ catalog/ soft / credo /credodat
© Д.О. Ушаков, 2007
