Глава 1. Особенности современных

ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Современные технологии геодезических работ сформиро­

вались и развиваются на базе автоматизации всех процессов

геодезического производства: полевых измерений и топогра­

фических съемок, математической обработки результатов

измерений и составления планов и карт, создания баз дан­

ных геоинформационных систем (ГИС ) и получения при­

кладной геодезической информации.

Современный уровень автоматизации геодезических ра­

бот характеризуется широким распространением электрон­

ных тахеометров и спутниковых приемников, цифровых

аэросъемочных комплексов, полевых портативных компью­

теров, многофункциональных пакетов программного обеспе­

чения. Разрабатываются новые типы электронных геодези­

ческих приборов. Так, появление лазерных безотражатель­

ных дальномеров обусловило разработку, серийные выпус­

ки и применение в съемочных работах геодезических лазер­

ных сканирующих систем, а при производстве высокоточ­

ных прикладных измерений — универсальных измеритель­

ных систем M O N MOS.

Процессы автоматизации геодезических работ стали не­

прерывными. Результаты измерений электронными прибо­

рами автоматически регистрируются, их файлы передаются

на ПК, обрабатываются с использованием соответствующих

программных комплексов и экспортируются в информаци­

онные системы, например, в ГИС, по ним формируются циф­

ровые модели объектов, электронные топографические пла­

ны и карты.

Переход с бумажных планов и карт на электронные пол^

ностью заменил традиционные в геодезии камеральные ра­

боты на автоматизированные технологии векторизации и

цифрования топографических данных. На основе электрон­

ных планов формируются слои кадастровой, градостроитель­

ной и другой информации. Разработан мощный арсенал про­

граммных средств, который постоянно расширяется и мо-

дернизируется. О н обеспечивает автоматизацию всех видов

камеральных работ.

Многие приборостроительные компании в настоящее вре­

мя выпускают геодезические системы,, включающие элект­

ронные геодезические приборы и универсальные пакеты про­

грамм, позволяющие оперативно проводить практически на

любом объекте все виды геодезических работ в одной систе­

ме. Такие системы характеризуются унификацией автомати­

зированных средств измерений, обработки и формирования

информационных баз данных.

Однако основным импульсом к достижению современно­

го состояния геодезических автоматизированных технологий

стало повсеместное применение в нашей стране электрон­

ных тахеометров и геодезических спутниковых приемников,

которым и посвящено данное пособие. Среди них наиболь­

шее распространение в геодезических работах получила про­

дукция Уральского оптико-механического завода (ФГУ П П О

«УОМ З») , компаний Trimble, Sokkia, Leica, Thales, Nikon,

Pentax и других. Высокая точность, надежность, простота

эксплуатации электронных геодезических средств способству­

ют дальнейшему быстрому развитию современных геодези­

ческих технологий.

Практически все виды геодезических работ проводятся

сейчас электронными приборами. С их появлением работа

геодезиста перешла на уровень информационного обеспече­

ния пространственными данными инженерной деятельности

разных направлений: кадастра и оценки объектов недвижи­

мости, изысканий, проектирования, строительства, эксплуа­

тации застроенных территорий и других. При этом геодези­

ческие спутниковые приемники вытеснили традиционные

методы (триангуляции, трилатерации, полигонометрии) по­

строения опорных геодезических, маркшейдерских и меже­

вых сетей. Электронные тахеометры заменили собой тради­

ционные средства линейных измерений, а также оптические

теодолиты и нивелиры, обогатив при этом методы и техно­

логии ведения полевых работ.

/./. Автоматизация полевых измерений

Дл я автоматизации геодезических полевых измерений и

съемок применяются, в основном, следующие геодезические

приборы:

— спутниковые геодезические приемники систем ГЛОНАСС

H G P S ;

— электронные тахеометры;

— лазерные сканирующие системы;

— цифровые аэрофотосъемочные комплексы;

— электронные теодолиты;

— лазерные дальномеры, в том числе безотражательные;

— электронные (цифровые) нивелиры;

— приборы поиска и съемки подземных коммуникаций.

Спутниковые геодезические приемники предназначены для

определения координат точек местности по принятым от на­

вигационных спутников радионавигационным сообщениям.

С их появлением полностью автоматизирован комплекс по­

левых геодезических работ при построении новых и сгуще­

нии существующих опорных геодезических сетей (ОГС) .

Электронные тахеометры применяются для сгущения ОГС,

построения сетей съемочного обоснования, тахеометрической

съемки, межевания земель, инвентаризации строений, а так­

же в прикладных геодезических работах.

Лазерные сканирующие системы автоматизировали про­

цессы съемки больших массивов точек и используются для

детального отображения сложных фасадов зданий, памят­

ников архитектуры и археологии, положения строительных

конструкций.

Цифровые аэрофотосъемочные комплексы применяются

для цифровой съемки местности с летательных аппаратов.

При этом исключаются фотохимические процессы и исполь­

зование фотоматериалов. Снимаемая информация регистри­

руется и через высокоскоростные интерфейсы переносится

на автоматизированные рабочие места для последующей об­

работки и хранения. Возможны одновременные панхрома­

тическая, многоспектральная съемки. На основе снятой ин­

формации в автоматизированных системах получают элект­

ронные топографические и тематические планы и карты раз­

личных территорий и объектов.

В электронных теодолитах автоматизированы считывание

с ГК и ВК и регистрация результатов угловых измерений.

Применяются они взамен оптических теодолитов. В лазер­

ных дальномерах автоматизированы линейные измерения.

При этом на больших расстояниях используются системы

отражателей, а на малых расстояниях измерения возможны

в безотражательном режиме.

Электронные (цифровые) нивелиры позволяют применять

цифровые технологии при измерении превышений. Они ав­

томатически считывают отсчеты со специальных реек, име-

ющих RAB-код, регистрируют их в памяти, проводят поле­

вую обработку. Выпускаются высокоточные, точные и тех­

нические цифровые нивелиры, инварные, фиберглассовые,

деревянные и алюминиевые кодовые рейки. Кроме того,

широкое распространение в строительных и монтажных ра­

ботах получили лазерные нивелиры, обеспечивающие по-

строение видимыми лучами горизонтальных, вертикальных

и наклонных плоскостей и направлений.

Приборы поиска и съемки подземных коммуникаций позво­

ляют обнаружить электромагнитное поле, которое задается

специальным трассопоисковым генератором в трубопроводах,

или имеющееся вокруг силовых кабелей. Комплект таких при­

боров включает генератор, антенну, приемник. Положение под­

земной трассы определяется достаточно точно и однозначно.

На экране приемника отображаются глубина залегания и сила

электромагнитного поля, идущего от коммуникации.

Благодаря автоматизации геодезические полевые измере­

ния электронными приборами проводятся за секунды и их

доли. Так, в тахеометрах Sokkia применены технологии ав­

томатизации линейных измерений RED-tech, системы дат­

чиков угловых измерений и RAB-коды, обеспечивающие прак­

тически мгновенную (менее 0,5 с) выдачу результатов на

дисплей. Даже с учетом времени на установку прибора, его

центрирования, наведения на точку работа на станции вы­

полняется в течение нескольких минут.

Управление работой электронных приборов сведено до

минимума операций. Они просты в эксплуатации, имеют

функциональные и операционные клавиши, жидкокристал­

лические графические дисплеи, закрепительные и наводя­

щие винты, аналогичные теодолиту. В тахеометрах измере­

ния углов и расстояний осуществляется автоматически, а в

геодезических спутниковых приемниках автоматически при­

нимается радионавигационное сообщение. Управление при­

борами можно проводить дистанционно с внешней беспро­

водной клавиатуры, что позволяет вести качественные изме­

рения в опасных й стесненных условиях.

Геодезические электронные приборы имеют встроенное

программное обеспечение, с использованием которого вы-

полняется начальная обработка информации, полученной

прибором при автоматическом считывании с лимбов, ниве­

лирных реек, а также с радионавигационных сообщений от

спутников. Кроме того, встроенное П О позволяет быстро

решать целый ряд задач непосредственно на станции в ре­

жиме реального времени. В результате традиционное назна­

чение геодезических приборов существенно обогатилось но­

выми функциями и режимами работы.

Результаты измерений регистрируются и записываются в

рабочие файлы. Геодезические приборы имеют внутреннюю

и внешнюю память, объем которой достаточен для проведе­

ния большего числа измерений (до 10000 точек и более).

Полевой журнал встроен в прибор и стал электронным. Кроме

памяти прибора может использоваться память контроллера.

Контроллер является дополнительным к прибору электрон­

ным полевым журналом и портативным компьютером.

Результаты измерений, записанные в файлы прибора или

контроллера, передаются на компьютер для дальнейшей об­

работки. При наличии программного обеспечения автомати­

зация процессов геодезических измерений и обработки ста­

ла, как уже отмечалось, непрерывной.

С электронными приборами измерения может проводить

один оператор, особенно с применением безотражательных

дальномеров и спутниковых геодезических приемников.

Появилась возможность проведения точных дистанционных

измерений на ранее недоступные и опасные участки объек­

тов, дистанционно выполнять обмеры строений, съемку про­

странственного положения конструкций, их деформаций.

Непрерывный процесс автоматизации измерений и обра­

ботки исключает грубые ошибки, так как в приборах считы­

вание с лимбов или реек проходит без участия оператора, а

запись результатов измерений в память и передача файлов

на П К исключает ошибки ручной записи в журналы, набора

данных с клавиатуры, вычислений. Кроме того, в электрон­

ных приборах автоматически учитывается ряд систематиче­

ских поправок, повышающих точность самих результатов

измерений.

В последние годы появились новые электронные геодези­

ческие приборы — лазерные сканирующие системы, кото­

рые при съемках сложных объектов становятся наиболее пер­

спективными. Они устанавливаются на штатив аналогично

тахеометру или на летательных аппаратах аналогично фото­

камере. Геодезические сканирующие системы применяют для

точной съемки строений, архитектурных памятников, фаса­

дов зданий, пространственного положения строительных кон­

струкций, узлов машин и оборудования.

В лазерных сканерах используются безотражательный

лазерный дальномер импульсного типа и сканирующая мат­

рица. Измерения проводятся в трехмерном пространстве с

высокой скоростью (от 1000 до 10000 измерений в секунду).

Импульсы дальномера проходят через систему двух подвиж­

ных зеркал, обеспечивающих вертикальное и горизонталь­

ное движение сканирующего луча. Перемещение и враще­

ние зеркал осуществляется традиционными сервомоторами,

которые преобразуют в соответствии с поступившим сигна­

лом управления энергию от источников питания в механи­

ческую движения зеркал. При этом разворот зеркал и изме­

ренное безотражательным дальномером расстояние на точку

сканирования фиксируются, и по ним вычисляются коорди­

наты X, Y, Z. Точность определения координат составляет

± б мм на расстояниях до 50 м (сканер Leica HD S 3000).

Управление работой геодезического сканера осуществляется

портативным компьютером. С каждой станции прибора ска­

нирование может проводиться в горизонтальной плоскости

на 360°, а в вертикальной — на 270°. В результате съемки

определяются пространственные координаты всех отскани­

рованных точек объекта, совокупность которых образует

облако точек.

Для «сшивки» результатов сканирования с нескольких

станций проводят определение геодезическими методами

координат станций и опорных мишеней, установленных на

объекте и сканированных со всех станций. Это позволяет

провести совместную обработку результатов всех станций,

получить единое изображение облаков точек в одной геоде­

зической системе координат.

Облако точек с координатами содержит не только изоб­

ражение объекта, но и его пространственные данные: пре­

вышения, расстояния между точками, прогибы, наклоны,

дефекты конструкций, разрушения элементов архитектуры.

По сканированным поверхностям можно построить различ­

ные сечения.

1.2. Технология обработки

геодезических измерений

Дл я обработки результатов геодезических измерений,

полученных электронными приборами, применяются в на­

стоящее время два режима:

— режим реального времени геодезических определений,

обработка измерений выполняется сразу на пункте стояния

геодезического прибора;

— режим постобработки, которая выполняется на П К пос­

ле завершения всех измерений в геодезическом построении.

Обработка результатов измерений в режиме реального

времени выполняется чаще всего на полевом портативном

компьютере (контроллере) с использованием его П О и с

привлечением дополнительных данных. Основной целью

такой обработки является быстрое получение координат или

иных данных на пункте установки прибора. Поэтому могут

применяться упрощенные алгоритмы, в обработку включа­

ют лишь часть построений, связанных с данным пунктом,

уменьшается количество избыточных измерений, неполно

учитываются внешние условия и некоторые другие парамет­

ры построения и процесса измерений.

Постобработка выполняется после передачи результатов

измерений с прибора и контроллера на компьютер и осуще­

ствляется по полной программе строгих алгоритмов матема­

тической обработки и имеющихся программных пакетов.

Результаты, полученные в режиме реального времени, так­

же могут быть подвергнуты строгой постобработке.

Полная математическая обработка результатов геодези­

ческих измерений, полученных электронными приборами,

включает в себя:

— начальную (первичную) обработку непосредственно

измеренных величин, выполняется автоматически на основе

встроенного П О прибора или контроллера;

— передачу данных с прибора или контроллера на ком­

пьютер с использованием специального П О передачи дан­

ных, учитывающего их формат;

— предварительную обработку полученных результатов

в геодезическом построении с оценкой качества полевых из­

мерений;

— уравнивание геодезических построений на объекте с

оценкой точности полученных координат или иных данных;

— обработку геодезических измерений, опирающихся на

уравненные построения: границ землепользовании, снятых

пикетов; массивов; точек строений;

— передачу обработанных пространственных данных в

информационные системы (ГИС , ЗИС) , а также для нане­

сения их на электронные планы и карты;

— формирование отчетов по выполненным геодезическим

работам на объекте.

Вид первичной обработки непосредственно измеренных

величин зависит от применяемого прибора, его программно­

го обеспечения, методов и режимов измерений. Так, в тахео­

метрах по измеренным угловым данным и расстояниям в

соответствующих режимах могут вычисляться и записываться

в память прибора горизонтальные проложения, превышения

или координаты точки. Предусмотрены режимы измерений

и вычислений дл я решения ряда прикладных геодезических

задач. Так , тахеометры SET030R3 оснащены П О SDR

EXPERT, включающим более сорока прикладных и сервис­

ных программ. А в режиме обратной засечки предусмотрены

даже уравнивания.

Поэтому уровень данных, полученных после первичной

обработки, может быть разным. Однако все они получены

по непосредственным измерениям и дополнительным исход­

ным данным и относятся к конкретной станции прибора.

В файлах измерений накапливаются такие данные по всем

станциям построения. Для идентификации станций в память

прибора вносятся их номера (название) и номера и коды

снятых точек.

Передача данных с электронного геодезического прибора

на компьютер осуществляется через интерфейсный порт при­

бора и специальный кабель. Н а компьютере устанавливается

программа передачи данных, соответствующая по формату

данных конкретному прибору. Перед запуском программы в

ее окнах устанавливаются параметры передачи: формат дан­

ных, скорость передачи, четность и другие. Н а приборе уста­

навливается режим интерфейса и те же параметры передачи.

Программа запускается. Аналогично выполняется передача

исходных данных с П К в геодезический прибор. При этом

формируется в памяти прибора файл исходных данных.

Дальнейшая обработка выполняется в автоматическом

режиме в соответствии с имеющимся программным пакетом.

Однако перед окончательной математической обработкой

необходимо проанализировать полученные данные, их каче­

ство, точность. Принять решение, если потребуется, направ­

ленное на повышение точности построения: отбраковать от­

дельные измерения, снизить их вес при уравнивании или

провести перенаблюдение, дополнительные измерения. По­

этому сначала проводится предварительная обработка, а за­

тем уравнивание.

Цель предварительной обработки геодезических построе­

ний: введение необходимых поправок в измеренные данные,

контроль качества измерений по невязкам фигур, подготов­

ка информации дл я уравнивания. Измеренные расстояния и

угловые направления приводятся к центрам знаков, редуци­

руются на поверхность относимости (принятый эллипсоид),

а затем — на плоскость в проекции Гаусса — Крюгера. Пе­

ред обработкой необходимо установить, в какой системе ко­

ординат будет выполняться обработка геодезического пост­

роения. При обработке в системах СК-95 или СК-42 редук­

ции на поверхность относимости и в плоскость проекции будут

выполняться. При обработке в местной системе координат

эти редукции не проводятся, если геодезическое построение

расположено в пределах действия местной системы, а сама

система координат введена на плоскости. Приведение резуль­

татов измерений к центрам знаков обязательны, если приме­

нялась внецентренная установка прибора или внецентрен-

ное расположение на пунктах построения отражателя и ви­

зирной цели. При этом вычисляются и вводятся поправки за

центрировку прибора и редукцию визирной цели (отражате­

ля) . Приводятся к центрам пунктов измерения, опирающие­

ся на стенные знаки. При обработке результатов спутнико­

вых измерений перевычисляются из одной системы в дру­

гую координаты пунктов, поэтому поправки в измеренные

величины за редукцию на поверхность относимости и в плос­

кость проекции не вводятся.

Уравнивание геодезического построения выполняется по

методу наименьших квадратов (М НК) . В программных па­

кетах реализован чаще всего алгоритм параметрического

способа уравнивания. Цель уравнивания: получить наилуч­

шие при условии М Н К оценки значений измеренных вели-

чин и их функций (координат определяемых пунктов по­

строения) с оценкой их точности. Дл я уравнивания вводят­

ся координаты исходных пунктов, которые при уравнива­

нии должны оставаться неизменными, используются пред­

варительно обработанные массивы измеренных данных, точ­

ностные характеристики.

Алгоритм уравнивания включает в себя следующие дей­

ствия.

1. Вычисление приближенных координат определяемых

пунктов. Дл я этого используются координаты исходных пунк­

тов и геометрические связи с определяемыми пунктами (ходы,

засечки). Приближенные координаты можно также ввести

готовые перед уравниванием.

2. Вычисляются веса измеренных данных по формулам:

где m s — средние квадратические погрешности (СКП )

измерения горизонтальных углов р и расстояний S соответ­

ственно.

Значения т р и m s оцениваются по невязкам фигур на ста­

дии предварительной обработки. Если в геодезическом по­

строении число невязок для надежной оценки точности не­

достаточно, то значения т р и m s назначаются по точности

применяемых приборов.

3. Составляются параметрические уравнения поправок

где А — матрица уравнений поправок; SX — вектор попра­

вок к приближенным значениям координат; L — вектор сво­

бодных членов; V — вектор поправок к измеренным элемен­

там.

Матрица А имеет размерность п х k, где п — число изме­

ренных элементов, k — число определяемых координат.

4. Решение системы (1.2) выполняется под условиями

М Н К по алгоритму

(1. D

А8Х + L = V , (1.2)

8Х = -(А

Т

РАУ

1

х A

T

PL = -R~

1

A

T

PL , (1.3)

где А

т

— транспонированная матрица A; R~

{

— обратная

матрица нормальных уравнений; Р — веса измеренных дан­

ных.

Координаты определяемых пунктов вычисляются по фор­

муле

X = X Q +5X } (1.4)

где Х 0 — приближенные значения координат.

5. Оценка точности проводится путем вычисления тп х —

СК П координат определяемых пунктов:

m Xi =Myf(h (1-5)

где /л — СК П единицы веса; Q.. — обратный вес коорди­

наты X., определяется по элементам матрицы RK

При этом

(1.6)

где V. — поправки к измеренным данным, вычисленные

по соотношениям (1.2); (и — к) — число избыточных изме­

рений в сети.

В программных пакетах обработки геодезических сетей

реализован чаще всего метод итераций, позволяющий N раз

уточнять приближенные координаты пунктов на основании

выражений (1.3), (1.4). Итерации заканчивают, если после

последнего уравнивания не происходит уменьшения попра­

вок V и значения ju.

Все. вычисления по предварительной обработке и уравни­

ванию построения автоматизированы. Дл я выявления и ло­

кализации недопустимых погрешностей в обрабатываемых

массивах используются специальные алгоритмы, снижающие

риск получения грубых результатов.

Следует отметить, что при малом числе избыточных из­

мерений в геодезическом построении оценка точности коор­

динат по формулам (1.6) и (1.5) будет носить формальный

характер.

После уравнивания опорного геодезического построения

на объекте проводится математическая обработка опираю­

щихся на него построений второго уровня и материалов съе­

мок. В геодезических работах по межеванию и инвентариза­

ции земель вычисляются координаты границ земельных уча­

стков по результатам измерений, проводится их контроль,

вычисляются площади участков по координатам и геодези­

ческие данные: дирекционные углы, расстояния линий гра­

ниц. Создаются и печатаются документы: план границ зе­

мельного участка, государственный акт на участок, табли­

цы, кадастровые формы и другие данные.

По материалам обработки результатов тахеометрической

съемки, а также растровых файлов картматердалов создает­

ся и редактируется цифровая модель местности (ЦМ М ) и

рельефа (ЦМ Р) . На их основе формируется топографиче­

ский план с использованием электронных библиотек точеч­

ных, линейных и площадных условных знаков. При этом

материалы межевания, инвентаризации объектов, съемки

подземных коммуникаций и других специальных работ рас­

пределяются по слоям информационной нагрузки планов,

объединенных в иерархическую структуру, включая графи­

ческие и текстовые данные. По ЦМ М и условным знакам

полностью строится план в электронном виде, а также раз­

резы, продольные и поперечные профили. В современных

программных пакетах учитываются топологические отноше­

ния данных, обеспечивающие их связь, корректность конту­

ров, линейно-узловые представления информации. Полно­

функциональные графические редакторы полностью форми­

руют топографический план в соответствии с нормативными

требованиями, а также чертежи его отдельных слоев, про­

филей, поперечников. Материалы выдаются на печать в виде

готовых стандартных топографических планов и чертежей.

Дл я автоматизации обработки результатов геодезических

измерений и создания электронных планов и карт применя­

ются многофункциональные программные пакеты: CREDO,

Trimbl e Geomatics Office, Spectrum Survey, ПРИМ А ,

Maplnfo, Ингео и другие. Н а их основе выполняется сопро­

вождение камеральных геодезических работ в автоматиче­

ском режиме.

1.3. Особенности применяемых

систем координат

В техническом задании на выполнение геодезических ра­

бот указывается система координат, в которой должны быть

получены представленные результаты. Автоматизация обра­

ботки геодезических измерений требует четкого понимания

применяемых в Российской Федерации, в регионе, на тер­

ритории городов, районов или промышленных предприятий

систем координат. Это позволяет оптимально подобрать и

использовать соответствующие модули программного обес­

печения, задать необходимые дл я пересчета координат дан­

ные. Кроме того, необоснованное применение некоторых

систем координат приводит к существенным искажениям

полученной в них информации.

В Р Ф с 1.07.2002 года применяется общегосударственная

система геодезических координат 1995 года, которая обозна­

чается СК-95. Д о указанного времени, начиная с 1946 года,

применялась СК-42. Полный переход из СК-42 в СК-95 не

завершен, поэтому встречаются ведомственные и локальные

геодезические работы, выполняемые в старой системе коор­

динат, что приводит к нарушению принятых в стране поста­

новлений и к путанице в геодезической информации. Рас­

хождения координат одних и тех ж е пунктов в двух систе­

мах могут достичь нескольких метров, а по оси У и больших

значений.

СК-95 введена на поверхности референц-эллипсоида Кра-

совского. Его оси установлены параллельно осям простран­

ственной геоцентрической системы ПЗ-90, а координаты

пункта «Пулково» совпадают в СК-95 с координатами в ста­

рой государственной системе СК-42. Формул ы преобразова­

ния из ПЗ-90 в СК-95 рассмотрены в разделе 2.2.

СК-95 получена по материалам совместного уравнивания ас-

трономогеодезических, космических и доплеровских определений

в геодезических сетях по их состоянию на 1991...93 годы.

По сравнению с ранее действующей СК-42 пункты опорных

геодезических сетей в СК-95, передают координаты на рассто­

яния свыше 1000 км на порядок точнее, при этом отсутствуют

региональные деформации сетей,,включая имеющиеся сни­

жения их точности до 0,2...0,5 м и более в местах примыка­

ния к рядам триангуляции 1 кУгасса.

Положение пунктов в СК-95 может быть определено сле­

дующими координатами:

- (Х> Y, Z) 9$ — пространственными прямоугольными;

- (В, Z, Н) 95 — геодезическими широтой, долготой и вы­

сотой на референц-эллипсоиде Красовского;

- (х, у) 95 — плоскими прямоугольными геодезическими

координатами в проекции Гаусса — Крюгера;

Н у - нормальными высотами в Балтийской системе высот

1977 года.

При производстве геодезических работ следует обращать

особое внимание на систему координат при привязке к пун­

ктам опорных геодезических сетей, так как пункты сетей

сгущения в каталогах могут быть представлены в СК-42.

Геодезические работы в строительстве чаще всего выпол­

няется в местных системах координат (М СК) . Местные си­

стемы введены на территории отдельных городов, районов и

имеют ограничения по их распространению по осям х и у в

пределах заданных границ. Введение этих систем выполне­

но по-разному: перемещением поверхности относимости по

высоте, перенесением осевого меридиана по оси у и его раз­

воротом, смещением начала координат по осям х и у, а так­

же комбинацией смещения и разворотов. Каждая местная

система имеет свои формулы перехода в СК-42 и СК-95.

Прикладные геодезические работы проводятся, как прави­

ло, в установленной на данной территории М СК . Эти систе­

мы были введены так, чтобы можно было не учитывать по­

правки в измеренные величины, вызванные проектировани­

ем их на поверхность относимости и на плоскость в проек­

ции Гаусса — Крюгера.

Кроме названных М С К введены сравнительно недавно

для целей земельного кадастра региональные (областные)

М С К на некоторых территориях. Они образованы путем рас­

ширения трехградусных зон проекции Гаусса — Крюгера до

границ региона (области) по оси у без каких-либо ограниче­

ний. Предполагалось сначала использовать такие системы в

СК-95, но к началу геодезических работ по обеспечению го­

сударственного земельного кадастра каталоги координат в

СК-95 не были готовы. Поэтому региональные системы за­

пущены в СК-42. Следует подчеркнуть, что геодезическая и

кадастровая информация в этих системах может иметь иска­

жения по сравнению с принятой государственной системой

координат и фактическими данными, особенно вблизи гра­

ниц растянутых зон.

Оценим величины искажений в региональных кадастро­

вых системах координат (КСК ) без учета перехода в СК-95.

Рассмотрим их на примере Челябинской области.

Длины D k линий в КС К не будут совпадать с фактиче­

скими расстояниями S на местности на величину AD , состо­

ящую из поправок:

AD = AD h + Д # Я +АОгк, (1.7)

где AD h — поправка за наклон (превышение) линий;

AD H — поправка за редукцию расстояния на поверхность

относимости; &D rK — поправка за редукцию расстояния на

плоскость в проекции Гаусса — Крюгера.

При этом D k = S + AD, а составляющие поправки AD

можно оценить по формулам:

Д Я А = - | 1 ; (1.8)

AD H =-

Hm

~

H

° xD; (1.9)

Y

1

ADr^-^xD (1.10)

где D — горизонтальное проложение линии S; h — пре­

вышение между ее крайними точками; Н т — средняя отмет­

ка точек линии; Н о — отметка поверхности относимости;

JR — средний радиус кривизны референц-эллипсоида Кра-

совского в районе работ; Y m ~ среднее удаление линии от

осевого меридиана.

Поправка AD h может быть оценена по превышению h,

которое определяется по каталогу координат, и не связана с

системой координат.

Поправка AD H в соответствии с формулой (1.9) возраста­

ет с увеличением средней отметки района работ. В Челябин­

ской област и Н т меняетс я от 120 метров на восток е

(Октябрьский район) до 1003... 1406 м на западе в горных

районах (Саткинский, г. Златоуст и другие). Поэтому иска­

жения AD H могут достигать 0,2 м на 1 км.

Поправка М) гк в соответствии с формулой (1.10) возрас­

тает с удалением Y m от осевого меридиана КСК . В Челябин­

ской области наибольшее значение У имеет на западе город

Аша, дл я которого &D rK достигает 0,^8 м на 1 км, и на вос­

токе — в Октябрьском районе, достигая искажений 0,58 м

на 1 км. Даже в областном центре, г. Челябинске, искаже­

ния длин линий ЛО гк в КС К составляют 0,08...0,12 м, а в

прилегающем к нему Красноармейском районе 0,13...0,32 м

на 1 км. Поэтому длины линейных сооружений (автомобиль­

ных и железных дорог, линий электропередач, трубопрово­

дов), имеющих немеридианальное направление, будут иска­

жены в КС К на величины, достигающие 40 м на линии Че­

лябинск — Аша и 74 м на пути Шумиха — Челябинск —

Аша.

Искажение длин линий приводит и к искажению площа­

дей. Так, по Ашинскому району в КС К площади искажены

примерно на 106 га, а по Октябрьскому району на 201 га.

Аналогичную оценку можно провести по любому району.

Следует отметить, что приведенные здесь оценки искаже­

ний геодезических данных в КС К выполнены только с уче­

том одной величины AD fIC Величины искажений значитель­

ны, поэтому необходим их точный учет, особенно при ин­

вентаризации промышленных предприятий и линейных со­

оружений, а использование такой КС К в геодезическом обес­

печении недопустимо.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

К ГЛАВЕ 1

1. Назовите основные направления автоматизации совре­

менных геодезических работ.

2. В чем состоит непрерывность автоматизации основных

процессов геодезического обеспечения строительного произ­

водства?

3. В каких геодезических приборах наиболее полно осу­

ществлена автоматизация полевых геодезических измерений?

Какие процессы в них автоматизированы?

4. Выделите основные факторы, повышающие качество

геодезических работ при измерениях электронными прибо­

рами.

5. Какие приборы считаете наиболее перспективными для

геодезических работ на строительной площадке и почему?

6. Перечислите основные этапы математической обработ­

ки результатов геодезических измерений, выполненных элек­

тронными приборами.

7. В чем отличие режима «реального времени» от режима

постобработки при математической обработке результатов

геодезических измерений?

8. На каком этапе проводится уравнивание при обработке

геодезических измерений?

9. В каких системах координат может выполняться обра­

ботка геодезических измерений в строительных работах?