Особенности гнсс (gnss)технологий
 Скачать 4.54 Mb.
|
|
Средняя квадратическая погрешность горизонтального угла Длина сторон Режим съёмки Способ измерений Ко личе ств о станций Удовлетворительные условия радиовидимости R = 1 Более 100 м «Стою/иду», Быстрая статика» Лучевой 2 10'' 100–200 м Быстрая статика Непосредственный Более 200 м -''- Лучевой 2 5'' 120–300 м -''- Непосред- ственный 2 Более 300 м -''- Лучевой 2 2'' 250–500 м -''- Непосред- ственный 2–3 Более 500 м Лучевой 2 Триангуляция го класса, го иго разрядов Стороны любой длины Окончание табл. Средняя квадратическая погрешность горизонтального угла Длина сторон Режим съёмки Способ измерений Ко личе ств о станций Неудовлетворительные условия радиовидимости R = Более 100 «Стою/иду», Быстрая статика» Лучевой 2 10'' 100–200 м «Быстрая статика» Непосред- ственный 2 Болеем м Болеем м Более 500 м -''- -''- 2–3 Триангуляция го класса, го иго разрядов Выше средней -''- Лучевой 2 Триангуляция го класса, го иго разрядов Средняя и менее -''- Непосред- ственный 2–3 При оценке необходимой точности маркшейдерско-геоде- зических работ может быть использовано «ГКИНП (ОНТА)- 01-271-03 Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS» [4] (п. 2.1.2, табл. 1), что отражено в табл. 3.4. Таблица 3.4 Точность взаимного положения пунктов городской геодезической сети Класс триангу ляции, по лигоно ме трии (ГГС) с ети Разр яд триангуляции горо дов Разр яд (класс) городской по лигоно ме трии Относительная ошибка стороны (хода городской полигонометрии) базисной стороны сети слабой стороны 1-й 1:400 000 1:150 000 й 000 1:250 000 й 000 1:120 000 й 000 1:70 000 й класс 000 й разряд 000 й разряд 1:5000 Согласно данным табл. 3.4 полностью совпадают с таблицей из инструкции по производству маркшейдерских работ. Инструктивные указания Инструкции по развитию съё- мочного обоснования и съёмке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS» (п. 6.2.7, табл. 6) рекомендуют следующие методы для развития съёмочного обоснования в зависимости от масштаба съёмки (табл. 3.5) Более жёсткие требования к построению опорных сетей предъявляет одна из последних инструкций свод правил «СП 317.1325800.2017. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. Общие правила производства работ пи, что отражено в табл. 3.6 [35]. Таблица 3.5 Рекомендации по применению методов развития съём очног о обоснования и методов спутниковых определений для различных масштабов съёмки и высот сечения релье фа М асштаб съёмки; высота се чения ре лье фа Планов ое об основ ание Планов о-выс отное или высотное об основ ание ме т од развития съёмо чного обоснования с испо льз ов ание м спутник ов ой т ехно логии ме т од спутник овых опре де лений ме т од развития съёмо чного обоснования с испо льз ов ание м спутник ов ой т ехно логии м етод спутник овых опре де лений 1:10 000, 1:5000; 1 м Опре деление висячих пунктов Быстрый статический или реокк упация По строение сети Быстрый статический или реокк упация 1:2000, 1:1000, 1:500; 1 ми более Построение сети Быстрый статический или реокк упация По строение сети Быстрый статический или реокк упация 1:5000; 0,5 м Опре деление висячих пунктов Быстрый статический или реокк упация По строение сети статический м По строение сети Быстрый статический или реокк упация По строение сети Статический Таблица 3.6 Основные требования к точности определения положения пунктов в плановой опорной геодезической сети п/п Вид сети СКП определения коор динат относит ельно исходных пунктов, мм,не б олее СКП в заимного по ло ж ения сме жных пунк т ов в плане, мм, не б олее СКП в заимного по ло ж ения сме жных пунк т ов по высоте, мм, не более КСГС и (или) сеть постоянно действующих базовых (рефе- ренцных) станций ГНСС 20 15 20 2 СГСС; сеть постоянно действующих базовых (референ- цных) станций ГНСС 20 20 25 3 Полигонометрия, триангуляция, трилатерация го класса сети, создаваемые спутниковыми определениями 25 - 4 Полигонометрия, триангуляция, трилатерация го разряда, сети сгущения, создаваемые спутниковыми определениями Полигонометрия, триангуляция, трилатерация го разряда, сети сгущения, создаваемые спутниковыми определениями Примечание. 1 При применении спутниковых технологий СКП определения координат пунктов ОГС относительно исходных пунктов применяют, когда исходными являются пункты высокоточной геодезической сети или спутниковой геодезической сети го класса, если иное не предусмотрено заданием или программой. В случае использования в качестве исходных пунктов, точность планового положения которых ниже точности измерений, выполняемых современными геодезическими приборами, при уравнивании рекомендуется применять обоснованные в программе методы, позволяющие предотвратить снижение точности взаимного положения пунктов создаваемой ОГС (или ГССН) вследствие влияния недостаточной точности исходной геодезической сети Хотя данные различных руководств и отличаются, практически основным методом построения опорных съёмочных сетей остаётся метод Быстрая статика и только для высокоточных специальных построений следует применять метод Статика. Однако на небольших участках, при соответствующей конфигурации расположения точек сети, вполне можно применить метод «Стою/иду». 3.5.2. О конфигурации опорных геодезических сетей, создаваемых с применением технологии ГНСС Проектирование геодезических сетей заключается в выборе местоположения пунктов наземной поверхности при условии соблюдения определённых общих требований – плотность пунктов должна соответствовать назначению сети и целям её дальнейшего использования – взаимное расположение пунктов (форма сети) должна быть такой, чтобы обеспечить определение элементов сети с необходимой точностью – построение сети должно выполняться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Геодезические сети, построенные с помощью технологии ГНСС, имеют особенности, отличающие их от обычных геодезических сетей. Поэтому проектирование геодезической сети нельзя сводить только к выбору мест расположения наземных пунктов. Не менее важно обеспечить оптимальное расположение наземных пунктов и наблюдаемых положений спутников на небосводе относительно друг друга, так называемой геометрии созвездия спутников. Планово высотное обоснование для съёмок создаётся на основе общего принципа построения геодезических сетей – от общего к частному. Оно опирается на пункты государственной геодезической сети (ГГС) и сетей сгущения, погрешности которых считаются пренебрежительно малыми. Согласно Методическим указаниям по созданию, контролю и реконструкции маркшейдерско-геодезических сетей нагорных предприятиях с использованием спутниковой аппаратуры, измерения могут производиться двумя методами) косвенные измерения – лучевой метод – (рис. 3.7); 2) непосредственные измерения (рис. Рис. 3.7. Лучевой метод измерения Рис. 3.8. Непосредственный метод измерения Метод непосредственных измерений является самым точным, так как съёмочные точки находятся между двумя базовыми станциями и поправки в координаты ровера вводятся обратно пропорционально расстояниям до базовых станций. Самое лучшее, когда съёмочные точки находятся между несколькими станциями, установленными на пунктах государственной геодезической сети (рис. Рис. 3.9. Непосредственный метод измерения с несколькими базовыми станциями, расположенными на пунктах ГГС Однако такой метод измерений является очень дорогим. В тоже время лучевой метод обладает ещё одним недостатком трудностью пересчёта координат изв местную систему координат (МСК). И практически не позволяет выполнить надёжную высотную увязку. Поэтому на практике чаще используют сетевой метод, когда съёмочные точки находятся внутри каркаса из нескольких, трёх и более, пунктов ГГС. При этом базовый приёмник располагается на одном из пунктов ГГС, ас ровером проходят по всем съёмочным точкам, включая остальные пункты ГГС (рис. 3.10). Рис. 3.10. Сетевой метод измерения Сетевой метод измерения по своим точностным параметрам находится между лучевыми непосредственным методами измерения. Единственным недостатком этого метода является то, что измерения на опорных пунктах ГГС и вновь создаваемых пунктах сети сгущения выполняются в разные промежутки времени, что, конечно, приводит к небольшому увеличению погрешностей измерений. На рис. 3.10. приведён пример наилучшей геометрии сети. Все вновь измеряемые пункты находятся внутри каркаса из пунктов ГГС, координаты которых используются для уравнивания всей съёмочной сети. Кроме того, измерения выполняют ещё на двух высотных реперах, что позволяет выполнить и высотную увязку вновь создаваемой сети. Такая сеть полностью удовлетворяет требованиям Инструкции по развитию съёмочного обоснования и съёмке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS», п. 6.2.4 [5]: • иметь не менее четырёх пунктов с известными плановыми координатами иметь не менее пяти пунктов с известными высотами. Это позволяет обеспечить приведение создаваемого съё- мочного обоснования в местную систему координат (МСК) и высот пунктов геодезической основы 128 3.5.3. О необходимости иметь пять базовых опорных пунктов Необходимость иметь более четырёх точек исходных ГГС-пунктов, расположенных по внешнему контуру вновь создаваемой сети вызвано тем, что координаты точек, измерения на которых выполняют с использованием прим- ника, определяются в системе геоцентрических координат WGS84 – при использовании ГНСС американской NAVSTAR система геоцентрических координат 1984 г и ПЗ-90 – при использовании ГНСС ГЛОНАСС РФ (система геоцентрических координат 1990 г. Точнее, так как через некоторый период времени выполняются уточнения этих систем, в РФ с 2012 г. (Постановлением Правительства Российской Федерации от 28.12.2012 г. № 1463) принята в качестве государственной системы координат общеземная геоцентрическая система координат Параметры Земли 1990 года (ПЗ-90.11) [38]. Последняя система координат практически соответствует американской и международной земной системе координат International Terrestrial Reference System (ITRF). Для геодезических и картографических работ используется с 1 января 2017 года геоцентрическая геодезическая система координат ГСК-2011 [17]. Параметры пересчёта в государственную систему координат 2011 года из других систем координат приведены в приложении к приказу Росреестра Об утверждении геометрических и физических числовых геодезических параметров государственной геодезической системы координат 2011 года от 23.03.2016 г. № П (табл. 3.7) [20]. В таблице приведены параметры пересчёта только для наиболее рас- пространённых систем координат в ГСК-2011. Таблица Значения элементов трансформирования для основных систем координат, используемых на территории Российской Федерации п/п Ис хо дная система (А) Коне чная система Б, мм, м 103 уг л. с ω У 103 уг л. с уг л. с m×10 6 1 СК-42 ГСК-201 1 + 23,56 В 2,00 -140,86 В 2,00 - 79,77 В 3,00 - В 10 - 346 В 10 - 794 В 10 - 0,227 В 0,25 2 СК-95 ГСК-201 1 + 24,65 В 0,43 - 129,14 В 0,37 - 83,06 В 0,54 - 67 В 10 + 4 В 10 + 129 В 10 - 0,175 В 0,2 3 ПЗ-90 ГСК-201 1 - 1,44 В 0,2 + 0,17 В 0,2 + 0,23 В 0,3 - 1,738 В 1 + 3,559 В 1 - В 1 - 0,2274 В 0,06 4 ПЗ-90.02 ГСК-201 1 - 0,37 В 0,1 + 0,2 В 0,1 + 0,21 В 0,2 - 1,738 В 1 + 3,559 В 0,5 - 4,263 В 0,5 - 0,0074 В 0,05 5 ПЗ-90.1 1 ГСК-201 1 + 0,000 В 0,01 - 0,014 В 0,02 + 0,008 В 0,01 + 0,562 В 0,7 + 0,019 В 0,26 - 0,053 В 0,23 + 0,0006 В 0,001 6 WGS-84 (G1 150) ГСК-201 1 - 0,34 В 0,1 + 0,47 В 0,1 + 1,13 В 0,2 - 1,738 В 1 + 3,559 В 0,5 + 65,737 В 0,5 - 0,1074 В 0,05 7 ITRF-2008 ГСК-201 1 + 0,002 В 0,01 - 0,003 В 0,02 - 0,003 В 0,01 + 0,053 В 0,7 + 0,093 В 0,26 - 0,012 В 0,23 + 0,0008 В 0,001 В практической деятельности на топографических картах применяются местные системы прямоугольных координат (МСК), которые приняты на основании Постановления Правительства РФ Об утверждении Правил установления местных систем координат от 03.03.2007 г. № 139 [22]. Данное постановление потребовало от региональных властей для ведения кадастровых и других видов геодезических работ ввести местные системы координат, заменив тем самым ранее применявшиеся системы координат СК-42 (система координат года) и СК-63 (система координат 1963 года. Данные системы были отменены как неудовлетворяющие современным требованиям, так как в 2011 году было выполнено новое уравнивание всех пунктов ГГС РФ. Так как большинство картографического материала в регионах было накоплено в системе координат 1963 года СК-63, то МСК были созданы на основе СК-63, нос упрощением. Дело в том, что СК-63 года создавалась на основе трёх градусных зон, но по отдельным блокам, которых в отдельном регионе могло быть 5 и более. Поэтому во многих регионах были приняты исходные данные одного из таких блоков, а координаты геодезических пунктов других блоков были приведены к координатам блока, принятого за основу [25]. При этом была сохранена надёжная связь с государственной системой СК-42 с помощью ключей перехода, в качестве которых использовали [18]: • долготу осевого меридиана первой координатной зоны L 1 ; • ширину координатной зоны ΔL; • плоские прямоугольные координаты условного начала X и Долгота осевого меридиана вычисляется по формуле = LI + х (n – где n – номер координатной зоны. Долгота осевого меридиана МСК в большинстве случаев совмещалась с долготой осевого меридиана СК-63. Координаты точек в МСК не являются секретными, но ключи перехода хранятся в органах Росреестра и его структурных подразделениях. Сложности пересчёта координат в практике маркшейдерских работ могут возникать не только из-за незнания ключей перехода (элементов трансформации, но и из-за высотной не- увязки. Напомним, что в РФ высоты точек (отметки) определялись при помощи геометрического нивелирования относительно среднего уровня Балтийского моря – поверхности геоида. В настоящее время действует Балтийская система высот 1977 года. В геоцентрических системах WGS-84 и ГЛОНАСС высоты, определяются от центра Земли, а затем пересчитываются на высоты измеряемые от поверхности квазигеоида (ре- ференцного эллипсоида. Почему возникают такие сложности В разделах, посвя- щённых геодезии упоминается, что Земля имеет форму геоида. Это очень сложная поверхность, форма которой определяется гравитационным полем Земли, с которой неудобно работать (рис. Рис. 3.11. Поверхность геоида, построенная поданным гравиметрической съёмки Если построить разрез Земного шара, можно увидеть, как отличаются существующие поверхности друг от друга рис. Обратите внимание, что Геоид, или уровенная поверхность поверхность морей и океанов в спокойном состоянии, продолженная под материками, имеет очень сложную форму. Поэтому советским учёным МС. Молоденским в х годах было предложено в качестве формы Земли использовать «Квазигеоид», форма которого определяется на основе гравиметрических измерений. Рис. 3.12. Схема соотношения поверхностей Земли Отклонения поверхностей квазигеоида и геоида могут достигать двух метров. МС. Молоденским были также разработаны формулы пересчёта координат из одной системы координат в другую. Все картографические материалы строятся путём проектирования физической поверхности Земли на поверхность «Референц эллипсоида – эллипсоида Красовского 1942 г – математически правильной фигуры эллипсоида вращения, размеры которого подобраны по специальным критериям (минимальные отклонения от физической поверхности Земли на территории РФ. Из рисунка видно, что высоты точки Аи) будут различны в зависимости от метода измерения. Для полной компенсации всех погрешностей в геодезической и маркшейдерской практике необходимо применение не только специальных профессиональных спутниковых прим- ников, но и применение соответствующих методик измерения. Выполнение измерений в пяти и более базовых точках позволяет нам построить поверхность разности высот между поверхностями геоида и эллипсоида. Это в свою очередь позволяет выполнить более точную трансформацию (пересчёт) высотных отметок, определённых по измерениям вор- тометрические высоты от уровенной поверхности в пределах участка измерений. Такие преобразования обычно выполняются методом калибровки на специализированном программном обеспечении. Метод калибровки по четырём-пяти базовым точкам также позволяет выполнить трансформацию прямоугольных координат, определённых измерениями на референц-эллипсоиде в координаты местной системы МСК, без знания элементов трансформации (рис. 3.13). Рис. 3.13. Трансформация (калибровка) измерений к МСК |