авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Мохамед разработка технологии создания плана города хеврон с целью проектирования единой сети канализации города

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Шахин али фуад Мохамед

разработка технологии создания плана гОРОДА хеврон с целью проектирования единоЙ сети канализации города

Специальность 25.00.32 Геодезия

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете.

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент

Гусев Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Макаров Геннадий Васильевич

кандидат технических наук, доцент

Брынь Михаил Ярославович

Ведущая организацияООО НПП «БЕНТА»

Защита диссертации состоится 12 января 2012 г. в 13 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.224.08 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 1160

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 9 декабря 2011 г.

УЧЁНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета,

кандидат технических наук,

доцент Ю.Н. КОРНИЛОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В городе Хеврон (Палестина) к настоящему моменту существует достаточно разветвленная канализационная сеть. Однако в связи с интенсивным его строительством имеется потребность проектирования и создания единой канализационной сети. Существующий план города морально устарел и не отвечает современным техническим требованиям проектирования на его основе такого сложного инженерного сооружения как единая канализационная сеть большого города. В этой связи чрезвычайно актуальным является выполнение полевых и камеральных работ по современным технологиям с целью создания крупномасштабного цифрового топографического плана города, который необходим для эффективного решения, как задачи проектирования канализационной сети, так и многих других инженерных задач.

В данной работе затронуты вопросы, касающиеся методов и методик выполнения полевых и камеральных работ, уравнивания и оценки точности геодезических измерений, которым посвящены работы известных учёных С.А. Коробкова, В.А. Коугия, Г.В. Макарова, А.С. Ярмоленко, М.Я. Брыня, В.Н. Баландина, В.Н. Ганьшина, И.П. Иваницкого. Кроме того, проведённые исследования выполнялись с учётом работ А.В. Комиссарова, Е.М. Медведева, А.И. Науменко, А. В. Середовича - известных учёных в области применения лазерно-сканирующих технологий для геодезических съёмок.

Цель работы. Разработка технологии создания крупномасштабного плана г. Хеврон с целью проектирования единой сети канализации города.

Идея работы заключается в обосновании технологической схемы создания цифрового топографического плана города на основе выполнения комбинированной тахеометрической и лазерно-сканирующей съемки.

Задачи исследования:

1. Изучить среду, условия и специфику производства топографо-геодезических работ.

2. Проанализировать вопросы, связанные с техническими нормативами создания планово-высотного обоснования.

3. Выбрать картографическую проекцию, методы и технические средства выполнения крупномасштабной топографической съемки.

4. Изучить влияния на точность и достоверность лазерно-сканирующей съемки местоположения марок внешнего ориентирования относительно прибора.

5. Выбрать алгоритмы и разработать на их основе программные модули для автоматизации решения линейной засечки, процедур уравнивания и оценки точности.

Методы исследования:

1) аналитико-математический метод оценки погрешности создания съемочного обоснования;

2) анализ данных геодезических изысканий, проводимых на объекте съёмки;

3) моделирование измерительных процессов ориентирования сканов по маркам внешнего ориентирования;

4) методы математической статистики для оценки результатов моделирования, и погрешностей съемочного обоснования.

Защищаемые научные положения:

1. В условиях ограничений применения спутниковых методов, основные принципы технологии создания цифрового крупномасштабного плана г. Хеврон базируются на комплексном сочетании методов тахеометрической съемки и лазерного сканирования, исходя из максимальной адаптации к условиям съемки.

2. На точность лазерно-сканирующей съемки существенно влияют геометрические параметры расположения марок внешнего ориентирования: их расстояние до лазерного сканера, превышение, горизонтальный угол между направлениями на смежные марки. Причём погрешности ориентирования сканов зависят от названных параметров экспоненциально.

3. Для оценки точности линейной засечки целесообразно использовать полученный на основе специальной функции формы алгоритм расчёта в виде разработанного программного модуля.

Научная новизна выполненной работы:

1. Для повышения оперативности составления и достоверности цифрового плана обоснован комплексный подход по совершенствованию топографической съемки, заключающийся в комбинированном использовании тахеометрического метода и лазерно-сканирующих технологий, для каждого из которых определены условия применения и технические требования. В частности, ведение абриса в цифровом виде.

2. Установлено, что для горизонтальных углов между направлениями на смежные марки 60120, чем больше превышение между этими марками, тем меньше погрешность определения высотного положения сканера при неизменном значении погрешности положения в плане. Для горизонтальных углов между направлениями на смежные марки 520выявлено, что чем больше превышение между марками, тем меньше погрешности определения положения сканера по высоте и в плане. Установлено, что чем больше расстояние между марками и сканером, тем больше высотная и плановая погрешности определения положения сканера. Выявленные закономерности носят экспоненциальный характер.

3. Разработан альтернативный алгоритм оценки точности положения точки одним числом с автоматизацией этой процедуры в среде специально разработанного программного модуля.

Достоверность результатов исследований:

Подтверждается большим числом экспериментальных данных по моделированию процедур и процессов геодезических измерений, работоспособностью по результатам тестирования разработанных программных модулей по обработке геодезических измерений, положительными результатами использования полученных выводов и рекомендаций в съёмочных работах лазерно-сканирующими системами.

Практическое значение диссертации:

- разработанная технология позволяет повысить точность и надежность создания цифрового крупномасштабного топографического плана города;

- предложены рекомендации по оптимизации схем расположения марок внешнего ориентирования, повышающие точность процедуры регистрации сканов в единой системе координат;

- разработанные программные модули, автоматизирующие процедуры решения, уравнивания и оценки точности линейной засечки адаптированы для данных условий и доведены до практического их использования при создании сети трилатерации;

- даны рекомендации по съемке и выносу проекта на участок строительства подземных коммуникаций.

Реализация результатов работы: Результаты диссертационной работы рекомендованы для выполнения съёмочных и камеральных работ при создании цифрового крупномасштабного топографического плана г. Хеврон и проектировании на этой основе единой канализационной сети.

Элементы теоретических и методических разработок диссертации внедрены в учебный процесс в Санкт-Петербургском государственном горном университете для студентов геодезических и маркшейдерских специальностей.

Апробация работы. Основное содержание диссертации докладывалось на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы инженерной геодезии» (г. Санкт-Петербург, 2009г.), Международной конференции «Проблемы безопасности на железно-дорожном транспорте» (г. Москва, 2009г.), на научном семинаре «Актуальные проблемы применения современных средств получения и обработки геопространственных данных при решении геодезических, маркшейдерских и кадастровых задач» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.), международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития маркшейдерского дела» (г. Екатеринбург, 2010 г.)

Публикации. Основное содержание работы отражено в 8 публикациях, из них 5 в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, определяемый ВАК Минобрнауки России

Структура и объем работы  Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка (109 литературных источника), изложенных на 116 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц, 33 рисунка.

Автор выражает благодарность научному руководителю доценту д.т.н. В.Н. Гусеву за оказанную методическую и техническую помощь в написании диссертационной работы и признательность доцентам кафедры маркшейдерского дела к.т.н. Е.М. Волохову и к.т.н. Г.П. Жукову за конструктивные замечания и советы по корректировке содержания автореферата и диссертации.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность диссертации, определены цель и задачи исследования, приводятся защищаемые научные положения, изложены научная новизна и практическое значение работы.

В первой главе дается характеристика объекта работ: физико-географическое описание района работ, топографо–геодезическая изученность.

Вторая глава посвящена разработке технологии выполнения полевых работ с целью создания крупномасштабного цифрового топографического плана города.

В третьей главе разработана лазерно-сканирующая технология при создании цифровой топоосновы города.

Четвертая глава посвящена рассмотрению вопросов проектирования единой сети канализации города на основе созданного крупномасштабного топографического плана.

В пятой главе представлена информация о практическом использовании результатов диссертационных исследований.

Основные результаты исследований отражены в защищаемых положениях:

1. В условиях ограничений применения спутниковых методов, основные принципы технологии создания цифрового крупномасштабного плана г. Хеврон базируются на комплексном сочетании методов тахеометрической съемки и лазерного сканирования, исходя из максимальной адаптации к условиям съемки.

Город Хеврон, один из древнейших городов мира, является самым крупным городом Палестины. Площадь города – 1060 км, численность населения – 542,5 тыс. (перепись 2006 г.). Город расположен на средней высоте 930 м над уровнем моря. Ввиду сложного рельефа амплитуда высот достигает 170 м. В настоящее время город интенсивно расширяется, что требует соответствующего расширения сети канализации и стыковки новой сети с существующей с целью создания единой канализационной сети города.

Государственная геодезическая сеть в Палестине была создана в конце 40-х годов прошлого века английской геодезической службой. В 1960 г. выполнена реконструкция сети, что было вызвано необходимостью уточнения положения пунктов в соответствии с требованиями действовавших на тот момент нормативно-технических актов. Позднее, координаты пунктов неоднократно уточнялись в соответствии с требованиями Палестинских инструкций, которые близки к требованиям Российских нормативных документов.

В городе Хеврон и его окрестностях имеется ряд пунктов государственной геодезической сети. Эти пункты послужили в качестве исходных для создания планово-высотной съемочной сети, предназначенной для выполнения топографической съемки. Плановая съемочная сеть создавалась методом трилатерации с измерением сторон с помощью электронного тахеометра, поскольку на GPS-измерения со стороны служб безопасности Израиля наложены ограничения. Высотная съемочная сеть создавалась методом геометрического нивелирования с измерением превышений с помощью прецизионного нивелира. Нуль высот совмещен со средним уровнем Средиземного моря.

В техническом проекте предусматриваются следующие параметры: эллипсоид – WGS-84; картографическая проекция -UTM; масштаб съёмки – 1:2500; высота сечения рельефа – 1 м; допуск точности определения планово-высотного положения съемочных точек – 0,2 м. Используемые технические средства: электронный тахеометр SOKKIA SET2C; прецизионный нивелир SOKKIA В1; лазерный сканер Riegl LMS-Z420i.

Топографическую съемку предложено выполнить комбинированным методом. Сущность метода заключается в совместном использовании тахеометрической и лазерно-сканирующей съемки.

Каждому виду съёмки присущи соответствующие преимущества и недостатки. Применение тахометрической съемки наиболее эффективно на малозастроенной территории, при этом её скорость сравнительно невысока. Лазерно-сканирующая съемка наиболее эффективна при её использовании в городских условиях. Съёмку возможно осуществлять в любое время суток. Однако, как показывает практика, камеральная обработка результатов лазерного сканирования требует в несколько раз больше времени, труда и финансовых средств, чем собственно полевые измерения.

Технология производства тахеометрической съемки изложена в соответствующих инструкциях. При этом наиболее целесообразно использование электронного тахеометра в автоматизированном режиме, а при ведении абриса – цифрового фотоаппарата. Последнее значительно увеличивает его информативность, что облегчает интерпретацию результатов съемки при составлении топографических планов.

Обобщенная технологическая схема выполнения лазерно-сканирующей съемки включает в себя: создание рабочего планово-высотного обоснования; производство съемки; ведение абриса; камеральные работы.

Рабочее планово-высотное обоснование предназначено для ориентирования каждого скана в заданной системе координат с помощью 4-5 специальных марок, располагаемых вокруг лазерно-сканирующей станции. Пространственные координаты марок определяются с помощью электронного тахеометра. Обязательным условием является однозначное опознавание марок на точечной модели.

Процесс выполнения измерений на лазерной станции включает в себя следующие этапы: установление связи лазерного сканера с управляющим программным обеспечением, задание области и шага сканирования, непосредственно сканирование. Угловой шаг сканирования выбран в соответствии с формулой: = (l / D), где l – линейный шаг сканирования;   57,3°. Для планов масштаба 1:2500, приняв l = 10 см при D = 60 м, получим  = 0,1°. В процессе лазерно-сканирующей съемки определяются пространственные прямоугольные координаты X, Y, Z точек лазерных отражений от поверхности снимаемых объектов, что реализуется путем измерения наклонных дальностей D до определяемых точек с помощью лазерного безотражательного дальномера с регистрацией вертикального и горизонтального углов для каждой измеренной дальности.

Топографический план создаётся по компьютерному изображению ряда сканов, объединённых в единую систему координат в ортогональной проекции, которое, по сути, является аналогом ортофотоснимка участка местности. На такой цифровой основе воспроизводят средствами графической программы контуры снятых объектов, наносят сети подземных коммуникаций с организацией информации об их характеристиках и назначении.

Обработка результатов лазерно-сканирующей съемки требует специальных программных средств и компьютерных ресурсов. Существует большое число программных комплексов, предназначенных для обработки лазерно-сканирующей съемки, например RapidForm, Cyclone, GModeler и др. Эти комплексы позволяют осуществлять: управление и контроль процессом сканирования в режиме RTM; объединение сканов в единое геопространство; оценку точности выполненных измерений; построение полигональных моделей, экспорт в системы AutoCAD, Miocrostation, Integraph и др.

В диссертации, с учётом полученных результатов исследований, изложены методические подходы и рекомендации по геодезическому обеспечению проектирования, строительства и поиска сетей канализации.

Водопроводно-канализационная городская сеть, обеспечивающая отвод хозяйственно-бытовых стоков и атмосферных осадков, представляет собой сложное инженерное сооружение. Состоит из трубопроводов (магистральных и отводных), смотровых и перепадных колодцев, станций перекачки, коллекторов, дренажей, водостоков.

Планово-высотное положение подземных коммуникаций и относящихся к ним надземных объектов определяется на незастроенной территории от точек съемочного обоснования с использованием электронного тахеометра, на застроенной территории - от чётко выраженных контуров капитальной застройки, от точек опорной геодезической сети и съемочного обоснования на базе комбинированного метода топографической съемки с использованием электронного тахеометра и лазерного сканера. Лазерно-сканирующий метод применяется также выборочно при съемке объектов подземных коммуникаций (колодцев, коллекторов и др.).

На основе данных съемки канализационной сети создаются информационные системы, с помощью которых осуществляется:

- хранение данных (информация о пространственном положении объектов трубопроводов, картматериалы и др.);

- создание исполнительных чертежей трасс коммуникаций;

- создание топографического плана города с нанесением на него существующей и проектируемой канализационной сети.

Таким образом:



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.