Технология построения высокоточной спутниковой геодезической сети

Образцы дипломов, курсовых и расчетных работ на www.MGUGIK.net

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………... 1. КОМПЛЕКС ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ  РАБОТ ПРИ СОЗДАНИИ ЛОКАЛЬНОЙ  ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ НА АЭРОДРОМЕ  ШЕРЕМЕТЬЕВО.……………………..………………………………. 1.1. Расчет требуемой  точности геодезической сети……………... 1.2. Анализ GPS приемников……………………………………….. 1.3. Обзор программы для обработки  GPS данных……………….. 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ  ВЫСОКОТОЧНОЙ СПУТНИКОВОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ  СЕТИ………………………. 2.1. Принципы построения  локальной геодезической сети  спутниковыми методами………………………………………. 2.2. Основные источники ошибок спутниковых измерений и методы ослабления их влияния……………………………….. 2.2.1. Ошибки эфемерид  спутников……………………………. 2.2.2. Влияние внешней среды………………………………….. 2.2.2.1. Влияние ионосферы…………………………………. 2.2.2.2. Влияние тропосферы………………………………... 2.2.2.3. Многопутность распространения сигнала…………. 2.2.3. Инструментальные  источники ошибок………………….. 2.2.3.1. Вариации фазового  центра антенны приемника…... 2.2.3.2. Ошибки хода часов на спутнике и в приемнике…... 2.2.4. Геометрический фактор расположения спутников…….. 2.3. Организация спутниковых  наблюдений на геодезических  пунктах аэродрома Шереметьево……………………………... 3. ОБРАБОТКА СПУТНИКОВЫХ  ИЗМЕРЕНИЙ И ПОЛУЧЕНИЕ КООРДИНАТ  В МЕСТНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ…………... 3.1. Выгрузка результатов  измерений из GPS приемников……… 3.2. Определение координат пунктов  в системе WGS-84……….. 3.3. Преобразование координат в действующую наземную систему координат...…………………………………………… 3.3.1. Способ перехода из координатной системы WGS-84 в наземные системы координат……………………………. 3.3.2. Переход из координатной системы WGS-84 к местной локальной системе координат……………………………. 4. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ…………………………………………….. 4.1. Организация работ  по теме дипломного проекта…………….. 4.2. Обоснование косвенной экономической эффективности…… 4.3 Себестоимость дипломной  работы…………………………….. 4.4. Оценка значимости  дипломной работы………………………. 5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА  РАЙОНА РАБОТ. БЕЗОПАСНЫЕ МЕТОДЫ  ПРОВЕДЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ…………… 5.1. Физико-географическая характеристика района работ……… 5.2. Экологическая оценка  района работ………………………….. 5.3. Безопасные методы  проведения геодезических работ………. 5.3.1. Общие положения………………………………………… 5.3.2. Безопасные методы  проведения геодезических работ  на территориях аэродромов и аэропортов………………….. 5.3.3. Безопасные методы  проведения камеральных работ…... ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………… СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.......................................

5     7 8 11 13   16   16   20 21 24 25 27 30 34 34 35 37   40   43 43 45   49   51   53   57 57 58 59 61   63 63 64 65 65   67 70 75 77

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В современной авиации  важнейшая роль отводится безопасности полетов. Россия, как член Международной  организации гражданской авиации (ИКАО) с 1999 года, приступила, в частности, к системной реконструкции визуальных аэронавигационных средств аэродромов.

По действующей классификации  ИКАО существует 3 категории аэропортов. Третья, самая высшая, категория предусматривает наличие наиболее полного комплекса визуальных ориентиров. Для определения мест их установки на местности необходимо выполнять комплекс разбивочных работ. Соответственно, необходимым условием является наличие на территории аэродрома высокоточной геодезической основы, с пунктов которой выполняется выноска точек установки светосигнального оборудования.

Получившие в настоящее  время широкое распространение спутниковые методы определения координат, основанные на использовании технологии GPS, позволяют успешно решать указанные проблемы, обеспечивая при этом не только высокий уровень точности, но и оперативность развития геодезической сети в сочетании со значительным технико-экономическим эффектом.

Таким образом, исходя из перечисленных  выше факторов, создание локальной  геодезической основы на территории аэродрома Шереметьево целесообразно проводить с использованием GPS технологий.

Целью дипломной работы является разработка комплексной методики применения спутниковых  технологий для создания высокоточной геодезической основы в процессе реконструкции визуальных  аэронавигационных  средств на аэродромах. В связи с этим в рамках данной работы будет рассмотрен следующий комплекс вопросов:

• Выполнение подготовительных работ, включая расчет необходимой точности создания сети, а также анализ современного геодезического оборудования и программного обеспечения исходя из полученной точности;
• Технология построения высокоточной спутниковой геодезической сети на основе использования существующих в нашей стране методов ее создания с учетом минимизации влияния основных источников ошибок на результаты измерений;
• Процесс обработки GPS измерений с использованием современного программного комплекса, а также трансформирование координат из глобальной координатной системы WGS-84 в местную локальную систему с оценкой точности полученных значений.

В качестве исходных данных для выполнения расчетной части дипломной работы будут использованы результаты GPS-измерений, выполненных в течение одного дня при создании локальной геодезической сети на аэродроме Шереметьево. Эти данные и другая дополнительная информация были получены автором во время прохождения производственной практики в НИЦ «Геодинамика» в период с конца мая по август 2006 года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. КОМПЛЕКС ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ ПРИ СОЗДАНИИ ЛОКАЛЬНОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ НА АЭРОДРОМЕ ШЕРЕМЕТЬЕВО

 

По действующей классификации аэропорт Шереметьево является аэропортом 1-го класса и находится на территории Москвы в 11 км северо-западнее МКАД. Его расположение представлено на рисунке 1.1.

 

Рис. 1.1. Расположение аэродрома Шереметьево.

 

Территориально и функционально аэропорт разделен на два сектора: "Шереметьево-1" (Ш-1) и "Шереметьево-2" (Ш-2). Сектор Ш-1 ориентирован в основном на внутренние перевозки, а Ш-2 - только на международные.

Аэродром аэропорта  обслуживает оба сектора и  пригоден для эксплуатации всех существующих типов воздушных судов отечественного и зарубежного производства. На поле аэродрома расположены две параллельные взлетно-посадочные полосы с искусственным покрытием на расстоянии 280 м друг от друга.

Длина ИВПП1 3550м, азимут с  порога L07 75º 03΄ 45˝, с порога R25 255º 06΄ 30˝. Длина ИВПП2 3700м, азимут с порога L07 75º 03΄ 40˝ азимут с порога R25 255º 06΄ 30˝.

При создании локальной  геодезической сети на аэродроме  Шереметьево  в секторе Ш-2 был  проведен комплекс подготовительных работ, в процессе которого рассмотрены следующие вопросы:

• Произведен расчет требуемой точности геодезической сети;
• Проведен анализ современных GPS приемников;
• Выполнен обзор программы для обработки GPS данных.

 

1.1. Расчет требуемой точности геодезической сети

Создаваемая геодезическая сеть должна являться высокоточной основой для последующих работ по реконструкции визуальных аэронавигационных средств на аэродроме Шереметьево.

Согласно техническому заданию на проведение комплекса инженерно-геодезических работ по выноске светосигнального оборудования на ИВПП-2, РД и МРД-2 международного аэропорта Шереметьево, имеем:

1. погрешность выноски в натуру точек установки кабелезащитных труб светосигнального оборудования на щебеночно-цементном покрытии
• вдоль оси x  = 2 см;
• вдоль оси y = 2 см.
2. погрешность выноски в натуру точек установки светосигнального оборудования на основном бетоне
• вдоль оси x  = 1 см;
• вдоль оси y = 1 см.

Используя принцип равных влияний, и учитывая заданную точность разбивочных работ, вычислим необходимую точность создания локальной геодезической сети:

1. погрешность планового положения пунктов исходной геодезической сети для выноски в натуру точек установки кабелезащитных труб светосигнального оборудования на щебеночно-цементном покрытии:

  ;

 ,                                      (1.1)

  .

 

2. погрешность планового положения пунктов исходной геодезической сети для выноски в натуру точек установки светосигнального оборудования на основном бетоне:

 ;

,                                       (1.2)

  .     

Вычислим максимальное расстояние между пунктами геодезической сети, предположив что выноска производится электронным тахеометром со следующими точностными характеристиками:

• погрешность измерения угла ;
• погрешность измерения расстояния ;
• погрешность центрирования .

Поскольку выноска точки  в натуру выполняется одним полуприемом, то

среднюю квадратическую ошибку отложения угла примем равной  .

Средняя квадратическая ошибка выноса точки вычисляется по формуле:

;             (1.3)

Здесь:

• приборная ошибка  ;                                         (1.4)
• ошибка визирования  ;                                               (1.5)
• ошибка центрирования  ,                                 (1.6)
• ошибка выставления вехи  ;
• ошибка установки вехи по уровню  ;                   (1.7)

где  ,

• постоянная ошибка  ;
• ошибки исходных данных были получены раннее и составляют и .

Используя формулу (1.3) и учитывая что средняя квадратическая ошибка выноса в натуру точек установки кабелезащитных труб должна быть не более , а средняя квадратическая ошибка выноса в натуру точек установки светосигнального оборудования не более , вычислим максимальное расстояние S между прибором и выносимой точкой методом последовательных приближений:

1. на щебеночно-цементном покрытии

если S = 300м, тогда ;

если S = 250м, тогда

2. на основном бетоне

если S = 100м, тогда ;

если S = 50м, тогда 

Из полученных результатов  видно, что максимальное расстояние между выносной точкой и пунктом исходной основы на щебеночно-цементном покрытии должно быть не более 250м, а на основном бетоне не более 50 м.

Отсюда, максимальное расстояние между пунктами исходной основы должно быть не более 500м на щебеночно-цементном покрытии и не более 100 м на основном бетоне.

Ранее было получено, что средняя квадратическая погрешность планового положения пунктов исходной геодезической сети на щебеночно-цементном покрытии должна быть не хуже 20 мм и не хуже 10 мм на основном бетоне.

При выборе парка приборов и организации наблюдений, мы должны ориентироваться на наиболее высокие  требования к точности геодезических работ, поэтому для дальнейших рассуждений примем среднюю квадратическую погрешность планового положения пунктов создаваемой геодезической сети, равной 10 мм.

 

1.2. Анализ GPS приемников

В соответствии с рассчитанной в пункте 1.1 точностью создания геодезической сети должен быть выбран необходимый парк приборов, применение которого оправдало бы экономические затраты и в то же время соответствовало поставленным задачам. На сегодняшний день наиболее перспективным средством определения координат являются приборы GPS. Для оптимального выбора аппаратуры проведем их сравнительный анализ.

Основные требования к геодезическому оборудованию, которое  предполагается использовать при проведении работ:

• Обеспечение точности измерений в соответствии с рассчитанными значениями в пункте 1.1;
• Совместимость спутникового и наземного оборудования;
• Автоматическая регистрация результатов наблюдений;
• Автоматическая обработка результатов наблюдений с экспортом данных в специальное программное обеспечение;
• Удобство работы, приемлемая цена, возможность работы в различных климатических условиях.

Исходя из данных требований, был выполнен обзор современных GPS приемников, наиболее широко представленных на Российском рынке различными ведущими мировыми фирмами геодезического оборудования.