Применение современных геодезических технологий для создания крупномасштабных топографических планов

    GPS (англ.  Global Positioning System) — обеспечивающие измерение времени и расстояния навигационные спутники; глобальная система позиционирования — спутниковая система навигации, часто именуемая GPS. Позволяет в любом месте Земли (включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США.

   Несмотря на то, что изначально проект GPS был направлен на военные цели, сегодня GPS всё чаще используются в гражданских целях. GPS-приёмники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны, КПК и онбордеры. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.

   Геодезия: с помощью GPS определяются точные координаты точек и границы земельных участков

   Картография: GPS используется в гражданской и военной картографии

   Навигация: с применением GPS осуществляется как морская так и дорожная навигация

  Спутниковый мониторинг транспорта: с помощью GPS ведётся мониторинг за положением, скоростью автомобилей, контроль за их движением

   Сотовая связь: первые мобильные телефоны с GPS появились в 90-х годах. В некоторых странах, например США это используется для оперативного определения местонахождения человека, звонящего 911. В России в 2010 году начата реализация аналогичного проекта - Эра-глонасс.

   Тектоника, Тектоника плит: с помощью GPS ведутся наблюдения движений и колебаний плит

   Геотегинг: информация, например фотографии "привязываются" к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приёмникам

  

   Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время GPS системы. Таким образом, для определения координат и высоты приёмника, используются сигналы как минимум с четырёх спутников

      Наибольшее распространение при кадастровом картографировании получило комплексное использование GPS- приемников и электронных тахеометров. При этом производят синхронные GPS- наблюдения на нескольких пунктах с известными координатами (опорных пунктах) и на определяемых пунктах, причем эти пункты могут как совпадать, так и не совпадать с поворотными точками границ земельных участков. В последнем случае пункты играют роль связующих, т.е. они обеспечивают привязку измерений координат границ земельного участка, полученных с помощью электронных тахеометров, к выбранной системе координат. Тахеометрические измерения выполняются полярным методом со съемочных станций, координаты которых, в свою очередь, определяются методом свободной станции.

    GPS- измерения чаще всего производятся статическими методами, хотя иногда можно применять и кинематические. Это зависит от требуемой точности определения координат, ресурсов времени, типа приемника, наличия транспортных средств и путей их перемещения между определяемыми точками и т.д.

    Чем более открыта местность, на которой производятся полевые измерения, тем больше возможностей применения GPS- технологий для определения координат точек границ земельных участков. Если местность достаточно свободна от препятствий и по ней возможно передвижение на автомобиле или вездеходе, то GPS-приемник может быть установлен на мобильном транспортном средстве и включен в один из кинематических режимов. Во время движения координаты точек по траектории могут измеряться с интервалом в одну секунду с сантиметровой точностью. Это в значительной степени повышает эффективность выполнения полевых кадастровых работ.

   Ведущие производители GPS-приемников учитывают тенденцию на интеграцию различных технологий выполнения полевых геодезических работ при выпуске новых образцов оборудования. Например, в середине октября 1998 года фирма Trimble Navigation, известный в мире производитель GPS-приемников, представила на рынок свой первый электронный тахеометр TTS 500.

Точность

  Типичная точность современных GPS-приёмников в горизонтальной плоскости составляет примерно 10-12 метров при хорошей видимости спутников (такая же как и у ГЛОНАСС ). На территории США и Канады имеются станции WAAS, передающие поправки для дифференциального режима, что позволяет снизить погрешность до 1-2 метров на территории этих стран. При использовании более сложных дифференциальных режимов, точность определения координат можно довести до 10 см. К сожалению точность любой СНС сильно зависит от открытости пространства, от высоты используемых спутников над горизонтом.

Недостатки

   Общим недостатком использования любой радионавигационной системы является то, что при определённых условиях сигнал может не доходить до приёмника, или приходить со значительными искажениями или задержками. Например, практически невозможно определить своё точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле. Так как рабочая частота GPS лежит в дециметровом диапазоне радиоволн, уровень приёма сигнала от спутников может серьёзно ухудшиться под плотной листвой деревьев или из-за очень большой облачности. Нормальному приёму сигналов GPS могут повредить помехи от многих наземных радиоисточников, а также от магнитных бурь.

   GPS это американская система, но Россия не отстает, она разработала  ГЛОНАСС (российский аналог GPS)

   ГЛОба́льная НАвигацио́нная Спу́тниковая Систе́ма (ГЛОНА́СС) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR GPS. В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Федеральное космическое агентство (Роскосмос) и ОАО «Российские космические системы».

   Компания «ГЛОНАСС-Навигатор» вошла в круг операторов, оказывающих услугу мониторинга (трекинга) транспортных средств (ТС) и других мобильных объектов. Это относительно новая для России услуга, и она с каждым днем становится все более востребованной. Подключившись к ней, менеджмент автотранспортных и логистических предприятий, таксомоторных парков, речных и морских судоходств и проч. может вывести на более высокий качественный уровень свои бизнес-процессы.

   В рамках услуги заказчик получает в электронном визуальном и текстово-табличном виде детальную телематическую информацию о ТС своего парка со спутников ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США): где именно и в течение какого времени находятся ТС. Данные сведения отражаются на электронных картах местности, маршруты в которых разбиты на участки с контрольными точками. К каждой из точек дается подробный комментарий о протяженности отрезка пути, периоде нахождения транспортного средства в его границах, скорости движения ТС и т.д. Сопоставление данной информации с иными учетами, например маршрутными листами, дает возможность проанализировать, где, как, когда и по какому назначению использовались ТС.

   Оборудование системы «ГЛОНАСС-Навигатор» отличается от аналогов своей индивидуальностью, вариативностью комплектации, компактностью терминала и исполнительных устройств, низкими токами потребления (6 – 14 мА), что позволяет аккумуляторной батарее не разрядиться в течение ТРЕХ месяцев. При разработке и тестировании своего оборудования, формировании пакета услуг, включая мониторинговую, мы учли особые российские условия эксплуатации и готовы в любой момент корректировать функциональные возможности системы под любого клиента. Гибкий потенциал системы «ГЛОНАСС-Навигатор» позволяет дополнить функцию мониторинга опцией охраны ТС.

 

 

 

2.2.  Обоснование оптимальной технологии  ведения полевых работ с  целью съёмки элементов ситуации и рельефа

 

Топографические съемки выполняются следующими методами:

• стереотопографическим;
• комбинированным аэрофототопографическим;
• мензульным;
• наземным фототопографическим (фототеодолитная съемка);
• тахеометрическим или теодолитным.

   Наземная    фототопографическая    съемка    применяется    как самостоятельная   в   горных  районах,  так   и   в   сочетании   с  аэрофототопографической - в горных районах и городах.

  В  отдельных случаях (отсутствие материалов аэрофотосъемки  или наземной  фотосъемки  местности, экономическая нецелесообразность, небольшие участки и т.п.) применяются мензульная, тахеометрическая или теодолитная съемки.

  В нашем случае  используем тахеометрическую съемку.

   Тахеометрическая съемка производится, как правило, тахеометрами и, как исключение, теодолитами.

   При коэффициенте дальномера, не равном 100, изготовляются специальные рейки с учетом постоянной дальномера. При съемке тахеометрами применяются специальные рейки.

   До начала тахеометрических работ геодезическая основа, включая пункты сетей съемочного обоснования, должна быть доведена до плотности, обеспечивающей возможность проложения тахеометрических ходов с соблюдением технических требований, приведенных в табл. 1.

   Таблица 1.

       

Масштаб съемки	1:2000
Максимальная длина  хода, м	600
Максимальная длина  линий, м	200
Максимальное число  линий в ходе	5

                                       

    Плотность тахеометрических ходов должна обеспечивать проведение съемки при условии соблюдения допусков, указанных в табл. 2.

    Таблица 2.

Масштаб съемки	1:2000
Сечение рельефа, м	0,5
Максимальное расстояние между пикетами, м	40
Максимальное расстояние от инструмента до рейки при съемке рельефа, м	200
Максимальное расстояние от инструмента до рейки при съемке контуров, м	100

 

   Измеренные на станции расстояния до пикетных точек, горизонтальные и вертикальные углы (или превышения на пикетные точки) записывают в пикетный журнал.

    Параллельно с пикетным журналом на каждой станции ведутся кроки (абрис). Кроки ведут условными знаками (с пояснительными подписями), примерно выдерживая масштаб съемки, на отдельных для каждой станции листах, ориентированных по ходу, на которых указывают направление ориентирования лимба. В кроки зарисовывают все пикетные точки. При этом показывают характерные линии рельефа (тальвеги, водоразделы, перегибы скатов и др.) и схематично рельеф горизонталями.

    Реечные точки должны без пропусков и равномерно покрывать территорию съемки. Для обеспечения этого требования производят детальный осмотр местности, подлежащей съемке с данной станции, и сопоставляют данные осмотра с абрисами и кроки соседних станций.

   Выполнение полевых работ при тахеометрической съемке необходимо сочетать с незамедлительной полной камеральной обработкой материалов съемки, при этом должно быть выполнено следующее:

       а. Проверка полевых журналов и составление подробной схемы съемочного обоснования.

       б. Вычисление координат и высот точек (до 0,01 м) тахеометрических (теодолитных) ходов.

       в. Вычисление в полевых журналах отметок всех пикетов на станции.

       г. Накладка точек съемочного обоснования, тахеометрических (теодолитных) ходов, пикетных точек; проведение горизонталей и нанесение ситуации.

В результате производства тахеометрической съемки представляются:

• абрисы к соответствующим планшетам;
• журналы тахеометрической съемки;
• план тахеометрической съемки;
• схема съемочного обоснования;
• формуляр плана;
• ведомости вычисления координат и высот точек съемочного обоснования;
• акты контроля и приемки работ.

 

 

 

 

 

3. Краткий обзор современного программного обеспечения, которое может быть использовано для составления топографических планов, с обоснованием использования оптимального варианта

 

 

   После полевых  работ наступает завершающий этап  - это камеральные работы или обработка полученных данных. В наше время существует множество  программ, с помощью которых составляют топографические планы.