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:     | 1 ||

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

-- [ Страница 2 ] --
  • Комбинированный метод топографической съемки целесообразно применять в городских условиях. При этом электронный тахеометр используется для съемки незастроенных или слабозастроенных территорий, лазерный сканер применяется для съемки застроенных территорий.
  • Абрис при тахеометрической и лазерно-сканирующей съёмках целесообразно вести с помощью цифрового фотоаппарата, что значительно увеличивает его информативность и повышает эффективность интерпретации результатов съёмки при составлении топографических планов.
  • Рассмотрены основы лазерно-сканирующей съемки: создание рабочего планово-высотного обоснования, выбор углового шага сканирования, выбор места установки станции, выполнение измерений. Выявлено, что на погрешность регистрации сканов в единой системе координат оказывает существенное влияние форма расположения марок внешнего ориентирования относительно лазерного сканера (подробно во 2-ом научном положении).

Работы по созданию топографического плана г. Хеврон уже начаты, и автор принимал участие в проектировании и выполнении полевых и камеральных работ при топографической съемке.

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.

Имеющийся на кафедре опыт лазерно-сканирующей съёмки карьеров, гидротехнических тоннелей, тоннелей метрополитена, зданий городской застройки показал, что на точность внешнего ориентирования, связанной с погрешностью определения положения сканера во внешней системе координат, существенным образом сказывается превышение между марками внешнего ориентирования, расстояние от марок до лазерного сканера, форма расположения марок относительно сканера (горизонтальный угол между марками относительно сканера). В связи с этим были проведены исследования по оценке влияния пространственного положения марок внешнего ориентирования относительно лазерного сканера на точность определения его положения во внешней системе координат. Исследования проводились на основе моделирования измерительных процессов по определению местоположения лазерного сканера. Расположение сканера и марок внешнего ориентирования моделировалось в программной среде AutoCAD, в которой создавались различные модели взаимного расположения сканера и марок. С этих моделей брались исходные данные, используемые для расчётов погрешности определения положения лазерного сканера. В качестве математической модели определения положения лазерного сканера в пространственной прямоугольной системе координат (X0i, Y0i, Z0i) была взята пространственная линейная засечка, согласно которой положение сканера можно определить по трём наклонным дальностям (L1, L2, L3), измеренным соответственно с трёх исходных пунктов – марок внешнего ориентирования. Последовательность вычислений производилась по алгоритму предложенному В.А. Падве. Было создано 118 моделей, по которым была произведена обработка результатов такого моделирования в программной среде MathCAD.

Погрешности определения координат лазерного сканера X0i, Y0i, Z0i в i-ой модели определялись как средние квадратические погрешности функций алгоритма Падве определения этих координат, выраженных через средние погрешности измеренных наклонных расстояний.

Результаты обработки моделей, у которых соседние марки со сканером составляли горизонтальный угол 120° и располагались на расстоянии 5 м от лазерного сканера, представлены на графике (рис. 1). Из приведённого графика следует, что при превышении между марками zi = 0.0 м погрешность определения высотного положения лазерного сканера (Mz5i) достигает значительных величин, порядка 3.3 м (см. табл. 1). При установке марок с превышением между ними zi = 0.1 м эта погрешность уменьшается на порядок – 0.19 м (рис. 1 и табл. 1). При превышении между марками zi = 2.0 м и более погрешность Mz5i переходит в миллиметровый диапазон погрешностей, и при zi = 8.0 м Mz5i = 0.003 м или 3 мм.

При этом погрешность определения положения лазерного сканера в плане (Mxy5 при расстоянии до марок 5 м), несмотря на изменение превышений между марками, практически оставалась постоянной и составила 3.3 мм. Независимость плановой погрешности от изменения превышений между марками (Mxy = const) и равной 3.03.5 мм при горизонтальном угле 120° была получена на всех моделях с другими расстояниями до марок (например, график Mxy30_120 для расстояния до марок 30 м на рис.2).

В таблице 1 приведена часть результатов определения погрешности высотного положения лазерного сканера для различных расстояний до него марок внешнего ориентирования и превышений между ними (данные по 40 из 118 моделей).

Как видно из таблицы 1 рассмотренная выше закономерность уменьшения погрешности Mz5i с увеличением превышения между марками внешнего ориентирования проявилась и при других дистанциях между этими марками и лазерным сканером. Кроме того, из таблицы следует, что с увеличением расстояния от сканера до марок внешнего ориентирования увеличивается погрешность определения высотного положения лазерного сканера. Так, если для дистанции 1.5 м от марок до сканера и превышении между марками 1.0 м погрешность высотного положения лазерного сканера составляет 0.006 м, то для этого же превышения, но дистанции 30 м эта погрешность уже составляет 0.104 м (см. таблицу 1).

На погрешность определения пространственного положения лазерного сканера в принятой на снимаемом объекте системе координат оказывает также влияние горизонтальный угол между марками внешнего ориентирования и лазерным сканером. Исследования показали, что зависимость погрешности определения высотного положения лазерного сканера от превышения при горизонтальных углах между сканером и марками 10° имеет тот же вид, что рассмотренная выше для горизонтального угла 120° (рис. 1 и табл. 1). Наибольшее влияние величина горизонтального угла между марками и сканером оказывает на погрешность определения положения лазерного сканера в плане (по X и Y). Если плановая погрешность при углах между марками и сканером 120° и расстоянием от сканера до марок 30 м (Mxy30_120 на рис. 2) с изменением превышений остаётся постоянной и составляет 3.3 мм, то плановая погрешность при горизонтальном угле между марками и сканером 10° и расстоянием от сканера до марок 30 м (Mxy30_10 на рис. 2) при превышении 0.0 м составляет величину 161 мм, которая уже при превышении между марками 0.1 м уменьшается на порядок (до 8.3 мм) и становится постоянной, несмотря на увеличение превышения между марками внешнего ориентирования. При этом на постоянных участках графиков Mxy30_10 в 2.5 раза больше Mxy30_120. Порядок величин плановых погрешностей Mxy30_10 и Mxy30_120 получен для точностных характеристик лазерного сканера IMAGER 5006. Для менее точного лазерного сканера Riegl Z420i для постоянных участков этих графиков (рис. 2) Mxy30_120 = 0.016 м, а Mxy30_10 = 0.041м, то есть более ощутимо влияние горизонтального угла между марками внешнего ориентирования и лазерным сканером.

Таким образом, на погрешность определения пространственного положения лазерного сканера (X0, Y0, Z0) оказывает существенное влияние превышение между марками внешнего ориентирования, расстояние между ними и лазерным сканером, горизонтальный угол, образованный между марками и лазерным сканером в его вершине. Использование выявленных закономерностей позволит повысить точность и достоверность лазерно-сканирующей съёмки. Кроме того, полученные закономерности формирования погрешностей можно использовать в работах по созданию основных и съёмочных планово-высотных сетей методами линейной засечки.

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

В общем случае, для сети трилатерации в форме центральной системы (см. рис.3), при измерении n (i = 1, 2, …, n) расстояний Si для нахождения плановых координат N (j = 1, 2, …, N) определяемых точек при условии (n 2N) система уравнений поправок xj, yj к приближенным значениям координат определяемых точек в матричной форме имеет вид:

FX + L =V, (1)

F – матрица коэффициентов поправок; X – матрица поправок к приближённым значениям координат; L – матрица свободных членов; V – матрица поправок к измеренным расстояниям.

Выполним уравнивание под условием: [pvv] = VT PV = min.

Найдем систему нормальных уравнений, соответствующую системе уравнений поправок (1):

FT PF • X - FT PL = 0 (2)

Решив систему уравнений (2) относительно искомых поправок, получим:

X = -Q•FT PL, (3)

где Q = (FT PF)-1 - матрица весовых коэффициентов. Откуда определяется V = FX + L и уравненные значения координат определяемых точек xj, yj. Используя элементы весовой матрицы и матрицы уравнивания, определяют среднюю квадратическую ошибку единицы веса (), координат (mxi, myi), планового положения точки i () и элементы эллипса ошибок.

Алгоритм уравнивания и оценки точности трилатерации реализован в программном продукте B9fb. Автоматизация уравнивания и оценка точности нивелирной сети реализовано в программном продукте B7fb на основе изложенного алгоритма, адаптированного к нивелирной сети.

Приближенные координаты определяемых точек вычисляются путем решения линейной засечки. Предложен алгоритм решения линейной засечки путем преобразований по известной теореме Падве на примере треугольников сети на рис.3.

Оценка точности положения определяемой точки одним числом, значением средней квадратической ошибки М, предложенная известным немецким геодезистом В. Иорданом и являющаяся наиболее простой, имеет в настоящее время широкое распространение. Следует отметить, что именно такая форма оценки точности положения точки на плоскости предусмотрена практически всеми действующими нормативными документами. Поэтому оценка точности положения точки одним числом рассматривается не как упрощенная, а как самостоятельная. Разработан альтернативный алгоритм оценки точности, в основе которого лежит учёт геометрических параметров сети путём введения специальной функции формы. Предложенный алгоритм реализован в программном продукте В68b.

Программы B9fb, B7fb, В68b составлены на языке Бейсик (GW-Basic) с Инструкциями пользователя, которые содержат:

- описание программы;

- руководство оператора;

- контрольные примеры с образцами распечаток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи по разработке технологии создания плана г. Хеврон с целью проектирования единой сети канализации города.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

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

2. Установлена и обоснованна зависимость погрешности определения положения лазерного сканера, и, следовательно, погрешности регистрации сканов, от горизонтального угла между марками внешнего ориентирования и лазерным сканером, величины превышения между марками внешнего ориентирования и расстояния от них до места установки лазерного сканера. Выявленная зависимость погрешности положения лазерного сканера от указанных факторов позволяет планировать лазерно-сканирующую съемку с минимальными ошибками регистрации сканов, оптимизировав расположение марок внешнего ориентирования относительно лазерного сканера.

3. Разработан альтернативный алгоритм оценки точности, в основе которого лежит учёт геометрических параметров сети путём введения специальной функции формы.

4. Разработаны оригинальные программные модули, автоматизирующие процедуры решения линейной засечки при развитии сетей трилатерации, уравнивания и оценки её точности. Эти программные модули доведены до практического их использования при создании сети трилатерации.

5. Разработана технологическая схема геодезического обеспечения канализационных сетей трубопроводов, подземных коммуникационных сетей с организацией этих данных в информационную систему на базе цифрового топографического плана, которая включает:

- хранение данных (информация о пространственном положении объектов трубопроводов, картографические материалы, необходимые для геодезического обеспечения и др.);

- создания исполнительных чертежей трасс коммуникации;

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

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Шахин А.Ф. Создание топографического плана г. Хеврон с целью проектирования единой канализационной сети города.// Труды Международной научно-практической конференции «Современные проблемы инженерной геодезии» - СПБ.: ПГУПС, 2010.-С.186-189.

2. Шахин А.Ф. Решение и оценка точности линейной засечки на плоскости и в пространстве / В.Н. Баландин, И.В. Меньшиков, А.Ф. Шахин // Научно- практическая конференция «Безопасность движения поездов».- М.: МИИТ, 2009.- С. 19.

3. Шахин А.Ф. Решение и оценка точности линейной засечки на плоскости / В.Н. Баландин, И.В. Меньшиков, А.Ф. Шахин // Геодезия и картография. – 2011. -№4. –С.19-22.

4. Шахин А.Ф. Математическое обеспечение автоматизации решения линейной засечки и уравнивания сети трилатерации // Записки Горного института. – 2011. Т 189.-С. 256-259.

5. Шахин А.Ф. Оценка точности линейной засечки на плоскости / А.Ф. Шахин, В.Н. Гусев. //Маркшейдерский вестник. -2011.- № 3. С. 27-29.

6. Шахин А.Ф. Автоматизация процедур уравнивания и оценки точности сети трилатерации / А.Ф. Шахин, В.Н. Гусев // Материалы Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития маркшейдерского дела». – Екатеринбург: Труды Уральского государственного горного университета, 2011.- С.60-65.

7. Шахин А.Ф. Применение лазерно-сканирующих систем при крупномасштабной топографической съемке в городских условиях / В.Н. Гусев, А.Ф. Шахин, В.К. Носов // Маркшейдерский вестник. – 2011.- № 4. С. 32-35.

8. Шахин А.Ф. О влиянии местоположения марок внешнего ориентирования на точность лазерно-сканирующей съемки / Гусев В.Н., Носов В.К., Выстрчил М.Г., Васильев М.Ю., А.Ф. Шахин // Маркшейдерский вестник. – 2011.- № 5. С. 28 - 32.



Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.