Реферат на тему:

Про можливості швидкої статичної технології

На сучасному етапі розвитку геодезії оновлення та згущення державних
мереж – це задачі, які вирішують із застосуванням супутникових
технологій [1] . При цьому необхідно здійснювати раціональний вибір
GPS-технології для кожної з поставлених задач .

Згущення державних мереж є одним з масових видів геодезичних робіт .
Масовість цієї задачі вимагає ретельного вибору відповідної технології.

Для раціонального використання GPS-обладнання необхідно не тільки
забезпечувати польові бригади  засобами транспорту та зв’язку, але
застосовувати такі GPS-технології, які дають потрібну точність при
високій продуктивності робіт.

Однією з прогресивних і високопродуктивних є швидка статична технологія,
запропонована фірмою TRIMBLE (США) і названа нею FAST STATIC. Інші
фірми  вже  також виготовляють  приймачі, які здатні використовувати цю
технологію. В них вона найчастіше зустрічається як технологія RAРID
STATIC. Ця технологія дозволяє суттєво скоротити  порівняно з класичною
статичною технологією час спостережень на пунктах, які визначаються.

У зв’язку з вище сказаним, нами проведені експерименти для перевірки
точності визначення довжин векторів та перевищень кінців векторів, тобто
тих величин, як отримуємо безпосередньо після первинної обробки
вимірювань GPS-приймачем,  визначених швидкою статичною технологією як
при відсутності так і при наявності перешкод для проходження сигналів
супутників на приймач.

Для експериментальних спостережень використано три двочастотні приймачі
GEODETIC SURVEYOR 4000 SSE фірми TRIMBLE.

Перший експеримент проведено на двох багатоцентрових базисах, що
знаходяться у Львівській області і створені для дослідження електронних
тахеометрів та світловіддалемірів. Один з базисів розташований у
відкритій місцевості, а другий –  біля одноповерхових будівель,
металевих предметів, дерев та чагарників. Тобто на одному базисі маємо
ідеальні умови для проходження сигналів супутників, а на другому ці
умови для GPS-спостережень  не є  задовільними. Але при цьому вони є
такими, що нерідко зустрічаються на пунктах полігонометрії, до яких
здійснюється прив’язка GPS-мереж згущення.

Базиси періодично проходять метрологічну атестацію. Довжини відрізків
базисів та перевищення їх кінців відомі з багаторазових високоточних
вимірювань. Довжини відрізків після створення базисів вимірювались
декілька разів  базисними інварними приладами, а пізніше високоточним
інтерференційним віддалеміром ПЛД 1М. Перевищення кінців відрізків
базису у відкритій місцевості визначені з точністю нівелювання 2 класу,
а в місцевості з перешкодами – нівелюванн 3 класу. Ці значення довжин
відрізків базисів та перевищення названі еталонними і використовувались
для порівняння із їх значеннями, отриманими з GPS-спостережень.

Зазначимо, що перший пункт базису у відкритій місцевості механічно
знищений, тому спостереження виконано на 10-ти інших пунктах. Загальна
довжина цього базису —   3 км.

Довжина базису в місцевості з перешкодами – 300 м. Він закріплений 5-ма
пунктами.  Обидва базиси закріплені трубними знаками, до верхньої
поверхні кожного з них  приварена горизонтальна металева пластина з
отвором для станового гвинта. Труба знаку має боковий   отвір для
доступу до гвинта.

На першому базисі проведено три цикли швидких статичних спостережень,
два весною і один – влітку. Тривалість сесій не перевищувала 10 хвилин.
Нагадаємо, що при швидкій статичній технології після набору необхідної
кількості спостережень приймач виключається автоматично [2]. Тому у
відкритій місцевості при якісному зв’язку з супутниками тривалість сесій
становить декілька хвилин.   В кожному з циклів були визначені
GPS-приймачами довжини дев’яти одинарних відрізків та перевищення кінців
цих відрізків. Їх значення порівнювались з еталонними. Результати
порівняння наведені в таблицях 1 і 2.

Таблиця 1

Відхилення   виміряних GPS-приймачами  довжин відрізків першого базису
від еталонних довжин

Відрізки першого базису Наближена довжина, м ds1 i, мм ds2 i, мм ds 3
i, мм

2-3 24 -2 0 0

3-4 97 2 2 2

4-5 95 -1 -1 1

5-6 96 -2 3 -3

6-7 97 0 3 3

7-8 488 0 -5 -5

8-9 518 1 -4 -4

9-10 499 7 -5 5

10-11 1034 -4 2 2

Таблиця 2

Відхилення   виміряних GPS-приймачами  перевищень кінців відрізків
першого базису від еталонних перевищень

Відрізки першого базису Наближене перевищення, м dh1 i, мм dh2 i, мм dh3
i, мм

2-3 0,35 11 -6 -1

3-4 -1,01 -22 -6 -3

4-5 -0,10 45 26 20

5-6 -0,60 -20 -14 -15

6-7 1,30 24 21 42

7-8 -1,51 -12 -8 -8

8-9 0,60 1 5 13

9-10 0,59 22 14 14

10-11 0,20 9 0 7

В таблицях відхилення позначені буквою d, довжини векторів s,
перевищення – h, 1,  2,   3 – номери циклів та  і – номер відрізка.

Вважаючи відхилення істинними помилками  за загальновідомою формулою
обчислені середні квадратичні похибки msj   виміряних довжин векторів та
 mhj – виміряних перевищень. Тут j —  номер циклу спостережень. Значення
середніх квадратичних помилок довжин векторів та перевищень, отриманих
за результатами кожного циклу спостережень, зведені в таблицю 3.

У [2] вказано, що при вимірюванні швидкою статичною технологією 
векторів довжиною до 20 км, приймачі GEODETIC SURVEYOR 4000 SSE
забезпечують точність як довжин, так і перевищень кінців базису  20 мм  
+  10-6S. Як бачимо, довжини векторів до 3 км  визначаються цієї
технологією при ідеальних умовах спостережень з точністю 3 мм, а
перевищення – 20 мм. Тобто точність не є нижчою від вказаної в
технічному описі приймачів.

Таблиця 3

Середні квадратичні похибки виміряних довжин відрізків базисів та їх
перевищень

?

h

Ae??

Ae??

?????????????Цикл 3 Цикл1 Цикл 2 Цикл 3

Перший 3,0 3,2 3,2 21,9 13,6 17,9

Другий 17,5 6,2 — 19,0 59,4 —

На другому базисі проведено два цикли спостережень: один весною, коли
листя на деревах і чагарниках ще не було, а другий літом, коли дерева і
чагарники були вкриті листям. Тривалість спостережень в першому циклі
була до 15 хвилин, а в другому – до 20 хвилин.

В кожному циклі визначено довжини чотирьох одинарних відрізків базису і
три сумарних відрізки, тобто разом проведені спостереження на 7-ми
векторах. Результати порівняння довжин векторів і їх перевищень,
визначених приймачами, з їх еталонними значеннями, наведені в табл. 4 .

Таблиця 4

Відхилення   виміряних GPS-приймачами  довжин відрізків другого базису і
перевищень від еталонних довжин і перевищень

Відрізки другого базису Наближена довжина, м ds1 i, мм ds2 i, мм
Наближене перевищення, м dh1 i, мм dh2 i, мм

1-2 24 2 8 -0,04 -13 20

1-3 144 -13 12 -0,20 -23 -104

1-4 264 33 -3 -0,30 -5 -60

1-5 313 19 -1 -0,37 34 -89

2-3 120 1 2 -0,16 -20 8

3-4 120 -1 -7 -0,10 13 32

4-5 50 23 1 -0,07 -09 -29

Обчислені за даними табл. 4  середні квадратичні похибки виміряних
довжин та перевищень зведені також в табл. 3. Із цієї таблиці бачимо, що
похибки виміряних величин на цьому базисі є значно більшими, ніж на
першому. Отже наявність перешкод приводить до зниження точності як
довжин, так і перевищень. Але точність виміряних довжин не є меншою від
вказаної в технічному описі приймачів, тобто не перевищує 20 мм.
Точність перевищень є задовільною тільки при відсутності листяного
покриття на деревах і чагарниках. Влітку, коли сигнали супутника
проходили через крони дерев та чагарники, вкриті листям, точність
перевищень зменшилась приблизно в 3 рази.

Для перевірки впливу проходження сигналів супутників через крони дерев з
листяним покривом на точність визначення довжин і перевищень швидкою
статичною технологією  проведено експеримент на ділянці державної мережі
2 класу із п’яти пунктів, схема якої показана на рисунку. Сторони 
мережі  мають довжини від 10 до 26 км. Всіх сторін в мережі — 9. На 
пунктах мережі немає перешкод для проходження сигналів супутника на
приймач. Середня довжина сторони цієї мережі 19 км. Цю мережу названо
першою.

До цієї мережі був приєднаний ще один, шостий пункт, розташований на
краю лісу так, що сигнали супутників на антену приймача, встановлену на
ньому, частково проходили крізь крони дерев. Її названо другою.
Положення шостого пункту було вибрано так, щоб середня довжина сторони в
новій мережі залишилася незмінною.

В програму експерименту входили спостереження дев’яти векторів в першій
мережі, показаних на рисунку суцільною лінією. Крім цього передбачено 
спостереження п’яти векторів, які з’єднують всі пункти першої мережі з
п. 6. Вони показані на рисунку штриховою лінією. Таким чином в другій
п’ять із чотирнадцяти векторів  визначені за спостереженнями на пункті з
поганою прохідністю сигналів супутників.

Спостереження на цій мережі проведено влітку швидкою статичною
технологією. Тривалість сесій на всіх пунктах мережі не перевищувала 11
хвилин, а на п. 6  вона становила 20 і більше хвилин.

Рис. Схема мережі

Всі отримані з обробки програмою TRIMVEC довжини векторів приведено на
площину в проекції Гаусса-Крюгера. Дальше виконано врівноваження мережі
із п’яти пунктів корелатним способом, а потім – мережі із шести пунктів.
Метод врівноваження вибраний такий, який дозволив врівноважити мережу
без вихідних пунктів, щоб виключити їх вплив на оцінку точності
виміряних сторін мережі [3]. За отриманими з врівноваження поправками
визначено середні квадратичні похибки виміряних сторін мереж із п’яти і
із шести пунктів. Вони наведені в табл. 5.

Таким методом врівноважені також виміряні перевищення мереж . Отримані
значення середніх квадратичних помилок перевищень наведені  також в 
табл. 5.

Таблиця 5

Середні квадратичні похибки виміряних сторін та перевищень в першій і
другій мережах

Мережа СКП довжин сторін, мм СКП перевищень, мм

перша 40 20

друга 61 341

 Отримані значення середніх квадратичних помилок в першій мережі
відповідають точності вимірювання параметрів векторів приймачами
GEODETIC SURVEYOR 4000 SSE. За формулою середньої квадратичної похибки
довжини вектора і перевищення його кінців із [2]  ці похибки при довжині
вектора 19 км  повинні дорівнювати 39 мм. Після включення в мережу
пункту, на якому сигнали супутників проходили на приймач крізь крони
дерев, похибки довжин сторін зросли на 50% і є більшими від вказаних в 
технічному описі приймачів. Похибки перевищень різко зросли і стали
зовсім незадовільними. Отже результати отримані на базисах підтвердились
і в мережах.

На основі проведеного експерименту можна зробити такі висновки:

Вказану в технічному описі приймачів точність довжин та перевищень
векторів швидкою статичною технологією можна отримати тільки при
відсутності перешкод для сигналів супутників.

При наявності перешкод у швидкій статичній технології різко падає
точність визначення перевищень і стає незадовільною.

При проходженні сигналів супутників через крони дерев точність
визначення довжин векторів швидкою статичною технологією зменшується і є
в порівнянні з вказаною в технічному описі приймачів на 50 % нижчою.

При вимірюваннях на заліснених територіях спостереження швидкою
статичною технологією рекомендується проводити ранньою весною, або
пізньою осінню, коли відсутній листяний покрив на деревах і чагарниках.

Література

Основні положення про державну геодезичну мережу.- К.: ГУГКіК, 2000.

Series 4000 Application  Guide, Part Numer: 233861-00, 1994.

Михайлович К. Геодезия (уравнительные вычисления).- М.: Недра, 1984.

Похожие записи