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 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |

Геоэкологические проблемы оползнеопасных территорий и их решение с использованием геодезических методов

-- [ Страница 5 ] --

Помимо международных, существуют национальные системы отсчета, называемые в нашей стране референцными. Центры их эллипсоидов часто не совмещены с центром масс Земли. Они устанавливают квазигеоцентрические координаты. Например, в системе координат 1942 г. на референц-эллипсоиде Красовского (СК-42) центр эллипсоида смещен с центра масс Земли более, чем на 155 м. Положение точки в пространстве, определенное по координатам указанных геоцентрических систем, может различаться до десятка метров, что создает дополнительные проблемы при организации мониторинга оползневых процессов.

В России и странах СНГ до 1 июля 2002г. использовалась референцная система 1942 г., введенная по Постановлению Совета Министров № 760 в 1946г. для выполнения работ на всей территории тогдашнего СССР. С 1 июля 2002г. согласно Постановлению Правительства РФ от 28 июля 2000г. № 568

вводится новая референцная система СК-95 и новая общеземная система ПЗ-90. Однако по мнению академика РАН. В.Н. Страхова, проф. М.М. Машимова и ряда других ученых-геодезистов введение новой системы СК-95 не решает всех проблем, так как «…Практически Роскартография имеет координаты пунктов АГС, которые по точности не удовлетворяют современную геодезию из-за ошибок, допущенных при уравнивании АГС единым блоком, покрывающим площадь 22 млн.км2». Первая система (СК-95) используется при выполнении геодезических и картографических работ, вторая (ПЗ-90) - для геодезического обеспечения орбитальных полетов. Численные параметры перехода приводятся в руководствах или сообщаются пользователю в технических заданиях.

Все способы позиционирования можно разделить на абсолютные, относительные и кинематические. Способами абсолютного позиционирования, определяют полные координаты пунктов в соответствующей абсолютной геоцентрической прямоугольной или референцной системе координат в реальном времени на основе информации, полученной непосредственно со спутника.

Автономно координаты определяют пространственной линейной засечкой или методом трилатерации по кодовым псевдодальностям, измеренным до четырех и большего числа спутников. Способ автономный в том смысле, что наблюдатель определяет местонахождение независимо от измерений на других станциях. Точность автономного определения пространственных координат при использовании одночастотного GPS-приемника составляет в настоящее время около 2-3 метров, что неприемлемо для геодезической практики вообще, а для определения смещений в геодинамических задачах в особенности. Как было отмечено выше, в решаемой задаче точность измерения смещений двух точек друг относительно друга должна быть в пределах 2-3 мм. Погрешности в кодовых псевдодальностях большие. Однако, важно учитывать не только величины, но и характер влияния. Многие из них можно устранить. Одновременная работа минимум двух приемников позволяет определить величину ионосферной и тропосферной поправки, компенсирующей искажение спутниковых радиосигналов при прохождении их через ионосферу и тропосферу Земли.

Относительным позиционированием находят приращения координат или вектор между двумя пунктами. В основе относительного метода лежит предположение, что измерения с двух станций до спутника искажены примерно одинаково. Воздействия атмосферы на разных линиях могут несколько различаться по причинам: а) разные длины трасс и б) локальные неоднородности на трассах. Когда расстояние между станциями <10 км, искажения на обеих трассах практически одинаковы. При высотах ИСЗ над горизонтом менее 10° (Z > 80°) атмосферные задержки сигналов превышают 10 м. Поэтому, когда высоты ИСЗ <10°, а иногда <15-20°, наблюдений не производят.    Из физики известно, что дифракция, огибание предметов, заметно проявляется, когда размеры препятствия соизмеримы с длиной волны. В данном случае длины несущих волн около 2 дециметров. Мелкие предметы волны обогнут, но здания и листвой покрытые деревья на пути радиолуча приведут к срыву фазовых измерений. Поэтомьторгн76у необходимо антенну приемника относить от препятствия на некоторое расстояние. Например при высоте препятствия 5 м антенна высотой 1,5м. должна быть отнесена на 20м., а если высота препятствия 20м., то антенна даже высотой 2,5м должна быть отнесена на расстояние не менее 100м. При увеличении продолжительности наблюдений с 1 до 6 часов погрешность уменьшается более, чем в 1,5 раза. Работе могут помешать мощные радиолокационные и телевизионные передающие станции, если они расположены ближе полукилометра, что значительно усложняет работу на урбанизированных территориях.

Наиболее точным, но и наиболее трудоемким является способ статики. В статике по разностям, свободным от многих искажений, вычисляют соединяющий эти станции пространственный вектор D, который называется базовой линией и является результатом объединения данных, полученных двумя приёмниками

D = (XB - XA, YB - YA, ZB - ZA)T

Базовая станция должна иметь точные координаты, чтобы по измеренным приращениям можно было бы вычислить координаты остальных пунктов геодезической сети Точность статики зависит от продолжительности измерений и достигает до 1-2 мм в плане и 2-3 мм по высоте. Обычно продолжительность наблюдений на паре станций составляет около одного часа. За это время происходит накопление измерений, выполняемых через интервалы от 1 секунды до 5 минут. Эти способы являются основными в геодинамических и важнейших геодезических работах.

Для измерений по фазе несущей волны важное значение имеет фазовая характеристика антенны. Фазовая характеристика идеальной антенны представляет собой сферу, с какой бы стороны не приходила радиоволна, в антенне задержка по фазе будет одинаковой. В реальной антенне сдвиг по фазе зависит от направления на спутник. В заводских условиях антенны исследуют и определяют параметры зависимости искажений от азимутов направлений. Чтобы заводская характеристика соответствовала условиям измерений, на антенну наносят указатель на Север, по которому ее ориентируют относительно стран света. На станции все измерения отнесены к одной точке антенны - к ее фазовому центру.

Однако при малых расстояниях точность измерений заметно колеблется, что ставит ряд вопросов при практическом применении спутниковых технологий. В диссертации обобщен многолетний опыт применения спутниковых технологий для геомониторинга оползневых процессов на всех этапах работы: планирование спутниковых наблюдений, непосредственные наблюдения на определяемых пунктах, математическая обработка результатов спутниковых наблюдений, вычисление координат пунктов. Обеспечение высокой точности определения смещений GPS-технологиями достигается за счет тщательного планирования спутниковых наблюдений. Выполнение этих требований обеспечивает определение взаимного положения двух приемников с реальной точностью не ниже 2-3 мм. Эта точность подтверждалась на метрологическом полигоне СГГА (г. Новосибирск) на специальных базисах, оборудованных стационарными пунктами с известными координатами. Поскольку для широты 56° все спутники располагаются в южном направлении, расположение станций следует выбирать так, чтобы приему сигналов не мешали здания, сооружения, линии электропередачи и другие препятствия. Время наблюдений определяется в зависимости от условий наблюдений: расстояние между станциями, количество спутников, наличие электромагнитных помех (отношение сигнал/шум), геометрия пространственной засечки (геометрический фактор), наличие многолучевости и затухания сигнала вследствие переотражения от подстилающей поверхности, близлежащих зданий и строений, различных металлоконструкций.

Продолжительность наблюдений зависит от расстояния между приемниками, типа приемников (одно- или двухчастотные), условий наблюдений, других факторов и обычно колеблется от 1 до 2 часов. Как показывает практика, после обработки данных статических наблюдений удается получить приращения координат с максимально возможной в спутниковых методах точностью, только если в процессе измерений удалось достичь PDOP 2. Получить высокую точность определения приращения координат удается за счет изменения геометрии созвездия наблюдаемых спутников. Разумеется, организация работ при такой схеме становится более сложной, особенно в условиях городской застройки, так как выполнение спутниковых измерений оказывается возможным не везде. Необходимыми условиями являются не заслоненный небосвод, открытая видимость на спутники. Геомониторинг природно-технических систем можно разделить на мониторинг состояний (например, деформаций) и мониторинг положений Мониторинг можно характеризовать по оперативности получения результата: от долей секунды до нескольких часов или суток и более. В первом случае подходит только кинематика в реальном времени. Во втором случае возможны как статические, так и кинематические наблюдения. Для требуемой точности наблюдений необходимо использовать методы кодовых и фазовых наблюдений.

Мониторинг состояний деформаций инженерных сооружений и оползневого массива на основе данных GPS-наблюдений из-за неуверенности в стабильности опорных пунктов целесообразно дополнить измерениями направлений, расстояний и превышений классическими методами геодезии с использованием теодолитов, электронный дальномеров и нивелиров. Хотя точность спутникового метода единицы миллиметров, но на небольших расстояниях (до 1—2 км) часто уступает классическим методам, особенно в условиях городской застройки, когда не всегда возможно обеспечить оптимальные условия для измерений. Однако главное преимущество мониторинга с использованием GPS состоит в его непрерывном характере как в реальном времени, так и с постобработкой. Это особенно важно, когда альтернативой является классическая съемка, выполняемая с интервалом в год, полгода или ежемесячно. Однако в городских условиях сигнал может быть искажен большими шумовыми значениями, сезонными эффектами, влиянием многопутности из-за отражения от соседних зданий.

В этом случае наилучший выход –совместное использование спутниковых технологий с классическими методами геодезии, особенно для контроля за высотным положением пунктов. Однако при объединении спутниковых и классических сетей возникли некоторые трудности, вызванные несовпадением поверхностей относимости. В спутниковом методе сеть наблюдается на общем земном эллипсоиде (например, WGS-84), в классической геодезии измерения ведутся относительно геоида (или квазигеоида).

В настоящее время существуют многочисленные версии программного обеспечения. Для обеспечения требуемого уровня точности необходимо наличие не коммерческого, а профессионального научно-исследовательского программного обеспечения, среди которых необходимо выделить пакет Bernese (Швейцария), который признан в мире одним из лучших для решения задач позиционирования. Так как базисные линии и пространственное положение пунктов опорной линейно-угловой сети при организации геомониторинга в г. Томске определялись нами в системе геоцентрических координат WGS-84

c использованием спутниковых технологий комплектом GPS-приемников Legacy-E, (L1+L2), фирмы «JAVAD POSITIONING SYSTEMS» (США), то для обработки результатов использовалось программное обеспечение PINNACLE. Кроме этого использовались программные продукты и других производителей (Ensemble,PRISM), которые показали некоторый разнобой в результатах на одних и тех же сырых измерительных данных, навигационной и прочей информации. Дело, во-первых, в разных и закрытых алгоритмах, а во-вторых, в несовершенстве учета влияния источников искажения сигнала (в основном это влияние ионосферы и тропосферы).

Ниже в табл.4 показан пример результатов наблюдений на территории г. Томска. Точность определения наклонных дальностей (длин векторов) между базовыми и определяемыми пунктами составила порядка 0,6 мм ( предельная – 1,8 мм.) Азимуты (углы) и превышения измерялись с точностью 0,7"-1,5".

Таблица 4

Solution 'Session' PROCESSED VECTORS (Distance-Azimuth-Elevation)

Stations Coordinates Sigmas (mm)
from - to Distance(m) Azimuth Elevation S(D) s(A) s(E)
1 reper2-reperl 376.7312 280° 20'31.98" - 0° 1446.22" 2.5 3.2 6.2
2 reper2-герегЗ 279.349 114° 29 '31.03" 0° 1948.38" 0.6 0.6 1.2
3 reper2-reper4 533.2533 121°12'38.82" 0° 11'36.88" 0.4 0.6 1.3
Mean weight matrix's estimations: 0.6 0.7 1.5

(предельная погрешность 2,1–4,5 секунды). Результаты измерений смещений реперов № 7 и 13 спутниковыми методами, приведенные на рис.4, подтверждают значительно более высокую точность определения координат по сравнению с классическими методами, выполненными для сравнения в один и тот же период времени. Как видно из рис.4, все точки, характеризующие смещения реперов № 7 и № 13 находятся в пределах окружности с радиусом 5-6 мм, что подтверждает ранее сделанные выводы о стабильном положении этих реперов и только в последних циклах наблюдений зафиксированы реальные подвижки. Для контроля и для случаев, когда применение спутниковых методов невозможно или затруднено, часть элементов сети (углов, расстояний и превышений) измерялись традиционными методами геодезии.

Гр. рп. 13 Гр. рп. 7 Рис.4. Графики горизонтальных перемещений Рп.13 и Рп. 7 по спутниковым измерениям. Окружность погрешностей: для рп. 13-10 и 20 мм, для рп. 7 – 10 мм.


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |
 





 
© 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.