авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< 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 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУ ВПО «СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ

ГЕОДЕЗИИ

И ОПТИКИ

Сборник научных статей по материалам

LIV научно-технической конференции, посвященной 225-летию геодезического

образования в России

Новосибирск

СГГА

2005 УДК 528 С 26 С 26 Современные проблемы геодезии и оптики: Сб. научных статей по материалам LIV научно-технической конференции, 19 – 23 апреля 2004 г., Новосибирск. – Новосибирск: СГГА. – 2005. – 175 с.

ISBN 5-87693-162-4 В сборнике опубликованы материалы LIV научно-технической конференции, посвященной 225-летию геодезического образования в России, проходившей в Сибирской государственной геодезической академии.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета СГГА УДК © ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия» (СГГА), ISBN 5-87693-162- СОДЕРЖАНИЕ Геодезия, астрономия.......................................................................................... Лазарев В.М. Совместное использование традиционных и спутниковых методов наблюдений за оползневыми процессами на территории г.

Томска........................................................................................................... Есипов В.Б. Исследование влияния технологических схем GPS наблюдений на точность определения пунктов опорной межевой сети..................................................................................................................... Сивачук В.Ю. Азимутально-угловой способ определения направления астрономического меридиана между двумя неприступными ориентирами с использованием условного базиса для лабораторий по испытанию гироскопов............................................................................. Сивачук В.Ю. Использование коэффициента корреляции для анализавысокоточных определений астрономического азимута......... Глазунов А.С. Простая методика вычисления разности юлианских дат..... Глазунов А.С. Об определении неперпендикулярности оси талькоттовского уровня к горизонтальной оси трубы астроуниверсала.......................... Могильницкий Б.С., Толстиков А.С., Черепанов В.Я. Прецизионная лазерная технология измерения длин на основе импульсных лазеров Егоров Р.Н. Автоматизированная оценка точности площадей с использованием компьютерной имитации............................................. Павленко А.В. Перспективы развития цифровой фотограмметрии средствами 3d ГИС.................................................................................... Ерошенко А.М. Измерение расстояний навигационными gps-приемниками методом перестановки.............................................................................. Михалицын М.М. О зависимости изменения ковариационных функций поля вариаций трансформант возмущающего потенциала от перемещения локальных масс.................................................................. Канушин В.Ф., Ганагина И.Г., Голдобин Д.Г. Спектральный анализ гравитационного поля на территории Западной Сибири и его связь с геотектоникой............................................................................................ Губеладзе А.Р., Пимшин И.Ю. Методология оценки технического состояния кранового оборудования по результатам геодезических измерений................................................................................................... Пимшин Ю.И., Губеладзе А.Р.,. Калайда А.В, Богданов А.Н. Обследование аварийных зданий и оценка их технического состояния...................... Кочергин Е.Ю. Проблемы, перспективы и применение ГИС в землеустройстве, земельном кадастре и других отраслях.................... Геоэкология........................................................................................................ Говоров М.О., Хмельневский Ю., Шарма П., Хорев А. Oracle 9ias портал как платформa для обучения ГИС и дистационному зондированию в университетах............................................................................................ Елизарова Т.Н., Чичулин А.В. Формирование засоленных почв Западной Сибири........................................................................................................ Анопченко Л.Ю., Якутин М.В. Геоэкологические методы в мониторинге пойм обсыхающих соленых озер Барабы............................................... Каличкин В.К., Ким А.И. Разработка проекта противоэрозионных мероприятий в Гис Mapinfo..................................................................... Уваров А.И., Васяева Е.Н., Хлынцева Е.О. Исследование плановой деформации берега в районе подводных переходов магистральных трубопроводов через реки Западной Сибири......................................... Добрынина О.Ю. Исследование химического состава природных вод Новосибирской области............................................................................ Сергеев А.А., Воронина Л.В. Потепление климата Западной Сибири и возможные экологические последствия.................................................. Воронина Л.В. Зональная изменчивость погодно-климатических и экологических условий Новосибирской области................................. Картография..................................................................................................... Лисицкий Д.В. Особенности картографического отображения результатов ГИС-обработки........................................................................................ Осинцев В.Э., Столбов Ю.В. Оценка качества картографических материалов на основе земельно-информационной системы ROSCAD c использованием ДДЗ............................................................................... Касьянова Е.Л., Дмитриев Д.В. Технология создания тематических карт с применением современной техники и программного обеспечения лаборатории компьютерной графики.................................................... Радченко Л.К. Создание цифровых моделей карт местности и инженерных коммуникаций масштаба 1:5000 на территорию месторождений нефти и газа ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз»......................................... Гиенко А.Я., Гиенко Г.А. Роль дистанционно-картографической информации при оценке загрязнения нижней Ангары и анализе экологической ситуации в ее бассейне................................................. Гиенко Г.А., Комиссарова Е.В., Писарев В.С. Разработка структуры макета интернет-пособия «Основы картографии и геоинформатики»......... Исследования физических явлений............................................................... Перминов В.П. Новые области применения магнидов............................... Овсюк В.Н., Ярцев А.В. Вольт-фарадные характеристики мдп структуры на основе cdhgte n- и p-типа........................................................................ Комиссаров В.В. Обратная задача дифракции на выпуклом теле.............. Молчанова Л.В. Влияние поляризованного света на рост кристаллов гемоглобина............................................................................................. Чеснокова Л.А., Чесноков В.В., Молчанова Л.В. К вопросу о рассеянии поляризованного света при прохождении через неоднородную эритроцитную среду............................................................................... Дульянинов А.С., Мещеряков Н.А. Интерференционные методы измерения вибраций................................................................................................... Ермохин Ю.И., Пархоменко Н.А Исследование динамики тяжелых металлов в системе почва-растение с применением методов математического моделирования........................................................... Чайка Н.Ф., Чайка М.С. Энергетические возможности функциональных растров...................................................................................................... Приборостроение, оптика............................................................................... Тымкул Л.В. Разработка ик микроскопа для контроля тчх объективов тепловизионых систем............................................................................ Сивцов Г.П. Двухзеркальный плоский панорамический шарнир с неизменной ориентацией изображения................................................ Сивцов Г.П. Расчет триорты в смешанной системе..................................... Рахимов Н.Р., Серьезнов А.Н., Холматов С.А. Технология изготовления координатно-чувствительного приемника оптического излучения на основе АФН-пленок................................................................................ Серьезнов А.Н., Рахимов Н.Р. Исследование волоконных световодов для неразрушающего контроля целостности машиностроительных конструкций............................................................................................. Рахимов Н.Р. Оптоэлектронные системы с применением эффекта нпводля анализа состава нефти и нефтесодержащих сред................................ Завьялов П.С., Финогенов Л.В., Чугуй Ю.В. Использование дифракционного фокусатора для комплексного контроля отверстий Лизунов В.Д., Куликов А.В. Применение и поверка лазерных интерферометров перемещений............................................................ Лизунов В.Д., Куликов А.В., Новоевский В.Т. Фотоэлектрические методы регистрации штрихов мер длины.......................................................... ГЕОДЕЗИЯ, АСТРОНОМИЯ УДК 528. В.М. Лазарев ТГАСУ, Томск СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАДИЦИОННЫХ И СПУТНИКОВЫХ МЕТОДОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ОПОЛЗНЕВЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА ТЕРРИТОРИИ Г. ТОМСКА На примере г. Томска анализируются результаты и особенности применения традиционных и спутниковых методов геодезии для контроля за оползневыми процессами при их активизации в стесненных условиях городской застройки.

Мониторинг, оползневые процессы, спутниковые технологии.

Как показывает практика, техногенные и природные воздействия могут привести к развитию оползневых процессов с последующими деформациями оснований сооружений и их конструкций, находящихся в районах развития опасных оползневых процессов. Среди опасных геологических процессов и явлений городов России оползни занимают особое место. Для г. Томска оползни также занимают важное место среди опасных геоэкологических процессов и явлений. Так, например, оползни, обвалы, осыпи поражают более 20 км берегового склона р. Томи, под влиянием оползневых процессов бровка берегового склона в районе Лагерного сада за последние 20 лет переместилась более чем на 70 м. Под угрозой разрушения оказались учебные корпуса ТУСУРа, один из которых был демонтирован. Оползнеопасными районами на территории города, кроме района Лагерного Сада, являются и микрорайон «Солнечный» по Иркутскому тракту.

Для исследования оползневых процессов и контроля за состоянием жилых домов и оползневых склонов необходимо было разработать систему геомониторинга, включающую в себя организацию стационарных инструментальных наблюдений за динамикой склонов, математическую обработку и анализ полученных результатов, построение математической модели и прогнозирование на ее основе изменения состояния жилых домов и оползневого склона. Практический интерес таких наблюдений заключается в возможности определения границ оползнеопасных территорий, установления эффективности осуществляемых противооползневых мероприятий и предсказания периодов активизации.

Как показывает геодезическая практика, очень часто для решения поставленной задачи в стесненных условиях городской застройки многоэтапный и дорогостоящий традиционно применяемый метод контроля планового положения грунтовых реперов при активизации оползневых процессов не оправдывает себя, поэтому делаются попытки использования спутниковых методов. Однако технология применения классических и современных спутниковых геодезических методов для контроля за оползневыми процессами имеет ряд особенностей и требует дальнейшего совершенствования. Рассмотрим на примере г. Томска особенности применения традиционных методов геодезии для контроля за оползневыми процессами, которые резко активизировались в 1996 г. в микрорайоне «Солнечный», на южном склоне которого располагаются два 10-этажных панельных жилых дома.

Активизация оползневых процессов вызвала не только смещение грунтового массива, но и разрушение капитальных гаражей, построенных в качестве поддерживающего сооружения в непосредственной близости от жилого дома 89, две секции которого были признаны аварийными и расселены. С целью наблюдения за оползнями южного склона микрорайона «Солнечный» и расположенными на склоне 10-этажными панельными жилыми домами в 1995 – 96 гг. силами АООТ «ТомскТИСИЗ» была создана специальная геодезическая сеть в виде линейно-углового построения, состоящего из двух геодезических четырехугольников и отдельных треугольников. Сеть закреплена на местности грунтовыми реперами, заложенными на глубину 3м и опирается на базис Рп15 Рп16, заложенный на другом берегу р. Ушайки за пределами оползневых процессов. В этой сети периодически (по циклам) проводились измерения всех углов точным теодолитом 2Т-2 и длин сторон светодальномером СТ-5 «Блеск».

Геодезическая сеть уравнивалась с использованием программного продукта «АРМИГ-РС» как линейно-угловая. По координатам, полученным в двух соседних циклах, вычислялись абсолютные величины и направления горизонтальных перемещений грунтовых реперов. Как известно, точность определения координат реперов зависит как от качества результатов измерений, так и от геометрической схемы геодезической сети. В последнем варианте (с опорой на базис гр. рп 15 – гр. рп 16) геодезическая сеть, хотя и представляет собой жесткое геометрическое построение, но является висячей с наиболее слабым местом – гр.рп.13, заложенным на расстоянии 5 метров от стены дома 89.

В связи с этим была поставлена задача провести контроль выполненных измерений и на основе анализа результатов уравнивания сети установить интервал, внутри которого вектор смещения репера можно считать случайным, зависящим только от погрешностей определения координат пунктов опорной сети.

Из результатов уравнивания линейно-угловой сети было выявлено, что угловые и линейные измерения для данного класса используемых приборов и геометрии геодезической сети не содержат грубых ошибок. С целью дополнительного контроля и проверки правильности использования программы уравнивания сети, как линейно-угловой, она уравнивалась еще двумя способами: как сеть полигонометрии и как ход полигонометрии. Результаты уравнивания показали, что расхождения координат х и у, определенных разными способами для идентичных реперов не превышают погрешностей их определения. В графах 7, 8, 9 табл. 1 для примера приведены средние квадратические погрешности mх, mу, mху определения координат и положения пунктов по результатам уравнивания только линейно-угловой сети, вычисленные в программе «АРМИГ-Р» по формулам:

Q у ;

mxy = m 2 x m 2 y mx = Qx ;

m y = (1) j j j j j j j где – ошибка единицы веса, характеризующая качество выполненных измерений;

Qx, Qy – диагональные элементы весовой матрицы, характеризующей j j геометрию сети.

Таблица Усл. Усл.

Номера Способ координаты, координаты, mх,мм mу,мм mху,мм х у пунктов уравнивания Х, м У, м Лин.-угл. сеть 7 451,416 5 287,069 3 4,0 1,8 4, Лин.-угл. сеть 8 462,018 4 462,964 7 4,4 4,6 6, Лин.-угл. сеть 55 507,206 5 197,172 5 5,5 4,0 6, Лин.-угл. сеть 6 525,435 6 111,518 9 6,4 6,4 9, Лин.-угл. сеть 14 574,396 8 140,713 8 8,1 5,8 10, Лин.-угл. сеть 13 584,217 10 104,188 11 8,6 7,1 11, Число направлений в сети – 34, число измеренных сторон – 19, число всех измерений – 53, число необходимых измерений – 14, число избыточных измерений – 39.Установим теперь интервал, в пределах которого возможно изменение значений координат из-за влияния только случайных погрешностей измерений. Согласно интервальной оценке точности для истинных значений координат Х, У запишем х - t mх Х х + t mх, (2) у - t mу У у + t mу, где коэффициент t выбирают из таблиц распределения Стьюдента.

Для числа степеней свободы в данной сети r = 39 и доверительной вероятности Р = 0.95 получим t = 2,0. Тогда для наиболее слабого места сети – гр. рп 13 – при mх = 8,6 мм, mу = 7,1 мм (табл. 1) будем иметь:

х-17,2 мм Х х+17,2 мм, у-14,2 мм У у+14,2 мм.

Отсюда следует вывод, что координаты пункта сети гр. рп. 13 от цикла к циклу могут изменяться в пределах 25 – 30 мм., а предельное значение средней квадратической ошибки положения пункта сети при mху = 11,2 мм равно mпред = t mху = 2 11,2 мм. = 22,4 мм. То есть с доверительной вероятностью Р = 0, следует ожидать попадания пункта при нанесении его на план по координатам, вычисленным в разных циклах наблюдений, в окружность погрешностей со средним радиусом R = t mху = 22,4 мм, а при Р = 0,997 соответственно 33,6 мм.

Если при этом учесть, что реальная величина векторов перемещения в плане большинства реперов мала, то фиксируется резкое изменение направления смещения (до 180 градусов). В связи с тем, что координаты грунтовых реперов искажены неизбежными погрешностями измерений, то определение величины и направления плановых смещений реперов по результатам наблюдений в соседних циклах при их небольших абсолютных значениях будет недостоверным. По этой же причине нецелесообразно за начало вектора смещения репера принимать координаты, полученные только по результатам первого цикла наблюдений, так как нет никаких оснований считать первое измерение безошибочным.

Поэтому для выявления действительных смещений реперов была разработана специальная методика, позволяющая выделить реальные перемещения реперов и отделить погрешности измерений от смещений реперов, используя координаты центра тяжести Х0 = (х1m1 + х2m2 +…+ хnmn) nm;

У0 = (у1m1 + у2m2 +…+ уnmn) nm, и их центральные координаты Хi* = Xi - X0;

Уi* = Уi - У0.

По этим координатам и строятся графики изменения положения реперов с началом координат в точке (Х0,У0). На графики накладываются окружности погрешностей с радиусами R = t mху = 2 mху, вычисленные для каждого пункта сети. Если все точки последовательно попадают в окружность погрешностей, то нет оснований предполагать плановые смещения реперов и поэтому выбирается их центр тяжести (распределения), который и принимается за начало вектора смещения репера. Относительно этого центра тяжести определяется явное смещение положения реперов по отношению к другим циклам наблюдений, если величина смещения превышает R = 2 mху.В противном случае нет оснований предполагать плановые смещения реперов и координаты из таких циклов используются для уточнения реального положения пункта.

Таким образом, точность определения векторов смещения реперов традиционными методами зависит от точности определения их координат, которая, в свою очередь, в существенной мере зависит от геометрии геодезической сети и не позволяет в данном случае получить надежных выводов о смещении грунтового массива в непосредственной близости от жилых домов.

В связи с этим, с мая 1997г. для наблюдений за оползневыми процессами в микрорайоне «Солнечный» нами были использованы спутниковые методы наблюдений с использованием GPS-приемников, которые позволяют определять пространственное положение объектов на земной поверхности на основе спутниковых геодезических (навигационных) систем с точностью нескольких миллиметров.

Весь комплекс работ подразделялся на четыре этапа: планирование спутниковых наблюдений, непосредственные наблюдения на определяемых пунктах, математическая обработка результатов спутниковых наблюдений, вычисление прямоугольных координат пунктов. Планирование наблюдений выполнялось с помощью лицензионного программного пакета PINNACLE фирмы «JAVAD POSITIONING SYSTEMS» (США).В процессе исследований использовался также программный пакет PRISM фирмы ASHTECH.

В результате проведения реальных наблюдений установлено, что для пункта с геодезическими координатами В = 56°30' и L = 85°02' (средние координаты пунктов сети – широта и долгота), четыре геодезических спутника можно наблюдать практически в течение всего дня с необходимой точностью.

Число видимых ИСЗ в процессе полевых работ колебалось от 8 до 11 на весь период наблюдений и обеспечило надежную геометрическую связь между базовыми станциями и определяемыми пунктами. Фактическое значение показателя геометрической точности сети спутников РDOP во время наблюдений с 9 до часов дня колебалось от 1,5 до 2,5 и только после 17 часов, когда число видимых спутников уменьшается до 4 – 5, геометрическая характеристика сети спутников PDOP становится больше 5. Поэтому все наблюдения планировались с 9 до часов.

Полевые измерения проводились с помощью комплекта спутниковых приемников Legacy-E, (L1 + L2), технические характеристики которых позволяют определять плановое положение пунктов на земной поверхности с точностью 1 – 2 мм и высотное положение с точностью 2 – 3 мм при отсутствии помех. Работы на наблюдаемом пункте включали центрирование антенны приемника над определяемым пунктом с помощью оптического отвеса (средняя квадратическая погрешность центрирования 0,5 мм), измерение высоты антенны (до I мм), ввод в память приемника значений угла отсечки (15°) и дискретности измерений (20 ), контроль геометрического фактора PDOP и непосредственные наблюдения продолжительностью не менее 40 – 60 минут реального времени при числе спутников от 8 до 11 на каждом пункте.

Взаимное положение пунктов определялось в статическом режиме. Один приемник устанавливался на базовом пункте, второй – на определяемом.

Относительно базовых пунктов было определено положение остальных пунктов.

Математическая обработка результатов наблюдений выполнялась с помощью стандартного пакета PINACLE. В процессе обработки координаты определяемых пунктов получены в системе WGS-84. 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 секунды (предельная погрешность 2,1 – 4,5 секунды). Результаты измерений смещений для репера 13 показывают, что все точки, характеризующие смещения репера 13 находятся в пределах окружности 5 – 6 мм, что подтверждает ранее сделанные выводы о стабильном положении этих реперов и только в последних циклах наблюдений зафиксированы реальные подвижки репера.

Для контроля и для случаев, когда применение спутниковых методов невозможно или затруднено, часть элементов сети (углов и расстояний) измерялась традиционными методами геодезии. Для определения плановых перемещений грунтовых (наблюдательных) реперов в процессе слежения за оползневыми процессами необходимо перейти от геоцентрической системы координат WGS-84 к местной системе плоских прямоугольных координат на плоскости. Программное обеспечение спутниковыми геодезическими системами PINACLE позволяет для этого перейти от системы координат WGS 84 к системе плоских прямоугольных координат СК-42, а затем пересчитать в местную (городскую, локальную) систему координат. Однако при реализации этих рекомендаций могут возникнуть проблемы с обеспечением точности определения координат.

В технической литературе указывается, что применение системы координат 1942 г. не обеспечивает точного и однозначного перехода к геоцентрической системе координат, в которой функционируют глобальные навигационные системы ГЛОНАСС и GPS. Средняя квадратическая ошибка перехода из опыта применения GPS технологий согласно [1 – 5] составляет порядка 4 м, в отдельных регионах – 10 м и более. Ошибки взаимного положения пунктов Государственной геодезической сети (ГГС) в системе координат 1942 г. на расстояниях 50 – 100 км могут достигать 0,5 – 1,0 м. Деформации ГГС в системе координат 1942 г. во многих случаях не позволяют однозначно и с требуемой точностью определять параметры перехода к местным системам координат.

Выполненные нами практические исследования на примере микрорайона «Солнечный» показали, что погрешности при переходе от WGS-84 к СК-42 на расстоянии 300 – 700м. составляют 10 – 15 см из-за несовпадения локальных и глобальных параметров перехода от одной системы координат к другой.

Поэтому нами использовалась методика и алгоритм перехода от системы координат WGS-84 сразу к локальной прямоугольной плоской системе координат. Таким образом, применение спутниковых технологий в дополнение к классическим методам контроля оползневых процессов позволили увеличить точность определения координат пунктов опорной сети в 5 – 6 раз и значительно уменьшить время и стоимость наблюдений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Акимов А.А., Кузьмин Г.В. Исследование перспективы применения навигационных спутниковых терминалов для проведения высокоточных измерений на пересеченной местности и в городских условиях // Радиотехника.

– 1996. – № 11. – С. 124 – 125.

2. Алексеев Б.Н. О точности определения координат пунктов по наблюдениям навигационных ИСЗ типа ГЛОНАСС// Геодезия и картография. – 1993. – № 12. – С. 14 – 16.

3. Бойков В.В., Галазин В.Ф, Кораблев Е.Б. Применение геодезических спутников для решения фундаментальных и прикладных задач// Геодезия и картография. – 1993. – № 11. – С. 8 – 12.

4. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС /Под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. – М.: ИПРЖР, 1998. – 400 с.

5. Филиппов М.В., Янкуш А.Ю. Сравнение GPS и традиционных методов геодезических работ // Геодезия и картография. – 1995. – № 9. – С. 15 – 19.

Получено 15.06. © В.М. Лазарев, УДК 528.44:332.3/ В.Б. Есипов Сибирский РКЦ «Земля», Омск ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ GPS НАБЛЮДЕНИЙ НА ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПУНКТОВ ОПОРНОЙ МЕЖЕВОЙ СЕТИ Составлены три технологические схемы GPS-наблюдений, проведен анализ влияния на точность определения пунктов ОМС, выработаны рекомендации по их практическому применению.

Технологическая схема, результаты уравнивания GPS-наблюдений.

Вопросы кадастрового учета земель занимают все большее внимание государства. Создаются законодательно-правовая база регулирования процесса, новые нормативные документы. Многие граждане и юридические лица нуждаются в оформлении земельных участков в соответствии с новыми требованиями [1]. Ликвидация постоянной (бессрочной) собственности на землю у граждан и юридических лиц и обязательность кадастрового учета земель привели к увеличению спроса на геодезические работы при землеустройстве, разработку новых методов и технологий ведения работ с использованием новейших средств труда.

Федеральная служба земельного кадастра России в методических рекомендациях по проведению межевания объектов землеустройства, разработанных на основании Положения о проведении территориального землеустройства [2], обращает внимание на то, что межевание земельных участков земель промышленности и иного специального назначения проводится с точностью не ниже среднеквадратической ошибки (Mt = 0,50 м) положения межевого знака относительно ближайшего пункта исходной геодезической основы. В соответствии с инструкцией по топографической съемке в масштабах 1 : 5 000, 1 : 2 000, 1 : 1 000, 1 : 500 [3] предельные погрешности положения пунктов плановой съемочной сети, относительно пунктов государственной геодезической сети и геодезических сетей сгущения не должны превышать на открытой местности и на застроенной территории 0,2 мм в масштабе плана.

Необходимую точность геодезических работ можно обеспечить, применяя различные схемы GPS-наблюдений.

Технологическая схема 1: координирование двух новых пунктов на объекте с помощью трех GPS-приемников, один (базовая станция) из которых находится на пункте полигонометрии или триангуляции, два других (передвижные приемники) на определяемых пунктах. Впоследствии тахеометр устанавливается на один из пунктов для съемки ситуации. Результаты уравнивания GPS-наблюдений приведены в табл. 1.

Полученные среднеквадратические ошибки X, Y, H, характеризуют данную сеть как достаточно точную для проведения работ по межеванию земельных участков и создания топографических планов крупных масштабов. Несмотря на высокую точность взаимного положения определяемых пунктов (TS и OR) вероятность исходной ошибки положения базовой станции велика, соответственно велика вероятность точного определения координат пунктов съемочного обоснования относительно системы координат. Следовательно, использование данной схемы невозможно.

Таблица Наименование СКО (X) СКО (Y) СКО (H) Fix пункта BAZ 0,000 m 0,000 m 0,000 m XYH TS 0,054 m 0,054 m 0,070 m OR 0,059 m 0,058 m 0,080 m Значительно увеличить точность и избежать исходных ошибок позволяет технологическая схема 2. Принцип ее заключается в том, что совместно наблюдаются несколько пунктов триангуляции (не менее 3, поскольку несколько из них отбраковываются по результатам уравнивания GPS наблюдений) и базовая станция. Результаты уравнивания приведены в табл. 2.

Таблица Наименование СКО (X) СКО (Y) СКО (H) Fix пункта GP1 0,000 m 0,000 m 0,000 m XYH BAZA 0,004 m 0,006 m 0,002 m GP2 0,000 m 0,000 m 0,000 m XYH GP4 0,000 m 0,000 m 0,000m XYH GP3 0,000 m 0,000 m 0,000 m XYH В этом случае получаем высокую точность определения положения базовой станции. Далее схема предусматривает определение двух и более пунктов опорной межевой сети при помощи точки (BAZA) определенной путем совместного уравнивания с пунктами государственной геодезической сети, что позволяет в значительной степени повысить вероятность точного определения координат пунктов ОМС. Результаты обработки GPS-наблюдений приведены в табл. 3.

Таблица Наименование СКО (X) СКО (Y) СКО (H) Fix пункта BAZA 0,000 m 0,000 m 0,000m XYH K1ST0 0,004 m 0,002 m 0,001 m K1ST1 0,003 m 0,002 m 0,004 m R621STO 0,001 m 0,001 m 0,002 m R621ST1 0,002 m 0,001 m 0,003 m Данная схема используется не только для получения съемочного обоснования при межевании объектов, а также при съемке крупных масштабов.

Социально-экономический результат работы будет достигаться тем, что научно-методические предложения разрабатываются на основе новых представлений о роли, задачах и способах организации геодезических работ для целей кадастра и землеустройства.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Требования к оформлению документов о межевании, представляемых для постановки земельных участков на государственный кадастровый учет:

Приказ Федер. службы земел. кадастра России (Росземкадастр) от 2 окт. 2002 г.

№ П/327 // Рос. газ. – 2002. – 27 нояб. – С. 15.

2. Положение о проведении территориального землеустройства: Утв.

постановлением Правительства РФ от 7 июня 2002 г. № 396 // Собр.

законодательства РФ. – 2002. – № 23, июнь. – С. 6023 – 6025.

3. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1 : 5 000, 1 : 2 000, 1 : 1 000, 1 : 500 / Глав. упр. геодезии и картографии при Совете Министров СССР.

– М.: Недра, 1985 – 152 с.

Получено 22.04. © В.Б. Есипов, УДК 528. 526. В.Ю. Сивачук СГГА, Новосибирск АЗИМУТАЛЬНО-УГЛОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ АСТРОНОМИЧЕСКОГО МЕРИДИАНА МЕЖДУ ДВУМЯ НЕПРИСТУПНЫМИ ОРИЕНТИРАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСЛОВНОГО БАЗИСА ДЛЯ ЛАБОРАТОРИЙ ПО ИСПЫТАНИЮ ГИРОСКОПОВ Рассматриваются различные способы определения направления астрономического меридиана с использованием гиротеодолитов со средней квадратической погрешностью (СКП) 5 – 15" для лабораторий по испытаниям гироскопов. Предлагается азимутально-угловой способ определения направления астрономического меридиана между двумя неприступными ориентирами без проведения каких-либо линейных измерений.

Астрономический азимут, гироскоп, гиротеодолит, ориентирные направления, командно-измерительные приборы.

Лаборатории по испытанию прецизионных гироскопов, как правило, представляют собой изолированные от внешней среды помещения. В лабораториях поддерживается необходимый температурно-влажностный режим, а также предъявляются жесткие требования к стабильности основания, на котором устанавливаются испытываемые гироскопы. Это объясняется повышенными требованиями к точности определения технических характеристик гироскопов [1].

Одним из испытаний по определению технических характеристик гироскопа, предусматривается точная выставка главной оси испытываемого гироскопа в направлении астрономического меридиана. Это требует создания ориентирного направления, астрономический азимут которого определен с заданной точностью и воспроизводит на соответствующем рабочем месте плоскость астрономического меридиана [1]. Ориентирное направление, как правило, представляет собой два неприступных ориентира, закрепленных на стенах лаборатории, при расстоянии между ориентирами порядка 15 – метров.

Для определения астрономического азимута внутри замкнутого и изолированного от внешней среды помещения со СКП порядка 5 – 15 наиболее целесообразным, а в большинстве случаев и единственным, является использование гироскопического способа. Следует отметить, что использование гироскопического способов позволяет быстро и надежно выполнить определение астрономического азимута со СКП 5 – 15, а также произвести оперативный контроль точности определения астрономического азимута, полученного астрономическими способами со СКП порядка 1 – 2" [2].

Выполнение контрольных определений с использованием гиротеодолитов особенно актуально для лабораторий по испытанию различных видов командно измерительных приборов, в том случае, если требуется более высокая точность определения азимута хранителя направления.

Для определения астрономического азимута направления SN (см. рис. 1а) между двумя неприступными ориентирами S (юг) и N (север) с использованием гироскопических методов наиболее простым по исполнению является способ, предусматривающий установку гиротеодолита (на рис. 1а – ГТ) в створе между ориентирами (N S 0) и на одинаковом расстоянии (|NA| |NS|) между ними. Выполнив соответствующие расчеты, можно определить значения допустимых ошибок, с которыми, в зависимости от точности определения азимута, можно допустить отклонение от створа и срединного положения точки установки гиротеодолита. Данный способ требует достаточно длительных по времени предварительных линейных и угловых измерений для точной установки прибора, но отличается крайней простотой вычисления конечного результата – азимута направления юг – север АSN, как среднего из двух азимутов направлений AN и AS с точки установки ГТ на ориентиры N и S, где:

ASN = (AN + AS ± 180)/2.

Рис. Но, в ряде случаев, из-за особенностей размещения оборудования в лабораториях по испытанию гироскопов, возможность установить гиротеодолит в створе и посередине отсутствует. Частным вариантом решения возникшей проблемы является расчетный или линейно-угловой способ определения астрономического азимута. В данном способе гиротеодолит выставляется в произвольной точке А (см. рис. 1б) между ориентирами. Затем, производится определение астрономических азимутов AN и AS с точки А на ориентиры N и S соответственно, и выполняются измерения расстояний от точки установки гиротеодолита до ориентиров, где |AN| = SN, |AS| = SS. Далее, производится вычисление углов треугольника N и S, используя теоремы косинусов и синусов. Для вычисления углов N и S используются измеренные значения расстояний SN, SS и угла А, а также вычисленное значение расстояния |SN| между ориентирами. После чего производится вычисление астрономических азимутов по формулам:

ASN1 = AN + N, ASN2 = AS + S ± 180, АSN СРЕДНЕЕ = (ASN1 + ASN2) / 2.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость линейных измерений с точностью до 1 мм, что представляет определенную сложность, так как расстояния между точкой установки гиротеодолита (ГТ) и ориентирами достаточно малы и составляют величины порядка 4 – 10 м. Необходимо отметить, что при проведении работ, возникают определенные трудности при измерении расстояний до ориентиров, связанные с определением отсчетной точки ориентира, которые, как правило, расположены на стенах лаборатории.

Кроме этого, существуют проблемы, связанные с внесением поправок в измеренные расстояния за провисание измерительной ленты (обычно для данных линейных измерений используются стальные рулетки длиной 10 и 20 м) и за приведение измеренного расстояния к плоскости горизонта. Необходимо отметить также, что одним из путей повышения точности определения направления меридиана, является выполнение дополнительных угловых измерений в точке установки гиротеодолита. Более детально линейно-угловой способ определения азимута рассмотрен в работе [3].

Два приведенных способа определения астрономического азимута между двумя неприступными ориентирами нашли свое применение при обеспечении различных лабораторий по испытанию гироскопов и показывают однозначные результаты, если гиротеодолит приблизительно установлен в створе и на одинаковых расстояниях от ориентиров, что видно из табл. 1.

Таблица ASN А ср. = АN АSN1 S= SN СРЕДНЕЕ N Рабочее (АN+ AS ASN SS |SN-SS| |А| ( ) место AS±180)/ S (м) (м) () ( ) ( ) [2-й ( ) [1-й способ] способ] 358 50 34 7.002 +1 09 39 0 00 1 0 00 13 0 00 10 0.009 181 09 46 7.013 -1 09 33 0 00 359 46 53 8.760 +0 10 16 359 57 6 359 57 09 359 57 15 0.144 180 07 36 8.616 -0 10 27 359 57 0 06 40 6.982 -0 06 14 0 00 8 0 00 26 0 00 26 0.017 179 54 12 6.999 +0 06 14 0 00 Очевидно, что полученные различными способами значения астрономических азимутов для рабочих мест № 1, 6 и 8 расходятся на незначительную величину |A| – 3, 6 и угловых секунд соответственно, при этом наименьшие расхождения получены при значениях S 0.02 м.

В качестве альтернативы данным способам можно предложить на рассмотрение азимутально-угловой Рис. способ определения направления астрономического меридиана между двумя неприступными ориентирами с использованием условного базиса, показанный на рис. 2. Данный способ включает в себя определения астрономических азимутов направления на ориентиры, выполненные двумя гиротеодолитами c точек A и B (или гиротеодолитом и теодолитом, так как вместо одного из гиротеодолитов на точке A или B может быть установлен точный оптический теодолит), а также выполнение угловых измерений в образовавшихся треугольниках.

Вычисление азимута ASN между неприступными ориентирами S и N выполняется через произвольное значение условного базиса |AB| = S, где S – расстояние между гиротеодолитами (или гиротеодолитом и теодолитом).

Используя измеренные углы 1, 2, 1, 2 и заданное значение условного базиса S (допустим S = 1, где величина S используется как масштабный коэффициент или безразмерная единица измерения) вычисляются условные расстояния:

|NB| = sin 1 / sin(1 + 1), |NA| = sin 1 / sin(1 + 1), |SB| = sin 2 / sin(2 + 2), |SA| = sin 2 / sin(2 + 2).

Далее вычисляется условное расстояние |SN| между ориентирами:

|SN|2 1 = |SA|2 + |NA|2 – 2·|SA|·|NA|·cos(1 + 2), |SN|2 2 = |SB|2 + |NB|2 – 2·|SB|·|NB|·cos(1 + 2).

После этого, по аналогии с линейно-угловым способом, по теореме синусов вычисляются значения углов S1, S2, N1, N2, а затем производится расчет значения астрономического азимута направления меридиана ASN.

К достоинствам данного способа следует отнести:

Полное отсутствие линейных измерений, что приводит к исключению ошибок, возникающих при измерении расстояний, и их влияния на точность вычисления астрономического азимута направления меридиана ASN по сравнению с линейно-угловым способом;

Повышение точности и надежности определения азимута ASN за счет применения двух комплектов гиротеодолитов;

Использование при вычислениях астрономического азимута направления меридиана высокоточных угловых измерений, которые позволяет выполнить угломерная часть таких приборов как Ги-Б2, Ги-Б3, 15Ш29, а также различных типов точных или высокоточных оптических теодолитов со СКП измерения угла 1-2.

Следует отметить, что применение данного способа увеличивает объем выполняемых работ, а также предъявляет повышенные требования к угломерным частям используемых приборов, особенно при проведении исследований фокусирующего устройства зрительной трубы.

Особое внимание должно уделяться расстановке приборов перед выполнением работ. Необходимо использовать наиболее оптимальные варианты, в частности схему симметричного расположения точек А и В относительно направления SN [4]. На рис. 2 показана ассиметричная схема расположения точек А и В.

Применение различных способов определения астрономического азимута направления меридиана для лабораторий по испытанию гироскопов позволит не только повысить точность определения азимута, но и его надежность и достоверность, что, в конечном счете, приведет к повышению качества аттестации гироскопов. Приведенные выше гироскопические способы могут найти широкое применение для независимого контроля астрономических азимутов хранителей направлений, определенных со СКП 1-2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Инерциальные системы управления. Под редакцией Д. Питмана// Воениздат. – М. – 1964. – С. 87 – 109.

2. Л.В. Неверов. О системах ориентирования короткобазовых образцовых направлений // Геодезия и картография. – 1984. – № 5. – С. 18 – 22.

3. В.А. Середович, В.Ю. Сивачук. Определение направления астрономического меридиана для лабораторий по испытанию гироскопов // Вестник СГГА. – 2004. – Вып. 9. – С. 14 – 20.

4. П.И. Баран, И.Н. Колесник. Короткобазисный способ определения створа // Геодезия и картография. – 1985. – № 11. – С. 30 – 31.

Получено 03.06. © В.Ю. Сивачук, УДК 528.526.6.089. В.Ю. Сивачук СГГА, Новосибирск ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА КОРРЕЛЯЦИИ ДЛЯ АНАЛИЗАВЫСОКОТОЧНЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ АСТРОНОМИЧЕСКОГО АЗИМУТА Рассмотрены результаты высокоточных астрономических определений по часовому углу Полярной на протяжении непрерывных и длительных по времени наблюдений. В качестве ориентиров использовались струны системы обратных отвесов, которая в соответствии с техническим заданием предназначена для хранения и передачи астрономического азимута на внутренний хранитель направления.

Система обратных отвесов, астрономический азимут, стабильность астрономического азимута, хранитель направления, передача направления.

Для решения различного рода технических задач используются различные системы хранения и передачи направления, в частности астрономического азимута. Одним из видов таких систем является система обратных отвесов.

Одной из наиболее сложных технологических операций по обслуживанию системы обратных отвесов является определение астрономического азимута плоскости обратных отвесов со средней квадратической погрешностью (СКП) 1. Задача определения астрономического азимута осложняется рядом факторов, к которым относятся:

Малые расстояния (порядка 20 м) между местом установки теодолита и струнами обратных отвесов;

Необходимость перефокусировки зрительной трубы теодолита при наблюдениях на удаленный предмет и струны отвесов;

Влияние внешних факторов (температура внешней среды;

значительные перепады температуры;

ветровое воздействие;

другие факторы, связанные с возможными ошибками при проектировании и создании системы обратных отвесов, а также недостатками в техническом обслуживании).

Необходимо отметить, что рассматриваемая система обратных отвесов отличается своим несоответствием, заданным при проектировании техническим характеристикам, особенно по стабильности хранения азимута плоскости обратных отвесов, который в соответствии с проектной технической документацией должен обеспечивать стабильность хранения астрономического азимута ±1 в год. Так расхождение между минимальным и максимальным значением астрономического азимута плоскости обратных отвесов составило 36 за период с 1984 по 2002 гг., а максимальное скачкообразное изменение азимута составило 29 в период с марта по апрель 1991 года.

В связи с этим особый интерес представляет анализ высокоточных астрономических наблюдений на струны обратных отвесов, выполненных в течение длительного промежутка времени сопровождавшиеся понижением температуры воздуха от -5С до -25С.

Для анализа взята программа наблюдений из 28 приемов определения астрономического азимута по часовому углу Полярной звезды, при этом наблюдения производились практически непрерывно на протяжении 11 часов. В качестве наземных ориентиров использовались струны обратных отвесов.

Главная цель анализа результатов астрономических наблюдений состояла в определении причин, вызывающих нестабильность азимута плоскости обратных отвесов. В качестве исходных параметров для анализа были рассмотрены следующие:

Отдельный угол между струнами обратных отвесов;

Астрономический азимут на отвес-1;

астрономический азимут на отвес-2;

Среднее время наблюдений в приеме.

Применив к полученным измерениям корреляционный анализ, было установлено:

наличие тесной корреляционной зависимости между изменением угла между отвесами и азимутом на отвес-1. При этом значение коэффициента корреляции составило r = -0.77, а при оценке надежности полученного коэффициента корреляции 3|mr| 0.23, что свидетельствует о том, что связь можно считать установленной;

Наличие тесной корреляционной связи между изменением угла между отвесами и временем наблюдения (r = -0.77, 3|mr| 0.21);

Наличие тесной корреляционной связи между азимутом на отвес-1 и временем наблюдений (r = 0.70, 3|mr| 0.30);

Полное отсутствие корреляционной зависимости между азимутом отвеса 2 и временем наблюдений (r = 0.04);

Отсутствие корреляционной связи между изменением угла и азимутом отвеса-2 (r = 0.20, 3|mr| 0.54);

Наличие слабой связи между азимутами на отвес-1 и отвес-2 (r = 0.45, 3|mr| 0.45).

По данным результатам можно сделать предположение о том, что поплавок отвеса-1, а вместе с ним и струна отвеса, во время наблюдений перемещались в жидкости бака системы обратных отвесов.

Полученные результаты позволяют сделать предположение о том, что причина нестабильности азимута плоскости обратных отвесов, которая была выявлена в ходе анализа имеющихся результатов с 1984 г. по настоящее время, а также выполненного исследования, наиболее вероятно объясняется движением поплавков внутри баков обратных отвесов, что и приводит к колебаниям струн обратных отвесов. Необходимо учесть, что значительная нестабильность азимута плоскости обратных отвесов позволяет сделать вывод о том, что данная система обратных отвесов не способна сохранять значение астрономического азимута в течение длительного времени со стабильностью ±1" в год как того требует техническое задание на ее разработку. В то же время следует отметить, что окончательный вывод об источниках ошибок будет возможно сделать только после проведения дополнительных специальных исследований.

Получено 03.06. © В.Ю. Сивачук, УДК 521. А.С. Глазунов СГГА, Новосибирск ПРОСТАЯ МЕТОДИКА ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ЮЛИАНСКИХ ДАТ Предлагается упрощенная методика расчета юлианской даты и разности юлианских дат.

Юлианская дата.

Вычисление юлианской даты – необходимый программный блок многих астрономических программ. Алгоритм вычисления JD опубликован во многих изданиях [1,2], однако для его реализации необходим компьютер или программный калькулятор. В тоже время юлианскую дату можно вычислить, пользуясь простейшими вычислительными средствами. В [3] приводится простой алгоритм вычисления JD на начало года.

R R JDНГ ( 4712 R ) 365.25 Ki, (1) 400 где выражение в квадратных скобках означает выделение целой части;

KJ принимает значения K0 = 1;

K1 = 1.75;

K2 = 1.50 и K3 = 1.25, если соответственно R0 – високосный год, R1 – 1-й, R2 – 2-й, R3 – 3-й, после ближайшего предшествующего високосного года.

Так для 2004 имеем:

2004 5, 20, K 1.

400 Поэтому JDНГ = (4712 + 2004) · 365.25 + 5 – 20 + 1 = 2 453 005.

Это значение относится к 12h, январь, 0 или по гражданскому счету 12h, декабря, 2003 г.

Кроме того, для вычисления юлианской даты на конкретную дату к полученному JD0 необходимо прибавить количество дней от начала года до начала месяца и число (номер) дня месяца. Количество дней от начала года до начала месяца легко найти по следующей таблице [4].

Таблица Месяцы I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Простого года 0 31 59 90 120 151 181 212 243 273 304 Високосного 0 31 61 91 121 152 182 213 244 274 305 года Таким образом полное выражение для вычисления JD будет:

R R JD ( 4712 R ) 365,25 K1 M d, (2) 400 где М – число дней от начала года до начала месяца;

d – число месяца.

Так для 30 мая 2004 г. получим:

JD = 2453005 + 121 + 30 = 2453156.

Юлианская дата на начало суток будет равна JDНС = JD + 0.5.

Следует заметить, что для решения большого числа астрономических задач нам необходимо знать не саму юлианскую дату, а разность юлианских дат JD0 и JD1.

В таком случае можно записать:

R0 R R1 R JD1 - JD 0 ( R1 R0 ) 365. 400 100 400 100 (3) K1 K0 M1 M0 d1 d0.

Если за исходную юлианскую дату взять JD0 = 2000.0, то формулу (3) можно записать:

R1 R JD1 - JD 0 ( R1 2000.0) 365.25 15 K1 d1. (4) 400 Учитывая, что на период от 1900 до 2099 года разность величин в квадратных скобках равна – 15, получим:

JD1 - JD 0 ( R1 2000.0) 365.25 K1 d1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Монтенбрук,О., Астрономия с персональным компьютером /О.

Монтенбрук, Т. Пфлегер. – М.: Мир, 1993. – 280 с.

2. Даффет-Смит, П., Практическая астрономия с калькулятором /П.

Даффет-Смит. – М.: Мир, 1982. – 176 с.

3. Климишин, Н.А., Календарь и хронология /Н.А. Климишин. – М.: Гл.

ред. физ-мат. лит., 1990. – 480 с.

4. Буткевич, А.В. Вечные календари /А.В. Буткевич, М.С. Зеликсон. – М.:

Гл. ред. физ-мат. лит., 1984. – 208 с.

Получено 07.06. © А.С. Глазунов, УДК 528.281:520.2/. А.С. Глазунов СГГА, Новосибирск ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ НЕПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТИ ОСИ ТАЛЬКОТТОВСКОГО УРОВНЯ К ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОСИ ТРУБЫ АСТРОУНИВЕРСАЛА Предлагается новая методика определения неперпендикулярности оси уровня Талькотта к горизонтальной оси астрономического универсала.

Уровень Талькотта, неперпендикулярность к горизонтальной оси.

В курсе геодезической астрономии [1] показано, что неперпендикулярность оси уровня Талькотта к горизонтальной оси астроуниверсала не должна превосходить 15'20'. Учитывая необходимость повышения точности астрономических определений, эта величина должна быть еще меньше ( 10').

В тоже время рекомендуемая методика определения [1] не только не позволяет добиться рекомендуемой точности, но реальная ошибка получения намного превосходит допустимую величину.

Это легко показать, если рассмотреть формулу вычисления 01 ', (1) 01 где 01, 0 2, 0 3 – первая, вторая и третья суммы отсчетов по уровню [1].


0 2 принимает значение 15п/ 20п/. Если принять Разность 0 3 по которой и вычисляется будет меньше 0,1п/, то 15', то разность есть меньше ошибок отсчета по уровню. Для того, чтобы эта разность достигла значения не меньше 2п/ 3п/, необходимо значительно увеличить наклон инструмента и измерять его не по отсчетам уровня, а с помощью вертикального круга или окулярного микрометра.

Кроме того, проверка с помощью кипрегеля показала, что ориентировка листа с помощью визирной линейки может приводить к ошибке 10' и больше, то есть по результатам исследований будет получаться фиктивный угол.

К большим ошибкам может приводить и неточная установка инструмента на точки P, Q, S (точность совмещения должна быть в пределах 0,10,3 мм).

Поэтому вместо листа бумаги необходимо иметь жесткую поворачивающуюся платформу с отверстиями под винты подставки. Ее ориентировку необходимо выполнять с помощью кипрегеля или визирной линейки, снабженной оптическим визиром. В направлении перпендикулярном начальному направлению необходимо иметь визирную цель для измерения наклона инструмента.

Взяв начальный отсчет по уровню 01, после поворота инструмента на 90° по этой цели берут отсчеты микрометром или вертикального круга и, наклонив инструмент на угол 5'6', вновь берут отсчет по микрометру или кругу. Затем наводят трубу на начальную цель, вновь отсчитывают уровень ( 0 2 ). Угол можно получить из выражения:

( 01 02 ) 2 ', i где i – угол наклона инструмента, измеренный микрометром или вертикальным кругом, – цена деления уровня Талькотта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кузнецов, А.Н. Геодезическая астрономия / А.Н. Кузнецов. – М.: Недра, 1996. – 372 с.

Получено 07.06. © А.С. Глазунов, УДК 535.411+621. Б.С. Могильницкий, А.С. Толстиков, В.Я. Черепанов СНИИМ, Новосибирск ПРЕЦИЗИОННАЯ ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН НА ОСНОВЕ ИМПУЛЬСНЫХ ЛАЗЕРОВ Обсуждается возможность использования эффекта синхронизации мод в импульсных лазерах для прецизионного измерения больших длин.

Импульсный лазер, синхронизация мод, интерферометр, точные измерения длин.

Фемтосекундные, пикосекундные и наносекундные лазеры являются источниками сверхкоротких световых импульсов. На их основе, в настоящее время, бурно развиваются новые прецизионные технологии измерений во многих областях науки и техники. Уникальные свойства лазерного излучения, возникающего в режиме синхронизации мод, используются для высокоточных оптических измерений частот, длин волн, перемещений, деформаций, и др. с метрологической точностью. Поэтому особенно привлекательным является использование новых технологий в метрологии в области создания новых средств измерений. Здесь мы обсудим возможности прецизионных измерений длин с помощью указанных технологий.

Длина является одной из важнейшей в практическом отношении физической величиной. В 1983 г. утверждено новое определение метра: метр – длина, равная расстоянию, проходимому электромагнитным излучением за время, равное 1/с (с – скорость света в вакууме). В качестве эталонных источников регламентированы пять стабилизированных газоразрядных лазеров с установленными частотами и длинами волн излучения [1]. Погрешность воспроизведения длины метра оценена величиной ~ 10-9.Длина перестала быть самостоятельной физической величиной: она выражается теперь через частоту и скорость света с как L = c/. Двадцатилетний период интенсивных исследований стабилизированных лазеров привел к созданию оптических стандартов частоты в видимом диапазоне спектра. Дальнейшее улучшение метрологических характеристик таких устройств связано с огромными трудностями так как этот уровень является, по существу, предельным. Таким образом, к концу 90-х годов прошлого века был исчерпан ресурс повышения уровня точности определения длин.

Революционным моментом можно считать использование для этих целей лазеров, работающих на других принципах – формирующих излучение в виде последовательности сверхкоротких импульсов. Это лазеры с синхронизацией мод (ЛСМ). То, с чем с таким упорством боролись в непрерывных стабилизированных лазерах (наличие конкурирующих мод) в этих устройствах стало решающим преимуществом в направлении резкого повышения уровня мощности выходного излучения и стабильности работы. С помощью ЛСМ удается более просто решить как проблему определения абсолютных значений длин волн электромагнитного излучения в видимой области спектра (исключив радиооптический мост), так и с большей точностью измерить и воспроизвести абсолютную длину.

Использование таких излучателей в метрологии, кроме построения фундамента для будущих применений, позволяет эффективно и со значительно меньшими затратами решить задачу измерения эталонных длин с точностью стандарта частоты (водородный стандарт). В качестве средства, прецизионной точности для измерения эталонных длин предлагается устройство, состоящее из интерферометра Фабри-Перо (ИФП) и импульсного лазера.

Эффект синхронизации мод (ЭСМ) в лазерах осуществляется либо самопроизвольно, либо путем принудительного воздействия на фазы оптических мод с целью поддержания определенных соотношений между ними.

В лазерных средах, например – стекле с неодимом или сапфир-титане, – ширина линии усиления составляет от 10 до 100 ТГц, что позволяет получать сверхкороткие импульсы длительностью от 1 до 100 фс. Лазерное излучение во времени имеет вид периодической последовательности импульсов с периодом, равным времени обхода резонатора Т = 2l/c, где l – длина резонатора лазера, с – скорость света. В оптическом импульсе лазерного излучения содержится спектр эквидистантных оптических частот, соответствующих спектру резонатора лазера с характерным масштабом с/2l. Частоты биений оптических мод, формируемые на фотодетекторе, дают, в свою очередь, спектр радиочастот сК/2l, где К = 1...N. Используя разностную частоту биений равную радиочастоте эталона (водородный генератор), можно произвести привязку длины резонатора лазера к эталону и тем самым создать высокостабильный излучатель эквидистантной регулярной последовательности оптических импульсов [2].

Пропуская импульсное излучение лазера через интерферометр Фабри Перо, осуществляем привязку длины L его резонатора к стабильному лазерному излучению [3]. Поскольку ИФП является оптическим фильтром, то прохождение мгновенного света через него осуществляется при выполнении условий интерференции, которые можно записать в виде (2L/c)( 0 - е) = К [4], где о – центральная частота спектральной компоненты (моды) лазерного излучения, е – резонансная частота ИФП. Интенсивность света, прошедшего через интерферометр будет максимальна при резонансной настройке ( о = е) и уменьшится при изменении длины резонатора ИФП. В этом случае сигнал управления возвращает длину резонатора интерферометра в первоначальное состояние т. е. происходит процесс стабилизации длины резонатора ИФП. Здесь отметим, что длина интерферометра должна быть такой чтобы выполнялись условия интерференции. Таким образом, комбинация лазер + интерферометр представляет собой прецизионное устройство для измерения длин в широком диапазоне от дольных значений до сотен метров.

В настоящее время точное измерение длин производится с помощью лазерных интерферометров перемещения (ИПЛ). Относительная погрешность измерения длин составляет ~10-6.

Измерение абсолютной длины с помощью ИПЛ осуществляется посредством сравнения длины образца с длиной волны излучения стабилизированного лазера. В предполагаемом методе измерение абсолютной длины осуществляется посредством сравнения со стабильной длиной интерферометра, что при всех равных условиях уменьшает абсолютную погрешность измерения длиныв М раз, где М = L/, – длина волны лазера, L – длина интерферометра.В свою очередь, погрешность измерений длины интерферометра определяется погрешностью измерения частоты межмодового интервала соседних мод лазера. Можно понизить эту погрешность, измеряя = N, где N = 103-105. При одинаковой частоту биений «далеких» мод абсолютной погрешности частотных измерений, погрешность измерений абсолютной длины интерферометра уменьшится в N раз. Таким образом, погрешность измерения абсолютных длин, способом, изложенным в предлагаемом методе, может быть понижена до уровня, позволяющего придать предлагаемому устройству статус ЭТАЛОНА длины.

Обсудим вопрос прохождения импульсного излучения через ИФП, так как это излучение служит основой привязки ИФП к стабильной последовательности импульсов высокостабильного лазерного излучения.

Прохождение световых импульсов разной длительности через ИФП исследовано с разных точек зрения в ряде работ[5 – 8]. Последняя по времени [5] и привлекла внимание метрологов к проблеме использования ЛСМ для создания эталона длины на новых принципах. Из анализа работ по прохождению импульсного излучения через ИФП [6, 7, 8] следует основной вывод: для того, чтобы интерферометр ФП представлял собой оптический фильтр, что необходимо для процесса его привязки к стабильному лазерному излучению, его база должна соответствовать определенным требованиям, а именно – быть такой, чтобы время двойного прохождения базы ИФП импульсом света было меньше длительности падающего импульса т. е., где = 2L/c. Это условие налагает жесткие требования на базу эталона: так, при фемтосекундной длительности входящих импульсов, интервал между зеркалами ФП ~ (0.15 – 15) мкм, пикосекундной ~ 1.5(102 – 104) мкм или (0.015 – 1.5) см, наносекундной~ 1.5(105 – 107) мкм или (15 – 1500) см соответственно. Для наших целей (создание эталона метра) наиболее подходящим является лазер наносекундной длительности. Именно такой лазер и был пионером технологии (ЭСМ) так как был создан 40 лет назад (1964 г.) [9]. Несколько позже, примерно через десять лет, [10] технология ЭСМ была осуществлена в газовом He-Ne лазере на длине волны 0.6118 мкм. Поскольку ширина эмиссионной линии в газовых лазерах невелика ~ 1.5 ГГц, то длительность импульсов значительна ~ 1 нс. Если использовать газовый лазер с длительностью импульсов 1 – 10 нс, то проблема эталона метра на принципах технологии ЭСМ может быть успешно реализована. Добавим, что вышеуказанные газовые лазеры весьма тщательно изучены и обладают более стабильными метрологическими характеристиками по сравнению с твердотельными. С этой точки зрения они более удобны для метрологических измерительных задач. Здесь необходимо отметить, что в случае стабильной последовательности импульсов ситуация с условиями на базу ИФП более благоприятная, что отмечено в [5]. Дело в том, что частотный спектр поступающего в ИФП лазерного излучения дискретный (частотная решетка) т. е. «искусственный», созданный лазером. Каждая, из составляющих его, спектральная компонента много же полосы пропускания (аппаратной функции) [5], что означает выполнения условия, т. е. временная длительность каждой компоненты больше времени задержки [11], которую испытывает импульс света при прохождении ИФП.


Эту ситуацию можно представить в виде набора локальных ИФП, освещаемых «длинными» импульсами ( » ). Задержка является мерой качества ИФП как оптического фильтра (время «производства»

интерференции), она максимальна при резонансной настойке (2L/c)( 0- е) = 0 и приближается к нулю при (2L/c)( 0- е) = /2. В первом случае «сила»

интерференции максимальна, во втором она составляет несколько процентов от максимального значения. Здесь необходимо подчеркнуть, что «сила»

интерференции ослабевает с уменьшением (базы ИФП) и для = 10-12(1пс!) она равна всего 3% от максимального значения.[11].

При резонансной настройке ИФП на частоту лазера максимальная интерференция будет при совпадении частотных решеток = n/N = 1, что означает равенство длин резонаторов, где n – число мод лазера, а N – число мод ИФП. При 1 «сила» интерференции будет уменьшаться и длительность прошедшего через ИФП импульса по сравнению с входным будет расти.

Одной из возможных схем реализации эталона длины предлагается следующая:

= c/2l 108 Гц, р = n= 2L /c 2l/c = l/l = 10-12 = 10-8c L/ L = 10-.

- t = 10 c Синтезатор Импульсный ПИД оптических лазер (ИФП) частот.

Сист. привязки L Система = 10- автоматического регулирования Водорд. Эталон / 0 = 10- = Рис. 1. Прецизионное средство измерения длин (ПИД):

р – межмодовый интервал резонатора лазера;

n – число мод;

– ширина линии генерации;

2l/c = – частота следования импульсов;

2D/c – область дисперсии ИФП;

– длительность импульса;

– уровень нестабильности Для определения эталонного размера длины (1 м) используем вспомогательный перестраиваемый в видимой области полупроводниковый лазер. Перестраивая частоту его излучения на масштабный частотный интервал ИФП (с/2l), определим частотный интервал перестройки полупроводникового лазера по последовательным максимумам пропускания через стабильный эталон ФП. Измеренный с высокой точностью этот интервал как разность частот биений разностной частоты между частотой излучения оптического стандарта и частотами последовательных максимумов пропускания излучения полупроводникового лазера, даст с помощью соотношения L = с/ эталонную длину базы ИФП.

Поскольку основным достоинством нового определения метра является отсутствие зависимости от конкретного источника, то современная лазерная технология на основе импульсного излучения сверхкороткой длительности становится последующим шагом в направлении улучшения метрологических характеристик эталона длины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Привалов В.Е. Квантовая электроника и новое определение метра. – Л:

Знание, 1987.

2. Багаев С.Н., Пивцов В.С., Клементьев В.М. и др. Стабилизация частоты следования фемтосекундных импульсов. – Квантовая электроника, 1997. – Т. 24.

– № 4. – С. 327.

3. Бикмухаметов К.А., Бобрик В.И. Стабилизация длины ИФП по излучению газового ОКГ // Измерительная техника. – 1976. – № 10. – С. 3.

4. MogilnitskyB.S., Tolstikov A.S., Cherepanov V.Y. Precision Length Measurement Using Picosecond Pulsed Laser. Siberian Russian Workshops and Tutorials, EDM 2003, Proceedings 4th Annual, Erlagol, p. 263.

5. Бакланов Е.В., Дмитриев А.К. Абсолютное измерение длины с помощью фемтосекундного лазера // Квантовая электроника. – 2002. – Т. 32. – № 10. – С. 925.

6. Roychoudhuri C. Response of Fabry-Perot Interferometers to Light Pulses of Very Short Duration. J.Opt.Soc.Am., 1975. V.65, № 12, p. 1.

7. Беспалов В.Г., Ефимов Ю.Н., Стаселько Д.И. Спектрально-временной анализ переходных процессов в ИФП // Оптика и спектроскопия. – 2001. – Т. 90.

– № 4. – С. 690.

8. Померанский А.А. Аппаратная функция интерферометра Фабри-Перо при импульсном освещении. Сб. науч. тр. ВНИИФТРИ, М., 1976. – С. 67.

9. Hargrove L.T. et al. Locking of He-Ne laser modes induced by sinchronous intracavity modulations. Appl.Phus.Lett. 1964, V.5, p. 4.

10. Tang T., Gerbach R. et al. Mode locking of 6118 A laser by use of an Ne discharge cell. IEEE J.QE-9. 1973., p. 72.

11. Guangqiong Xia, Baichuan Li, Lin Liu, Zhengmao Wu, Jianguo Chen. Time Delay of Fabry-Perot Filters to Short Optical Pulses. J. Opt.Commun.2001.V. 22, № 3, р. 87.

Получено 31.05. © Б.С. Могильницкий, А.С. Толстиков, В.Я. Черепанов, УДК 528.44: Р.Н. Егоров СГГА, Новосибирск АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ПЛОЩАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИМИТАЦИИ Предлагается автоматизированная методика оценки точности определения площадей кадастровых объектов с учетом их формы и ошибок исходной геодезической основы. Метод основывается на использовании машинной имитации.

Точность определения площади участка, оценка точности площади участка, машинная имитация, влияние исходных данных, графики уровней ошибок площадей.

В настоящее время в России при массовом проведении инвентаризации земель существует вопрос о точности площадей участков. В некоторых случаях проводить оценку точности каждого участка нецелесообразно, особенно в городах где количество участков большое и они примерно однородны. Но все же может потребоваться знать некоторую усредненную величину определения площади земельных участков в квартале. Нами предлагается оценить порядок ошибки, прибегнув а компьютерному (машинному) имитационному моделированию. Воспользовавшись таким методом, можно оценить влияние различных факторов на точность площадей земельных участков.

Ошибки исходных данных M0 = от 1 до 10 см Площадей участка P0 от 0 до 1 га (и более) Задать K1 и K отношение ширины участка к длине Моделирование координат вершин многоугольника Mt = от 0 до Мk Моделирование ошибок координат M = M0Z + MtZ/ Вычисление площади Р по результатам моделирования Абсолютные ошибки площади P = P0 - P Получение графиков уровней ошибок площадей P/ = f(p, M0, Mt) P// = f1(M0, Mt, [S]) Получение средних графиков ошибок M = f(M0, M0, Z, Z/) Рис. 1. Блок схема программы моделирования ошибок площадей Для того чтобы определить и оценить точность определения площади некоторых подобных участков (примерно одинаковой площади и формы) в зависимости от точности определения координат был проведен анализ расчетных ошибок. Исходными данными для компьютерной имитации точности служат следующие параметры:

1) Площадь участка;

2) Количество поворотных точек;

3) Форма участка;

4) Периметр;

5) Заданная точность координат участка и точность опорной геодезической основы.

Все расчеты производятся в специально написанном программном модуле, на выходе которого получаем относительную и абсолютную оценки точности участка. Краткая блок-схема модуля приводится на рис. 1. В начале работы надо задать исходные данные – это параметры фигуры участка, его площадь, ошибки исходных данных M0 и Mt и отношение ширины участка к длине (для многоугольников надо задавать количество угловых точек). Программа смоделирует координаты точек участка, и с учетом введенных исходных ошибок моделируются ошибки координат вершин поворотов, затем рассчитываются абсолютные ошибки площади. Выходным результатом данных работы программы будет являться получение графиков уровней ошибок площадей (рис. 2, 3).

График уровней Мр h = 0.5 m M0 = 0 cm, Mt = 1 - 10 cm P 1 га (k1 = 1, k2 = 1) Рис. 2. График уровненных поверхностей ошибок площади На данных рисунках представлены графики уровненных поверхностей ошибок определения площадей, для квадратного участка (к1 = 1, к2 = 1) площадью от 0 до 1 га. На оси абсцисс нанесены ошибки определения координат вершин данного участка которая складывается из двух частей M2 = M20 + M2t (где M0 – ошибка исходных данных, Mt – ошибка координат вершин) каждая величина может принимать значение от 0 см до 10 см, а на оси ординат показана площадь участка от 0 га до 1 га. Эти два графика отличатся тем, что второй получен с учетом ошибок исходных данных опорной сети 1 см, а в первом случае эта величина равняется 0 см.

График уровней Мр h = 0. m M0 = 1 cm, Mt = 1-10 cm P 1 га (k1 = 1, k2 = 1) Рис. 3. График уровненных поверхностей ошибок площади Результаты анализа выдаются как в табличном так и в наглядном графическом виде. По графикам можно проинтерполировать уровни ошибок на другие значения площадей. Новой идеей программы является посторонние уровненной поверхности ошибок с возможностью их дальнейшей аппроксимации.

Имея графики уровненных поверхностей ошибок, можно графически интерполировать результаты на другие данные. Меняя исходные параметры, можно оценить – как это изменение повлияет на точность определения площадей. Если результаты анализа не устраивают по точности можно оперативно откорректировать некоторые параметры, например, увеличить точность определения координат.

График ошибок М h = 1 m M0 = 1 – 10 cm Mt = 0 – 1 dm Рис. 4. График совместного влияния ошибок M0 и Mt На рис. 4 отображены графики ошибок площадей для квадратного участка.

По оси абсцисс показана величина М0 – ошибок исходных данных, а по оси ординат Мt – средние ошибки координат вершин участков. Кривые графика, полученные из моделирования, показывают величину ошибок 2 M 0 M T, совместного влияния исходных данных М0 и средних M ошибок моделирования координат вершин участка Мt. Задавшись величинами М0 и Мt можно с графика получить значение М, которое можно использовать для вычисления ошибки площади участка по формуле mp M [S ]p. На этом графике заметно как на ошибку площади влияют оба фактора (площадь участка и ошибки координат).

График уровней Мр h = 0.5 m M0 = 0 cm, Mt = 1 - 10 cm P 1 га (k1 = 1, k2 = 3) Рис. 5. График уровненных поверхностей ошибок площади Если по программе имитировать ошибки площади для вытянутого участка соотношение сторон 1 к 3-м (k1 = 1. k2 = 3), с теми же исходными данными по точности, что и для предыдущего квадратного участка получим данные, рис. 5, 6.

График уровней Мр h = 1 m M0 = 1 cm, Mt = 1 - 10 cm P 1 га (k1 = 1, k2 = 3) Рис. 6. График уровненных поверхностей ошибок площади Как можно заметить уровни ошибок прямоугольного участка и квадратного довольно существенно отличаются. Так для участков для участков одинаковой площади 0,5 га при одинаковых ошибках исходных данных М0 = 1 см и Мt = см, но при разной форме (для первого участка соотношение высоты к его ширине будет k1 = 1, k2 = 1, а для второго участка k1 = 1, k2 = 3) получим соответственно ошибки площади M = 4,25 кв. метра и 5,25 кв. метра. То есть участок вытянутой формы будет иметь ошибку определения площади примерно на 20% больше, чем участок квадратной формы той же площади.

Таким образом, зная форму, площадь и среднее значение положения пунктов участка можно графически определить допустимые погрешности определения координат участка и наоборот, так как все величины взаимосвязаны. Это можно использовать в тех случаях, когда необходимо оперативно оценить вероятный порядок ошибки. Построив графики уровненных поверхностей ошибок на какой либо район города с учетом точности имеющейся топографической основы, возможно выработать единые подходы и требования к произведению геодезических работ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Нещадимов, Л.С. Оценка точности геодезических измерений / Л.С.

Нещадимов // Уч. пособие. – Омск: ОмГАУ, 1997 – 168 с.

Получено 04.06. © Р.Н. Егоров, УДК 528.7 А.В. Павленко СГГА, Новосибирск ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЦИФРОВОЙ ФОТОГРАММЕТРИИ СРЕДСТВАМИ 3D ГИС В настоящее время намечается тенденция интеграции основных возможностей ГИС с функциями решения фотограмметрических задач в обработке аэрокосмической информации.

Цифровые модели местности, 3D моделирование, трхмерное представление объектов.

Новейшим и перспективным направлением в развитии географических информационных систем является подход к реализации 3D ГИС [1].

Географические данные, как правило, трхмерны. Поверхностное представление объектов местности дат следующие преимущества [2]:

Объмное представление объектов местности;

Проведение различного вида анализа: расчт уклонов и экспозиций, скорости изменения каких-либо характеристик местности, определение видимости рельефа;

Расчт объмов насыпей и выемок, построения профиля вдоль трхмерной линии, проведнной на поверхности и т. Д.

Первоначально ГИС предназначались для получения информации о поверхности земли в виде векторных картографических или топографических карт, а для сбора точной географической информации в виде цифровых моделей местности, ортофотоизображений и трхмерной информации об объектах местности использовались стерео графопостроители и цифровые фотограмметрические станции [3].

С развитием вычислительных средств и мощности компьютеров персонального пользования стали появляться ГИС с возможностью трхмерного представления объектов местности, географически привязанных к определенной системе координат. Одной из самых первых и наиболее удачных является разработка фирмы ERDAS Virtual GIS. Немного позднее практически одновременно американские компании ESRI и MapInfo выпустили программные 3D модули для своих базовых продуктов ArcView и MapInfo.

Модуль ArcView 3D Analyst включает в себя аппарат визуализации и анализа объектов, представленных в формате 3D Shape, реализующий полноценный анализ исследуемой территории с сохранением важнейшего свойства электронной карты – точной привязки всех объектов к географической системе координат.

На сегодняшний день ГИС начинают осваивать область цифровой фотограмметрии. Одним из наиболее ярких примеров этому может служить разработка новых модулей Stereo Analyst и OrthoBASE для программного продукта обработки данных дистанционного зондирования ERDAS Imagine.

IMAGINE OrthoBASE обладает широкими возможностями проведения триангуляции и ортофототранстформирования снимков целого блока.

С целью исследования возможностей Stereo Analyst проводились экспериментальные работы по построению трхмерной карты городской и сельской территории. Модуль позволяет обрабатывать информацию различного вида: аэрофотоснимки, цифровые и спутниковые изображения.

Исходными данными служат стереопара цифровых снимков центра города Новосибирска и снимки села Краснозрское масштаба 1 : 8 000.

С целью установления геометрического соотношения между изображениями в Stereo Analyst, существует несколько способов ориентирования снимков:

По установочным элементам – значения внешних координат центров фотографирования снимков (X0, Y0, Z0,,, );

Посредством ориентирования стереопары в orthobase;

Непосредственное совмещение снимков в Stereo Analyst.

Характерной особенностью созданной ранее технологии получения 3D информации по изображениям, с использованием SDS является следующее:

Представление результатов сбора информации только в виде набора геометрических примитивов, не связанных с предметной плоскостью исследуемого объекта;

Отсутствие единой модели представления полученных данных;

Конфликты при передаче данных в систему пространственного представления данных (искажение геометрического описания объектов);

Большая трудомкость сбора и постобработки информации.

Технологическая схема проводимых ранее работ по трхмерному представлению территорий по аэрофотоснимкам представлена на рис.1.

В результате проведения данных исследований сложилась следующая технологическая схема создания цифровой 3D модели местности рис. 2.

Сканирование снимков Сканирование снимков Маркирование опорных и Маркирование опорных и контрольных точек контрольных точек Внутреннее и взаимное Внутреннее ориентирование ориентирование снимков, снимков и внешнее внешнее ориентирование ориентирование модели в модели вSDS OrthoBASE ERDAS Imagine Рисовка контуров и Рисовка контуров и формирование DXF-файлов формирование 3D Shape-файлов в Stereo Analyst ERDAS Imagine Редактирование в системе Представление полученной 3 D AutoCAD сцены в модуле Virtual GIS ERDAS Imagine Формирование 3 D объектов и 3D сцены в Studio MAX Рис.1. Технологическая схема Рис. 2. Технологическая схема формирования цифровых карт в формирования цифровой 3 D картыв среде ERDAS Imagine SDS Отличительной особенностью возможностей Stereo Analyst является то, что после ориентирования стереопары позволяет получать не только контурную информацию объектов местности, но также осуществлять построение объектов местности непосредственно в процессе рисовки. Создание 3D модели объекта происходит путм ориентирования на основание здания или поверхность земли в непосредственной близости от него. В результате автоматически формируется 3D модель объекта, которую можно наглядно рассмотреть в окне перспективного представления, где так же существует возможность наложения текстуры объектов, соответствующей реальным изображениям. Модуль Stereo Analyst ERDAS Imagine обладает также рядом возможностей для сбора разнородной информации послойно: отдельно для строений, дорожной сети, растительности, водных объектов и т. д.

Элементы внешнего ориентирования снимков и результаты оценки точности, полученные по предложенным выше технологиям, представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1 Полученные элементы внешнего ориентирования № п/п XS YS ZS В SDS 108 5051.324 4499.897 833.243 0.242 -0.847 12. 109 5497.502 4600.564 838.168 -0.131 0.774 11. В OrthoBASE ERDAS Imagine 108 5052.708 4494.147 830.278 0.523 -0.117 12. 109 5498.157 4604.356 833.561 -0.632 0.109 11. Из анализа полученных результатов можно сделать следующий вывод, что использование второго подхода дат хорошие результаты расхождения в плане и несколько грубее по высоте, что объясняется монокулярным наведениям на опорные точки.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что модуль Stereo Analyst представляет собой удобную 3D среду интерпретации изображений с целью сбора качественной и количественной информации о географических объектах, а также служит для оптимизации процесса сбора информации о высоте и демонстрирует следующие основные возможности:

Сбор 3D информации географических объектов с высокой точностью;

Инструментальные средства автоматического сбора 3D информации;

Работа с любыми типами изображений: аэрофотоснимки, видео, цифровые и космические снимки;



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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.