Facebook
YouTube
VKontakte
Instagram

Статьи

Спутниковая геодезия и навигация. Вынос в натуру объектов с помощью GPS в реальном времени

Эта статья рассказывает о том, как одна геодезическая фирма применила GPS кинематику в реальном времени для выноса в натуру площадки под жилищное строительство на горном склоне. Использование традиционных методов связано с большими трудозатратами при работе в таких условиях.

Геодезия стала высокотехнологичной дисциплиной. Произошла радикальная перемена по сравнению с 50-ми годами, когда геодезисты совершенствовали своё мастерство на практике. Сегодня мы используем спутниковую глобальную навигационную систему (GPS) для создания опорных сетей и полевого контроля. Однако многие специалисты всё ещё скептически относятся к её использованию для выноса в натуру строительных объектов. В основном недоверие относиться к высотным отметкам, выдаваемым GPS-приёмниками. Однако при тщательном планировании и калибровки исходной сети эти проблемы становятся решаемыми.

Чуть более года назад наша фирма рассматривала вопрос о необходимости закупки GPS - приёмников. Мы изучали возможности аппаратуры, приценивались, рассчитывали окупаемость вложенных средств и общались с пользователями насколько это было возможно. Оборудование для кинематики в реальном времени (RTK) относительно недавно стало широко применяться в геодезии. Мы решили опробовать эту технологию, однако людям потребовалось некоторое время, чтобы получить доверие к аппаратуре в которой нет возможности что-либо увидеть или "пощупать".

Теперь, когда проект выноса в натуру завершён, хочется поделиться нашим опытом с другими людьми. Благодаря компании Trimble мы разработали определённую методику для этого проекта разбивки. Традиционными методами была создана сеть опорных пунктов по всей границе рабочей площади. После этого с помощью GPS, была проведена контрольная съёмка и отработана методика работы в режиме RTK для определения модели геоида на конкретной территории съёмки.

Проект выноса в натуру был осуществлён на участке в 101 гектар в местечке Рамона, Калифорния. Процесс поэтапного согласования занял более 4-х лет и в окончательном варианте документов рассматривается почти 81 га местности. По результатам оценки почв и окружающей среды определено 20 подходящих мест под строительство домов. Разбивка включала почти 4000 м дорог и более 5000 м границ замаркированной площади. Мы также разметили 20 площадок и подъездных путей к ним.

Несколько факторов сделали этот проект почти идеальным для выноса в натуру с помощью RTK. В первую очередь рельеф местности. Высокие и густые кусты – это типичная растительность, распространенная на береговых горных склонах Южной Калифорнии. Переплетение кустов, деревьев и полыни, делают время от времени проход по ним невозможным. Кроме того, заросли могут ограничивать видимость до 3 м.

Традиционные методы съёмки, использующие оптические приборы или электронные тахеометры обычно требуют множества установок инструмента, высоких реек и рубки визирок. Разметка площадки при использовании обычных геодезических методов включает большое количество контрольных точек. RTK сводит к минимуму число установок прибора и проблему видимости между инструментами. Нам требовалось разметить на открытой площади границы земельных участков и угловые точки, удалённые от них не более чем на 90 м. Для практических целей мы также должны были разметить точки на открытом месте, чтобы была видна следующая точка линии.

Вторая причина, почему мы решили использовать RTK в этом проекте, была в том, что территория была достаточно большая, чтобы эффективно использовать данную аппаратуру. К тому же, площадь была отснята и строго проконтролирована в 1990 г. с использованием обычных методов, так что мы могли осуществлять полный контроль и проверять правильность работы RTK.

Место съёмки включало в себя несколько лугов, отделенных крутыми, покрытыми кустарником, холмами, возвышающимися более чем на 50 м над уровенной поверхностью. На некоторых из них были высокие заросли полыни. По лугам будут проходить подъездные пути и дороги к каждому строительному участку. Создание грунтовых подушек предусмотрено для того, чтобы воспользоваться преимуществом ландшафта. Они были помещены на склонах так высоко, как только это было возможно.

В итоге мы произвели разбивку строительной площадки, как было запланировано и результаты близко соответствовали ожидаемым по проекту. Мы уложились в рамки нашего бюджета и никто не был съеден пумой, заражен болезнью Лайма или укушен гремучей змеей.

Местные требования к съёмке требовали, чтобы наш проект базировался на Североамериканской системе координат 1983 (NAD 83). У нас было множество контрольных геодезических пунктов первого и второго класса на данной территории, так что выполнить это условие не составляло труда. Двадцать плановых и высотных контрольных пунктов были предварительно закреплены для аэрофотограмметрической съёмки. Мы установили каждую такую точку внутри геодезической сети, что позволило нам получить дополнительную информацию и использовать её во время нашей последующей RTK GPS съёмки.

Сначала мы создали сеть для конкретного участка работ. Вообще, можно взять уже существующую сеть, но пункты должны быть легко доступны. Кроме того, сеть должна максимально охватывать место проведения работ. Все пункты нашей исходной сети были спроектированы, измерены и уравнены традиционными методами. Затем мы измерили с помощью GPS (в режиме постобработки), заранее выбранные контрольные пункты и отсняли каждую точку с помощью RTK. В результате, получилось достаточное количество избыточных измерений, чтобы обеспечить хороший контроль.

Мы выполнили повторные замеры созданной ранее сети обоснования и заново вынесли в натуру несколько строительных объектов. В некоторых случаях мы меняли высоту вехи на определяемой точке. После этого сравнивали полученное значение с расчетным. Если что-то оказывалось неправильным, мы выясняли почему. Сами по себе процедуры довольно просты. Поскольку метод съёмки в режиме RTK имеет высокую производительность, мы потратили немного времени на проверку (большинство точек были измерены за несколько секунд).

Проверка

В 1990 наша фирма на участке работ определила местоположение всех существующих опорных пунктов, вместе с высотными реперами. В то время мы использовали электронные тахеометры для планового обоснования и автоматические нивелиры для высотной составляющей. Кроме того, было заложено 20 дополнительных планово-высотных пунктов, которые мы использовали как опознаки при аэрофотосъемке. Все пункты отвечали необходимым требованиям, чтобы служить основой для определения точной модели геоида нашей RTK - съёмки.

В январе 1996 мы повторно выполнили съёмку пунктов аэрофотосъемки вместе с несколькими контрольными геодезическими пунктами первого и второго класса с помощью GPS в реальном времени. Эта операция заняла чуть больше дня. Для этого потребовалось установить базовый приёмник на одном из пунктов первого класса и затем обойти интересующие нас точки. После выполнения первой итерации мы изменили высоту антенн на оговоренную заранее величину и повторили операцию. Время наблюдений на каждой точке составило меньше чем 2 - 3 мин. В результате, мы получили два набора координат для каждого пункта сети. Особенности рельефа, требовали плотной сети радиомодемов и ретрасляторов для передачи дифференциальных поправок, чтобы передвигаться по строительной площадке без постоянного переноса базовой станции. Мы отказались от варианта мощного радио из-за пересечённой местности с сильным перепадом отметок и расположили ретранслятор на господствующих высотах, чтобы обеспечить максимальную зону радиовидимости.

Производительность работ на открытой местности колебалась от 1200 до 2200 м в сутки. Если бы мы использовали обычные геодезические инструменты, то эта цифра составила 500 - 1200 м с большими трудозатратами, потраченными на расчистку линий визирования. Вынос в натуру грунтовых подушек и дорог с помощью GPS аппаратуры тоже оказался крайне эффективным. Превышения, полученные в режиме RTK находились в пределах 2 см от расчётных.

Мы начали проект с двумя приёмниками Trimble 4000 SSE. Позже Trimble дал нам во временное пользование новый 4000 SSI, так чтобы мы могли сравнить производительность. Разница была существенной - 4000 SSI за счёт применения новой технологии обработки сигнала Everest, сокращает время наблюдений на точке и лучше выполняет захват спутникового сигнала, позволяя оператору работать в более густом лесу, чем прежде.

Кроме того, мы столкнулись с некоторыми природными особенностями. Было много гремучих змей, очень большое количество клещей и операторы видели свежие следы пумы. Однако, наша команда принимала надлежащие меры предосторожности, нося высокие сапоги, защищающие от змей и соответствующую одежду, а также использовали всевозможные репелленты. Мы никогда не видели пуму, хотя в этом месте произошло несколько нападений на человека и произошёл один смертельный случай приблизительно в 25 км от нас. В конечном счёте, разбивку нашего объекта произвели как было запланировано и результаты очень близко соответствовали ожидаемым по проекту. Мы уложились в рамки отведённого бюджета, никто не был съеден пумой, заражён болезнью Лайма или укушен гремучей змеей.

Подготовлено по материалам "Civil Engineering", Июнь 1996

Перевод выполнен "Навгеоком" 2002

Дон Нэсланд (Don K. Nasland), Дэвид Джонсон (David Paul Jonson)

Статья взята с сайта компании "Навгеоком"

Главная Материалы Статьи Спутниковая геодезия и навигация. Вынос в натуру объектов с помощью GPS в реальном времени