Геодезические работы при установлении (восстановлении) границ земельных участков

Существующие электронные тахеометры можно условно разделить на три  группы: простейшие, универсальные  и роботизированные.

К первой группе отнесем электронные  тахеометры с минимальной автоматизацией и ограниченными встроенными  программными функциями. Точность измерений горизонтальных и вертикальных направлений такими тахеометрами составляет 5...10", расстояний — 5... 10 мм на 1км. Электронная память тахеометров позволяет хранить в цифровом виде сведения о положении 500... 1000 соответствующих точек. При этом соответствующие данные могут быть записаны на сменную карту памяти.

Электронный тахеометр ЗТа5 (Россия) можно использовать как при создании межевой съемочной сети, так и при определении плоских прямоугольных координат межевых знаков и характерных точек объекта недвижимости.

Он совмещает в себе электронный  теодолит, светодальномер, вычислительное устройство и регистратор информации. Тахеометр имеет панель управления (контроллер) и дисплей, на котором индицируются буквенные идентификаторы и цифровая информация. В комплект тахеометра входят отражатель, подставки, источники питания, вехи, штативы, разряднозарядные устройства и другие принадлежности. Электронный тахеометр ЗТа5 имеет следующие характеристики точности измерений, характеризуемые средними квадратическими погрешностями:

- горизонтального угла 5";

- вертикального угла 7";

- наклонного расстояния D от 2 до 2000 м — (5 мм + 3 • Z)10 ⁶) мм.

Электронные тахеометры второй группы включают в себя большое число встроенных программ, позволяющих непосредственно в полевых условиях решить разнообразные инженерные, землеустроительные и кадастровые задачи. Точность измерений горизонтальных и вертикальных направлений такими тахеометрами составляет 1...5", расстояний — 2...3 мм на 1 км. Электронная память тахеометров может хранить в цифровом виде сведения о положении до 2...50 точек и более. Важная составляющая электронных тахеометров первой и второй группы — модуль контроллера, который представляет собой не только полевой компьютер, но и пульт управления самим тахеометром. От контроллера во многом зависят такие важные функциональные возможности тахеометра, как производительность, объем памяти, тип экрана, наличие и число встроенных программ. Большинство электронных тахеометров имеют встроенный контроллер, управляемый цифровой или алфавитно-цифровой клавиатурой. Число клавиш клавиатуры (простых и многофункциональных) зависит от типа тахеометра и числа решаемых контроллером задач. Практика показала, что клавиатура с большим числом многофункциональных клавиш очень неудобна и неэффективна. В последнее время в качестве контроллеров широко используют полевые графические компьютеры с активным экраном. Наличие такого экрана позволяет при помощи электронного карандаша управлять работой тахеометра, процессом измерений, а также в реальном времени просмотреть графическое отображение результатов работ.

Ко второй группе отнесем и такие  системы, которые называют Total Station (полная станция). В качестве примера укажем на соответствующую разработку фирмы Spectra Precision (Швеция), включающую в себя электронный тахеометр Geodimeter 600, одним из модулей которого является одночастотный спутниковый приемник, устанавливаемый на месте дополнительной клавиатуры, а антенну устанавливают сверху на транспортировочной рукоятке.

К третьей группе относят роботизированные электронные тахеометры, имеющие сервопривод, управляющий многочисленными фрикционными винтами, например подъемными и наводящими. Соответствующие команды на сервопривод вырабатывают специальные электронные следящие устройства. Использование сервоприводов позволяет повысить производительность измерений примерно на 30 % и резко уменьшить наличие в измерениях грубых ошибок, связанных с наведением на визирные цели. Например, электронный тахеометр Geodimeter 600 (Швеция) имеет четырехскоростной сервомотор, обеспечивающий наведение на отражатель в режимах поиска и слежения. Активный отражатель, входящий в комплект тахеометра, представляет собой активный излучатель—светодиод, излучение которого фиксируется системой автоматического наведения и слежения размещенной в зрительной трубе тахеометра.

Измеряют расстояния электронным  тахеометром с помощью встроенного  в него электромагнитного дальномера (светодальномера), принцип действия которого основан, как правило, на фазовом методе измерения расстояний и заключается в следующем.

 

Рис. 6. Схема измерения  электронным тахеометром: 1 — приёмопередатчик; 2 — длинна волны сигнала; 3 — отражатель

Допустим, в конечной точке А линии (рис. 6) установлено устройство (приемопередатчик), излучающее вдоль направления линии гармонические колебания, а на другом конце линии — отражатель. Электромагнитная волна, посланная передатчиком в момент времени t_o, пройдя измеряемое расстояние D, отразится от отражателя и будет воспринята приемопередатчиком в момент времени t_n. Если длина X излучаемой электромагнитной волны известна, то

где N— целое число отрезков линии, каждый из которых равен длине излучаемой волны; N— число больше нуля и меньше единицы.

Для определения N в конструкцию светодальномера включают фазометрическое устройство, а для определения N используют результаты измерений на разных частотах.

Точность измерений расстояний посредством фазовых светодальномеров зависит от многих факторов, основные из которых внешняя среда и неточность работы различных электронных блоков, например фазометрического устройства. Влияние внешней среды обуславливается неточным знанием на момент измерений значения показателя преломления атмосферы по пути распространения электромагнитной волны.

Для измерения расстояний светодальномером необходим отражатель, представляющий собой призму (или несколько призм). Применяют как однонаправленные отражатели, так и призменные, обеспечивающие отражение сигнала в полном круговом диапазоне. Следует отметить, что конструкция светодальномера электронного тахеометра может не требовать обязательного наличия специального отражателя. В этом случае для измерений используют сигнал, отраженный от местных предметов. Недостатки таких систем — большая зависимость точности измерений от свойств отражающей поверхности и отсутствие точной фиксации места отражения сигнала.

С целью автоматизации угловых  измерений в конструкцию электронного тахеометра включают цифровые преобразователи  угловых перемещений горизонтального  и вертикального кругов тахеометра. Разрешающая способность указанных  преобразователей составляет десятые доли угловой секунды.

Технологическая последовательность работ при использовании в качестве средства измерений электронного тахеометра имеет свои специфические особенности. Данное обстоятельство обусловлено наличием в конструктивной схеме прибора регистратора информации и вычислительного устройства.

При работе с электронным тахеометром, как правило, не ведут журнал для записи результатов измерений. В то же время составление и ведение соответствующего абриса обязательно.

Технологическая последовательность работ при определении плоских  прямоугольных координат межевых  знаков, предполагает двухстадийное геодезическое построение (рис. 7).

Рис. 7. Схема геодезических  построений при создании съёмочной  сети

На первой стадии от пунктов опорных  межевых сетей определяют положение (координаты) пунктов межевой съемочной сети, располагаемых вблизи объекта землеустройства, например земельного участка. На второй стадии, используя пункты межевой съемочной сети в качестве исходной геодезической основы, определяют обычно полярным способом положение (координаты) межевых знаков, измеряя электронным тахеометром соответствующие полярные углы р и горизонтальные проложения S (рис. 8). При этом расстояния от прибора до отражателей, установленных над центрами соответствующих межевых знаков, практически не ограничиваются по длине в виду сравнительно высокой точности их измерения электронным тахеометром, о чем было отмечено ранее. Для контроля желательно измерить расстояние между смежными межевыми знаками.

Рис. 8. Схема определения положения межевых знаков полярным способом

При работе с электронным тахеометром  в условиях открытой и полузакрытой местности удобно использовать метод  свободной станции. Сущность метода заключается в том, что строят съёмочную сети и определяют координаты межевых знаков одновременно. Для этого весь земельный участок разделяют на отдельные участки (блоки). В пределах блока для определения месторасположения межевых знаков применяют полярный метод, используя связующий пункт, на котором устанавливают электронный тахеометр. В каждом блоке, помимо связующего пункта, в программу наблюдений включают также не менее двух исходных пунктов (пункты опорных межевых сетей или имеющиеся в блоке связующие точки). Особенность метода — взаимная видимость между смежными пунктами съемочной сети необязательна. В последующем собранная изложенным выше способом измерительная информация передается на ПЭВМ, где обрабатывается и формируется в виде массивов координат межевых знаков, установленных в характерных поворотных точках границы земельного участка.

При построении межевых съемочных  сетей с использованием электронных  тахеометров следует учитывать  допустимые длины ходов, прокладываемых между пунктами опорной гедезической сети. Если съемочную сеть создают в виде полигонометрических ходов с относительной невязкой не менее 1/10000, то их длины не должны быть более 4 и 8 км соответственно для городских земель и земель поселений. При относительной невязке, равной 1/5000, длины ходов, указанные выше, должны быть уменьшены в два раза. В результате математической обработки результатов измерений вычисляют координаты пунктов съёмочной сети, межевых знаков и характерных точек объектов недвижимости, а также получают другие геодезические данные, используемые при составлении плана границ или (плана) земельного участка.

 

5. Установление (восстановление) границ земельных участков с использованием спутниковой системы

При определении местоположения межевых  знаков с помощью глобальных навигационных  спутниковых систем в реальном масштабе времени используют различные способы спутниковых наблюдений. Наиболее точные из них — способы статики, быстрой статики и реоккупации, в основе которых лежит принцип относительных спутниковых определений.

Практическая реализация статического способа заключается в одновременном приеме в течение некоторого времени (около 1 ч) сигналов одних и тех же НИСЗ (не менее четырех) двумя неподвижными спутниковыми приемниками, установленными на концах базовой линии. Способы быстрой статики и реоккупации являются модификациями статического способа, но в отличие от него менее точные. При использовании режима быстрой статики резко снижается продолжительность сеанса наблюдений. Например, при одновременно «видимых» в местах установки обоих приемниках пяти НИСЗ сеанс наблюдений длится не более 15...20 мин, а при шести НИСЗ — не более 10 мин. Режим реоккупации предусматривает выполнение непрерывных в течение всего сеанса спутниковых наблюдений на одном пункте с известными координатами — базовой станции. Второй приемник сначала устанавливают на другом исходном пункте с известными координатами, на котором выполняют спутниковые наблюдения в течение примерно 10 мин. Затем этот спутниковый приемник переносят на другие определяемые точки. По истечении 1ч второй приемник возвращают на соответствующий исходный пункт и продолжают на нем спутниковые наблюдения. Таким образом, непрерывность измерений на базовой станции сохраняется, а на подвижном приемнике (ровере) они фиксируются только в начале и в конце часового интервала.

Использование современных спутниковых  технологий, особенно с учетом последних достижений в области средств связи, предоставляет специалистам новые технологические решения в области производства геодезических работ в землеустройстве и кадастре.

Для определения относительного (взаимного) положения точек земной поверхности, кроме способа статика, также  используют кинематические способы  спутниковых наблюдений: непрерывный; «стой и иди»; реального времени.

Приведенная классификация, как и  любая другая, имеет некоторую условность, в связи с чем могут иметь место ее различные модификации.

Непрерывный кинематический режим  используют обычно при установлении (восстановлении) границ земельных уччастков, а также определении плоских прямоугольных координат межевых знаков. Он предусматривает установку на базовой станции (пункте с известными координатами) неподвижного в данном сеансе наблюдений одного приемника спутниковых сигналов. В то же самое время второй приемник, называемый ровером, непрерывно перемещается (не прерывая прием сигналов не менее четырех НИСЗ) по маршруту, включающему определяемые точки.

В отличие от непрерывного кинематического  способа, в режиме «стой и иди» делается кратковременная (на несколько минут) остановка на определяемом пункте для спутниковых наблюдений.

При земельно-кадастровых геодезических  работах эффективен кинематический способ GPS-съемки объектов в режиме реального времени — RTK (Real Time Kinematics).

Комплект оборудования для RTK-съемки, как правило, состоит из двухчастотного приемника сигналов навигационных искусственных спутников Земли с антенной, выполняющей роль ровера и полевого контроллера (мини-ЭВМ). Другой приемник устанавливают на базовом пункте с известными координатами. Для получения координат в режиме реального времени в состав каждого приемника включают радиомодемы (приемопередающие устройства). В процессе съемки ровер переносят по определяемым точкам. Одновременно он принимает радиосигналы, передаваемые с базовой станции, и включает в себя соответствующую служебную, в том числе, координаты станции, и измерительную информацию (результаты спутниковых наблюдений на базовой станции). Используя измерительную информацию, а также результаты спутниковых наблюдений ровера, с помощью контроллера вычисляет геодезические координаты точки установки ровера. В дальнейшем измеренные геодезические координаты места установки ровера могут быть перевычислены в местную систему координат.

В качестве радиоканала для передачи данных используют УКВ-диапазон, требующий наличия радиовидимости между базовой станцией и ровером (в равнинной местности до 10... 15 км). Для этих же целей возможна передача данных по каналу GSM, работающему по принципу пакетной передачи данных (стандарт GPRS).