Воздушная лазерно-локационная съемка и ее применение в геодезии, топографии и инженерных изысканиях

Широкому внедрению электромагнитных дальномеров в практику геодезических  работ государственных и ведомственных  организаций будет способствовать серийный выпуск высокопроизводительных свето-дальномеров 2СМ2, СМ5 и радиодальномера "Волна".

Вопросам технологии построения геодезических сетей сгущения для  целей сельского хозяйства с  применением электромагнитных дальномеров  и математической обработке результатов^ с помощью электронных вычислительных машин посвящена настоящая диссертация.

-т

Диссертация написана по материалам научно-производственных работ, выполненных  под руководством автора на объектах проектных институтов Союзводпроект, Гипроводхоз, Росгипрозем и Юкшлпроводхоз в разных районах страны: Казахстане (1965 г.), Молдавии (l966,198lj Белоруссии (1967-1969 г.г.), Киргизии (1968 г.), Дагестане (1969 г. Ростовской области (1970 г.), Московской области (1967,1969 и I973-I98I г.г.), Костромской области (I980-I98I г.г.).

Заключение: 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные итоги исследований, методика и результаты которых представлены в настоящей работе, и предложения, учитывающие специфические особенности  построения геодезических сетей  сгущения с применением электромагнитных дальномеров и гиротеодолитов сводятся к следующему.

1. Разработана технология  построения геодезических сетей  сгущения в комплексе с разреженной  привязкой границ землепользо-ваний на территории сельскохозяйственных предприятий, сущность которой состоит в надежном закреплении и геодезическом определении планового положения опорных межевых знаков, располагаемых на стыках землепользования и в характерных местах границ.

В зависимости от физико-географических условий местности и наличия  в районе работ пунктов государственной  геодезической сети, положение опорных  межевых знаков может быть определено с применением свето- или радиодальномеров четырьмя способами: а/ из полигонометрических ходов 4 класса и I разряда, непосредственно прокладываемых по границам землепользований, включая в ходы только опорные межевые знаки, если обеспечивается видимость на расстояния 1-1,5 км, являющиеся оптимальными для применения топографических светодальномеров; б/ полярным или лучевым способами4 с пунктов вспомогательной полигонометрии 4 класса и I разряда, прокладываемой вдоль границ землепользований между пунктами триангуляции; в/ теми же способами с пунктов триангуляции, расположенных поблизости (в 1-5 км) от границ землепользований в открытых всхолмленных районах; г/ комбинацией первых трех способов.

2. Дано теоретическое обоснование необходимой точности планового положения опорных межевых знаков, в частности: а/ погрешности определения положения этих знаков относительно пунктов государственной геодезической сети и геодезических сетей сгущения не должны превышать 0,4 м; б/ погрешности определения взаимного положения опорных межевых знаков, располагаемых на расстояниях 3-5 км друг от друга, не должны превышать 0,5 м; в/ смежные (два-три) опорные межевые знаки должны быть определены относительно исходного с погрешностью не более 0,1 м.

3. Выведены формулы погрешностей  взаимного положения опорных  межевых знаков, определяемых на  базе применения электромагнитных  дальномеров, при различных схемах  геодезических построений. Установлено,  что опорные межевые знаки, определяемые полярным способом с пунктов полигонометрических ходов по точности могут быть отнесенены: а/ к полигонометрии I разряда в случае выполнения линейных измерений топографическими светодальномерами; б/ к полигонометрии 2 разряда в случае выполнения линейных измерений радиодальномерами. *

4. Предложены и внедрены  в производство полярная и  лучевая системы, создаваемые  с пунктов триангуляции и полигонометрии, расположенных в районе работ,  в результате построения таких  сис^* тем представляется возможность в короткий срок создавать сети сгущения на значительной площади. Стоимость одного (условного) километра полярной или лучевой системы примерно в три раза меньше стоимости радиополигонометрического хода такой же длины.

5. Разработана методика  измерения линий радиодальномерами  РДГ, РДГВ и др. по сокращенной  программе, обеспечивающей требования  точности проложения полигонометрии I разряда, при этом время работы на пункте, по сравнению с измерениями по полной программе, сокращается примерно в три раза, а стоимость проложения I км радиополигонометрического хода уменьшается примерно на 10-15%.

6. Выполнен теоретический  анализ воздействия препятствий  в виде лесных полезащитных  полос на уровень поля в  точке приема при радиодальномерных измерениях в геодезических сетях сгущения. Анализ выполнен для случая, когда влиянием радиоволн, отраженных от подстилающей поверхности, на принимаемое поле можно пренебречь (измерения над посевами сельскохозяйственных культур). Предложена эквивалентная модель лесной полосы и построена соответствующая схема распространения радиоволн. Показано, что при отсутствии отраженных сигналов поле за полосой состоит из двух компонентов - поля колебаний, прошедших сквозь лесную полосу по кратчайшему пути между передатчиком и приемником, и поля колебаний, дифрагирующих на верхнем крае лесной полосы как на плоском полубесконечном экране. Получены соотношения, определяющие множители ослабления для этих компонентов результирующего поля. На основе анализа экспериментальных данных установлена величина удельного ослабления радиоволн диапазона 10 см деревьями, равная 0,5 дб/м. Количественным анализом модулей множителей ослабления компонентов результирующего поля показано, что основной вклад в принимаемое поле дают колебания, прошедшие сквозь лесную полосу. Поле дифрагированных колебаний слабее поля прямого сигнала примерно в 7 раз при расстояниях 1-2 км и в 2,5-3 раза при расстояниях 4-8 км. Получены формулы, определяющие количество лесных полос, "пробиваемых" радиодальномером 10 см - диапазона при заданном расстоянии между станциями, а также дальность действия радиодальномера при заданном количестве лесных полос.

7. Экспериментальными исследованиями  влияния лесных полос на измерение  расстояний радиодальномерами десятисантиметрового  диапазона РДГ, РДГВ, ГЕТ-Б1 и  др. Установлено, что этими дальномер . рами можно уверенно и с приемлемой для построения геодезических сетей сгущения точностью измерять небольшие расстояния сквозь | несколько лесных полос. '

При прохождении радиосигнала сквозь лесные полосы круговая развертка  на краях диапазона становится многоконтурной, а разрыв нечетким, но в середине диапазона (частота порядка 28002900 МГц), которому соответствует максимум радиосигнала, круговая развертка и разрыв дрстаточно четкие и отсчеты по шкале индикатора уверенные. Измерения в этом интервале несущих частот доброкачественные.

Точность радиодальномерных измерений сквозь лесные полосы заметно не уменьшается, если можно сформировать круговую развертку и выполнить отсчеты по шкале хотя бы на несколько несущих частотах.

8. Установлена возможность  создания геодезических сетей  сгущения в виде отдельных  фигур трилатерации, линейно-угловых построений и линейными засечками в тех случаях, когда прямая видимость по сторонам закрывается лесными полосами. Такие построения дают большой экономический эффект, так как из комплекса геодезических изысканий исключаются полевая рекогносцировка* постройка наружных знаков и определение элементов приведений.

9. Разработана методика  радиодальномерных измерений, позволяющая уменьшить погрешности из-за отражения радиоволн от сильно отражающей /водной/ поверхности при малой разности хода прямого и отраженного сигналов. При этом дан анализ точности радиодальномерных измерений на различных участках кривой из-за отражения и выведены формулы экстремальных погрешностей для участков "выброса" и "плоских" участков. Получены формулы ширины участков выбросов, обеспечивающие попадание диапазона измерений на "плоские" участки.

Для практической реализации этой методики выведены формулы и  составлены таблицы высот станций  радиодальномера над подстилающей поверхностью, с помощью которых  представляется возможность проектировать трассы радиодальномерных измерений с расчетом попадания диапазона несущих частот на "плоские" участки кривой из-за отражения.

Дано теоретическое обоснование  возможной причины исчезновения круговой развертки при наличии  отражения радиоволн от подстилающей поверхности и выведена формула  диапазона несущих частот, в котором  может отсутствовать развертка, и рассмотрен пример определения  ширины этого диапазона.

Установлено, что при выполнении наблюдений над водными поверхностями  по предложенной методике, точность радиодальномерных измерений практически остается такой же, как и при измерениях над поверхностями, обеспечивающими диффузное отражение радиосигналов, что позволяет рекомендовать радиодальномеры десятисантиметрового диапазона /РДГ, РДГВ и другие/ для измерения расстояний при построении геодезических сетей сгущения над водными источниками /озерами, водохранилищами и др./.

10. Показана эффективность  проложения радиодальномерной по-лигонометрии для обеспечения реконструкции магистрального канала.

11. Разработана методика  выполнения топографо-геодезических  работ с применением электромагнитных  дальномеров при планировке орошаемых  земель, включающая создание геодезической  сети сгущения, перенесение проекта  оросительной системы в натуру, разбивку опорной и заполняющей  сети квадратов.

12. Разработан вариантный  способ уравнивания линейно-угловых  сетей, стороны которых измерены  радиодальномерами в аномальных  условиях. Уравнивание сетей этим  способом предлагается выполнять  сразу в нескольких вариантах,  заранее назначив в каждом  из них средние квадратические погрешности измерения сторон. За окончательный результат уравнивания принимают, такой, в котором в пределах точности определения самой погрешности ЭД^ одинаковы: средняя квадратическая погрешность единицы веса ^ , полученная после уравнивания по поправкам в стороны и углы, и погрешность измерения угла ГП^ , принятая при вычислении весов сторон в качестве точного значения (стандарта) единицы веса, т.е. имеет место неравенство | Ш^- ^ .

Для практической реализации способа вариантов разработаны  алгоритм и программа для уравнивания  линейных и линейно-угловых сетей  на ЭВМ.

Предложенный способ уравнивания  рекомендуется применять в тех  случаях, когда точность измерения  углов может быть оценена надежно, а точность линейных измерений известна лишь приближенно, в частности при  радиодальномерннх измерениях в узком диапазоне несущих частот, при измерениях сквозь препятствия (лесные полосы, редкий лес и т.п.), когда нарушается четкость круговой развертки и разрыва, а также при специальных исследованиях точности радиодальномерннх измерений в специфических условиях прохождения радиосигнала, когда не представляется возможным определить эталонную длину линий. В частности, точность измерений радиодальномером может быть установлена путем построения и уравнивания типовых линейно-угловых фигур (например, геодезических четырехугольников), углы в которых измерены с высокой точностью, позволяющей принять их в качестве эталонных значений.

13. Выполненными теоретическими  и математико-статистическими исследованиями  влияния погрешностей исходных  дирекционных углов и углов  поворота на точность полигонометрических  ходов установлено, что при  одинаковой точности указанных  погрешностей влияние погрешностей  углов поворота является преобладающим,  как на уравненные ординаты  средних точек ходов, так и  на дирекционные углы сторон.

Установлено, что использование  гиротеодолитов Ги«-Б2 при построении геодезических сетей сгущения в комплексе с разреженной привязкой границ землепользовании обеспечивает получение исхо, ных дирекционных углов в геодезических сетях сгущения 1-2 разрядов.

Выполненными теоретическими и экспериментальными исследованиями открыты большие возможности  применения электромагнитных дальномеров  и гиротеодолитов для построения геодезических сетей сгущения на территории сельскохозяйственных предприятий.

На основе этих исследований под руководством диссертанта в 1976 году Главным управлением землепользования и землеустройства МСХ РСФСР утверждены и изданы "Технические указания по разреженной привязке границ землепользования на базе применения электронных дальномеров", которыми пользуются проектные институты по землеустройству при выполнении работ по разреженной привязке границ землепользований.

С 1979 года разреженная привязка границ землеполвзований производится Центральным проектным институтом сельскохозяйственных аэрогеодезических изысканий (ВЙСХАГИ), предприятием № 7 ГУГК в областях Нечерноземной зоны РСФСР /Московская, Костромская и др./, Украинским филиалом ВИСХАГИ на Украине, Молдавским проектным институтом по землеустройству МЬлдгипрозем в Молдавии.

По расчетам института  Центргипрозем, новая технология разреженной привязки границ землепользований, по сравнению с традиционной на основе проложеиия теодолитных ходов дает экономию средств порядка 30$ и поднимает на качественно новую ступень значение опорных межевых знаков, как носителей геодезической информации на территории сельскохозяйственных предприятий, обеспечивая пунктами геодезической сети инженерные проекты землеустройства, мелиорации и сельского строительства.

Список  литературы: 

1. Агекян Т.А. Основы теории ошибок для астрономов и физиков.-М., "Наука", 1972, 170 с.

2. Багреев А.И. О создании единой геодезической сети на территории сельскохозяйственных предприятий. -Сборник науч.трудов БСХА "Землеустройство, планировка сельских населенных пунктов и геодезия", т.66, 1970, с. 162-167.