Руководство по геодезических сетей с использованием спутниковых систем

Страницы и текст этой инструкции

Скачать ГКИНП 01-271-03 Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS

Дата актуализации: 12.02.2016

ГКИНП 01-271-03

Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS

Обозначение:	ГКИНП 01-271-03
Обозначение англ:	GKINP 01-271-03
Статус:	Действует
Название рус.:	Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS
Дата добавления в базу:	01.09.2013
Дата актуализации:	12.02.2016
Дата введения:	03.07.2003
Область применения:	В Руководстве изложены сведения о спутниковых радионавигационных системах (СРНС) ГЛОНАСС и GPS, классификации спутниковых городских геодезических сетей, освещены принципы построения городской геодезической сети с использованием спутниковых технологий, этапы создания и реконструкции городских геодезических сетей.
Оглавление:	1 Введение 2 Общая часть 3 Предпроектное обследование пунктов и контрольные измерения 4 Проектирование геодезических работ. Сбор топографо-геодезических материалов 5 Полевые работы 6 Реконструкция участков геодезических сетей методом полигонометрии 7 Камеральная обработка и уравнивание спутниковых измерений 8 Совместное уравнивание городских геодезических сетей 9 Составление каталогов Приложение 1 Типовые схемы спутниковых городских сетей Приложение 2 Карточка спутниковых наблюдений на пункте Приложение 3 График понижения геометрического фактора Приложение 4 Схемы привязки при внецентренной установке спутникового приемника Приложение 5 Минимальное количество сеансов наблюдений Приложение 6 Прием и сохранение полевых данных Приложение 7 Правила составления абрисов местоположения пунктов Приложение 8 Список принятых сокращений Приложение 9 Перечень материалов окончательно завершенных работ на города, поселки городского и сельского типа Приложение 10 Перечень материалов геодезических работ в городах, пгт, поселках сельского типа и по договорным работам, подлежащих передаче на хранение, и адреса их рассылок Приложение 11 Требования к оформлению отчетных материалов с применением ЭВМ Приложение 12 Требования по архивации информации для передачи на хранение Приложение 13 Технологическая схема обработки городских геодезических сетей Приложение 14 Образцы списков обследованных, восстановленных и утраченных пунктов Приложение 15 Характеристика качества ходов полигонометрии Приложение 16 Ведомость поправок в углы и линии по результатам уравнивания полигонометрии Приложение 17 Список координат и высот пунктов (каталог координат в ГСК и МСК) Приложение 18 Создание схем в цифровом виде Приложение 19 Условные знаки для оформления схем городских геодезических сетей Приложение 20 Преобразование координат из МСК в ГСК и обратно по полным формулам Приложение 21 Образец заполнения справки о местной системе координат Приложение 22 Образцы ведомостей сравнения координат и длин линий Приложение 23 Преобразование прямоугольных пространственных координат в геодезические и обратно Приложение 24 Перевычисление координат из государственной геоцентрической системы координат в систему координат МГС и обратно Приложение 25 Перевычисление геодезических координат в плоские прямоугольные и обратно Приложение 26 Схема деформации старой сети Приложение 27 Литература
Разработан:	Московский АГП МИИГАиК Верхневолжский АГП
Утверждён:	13.05.2003 Федеральная служба геодезии и картографии России (Russian Federation Federal Geodesy and Cartography Service 84-пр)
Издан:	ЦНИИГАиК (2003 г. )
Расположен в:	Строительная база Экология МАТЕМАТИКА. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ Астрономия. Геодезия. География Строительство Нормативные документы Нормативные документы органов надзора Нормативные документы по геодезии и картографии
Нормативные ссылки:	ГОСТ Р 51794-2001 «Аппаратура радионавигационная глобальной навигационной спутниковой системы и глобальной системы позиционирования. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек»

Контрольная работа 5
СПУТНИКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАНОВО-ВЫСОТНОЙ ПРИВЯЗКИ ОПОЗНАКОВ

Цель работы: Освоить методы спутниковой технологии развития съёмочного обоснования для получения координат и высот местности (планово-высотных опознаков)

Литература:

1 Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS.М., ЦНИИГАиК, 2003 с. 182

2 Федотов Г.А. Инженерная геодезия: Учебник.- 3-е изд., испр.-М.: Высш.шк., 2006.-463 с.: ил.

3 Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных сиситем в геодезии. В2.Т2. Монография/К.М.Антонович; ГОУ ВПО «СГГА».-М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006.-360с.

4 Инструкция по развитию съёмочного обоснования и съёмке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS.М., ЦНИИГАиК, 2002, 124с

^

— карта масштаба 1:25000 с обозначенными на ней исходными пунктами плановой ( четыре пункта триангуляции 3кл.) и высотной геодезической основы ( четыре репера Ш кл.);

— линейка;

— карандаш;

— тетрадь для записей.

^ :

1 Описать краткие сведения о системах ГЛОНАСС и GPS, методах и режимах спутниковых определений

2 Проектирование базовой станции и GPS сети на карте масштаба 1:25000 для планово-высотной привязки опознаков спутниковой технологией;

3 Планово-высотная привязка опознаков.

^

1Что из себя представляют отечественная и американская глобальные навигационные спутниковые системы?

2 В чём сущность абсолютных и относительных методов определения местоположения точек?

3 Назовите методы относительных спутниковых определений.

4 Какие требования предъявляются к выбору базовой станции?

5 От каких факторов зависит время наблюдений, необходимых для Статических измерений?

6 Какие требования предъявляются к проектированию GPS-сети?

7 В чём заключается планово-высотная привязка опознаков GPS приёмниками?

^
1 Описание кратких сведений о системах ГЛОНАСС и GPS, методов и режимов спутниковых определений
В настоящее время плановые и высотные координаты опознаков определяют через орбитальный комплекс навигационных искусственных спутников Земли.

Сущность спутниковой технологии развития съёмочного обоснования и съёмки ситуации и рельефа состоит в использовании глобальной навигационной спутниковой системы и системы вычислительной обработки для получения координат и высот планово-высотных опознаков.

Отечественная глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС после полного развёртывания будет включать 24 спутника, находящихся на высоте 19 100 км.

Глобальная навигационная спутниковая система США GPS (Global Positioning System) включает не менее 21 рабочего и 3 резервных спутников, находящихся на высоте 20 000 км.

Аппаратура для приёма спутниковых радиосигналов (спутниковый приёмник) состоит из следующих функциональных элементов:

— антенны;

— блока приёма радиосигналов;

— микропроцессора;

— блока управления;

— блока индикации с дисплеем;

— запоминающего устройства;

— устройство связи с внешней ЭВМ;

— блока питания.

Определение местоположения точки, на которой размещён спутниковый приёмник, осуществляется по измеряемым с помощью этого приёмника расстояний до наблюдаемых спутников.

Местоположение точки может быть получено с использованием глобальных навигационных спутниковых систем, как из абсолютных, так и из относительных определений.

Абсолютные определения выполняются по принципу пространственной обратной линейной засечки, образованной измеренными псевдодальностями до 4-х и более спутников с одной точки, на которой размещён спутниковый приёмник. Точность абсолютных определений местоположения точек ограничена рядом факторов, подробно изложенных в монографии[3]. Всё это приводит к тому, что стандартная точность определения местоположения абсолютным методом может достигать до 100 метров, а такая точность не позволяет использовать этот метод при развитии съёмочного обоснования.

Метод относительных (дифференциальных) определений основан на использовании не менее двух приёмников. Один приёмник постоянно установлен в пункте с известными координатами в общеземной системе координат WGS – 84 или ПЗ – 90. Его называют опорной станцией или коллективной базовой станцией (БС). Второй приёмник находится в точке, координаты которой необходимо определить. Для этого приёмника используется термин – мобильная станция (МС). В основе этого метода положен принцип компенсации сильно коррелированных погрешностей при одновременном определении расстояний до одних и тех же спутников.

Спутниковые определения относительными методами обеспечивают определение плановых координат и высот в системе координат и высот пунктов геодезической основы.

Различают следующие методы относительных спутниковых определений:

— статический (статика) – метод, при котором синхронные наблюдения на базовой станции и подвижной станции, расположенной на определяемой точке, выполняют одним приёмом продолжительностью не менее 1 часа;

— быстрый статический (быстрая статика) – метод, при котором синхронные наблюдения на базовой станции и подвижной станции, находящейся на определяемой точке, выполняют одним приёмом продолжительностью 5-20 минут. Время наблюдения зависит от числа наблюдаемых спутников. Продолжительность наблюдений на точке при применении быстрого статического метода приведена в таблице1
Таблица 1- Продолжительность наблюдений на точке при применении быстрого статического метода

Число наблюдаемых спутников	Продолжительность наблюдений, мин.
4	20 и более
5	10-20
6 и более	5-10

— реоккупация – метод, при котором синхронные наблюдения подвижной станцией на точке выполняют двумя приёмами продолжительностью не менее 10 минут каждый с интервалом между выполнениями приёмов от1 до 4 часов. Приёмы должны быть выполнены одним и тем же приёмником;

— кинематический (кинематика) – метод, при котором один приёмник работает на базовой станции, а второй (подвижная станция) находится в режиме непрерывной работы как во время выполнения приёма на точке, так и во время перемещения между точками.

На каждом пункте и пикете необходимо определять высоту антенны.

2 Проектирование базовой станции и GPS сети на карте масштаба 1:25000 для планово-высотной привязки опознаков спутниковой технологией
Перед началом работы по планово- высотной привязке опознаков необходимо определить базовую станцию. Это точка (пункт), на которой устанавливается базовый приёмник и относительно которой будут производится в дальнейшем спутниковые определения планово-высотных опознаков. В качестве исходных пунктов, с которых будет определяться базовая станция, следует использовать пункты геодезической основы, находящиеся в пределах объекта как можно ближе к его границам или за его пределами. Рекомендуется использовать все пункты ГГС, но не менее 4 пунктов с известными плановыми координатами и не менее 5 пунктов с известными высотами, для того, чтобы обеспечить приведение планово-высотного обоснования в систему координат и высот пунктов геодезической основы [4]. При выборе исходных высотных пунктов необходимо следить, чтобы они не располагались вблизи одной линии [3].

Для определения базовой станции и планово-высотной привязки опознаков с использованием спутниковой технологии, при создании планов масштаба 1:5000 с сечением рельефа 2м, следует применять метод построения сети, приведённый на рисунке 1.

Рисунок1-Схема определения базовой станции методом построения сети

Места расположения опорных станций должны выбираться, исходя из их пригодности для наблюдений с помощью GPS. Хорошее месторасположение должно иметь следующие характеристики:

— под углами выше 15 градусов над горизонтом не должно быть никаких препятствий;

— должны отсутствовать отражающие поверхности, которые могли бы создавать многопутность;

— с точки зрения безопасности следует выбирать места установки в стороне от движущегося транспорта и от случайных прохожих не оставляя аппаратуру без присмотра;

— в окрестности не должны располагаться мощные радио- и телевизион­ные передатчики.

Следует отметить, что опорный приемник необязательно должен быть установлен на пункте с известными координатами. Значительно лучше ор­ганизовывать временные опорные станции на пунктах, которые полностью отвечают перечисленным выше требованиям, чем пытаться производить установку опорного приемника в точке с известными координатами, не соответствующей условиям наблюдений с помощью GPS.

Для удобства работ базовые точки располагают на крышах зданий, в которых разместились бригады топографов. В этом случае в качестве базовых точек используют винты или трегеры с винтом, закреплённые на крыше, для установки антенны GPS приёмника.

Чем точнее будет определена «база», тем качественнее будет выполнена планово-высотная привязка с использованием спутниковой технологии. Поэтому для определения «базы» выбирают статический метод спутниковых наблюдений. На всех пунктах геодезической основы, участвующих в определении «базы», сеанс спутниковых наблюдений длится

не менее 60 минут. Время наблюдения, необходимое для Статических измерений зависит от многих факторов. Компания Trimble рекомендует при наблюдении пяти или более спутников соблюдать продолжительность сеанса не менее 45 минут, при наблюдении четырёх спутников – не менее 60 минут.

Технология Статических измерений обычно используется в проектах, требующих повышенной точности. Нами рекомендован этот метод ввиду того, что наблюдаемые пункты геодезической сети, отмеченные как исходные на картах 1:25000 масштаба, находятся в залесённой местности. Увеличивая время для наблюдения можно получить возможность выбора, при обработке измерений, наиболее лучших интервалов наблюдений с наименьшими помехами от стоящих вокруг деревьев.

Как и для всех GPS измерений Статика требует использования как минимум двух приёмников, при этом каждый приёмник должен одновременно записывать измерения от четырёх общих спутников.

Порядок работы на станции при этом следующий:

— развёртывают комплект спутниковой аппаратуры;

— центрируют штатив с трегером и адаптером над центром пункта;

— устанавливают на адаптер антенну;

— замеряют высоту от центра пункта до антенны, используя рулетку;

— соединяют кабелем антенну с приёмником;

— включают приёмник;

-после того как приёмник установит связь со спутниками (не менее 4-х спутников), включают запись измерений в карту памяти приёмника ( режим регистрации данных);

— по окончании сеанса наблюдения выключают приёмник;

— сворачивают комплект спутниковой аппаратуры.

Одновременно со спутниковыми измерениями подвижным приёмником ведутся наблюдения базовым приёмником, находящимся в одной из комнат здания, на крыше которого находится антенна базового приёмника. Питание базового приёмника осуществляют от сети. В случае отключения электроэнергии приёмник автоматически переходит на питание от внутренних аккумуляторов.

По окончании спутниковых измерений выполняют вычислительную обработку данных наблюдений спутников. Вычислительная обработка производится по следующим этапам:

-предварительная обработка – разрешение неоднозначностей при фазовых измерениях до наблюдаемых спутников, получение координат определяемых точек в системе координат глобальной навигационной спутниковой системы и оценка точности;

— уравнивание геодезических построений и оценка точности.

В качестве программного обеспечения для производства вычислительной обработки используют программные пакеты, входящие в комплект GPS приёмника.
3 Планово-высотная привязка опознаков
Планово-высотная привязка опознаков заключается в опознавании на местности по аэрофотоснимкам чёткого контура в строго заданном проектом районе и определении его координат и отметки с помощью GPS- аппаратуры.

После того, как чёткий контур будет распознан и наколот с точностью 0,1 мм в масштабе создаваемого плана, на лицевой стороне снимка накол обводят окружностью диаметром 10 мм и рядом показывают номер точки (название пункта). В нашем случае для планов масштаба 1:5000 точность опознования и накола составляет 0,5 м.

На обратной стороне аэрофотоснимка рисуется абрис расположения чёткого контура, а накол обводят меньшей окружностью. Здесь же подписывают номер точки и дают краткое описание.

Далее распаковывают и устанавливают на точке GPS-аппаратуру. Все наблюдения на планово-высотных опознаках выполняют в режиме Быстрая статика с периодом наблюдения на каждом из опознаков 30-40мин.

При всех видах съемочных работ действует правило организации перек­рестного контроля с использованием независимых измерений. В зависимости от характера выполняемой работы и требований к точности измерений имеет смысл применить те же самые принципы к съемкам GPS.

Перекрёстный контроль должен быть наиболее тщательно продуман приме­нительно к режиму «Быстрая статика», характеризуемому короткой продол­жительностью наблюдений. Если время наблюдений непродолжительное или плохой геометрический фактор (GDOP), или наблюдаются очень интенсивные изменения ионосферы, то может случиться, что программное обеспечение, применяемое при «пост-обработке», будет разрешать неоднозначность, но результаты могут выходить за установленные допуски по точности.

В зависимости от требуемой точности потребитель должен подготовить способы контроля заново снимаемых точек. Это особенно важно, если про­должительность сеанса наблюдений сведена к минимуму, а рекомендации, касающиеся GDOP, игнорируются.

Для полного независимого контроля необходимо:

— встать на точку второй раз в другое окно наблюдения спутников. При этом гарантируется тот факт, что установка приемника, «соз­вездие» спутников и атмосферные условия будут различными;

— замкнуть траверсный ход базисной линией, соединяющей последнюю точку наблюдений со стартовой точкой;

— провести независимые измерения между точками в такой сети. Частичный контроль может быть произведен за счет использования

двух опорных станций вместо одной. При этом Вы получите для каждой точки два значения ее местонахождения, но каждое значение будет базироваться на использовании наблюдений, полученных одним и тем же мобильным при­емником и при одной и той же его установке.

Ниже приведена схема GPS – наблюдений планово-высотных опознаков.

Рисунок2 – Схема GPS- наблюдений планово-высотных опознаков.