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 | 2 ||

Совершенствование координатной основы республики беларусь

-- [ Страница 3 ] --

На основании полученных результатов исследования сделан вывод о высоком качестве АГС на территории Республики Беларусь, что позволило сделать оптимистичную оценку в отношении заявленной точности СК-95 и обоснованное предположение, что координаты совмещенных пунктов СГС-1 и АГС, вычисленные трансформированием из ITRS по единым параметрам, не будут конфликтовать с измерениями в АГС.

Выполненные исследования легли в обоснование схемы реализации СК-95 на территории Республики Беларусь, включающей в себя:

  • определение координат пункта ФАГС и пунктов ВГС в ITRS (ITRF2005) с жесткой привязкой к ближайшим опорным пунктам IGS;
  • построение СГС-1 на всей территории страны с максимально возможным совмещением пунктов АГС и СГС-1;
  • уравнивание СГС-1 единым блоком, с принятием в качестве исходных пунктов ФАГС и ВГС;
  • вычисление параметров связи между ITRS (ITRF2005) и СК-95 по совмещенным пунктам АГС и СГС-1;
  • трансформирование по единым параметрам координат пунктов СГС-1 из ITRS (ITRF2005) в СК-95;
  • принятие координат совмещенных пунктов СГС-1 и АГС в качестве «жестких» при уравнивании триангуляции 1 и 2 классов Республики Беларусь;
  • уравнивание геодезических сетей сгущения 3 и 4 класса с опорой на пункты АГС.

Рисунок 1 – Схема реализации СК-95 на территории Республики Беларусь

Эта схема обеспечивает:

  • введение СК-95 с сохранением единого координатного пространства с Российской Федерацией в пределах заявленной точности СК-95;
  • создание современной геодезической координатной основы высокой точности, реализующей на территории Республики Беларусь ITRS;
  • сохранение точности и многомерности спутниковой геодезической сети всех классов при вычислении координат пунктов сети в СК-95;
  • преемственность всей ранее накопленной геодезической информации по построению ГГС методами традиционной геодезии;
  • интеграцию Республики Беларусь в единое координатное пространство Европы и любое другое координатное пространство, созданное с использованием GNSS;
  • развитие спутниковых технологий по определению пространственного положения объектов на сантиметровом уровне точности, в том числе в режиме реального времени.

В предложенной соискателем схеме реализации СК-95 определение единых параметров связи ITRS-СК-95 для территории Республики Беларусь приобрело ключевое значение.

Третья глава посвящена практической реализации предложенной методики по введению СК-95 Республики Беларусь.

Исходной информацией для вычисления параметров связи ITRS (ITRF) – СК-95 для территории Республики Беларусь служили координаты одноименных пунктов в СК-95 и ITRS (ITRF2005).

Изначально пункт ФАГС Минск и девять пунктов ВГС были созданы как часть единой спутниковой сети Российской Федерации и Республики Беларусь. Первые определения координат пунктов относятся к 2001 году.

В соответствии с предложенной соискателем схемой в 2008 г. выполнены работы по повторному определению пространственного положения пунктов ФАГС и ВГС в ITRS (в реализации ITRF2005) с привязкой к девяти опорным пунктам IGS.

Вычисления выполнены с помощью программного обеспечения «BERNESE», версия 5.0, разработанного Астрономическим институтом Университета Берна (AIUB) на эпоху 23.04.2008. Продолжительность кампании по определению координат пункта ФАГС Минск составила 14 суток. При вычислениях координаты перечисленных пунктов IGS были ограничены, использованы абсолютные калибровки антенн, соответствующие ITRF2005, финальные продукты IGS: эфемериды, параметры вращения земли и поправки к часам спутников. Среднеквадратическая погрешность (RMS) вычисления координат пункта ФАГС Минск: 0.8 мм (N), 0.3 мм (E), 2.0мм (Up).

Координаты пунктов ВГС вычислены с ограничением координат опорных пунктов IGS и с ограничением координат пункта ФАГС Минск, так как кампания по вычислению координат пункта ФАГС по времени полностью перекрывала 5-ти суточную кампанию по определению пространственного положения пунктов ВГС Республики Беларусь в ITRS (ITRF2005). Среднеквадратическая погрешность (RMS) вычисления координат пунктов ВГС: 1.0 мм (N), 0.7 мм (E), 3.0мм (Up).

Среднеквадратическая погрешность взаимного положения пунктов ФАГС и ВГС - 3,1 мм. Среднеквадратическая погрешность определения координат по отношению к опорным пунктам IGS – 6,5 мм.

Координаты пунктов ФАГС и ВГС послужили исходными при уравнивании СГС-1 Республики Беларусь единым блоком. Уравнивание выполнено с помощью программного обеспечения «GeoLab», версия 2001.9.20., Microsearch Corporation, Canada. По результатам уравнивания получены следующие результаты:

  • среднеквадратическая погрешность (RMS) определения планового положения пунктов: 2.2 мм (N), 1.6 мм (E). Из 817 пунктов СГС-1 лишь для 23 пунктов значение среднеквадратической погрешности определения планового положения равно или более 1 см, – 23 пункта;
  • среднеквадратическая погрешность определения (RMS) высоты пунктов СГС-1 по результатам уравнивания: 4.2 мм (U). Количество пунктов, для которых погрешность определения высоты получена более 1 см, – 67 пунктов.

СГС-1 Республики Беларусь на 36% совмещена с АГС.

Таким образом, на территории Республики Беларусь геоцентрическая общеземная система отсчета в реализации координатной отсчетной основой ITRF2005, отнесенной к эпохе 23.04.2008, распространена с высокой степенью точности и закреплена пунктами ФАГС, ВГС и СГС-1.

В качестве реализации СК-95 Российская Федерация передала Республике Беларусь:

  • информацию о координатах пунктов АГС в системах отсчета СК-42, СК-95 (в проекции Гаусса-Крюгера) и WGS-84 (в представлении X, Y, Z);
  • информацию о высотах квазигеоида над эллипсоидом Красовского в СК-95, использовавшихся при пространственном уравнивании АГС, КГС (космической геодезической сети) и ДГС (доплеровской геодезической сети) для каждого пункта АГС;

Высоты квазигеоида получены по результатам астрономо-гравиметрического нивелирования, выполненного ЦНИИГАиК в 1993 году. Заявленная точность высот квазигеоида декларировалась на уровне ± 1 м. Все операции, связанные с преобразованием координат и вычислением параметров преобразования между системами координат, выполнялась с использованием программного обеспечения «Транскор», версия 2.0, CREDO и «Pinnacle», версия 1.0, Javad Positioning Systems, 1998.

Основная формула преобразования пространственных координат из системы «А» в систему «В», которая реализована в обоих программных продуктах:

,

где X, Y, Z (смещение начала одной системы координат относительно другой), m (масштаб), X, Y, Z (углы разворота осей) - семь параметров преобразования Гельмерта. Так как в опубликованных параметрах связи ITRF1994 – ПЗ-90 значения углов разворота одноименных осей по отношению друг к другу малы, а связь СК-95 и ПЗ-90 определяется только линейными элементами смещения начала, то соискатель пришел к заключению, что использование этой упрощенной формулы в рамках поставленной задачи правомочно.

Вычисление прямоугольных декартовых координат пунктов в СК-95 выполнено по формулам:

где,,.

Геодезические координаты B и L перевычислены из плоских прямоугольных координат пунктов АГС в проекции Гаусса-Крюгера х, у, переданных Республике Беларусь Российской Федерацией. Как видно из приведенных выше формул, точность значений пространственных координат X, Y, Z напрямую зависит от точности значений высот квазигеоида при переходе от нормальной высоты к геодезической. Первоначально геодезическая высота вычислена как сумма нормальной высоты и высоты квазигеоида, использовавшейся при пространственном уравнивании АГС, КГС и ДГС.

При вычислении параметров преобразования между ITRS (спутниковая сеть РБ) - СК-95 (МАГП) были получены среднеквадратические остаточные не исключенные погрешности в координатах пунктов в представлении X, Y, Z: по X = 0,38 м, по Y =0,23 м, по Z =0,58 м.

При разложении остатков на план и высоту с помощью формул

,

где

,

в представлении N, E, U среднеквадратические остаточные не исключенные погрешности составили: по N = 0,05 м, по E=0,04 м, по Н=0,7 м.

 Рисунок 2– Остаточные не исключенные погрешности в координатах пунктов при-3

Рисунок 2– Остаточные не исключенные погрешности в координатах пунктов при вычислении параметров преобразования в представлении N, E, U (м)

Отнесение спутниковых измерений к той же точке конструкции центра геодезического пункта, к которой отнесена и нормальная высота, проверено при выполнении камеральной обработки фрагментов СГС-1.

По остаточным не исключенным погрешностям в высотах пунктов средствами AutoCad были построены изолинии, которые обозначили явно выраженный системный характер, из чего был сделан вывод, что среднеквадратическое значение остаточных не исключенных погрешностей (поправок) в высотах пунктов на уровне 0,7 м при вычислении параметров преобразования может быть отнесено к ошибке значений высот квазигеоида. На то, что геодезические высоты в СК-95 при вычислении параметров заданы с большой погрешностью, указывал также полученный большой разворот по оси Y (– 0,57").

Была очевидной необходимость в применении более точных значений высот квазигеоида при вычислении геодезической высоты пунктов АГС для определения параметров связи, обеспечивающих точность трансформирования на сантиметровом уровне точности, как по плановым компонентам, так и по высоте. Это необходимо для сохранения трехмерности спутниковой геодезической сети при вычислении координат в СК-95.

Большой удачей можно считать появление открытой глобальной модели EGM2008 с разрешением 2,5 х 2,5, которая была создана при ведущей роли Национального агентства геопространственной разведки США на замену модели EGM96. Метод моделирования - метод разложения геопотенциала в ряд по сферическим функциям до 2160-й степени.

В результате комплекса экспериментальных исследований модели EGM2008 и обобщения имеющихся экспериментальных данных специалистами ФГУ "29 НИИ Минобороны России", гор. Москва, данная модель оценивается следующими ориентировочными значениями среднеквадратической погрешности, характеризующими точность модели в целом по земному шару: по высотам геоида – 0,2-0,25 м; по составляющим уклонений отвесной линии – 1,3 - 1,5".

Специалистами компании "Кредо-Диалог" (гор. Минск) была выполнена оценка модели EGM2008 для территории Республики Беларусь. Для 196 пунктов СГС-1, равномерно распределенных по территории государства, было выполнено сравнение нормальных высот, полученных геометрическим нивелированием I, II классов, с нормальными высотами, полученными как разность геодезической высоты пункта над эллипсоидом WGS-84 и аномалии высоты по модели EGM2008. Данные о пространственных координатах X, Y, Z в WGS-84 и о нормальных высотах пунктов СГС-1, полученных геометрическим нивелированием, были предоставлены УП «Белаэрокосмогеодезия». Полученные результаты подтвердили достаточно высокую точность тестируемой модели – на уровне среднеквадратической погрешности (случайной составляющей расхождений) около 5 см.

На следующем этапе вычисления параметров связи ITRS (ITRF2005) – СК-95 для вычисления геодезических высот пунктов АГС в СК-95 были использованы высоты квазигеоида, вычисленные с привлечением модели EGM2008. Модель EGM2008 была редуцирована в СК-95 с использованием параметров связи WGS-84 – СК-95, опубликованных в Руководстве пользователя по выполнению работ в системе координат 1995 года (СК-95), ГКИНП (ГНТА)–06-278-04, Москва, ЦНИИГАиК, 2004.

Так как модель EGM2008 представлена в виде матрицы, элементами которой являются значения аномалии высоты над эллипсоидом WGS-84 в узловых точках с эллипсоидальными координатами B, L, то редуцирование модели в СК-95 на эллипсоид Красовского выполнено с использованием стандартной процедуры. Соискатель пришла к выводу, что погрешность в координатах B, L на уровне 1-2 м не скажется на значениях высот квазигеоида. После выполнения этих операций повторно выполнено вычисление параметров преобразования.

Параметры преобразования получены со среднеквадратической погрешностью единицы веса (координаты) 0,04 м. Значения параметров не приведены из-за режимных ограничений.

По полученным параметрам координаты пунктов СГС-1 трансформированы из ITRS (ITRF2005) в СК-95 Республики Беларусь. Пространственные прямоугольные координаты X, Y, Z преобразованы в координаты на плоскости в проекции Гаусса-Крюгера. После чего выполнено сравнение вычисленных координат со значениями, полученными в результате уравнивания АГС в 1995 году. Для всего массива пунктов по каждой компоненте получены стандартные уклонения: х= 0,05 м, у=0,04 м. Для примера на рисунке 2 показаны изолинии разностей абсцисс.

 Рисунок 3– Изолинии разностей абсцисс совмещенных пунктов СГС-1,-4

Рисунок 3– Изолинии разностей абсцисс совмещенных пунктов СГС-1, полученных по результатам уравнивания, выполненного МАГП в 1995 году, и вычисленных по полученным параметрам связи ITRS (ITRF2005) – СК-95.

Таким образом, полученные результаты позволили сделать вывод о том, что вычисленные параметры связи позволяют получить координатную основу, которую можно отнести к СК-95 в пределах ее заявленной точности.

Для всех пунктов СГС-1, имеющих нормальные высоты, полученные методом геометрического нивелирования, выполнено сравнение высот: вычисленных по единым параметрам с привлечением модели EGM2008 и полученных нивелированием. Стандартное уклонение составило Ннорм. = 0,05м для всей территории Республики Беларусь. Для части пунктов, расположенных на Минской возвышенности с более сложными формами рельефа, чем на преобладающей на территории Республики Беларусь равнинной местности, расхождения в высотах пунктов в среднем составили ±10 см.

Численные значения остаточных не исключенных погрешностей в плановых координатах пунктов АГС подтвердили заявленную точность СК-95 на территории Республики Беларусь.

Помимо решения задачи вычисления параметров связи ITRS – СК-95 Республики Беларусь на данном этапе выполнено сравнение высот квазигеоида над эллипсоидом Красовского, полученных ЦНИИГАиК в 1993 г. и полученных по модели EGM2008. Отклонения составили от -0,5 м на северо-западе государства до +2,0 м на юге.

Успешное решение задачи по определению единых для территории Республики Беларусь параметров связи ITRS (ITRF2005) – СК-95 создало предпосылки для успешного завершения схемы реализации СК-95, заключающегося в повторном уравнивании АГС с последующим уравниванием ГГС 3 и 4 классов. Уравнивание выполнено с принятием в качестве исходных координат совмещенных пунктов АГС и СГС-1, полученных трансформированием из ITRS по вычисленным параметрам.

По полученным результатам уравнивания АГС видно, что значения среднеквадратических погрешностей направлений 1 и 2 класса, полученных по результатам уравнивания, согласуются с априорными значениями, полученными по невязкам треугольников и по невязкам полюсных условий.

Дополнительно выполнены исследования, которые включали в себя сравнение результатов уравнивания, выполненного МАГП, и результатов повторного уравнивания АГС с опорой на совмещенные пункты АГС и СГС-1. Оценивались величины и распределение поправок в угловые и линейные измерения.

Результаты очень близки между собой. Распределение поправок в измеренные величины в сети очень близко к нормальному распределению. Значения среднеквадратических смещений сети по абсциссе и ординате по отношению к результату, полученному МАГП, близки к остаточным не исключенным погрешностям, полученным при вычислении параметров преобразования координат из международной общеземной системы отсчета ITRS в СК-95.

Результаты выполненного уравнивания АГС:

  • Среднеквадратическая погрешность измеренного направления 1 классов 0.53";
  • Среднеквадратическая погрешность измеренного направления 2 классов 0.77";
  • Среднеквадратическая погрешность измеренного азимута 1.29";
  • Среднеквадратическая относительная погрешность измеренной линии 1 класса 1: 397000;
  • Среднеквадратическая относительная погрешность измеренной линии 2 класса 1: 241000;
  • Среднеквадратическая поправка в азимут 1.21";
  • Среднеквадратическое смещение сети по абсциссе по отношению к результату, полученному МАГП, - 0,048 м;
  • Среднеквадратическое смещение сети по ординате по отношению к результату, полученному МАГП, - 0,053 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения выносимой на защиту работы было найдено научно-техническое решение реализации СК-95 на территории Республики Беларусь, которое обеспечило сохранение единого координатного пространства с Российской Федерацией в пределах заявленной точности СК-95 и сохранение точности и размерности государственной спутниковой геодезической сети.

Выносимая на защиту методика реализации СК-95 на территории Республики Беларусь обеспечила:

  • введение СК-95 с сохранением единого координатного пространства с Российской Федерацией в пределах заявленной точности СК-95;
  • создание современной геодезической координатной основы высокой точности, реализующей на территории Республики Беларусь ITRS (ITRF2005) на эпоху 23.04.2008 (G1477.6);
  • сохранение точности и многомерности спутниковой геодезической сети всех классов при вычислении координат пунктов сети в СК-95 через единые параметры связи ITRS (ITRF2005) – СК-95 для Республики Беларусь;
  • преемственность всей ранее накопленной геодезической информации по построению ГГС методами традиционной геодезии;
  • интеграцию Республики Беларусь в единое координатное пространство Европы и любое другое координатное пространство, созданное с использованием GNSS;
  • развитие спутниковых технологий по определению пространственного положения объектов на сантиметровом уровне точности, в том числе в режиме реального времени.

Публикации по теме диссертации

  1. Рудницкая Н.И. Модернизация государственной геодезической сети Республики Беларусь. Концептуальная схема реализации СК-95. Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. № 5, М.: МИИГАиК, 2011, с. 25-29.
  2. Рудницкая Н.И. Определение параметров связи ITRS (ITRF2005) – СК-95 Республики Беларусь. Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. № 6, М.: МИИГАиК, 2011, с. 32-35.
  3. Рудницкая Н.И. О новой государственной системе отсчета координат СК-95 Республики Беларусь и ее реализации. Современное состояние государственной геодезической сети. Земля Беларуси. № 3, Минск, БелНИЦзем, с. 17-23.
  4. Рудницкая Н.И. Определение параметров связи ITRS – CR-95 Республики Беларусь. Автоматизированные технологии изысканий и проектирования. № 37, М., с. 67-71.


Pages:     | 1 | 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.