В уравнивании многих
станций одной сессии совместно обрабатываются
все данные, которые наблюдались одновременно
тремя или более участвующими приемниками.
В этом случае результатами
решения являются R - 1 независимых векторов.
Для геодезических целей такое «многопунктовое»
уравнивание имеет концептуальные преимущества
над методом базовых линий, поскольку
используется весь потенциал точности
СРНС.
Несколько решений
по сессиям можно объединять в уравнивание
многих сессий или, более точно по
многим станциям и многим сессиям. Это обычная методика,
когда крупные сети разбиваются на части
из-за ограниченного числа приемников.
Основное условие в таком уравнивании
состоит в том, что каждая сессия связывается
хотя бы с одной другой сессией через одну
или большее количество общих станций,
на которых наблюдения выполнялись в обе
сессии. Расширение числа общих станций
повышает стабильность и надежность всей
сети.
Решение по многим
сессиям является строгим и эквивалентно
объединенному уравниванию «все в одном»,
если используются соответствующие ковариационные
матрицы для решений индивидуальных сессий.
Пошаговая процедура, начинающаяся с сессионных
решений, имеет преимущество в том, что
не требуется мощный компьютер. Кроме
того, сравнение результатов отдельных
сессий обеспечивает лучший контроль
точности сети при достаточном объеме
избыточных наблюдений на общих станциях[2].
1.2.3Совместная обработка наземных
и спутниковых геодезических измерений
в локальных сетях
Совместная обработка
результатов спутниковых и наземных измерений
- это возможность получит положительную
оценку. Преимущества совместного уравнивания
результатов спутниковых и наземных геодезических
измерений очевидны для специалистов.
Зачастую в производстве приходится выполнять
в одном проекте спутниковые и наземные
геодезические измерения.
Доступность для рядового
геодезиста использования спутниковых
определений местоположения на земной
поверхности позволяет говорить о возникновении
так называемого геодезического навигационного
пространства, постепенно вытесняющего
и заменяющего пространство геодезических
опорных пунктов. Поскольку полный переход
на спутниковые методы не может произойти
в одночасье, поэтому в настоящее время
при выполнении инженерно-геодезических
изысканий, строительстве, топографических
съемках, кадастровых работах и т.п. во
многих случаях имеет место использование,
как наземных геодезических измерений,
так и спутниковых приемников.
Спутниковые измерения
в современных геодезических сетях используются
в основном для таких целей:
– повышение точности
и надежности сети;
– передачи системы
координат с опорных пунктов, удаленных
от места развития локальной сети;
– соединения нескольких
локальных сетей в единую систему.
Построение сетей сгущения
только на основе спутниковых измерений
встречается сравнительно редко, поскольку
для спутниковых наблюдений необходима
достаточная открытость местности вокруг
точки стояния приемника, поэтому применяются
комбинированные сети. В стесненных условиях
застроенной территории или в закрытой
местности приходится устанавливать приемник
в некотором удалении от опорных или определяемых
пунктов, выполняя его привязку с помощью
дополнительных звеньев линейно-угловой
сети. В результате получаются достаточно
сложные и разнообразные геометрические
конструкции сетей, требующие гибких и
универсальных алгоритмов их вычисления
и уравнивания.
При обработке таких
сетей зачастую используется раздельная
обработка спутниковых и наземных измерений,
т.е. уравниваются спутниковые измерения,
и полученные координаты точек используются
для наземных линейно-угловых звеньев
сети как жесткие. В этом случае теряется
определенная часть точности сети и, главное,
имеет место некоторая неоднозначность
результатов при оценке качества измерений
по невязкам в отдельных звеньях сети.
Поэтому объясним интерес в научных публикациях
к методам совместного уравнивания наземных
и спутниковых геодезических измерений.
Чаще всего предлагается
выполнять уравнивание таких сетей в пространственной
геоцентрической системе координат, в
которой выполняются спутниковые определения
координат и в которую необходимо редуцировать
наземные измерения и координаты наземных
опорных точек. Теоретически это, несомненно,
правильно, но в современных условиях
геодезической практики строго выполнить
вычисления не всегда возможно. Прежде
всего, необходимо, чтобы исходные наземные
пункты имели координаты, привязанные
к некоторому референц-эллипсоиду и должны
быть известны точные параметры перехода
к референц-эллипсоиду, относительно которого
определены координаты спутниковых наблюдений.
Обеспечение этих требований в условиях
построения инженерных локальных сетей
трудно выполнимо: имеются некоторые ограничения
в доступе к полным координатам, кроме
того, используемые системы координат
СК-42 и СК-63 не имеют точных параметров
перехода в систему WGS-84, в которой выполняются
спутниковые определения координат системой
GPS.[4]
2.Совместная обработка результатов геометрического
и ГНСС нивелирования
2.1Импорт данных в проекты
ГНСС данные для каждой
бригады обрабатывались в отдельных проектах
независимо друг от друга. Проверялось
соответствие типов антенн, высот антенн
с файлами наблюдений для каждого конкретного
вектора, при необходимости производился
пересчет высот.
(Рис.1).
Рис.1 Импорт данных
в проект и исправление параметров антенн
После успешного исправления
параметров антенн в проекте, данные наблюдений
были успешно импортированы.
2.2 Обработка базовых линий
Следующим этапом была
выполнена обработка базовых линий. В
среднем ошибки положения базовых векторов
составляли около 10 мм в плане и 15 мм по
высотной составляющей.
Замыкание полигона
показывает величину ошибки для набора
измерений в сети. Замыкание полигона
вычисляется следующим образом: выбирается
точка, с которой было сделано одно или
несколько измерений, добавляется одно
из этих измерений к координатам точки
и вычисляются координаты второй точки
на основе данного измерения. Этот процесс
повторяется один или несколько раз по
всем точкам полигона и заканчивается
в исходной начальной точке. При отсутствии
ошибок в измерениях последняя вычисленная
координата должна в точности совпадать
с исходной начальной координатой.
Исходя из отчетов
об обработке базовых линий и замыкании
полигонов, были выявлены не удовлетворительные
по точности, заданной в программе вектора.
Для каждого такого вектора создавался
«Отчет об обработке базовых линий» для
просмотра всей итоговой сводки о результатах
процесса и подробной информации о каждой
обработанной базовой линии. В отчете
содержалась информация по отслеживанию
и невязкам спутников ГНСС (Рис.2).
Рис. 2 Заключение по
отслеживанию спутников ГНСС
При необходимости
для отдельного вектора вызывалось меню
«Редактор сессии», в котором было возможно
исключить из обработки весь сигнал или
его часть от конкретного спутника (Рис.3).
Рис.3 Редактор сессии для векторов
Удалялись промежутки времени,
где имели место плохие и прерывистые
сигналы, выполнялась повторная обработка
векторов. После этого была осуществлена
передача ITRFкоординат с ОМЗ на остальные
пункты сети. Далее выполнялось уравнивание
сети.
Рис.4 Уравненная сеть с эллипсами
ошибок
В ходе уравнивания
были получены уравненные ITRF координаты
на пункты сети.
2.3 Привязка узловых пунктов
ОМС сети к ITRF
Перед проведением
процедуры уравнивания осуществлялась
передача ITRF-координат с точек спутниковой
сети, на которых имелись продолжительные
наблюдения спутников, на остальные точки
сети.
Нужный Rinex-файл с указанием
параметров антенны отправлялся на сервер
обработки (trimblertx.com), далее на электронную
почту приходил отчет, содержащий координаты
точки и ее точностные характеристики
(Приложение 1). В случаях, когда на одну
точку сети имелось несколько файлов,
по каждому из них находились ITRF-координаты
и вычислялись средневзвешенные координаты.
Далее в результате дальнейшей обработки
глобальные координаты были переданы
на все точки спутниковой сети.
2.4 Совместная обработка
Перед тем, как выполнить
уравнивания сети, делаем совместную
обработку для каждой части сети, после
этого экспортируем их в формате .asc.
Эта процедура выполняется для того, чтобы
открыть эти проекты в одном проекте. После
чего выполняетсяуравнивание сети.
На рисунке 5 представлен
общий вид картины – совместно импортированные
данные ГНСС измерений и нивелировании.
Фиолетовым цветом показан ход нивелирования.
Рис.5 Импортированные данные
ГНСС измерений и нивелирования
Рис. 6 Уравненная сеть
нивелирования
После уравнивания
сети делаем калибровку на местности.
Для процесса калибровки
в проекте TBC требовалось ввести точки
с координатами в МСК-16. Далее, используя
пункт «Калибровка на местности», поочередно
выделялись одни и те же точки, имеющие
координаты в разных системах.
Калибровка – это нахождение
параметров преобразования, которые наилучшим
образом определяют переход от глобальных
координат (ITRF, WGS-84), в системе которых
работают ГНСС в местную систему координат
[5].
Полученные параметры
калибровки обеспечивают плановую и высотную
трансформацию с ошибкой не более 40 см.
После успешного преобразования
было произведено сравнение координат
пунктов, с результатом полученным «вручную»
в Microsoft Office Excel.
Заключение
В результате выполнения
настоящей работы были решены следующие
задачи:
- подготовка к
импорту и импорт необходимых
спутниковых измерений в отдельный
проект для каждой бригады
в TBCv2.4
- обработка базовых
линий, улучшение их точностных характеристик
- передача ITRF-координат
на ОМС пункты спутниковой сети и дальнейшее
их уравнивание
-уравнивание нивелирного
хода для каждой бригады
-совместное уравнивание
сети
-калибровка
- анализ полученных
результатов
Таблица 3
| |
TBC |
Excel |
∆H,м |
∆H,см |
omz-21 |
83,775 |
83,603 |
0,017 |
1,72 |
omz-85 |
83,431 |
83,307 |
0,012 |
1,24 |
omz-109 |
82,927 |
82,775 |
0,015 |
1,52 |
omz-008 |
76,307 |
76,183 |
0,012 |
1,24 |
omz-61 |
77,890 |
77,803 |
0,009 |
0,87 |
Uzl-0 |
80,997 |
80,8143 |
0,018 |
1,83 |
Uzl-1 |
80,137 |
79,9524 |
0,018 |
1,85 |
Uzl-2 |
80,195 |
80,0475 |
0,015 |
1,48 |
Uzl-3 |
85,903 |
85,671 |
0,023 |
2,32 |
a1 |
82,583 |
82,380 |
0,020 |
2,03 |
a2 |
82,863 |
82,6332 |
0,023 |
2,30 |
a4 |
80,394 |
80,2539 |
0,014 |
1,40 |
a5 |
81,779 |
81,6823 |
0,010 |
0,97 |
a6 |
81,498 |
81,4175 |
0,008 |
0,81 |
a7 |
82,055 |
81,9674 |
0,009 |
0,88 |
a8 |
80,565 |
80,4536 |
0,011 |
1,11 |
a9 |
79,816 |
79,6606 |
0,016 |
1,55 |
a10 |
79,870 |
79,6774 |
0,019 |
1,93 |
b1 |
82,062 |
81,8622 |
0,020 |
2,00 |
b2 |
85,399 |
85,1524 |
0,025 |
2,47 |
b3 |
85,418 |
85,1329 |
0,029 |
2,85 |
b4 |
85,831 |
85,6089 |
0,022 |
2,22 |
b5 |
84,282 |
84,0312 |
0,025 |
2,51 |
c1 |
81,377 |
81,256 |
0,012 |
1,21 |
c2 |
77,979 |
77,845 |
0,013 |
1,34 |
c3 |
76,421 |
76,314 |
0,011 |
1,07 |
c4 |
77,096 |
76,934 |
0,016 |
1,62 |
c5 |
77,274 |
77,14 |
0,013 |
1,34 |
c6 |
74,365 |
74,222 |
0,014 |
1,43 |
c7 |
80,212 |
80,051 |
0,016 |
1,61 |
c8 |
75,164 |
74,947 |
0,022 |
2,17 |
c9 |
80,629 |
80,399 |
0,023 |
2,30 |
c10 |
84,260 |
84,008 |
0,025 |
2,52 |
c11 |
86,073 |
85,671 |
0,040 |
4,02 |
d1 |
77,306 |
77,1707 |
0,014 |
1,35 |
d2 |
78,898 |
78,6998 |
0,020 |
1,98 |
d3 |
78,091 |
77,9716 |
0,012 |
1,19 |
d4 |
76,497 |
76,371 |
0,013 |
1,26 |
d5 |
77,299 |
77,1707 |
0,013 |
1,28 |
В представленной таблице
показана разница уравненных координат,
полученных в программных комплексах
Microsoft Office Excel и Trimble Business Center. В среднем
разница высот составляет 1 – 4 см. Расхождения
результатов обработки двумя различными
методами в среднем порядка 2 см. На основании
этого, можно сделать вывод, что совместная
обработка ГНСС и геометрического нивелирования
дает приемлемый для практических нужд
результат, т.е. программу Trimble Business Center
можно использовать для создания высотного
обоснования топографических съемок при
комбинированных методах измерений (ГНСС
и геометрическое нивелирование). Данный
метод будет эффективнее с экономической
точки зрения – используется только один
программный пакет. Можно предположить,
что точность определения полученных
из комбинированных измерений высот после
обработки в TBC может быть значительно
повышена, но для этого необходимо провести
дополнительные исследования.
Литература
1.Антонович К.М.
Использование спутниковых радионавигационных
систем в геодезии.том 1. М.: ФГУП Картгеоцентр,
2005.
2. Антонович К.М.
Использование спутниковых радионавигационных
систем в геодезии.том 2. М.: ФГУПКартгеоцентр,
2006.
3.Инструкция по
нивелированию I,II,III,IV классов. Москва
ЦНИИГАиК, 2003 г.
4. Совместная обработка
наземных и спутниковых геодезических
измерений в локальных сетях
С.Могильный, А. Шоломицкий. http://ena.lp.edu.ua
/ntb.
5. Справка ПО Trimble
Business Center.
Приложение 1
Приложение 2
Каталог высот |
Репер |
H |
ОМЗ-21 |
83,603 |
|
ОМЗ-85 |
83,3074 |
|
а4 |
80,2539 |
|
а5 |
81,6823 |
|
а6 |
81,4175 |
|
а7 |
81,9674 |
|
а8 |
80,4536 |
|
Uzl-2 |
80,0511 |
|
Uzl-0 |
80,8143 |
|
a1 |
82,3800 |
|
a2 |
82,6332 |
|
Uzl-1 |
79,9524 |
|
ОМЗ-21 |
83,6030 |
|