4. Виды измерений и ошибок в геодезии и картографии. Классификация ошибок.

Измеренная величина это сравнение ее с однородной ей величиной, принятой в качестве единицы меры. Под результатом измерений понимают конечный результат, полученный в итоге совокупности операций. Все измерения в геодезии выполняются многократно.

Понятие равноточных и неравноточных измерений:

Равноточные измерения - однородные результаты, полученные в одном комплексе условий: приборы, количество приемов, технические требования в обеспечении измерений, однородность метеорологических условий и.т.п.

Неравноточные (неоднородные) - результаты, полученные без соблюдения выше указанных условий.

Необходимые и избыточные измерения:

Необходимые измерения - минимально необходимое число измерений, позволяющее получить одно единственное значение неизвестной величины. Эти измерения не ставят задачи уравнивания в геодезических измерениях

Избыточные измерения - ставят задачу уравнивания 1.2.3 . 4

необходимое изб.

Понятие ошибки: ошибка- отклонение измеренной величины от ее истинного значения

Q=x(i) - X - истинная ошибка V(i)=x(i) - М[х] V(i)=x - х(ср.)

Природа ошибок.

Факторы: внешние условия, неточность приборов, личные ошибки наблюдателя, изменение внешних условий

Внешние условия - преломление лучей, неравномерность освещения, кручение сигнала, неустойчивость инструмента, температурное влияние и.т.д.

Приборные ошибки - ошибки юстировки инструмента, деления вертикального круга, микрометра (случайные ошибки, систематические ошибки)

Центральная предельная. теорема Ляпунова.

Если некоторая случайная величина есть сумма достаточно большого числа независимо случайных величин, отклоняющихся от математического ожидания на величину значительно меньшую суммы случайной величины, то закономерность распределения суммы величины близок к нормальному.

Т.Л. позволяет унифицировать подход в уравнивании всех случайных величин в геодезии. Классификация ошибок.

1.

1.Инструментальные ошибки.

2.Ошибки за влияние внешних условий.

З.Ошибки за влияние среды.

4 Личные ошибки.

2.

1.Грубые.

2.Случайные.

З.Систематические.

5. Параметрический способ уравнивания

При развитии больших геодезических сетей измеряют миллионы величин. Для уравнивания огромного числа измерений наиболее предпочтительным во многих отношениях является параметрический способ. Пожалуй, самым предпочтительным свойством этого способа является то, что для каждого результата измерений составляется свое уравнение поправок. Ни в одно другое уравнение правок этот результат не входит. Следователь, в параметрическом способе, в отличии от других, значительно легче избежать лишних уравнений поправок и не пропускать требуемых. Так число уравнений поправок равно числу результатов измерений.

Когда уравнения поправок составлены, то дальнейшая задача сводится к их решению под условием V^тPV = min, где V - матрица поправок к результатам измерений, P- матрица весов измерений.

Выполнение этого условия практически обеспечивается тем, что от уравнений поправок переходят к нормальным уравнениям. И хотя в действительности решают нормальные уравнения, но это решение является лишь этапом решения поправок.

Для составления уравнений поправок выбирают так называемые независимые параметры х₁, х₂, …, х_k. «Независимость» этих параметров означает, что производная от одного параметра по любому другому параметру принимается равной нулю. Кроме того это означает, что нельзя назначать параметры, которые можно вычислить по другим параметрам. Например, при уравнивании треугольника нельзя назначать в качестве независимых параметров в две стороны и два угла, так как один параметр можно вычислить по трем остальным. В качестве независимых параметров выбирают величины, которые связаны с функциональными зависимостями с результатами измерения. Для всех независимых параметров назначается их предварительное значение х⁰₁, х⁰₂, …, х⁰_k.

К ним из уравнивания отыскиваются поправки gx . При назначении предварительных параметров добиваются, чтобы уравнения поправок были линейными, т.е. чтобы отброшенные члены рядов, содержащие поправки во второй и более высоких степенях, были пренебрегаемо малыми.

Проблема линеаризации уровня поправок можно решаться по разному. Иногда выполняются предварительные уравнения с ограниченным числом результатов измерений. Иногда несколько раз решают всю систему уравнений поправок, каждый раз уточняя предварительные параметры, и тем самым добиваясь, чтобы «ошибки предварительных параметров» были достаточно малыми и не исказили результаты уравнения.

При составлении уравнений поправок могут использоваться как непосредственно результаты измерений, так и результаты предшествующих уравнений, т.е. функции результатов измерений. Будем обозначать их t₁ , t₂ , …, t_n. Называть уравниваемыми величинами.

Каждая уравниваемая величина должна сопровождаться оценкой точности. Результаты собственных измерений характеризуются их средними квадратичными ошибками m_t. Для результатов предшествующих уравнений необходимо иметь ковариационную матрицу К_t.

Отметим, что под функциями результатов измерений понимают результаты предшествующего уравнения, а не просто вычисления. Например, когда вынуждено отступают от строгого выполнения этого правила и вычисляют геодезический азимут как функцию астрономического азимута и долготы, то рассматривать его приходится не как функцию результатов измерений, а как результат измерения , хотя таковым он не является.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАРТ

Приемы анализа географических карт и атласов в картографическом методе исследования.

Карт-ий метод исслед-я – метод использ-я карт для познания изобр-х на них явл-ий. Познание поним-ся в широком смысле слова и подразум-т изуч-е по картам стр-ры, взаимосвязей, динамики и эволюции явл-ий во времени и простр-ве, прогноз их развит-я, получ-е всевозмож-х качеств-х и колич-х хар-к и т.п.

Широкое исп-е карт-го метода привело к возник-ю мн-ва приемов анализа карт. Наиболее употребит-е приемы группир-ся след образом:

1. Описания. Цель описания – выявить изуч-е явл-я, особен-ти их размещ-я и взаимосвязи. Науч опис-е д.б. логичным, упорядоченным и последоват-м. Оно отл-ся отбором и систематиз-ей фактов, введ-м эл-ов сравн-я и аналогий. Сюда часто вводят колич показатели и оценки, вкл-т табл и графики. В заключ формир-т выводы и рекомендации.

• Общие – общегеогр-е опис-я

• Поэлементные – например, опис-е только картсового рельефа

2.Графические приемы вкл-т построение по картам всевозмож-х профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и иных двух- и трехмерных графич моделей. Для анализа серий карт разной тематики удобны комплексные профили, на к-х совмещ-ся, напр, гипсометр-кий профиль, геолог разрез, почв-растит покров и т.п. Часто исп-т розы-диаграммы, наглядно передающие преоблад-ю ориентир-ку линейных объектов, напр, геолог разломов, речных долин, транспорт путей и т.п. Связи м/у явл-ми, показ-ми на картах разной темат-ки, можно наглядно отразить и проанализир-ть на блок-диаграммах (напр, совместить в блок-диагр топогр карту и геолог). Если по одной из осей блок-диагр задать шкалу времени, то можно построить метахронную блок-диаграмму. Она отразит измен-е сост-я явл-я во времени (напр, ход сред месячных температур на поверх-ти). К граф-м приемам также относят действия с поверх-ми, показ-ми на картах: графич-е слож-е, вычит-е одной пов-ти из др, умнож-е на число и пр. Напр, сп-об примен-т при опред-ии суммарного кол-ва осадков за неск-ко месяцев.

• Двумерные графики

• Трехмерные графики

3.Графоаналитич-е приемы – предназнач для измер-я и счисл-я по картам показ-лей размеров, формы и стр-ры объектов. Эти приемы наиболее обстоят-но разработаны в карт-ии.

• Картометрия – позвол-т непосред-но измерять след-е показ-ли: *геогр-е и прямоуг-е корд-ты; *длины прямых и извилистых линий, расст-я; *площади; *объем; *вертик-е и горизонт-е углы и угловые величины. Также исслед-ся точность измер-ий по картам.

• Морфометрия – заним-ся расчетом показ-лей формы и стр-ры объектов. Морфометр-е пок-ли вычисл-ся на основе картометр-х данных и как правило относительны. Возм-ны 3 варианта расчета: *по регуляр геометр-ки правильной сетке квадратов, шестиугол-ков, кружков и т.п. (сп-б удобен тем, что площади ячеек равновелики); *по естественным ареалам (прир районам, ланд-там, водосбор бассейнам); *по ключевым уч-кам.

4.Математико-карт-е моделир-е.

• Матем анализ – сюда входит аппрксимация, т.е.замена (приближ-е) сложных или неизвестных функций др, более простыми функциями, св-ва к-х известны. Напр, тригонометр-е ф-ии позвол-т описывать сложные, сильно расчленен-е пов-ти, а сферич-е функции примен-т, если при вычислении нельзя принебречь кривизной земной пов-ти.

• Матем статистика – приемы предназнач для изуч-я по картам простран-х и временных статист-х совокуп-тей и образуемых ими стат-х пов-тей. В основу всякого стат-го исслед-я кладется выборка, т.е. нек-е подмнож-во однород-х величин а_i, снятых с карты по регуляр сетке точек. Выборочные данные группир-т по интервалам, сост-т гистограммы распред-я и затем вычисл-т различ-е статистики – колич показ-ли, хар-е пространственное распред-е изуч-го явл-я (напр, сред арифмет, сред взвешен арифмет, сред квадратич, дисперсия, вариация и пр.). При помощи теории корреляции оцен-т взаимосвязь м/у явл-ми. Для этого необх-мо иметь выборки по сравниваемым явл-м, показ-м на картах разной тематики. Для выделения основ-х факторов, опред-х развит-е и размещ-е того или иного явл-я исп-т факторный анализ. Он позвол-т свести к минимуму большие совокуп-ти исход-х показат, хар-х сложное явл-е.

• Теория информации. Приемы исп-т для оценки степени однород-ти и взаим-го соответ-я явл-ий, изуч-х по картам. Речь идет об энтропии. В карт-ом анализе эта функ-я исп-ся для оценки степени однородности/неоднород-ти (разнообразия) карт-го изобр-я. Кроме того информ-е ф-ции исп-т для оценки степени взаим-го соответ-я (совпад-я) контуров на разных картах.

АМСК

В настоящее время комплекс CREDO состоит из нескольких крупных систем и ряда дополнительных задач, объединенных в технологическую линию обработки информации в процессе создания различных объектов от производства изысканий и проектирования до эксплуатации объекта. Каждая из систем комплекса позволяет не только автоматизировать обработку информации в различных областях (инженерно-геодезические, инженерно-геологические изыскания, проектирование и другие), но и сформировать единое информационное пространство, описывающее исходное состояние территории (модели рельефа, ситуации, геологического строения) и проектные решения создаваемого объекта.

Основные функции комплекса CREDO:

• камеральные работы при создании государственных и местных сетей геодезической опоры;

• камеральная обработка инженерно-геодезических изысканий;

• обработка геодезических данных при проведении геофизических разведочных работ;

• подготовка данных для создания цифровой модели местности инженерного назначения;

• создание и корректировка цифровой модели местности инженерного назначения на основе данных изысканий и существующих картматериалов;

• формирование чертежей топопланов и планшетов на основе созданной цифровой модели местности, экспорт данных по цифровой модели местности в системы автоматизированного проектирования и геоинформационные системы;

• обработка лабораторных данных инженерно-геологических изысканий;

• создание и корректировка цифровой модели геологического строения площадки или полосы изысканий;

• формирование чертежей инженерно-геологических разрезов и колонок на основе цифровой модели геологического строения местности, экспорт геологического строения разрезов в системы автоматизированного проектирования;

• маркшейдерское обеспечение процесса добычи полезных ископаемых;

• проектирование генеральных планов объектов промышленного, гражданского и транспортного строительства;

• подсчет объемов земляных работ;

• проектирование профилей внешних инженерных коммуникаций;

• проектирование нового строительства и реконструкции автомобильных дорог;

• проектирование транспортных развязок;

• решение задач проектирования железных дорог;

• ведение дежурных планов территорий и промышленных объектов;

• геодезическое обеспечение строительных работ;

• геодезические работы в землеустройстве;

• подготовка сметной документации при проведении инженерно-геодезических и инженерно-геологических изысканий.

CREDO ГЕНПЛАН

НАЗНАЧЕНИЕ: проектирование генеральных планов промышленных предприятий, сооружений, строительных площадок, объектов архитектуры и градостроительства, жилищно-гражданских объектов.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ: проектирование, строительство и эксплуатация строительных объектов, маркшейдерское обеспечение добычи полезных ископаемых.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: данные, подготовленные в системах на платформе CREDO III. Чтение данных CREDO_TER, CREDO_PRO, CREDO_MIX, текстовые файлы типа CXYZ, данные в формате DXF. Черно-белые и цветные растровые файлы карт, планов, аэрофотоснимков в форматах *.bmp, *.pcx, *.tif, *gif, а также файлы формата *.tmd, подготовленные в программе ТРАНСФОРМ.

CREDO ТОПОПЛАН

НАЗНАЧЕНИЕ: создание цифровой модели местности инженерного назначения, выпуск планшетов и чертежей топографических планов.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ: полосные и площадные инженерные изыскания объектов промышленного, гражданского и транспортного строительства, подготовка информации для кадастровых систем (наземные методы сбора), ведение дежурных планов, землеустроительные работы, исполнительные съемки.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: чтение данных CREDO_TER, CREDO_MIX, CREDO_DAT. Импорт точек из текстовых файлов типа CXYZ, данных в формате DXF. Подгрузка файлов черно-белых и цветных растровых изображений карт, планов, аэрофотоснимков в форматах *.bmp, *.pcx, *.tif, *gif, а так же файлы формата *.tmd, подготовленные в программе ТРАНСФОРМ.

CREDO КОНВЕРТЕР

НАЗНАЧЕНИЕ: обмен данными между системами на платформе CREDO III и системами других производителей.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ: обмен данными между продуктами, подготовленными на платформе CREDO III, и другими программными продуктами, предназначенными для проектирования, геоинформационного обеспечения и иных задач.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: файлы форматов DXF, MIF/MID, структурированные текстовые файлы типа CXYZ с каталогами координат, данные, подготовленные в CREDO_TER, CREDO_MIX, CREDO_DAT,данные наборов проектов, созданные в системах на платформе CREDO III.

CREDO_DAT

НАЗНАЧЕНИЕ: автоматизация камеральной обработки полевых инженерно-геодезических данных.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ: линейные и площадные инженерные изыскания объектов промышленного, гражданского и транспортного строительства, геодезическое обеспечение строительства, маркшейдерское обеспечение работ при добыче и транспортировке нефти и газа, подготовка информации для кадастровых систем (наземные методы сбора информации), геодезическое обеспечение геофизических методов разведки, маркшейдерское обеспечение добычи полезных ископаемых открытым способом, создание и реконструкция городских, межевых, государственных опорных сетей.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: файлы электронных тахеометров (измерения и/или координаты), GNSS-систем (координаты и/или вектора) рукописные журналы измерения углов, линий и превышений, координаты и высоты исходных точек, рабочие схемы сетей и расчетов, растровые файлы картографических материалов.

ЗЕМПЛАН

НАЗНАЧЕНИЕ: формирование землеустроительных документов, в том числе, основных документов межевого плана производится в соответствии с официальными документами Минэкономразвития России:

приказом от 24.11. 2008 г. № 412: «Об утверждении формы межевого плана и требований к его подготовке, примерной формы извещения о проведении собрания о согласовании местоположения границ земельных участков»;

приказом № 555 от 28 декабря 2009 г. «О порядке представления в орган кадастрового учета при постановке на кадастровый учет объекта недвижимости, заявления о кадастровом учете и необходимых для кадастрового учета документов в форме электронных документов с использованием сетей связи общего пользования, подтверждения получения органом кадастрового учета указанных заявления и документов, а также засвидетельствования верности электронного образа документа, необходимого для кадастрового учета объекта недвижимости»;

письмом № 22409-ИМ/Д23 от 22 декабря 2009 г. «О многоконтурных земельных участках» («Особенности подготовки документов, необходимых для осуществления государственного кадастрового учета многоконтурных земельных участков, осуществления такого учета и предоставления сведений государственного кадастра недви

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Рукописные журналы и ведомости, каталоги координат.

Файлы, формируемые системами CREDO_DAT (Credo_Dat 2.0- формат KAT, Credo_Dat версии 3.12 и 4.0 – проект GDS), CREDO_MIX 2002 (форматы KAT и KTP), CREDO III (текстовые файлы).

Текстовые файлы, содержащие имена пунктов и их координаты.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Выпуск основных документов для Межевого плана, в соответствии с приказом № 412 МИНЭКОНОМРАЗВИТИЯ России: «Об утверждении формы межевого плана и требований к его подготовке, примерной формы извещения о проведении собрания о согласовании местоположения границ земельных участков» от 24 ноября 2008 года.

Электронные документы в виде файлов формата XML (XML-файлы Межевого плана и Заявления).

Текстовые документы (формат RTF)

ТРАНСКОР

НАЗНАЧЕНИЕ: трансформация геоцентрических, геодезических и прямоугольных координат, определение параметров трансформации.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ: создание и реконструкция городских, межевых, фрагментов государственных опорных сетей, линейные и площадные инженерные изыскания объектов промышленного, гражданского и транспортного строительства, геодезическое обеспечение строительства, маркшейдерское обеспечение работ при добыче и транспортировке нефти и газа, подготовка информации для кадастровых систем (наземные методы сбора), геодезическое обеспечение геофизических методов разведки, маркшейдерское обеспечение добычи полезных ископаемых открытым способом.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Геоцентрические координаты (в СК WGS-84, ПЗ90), Геодезические координаты (в СК WGS-84, ПЗ-90, СК-95, СК-42), Прямоугольные координаты (в СК-95, СК-42, СК-63, UTM, Местные), Координаты представляются в файлах обменного формата CREDO_DAT 3.1(CDX), текстовых файлах произвольного формата или вводятся с клавиатуры из каталогов и ведомостей, Параметры преобразований геоцентрических и прямоугольных координат, параметры связи референцных систем, Модели геоида (EGM96, EGM2008)

ТРАНСФОРМ

НАЗНАЧЕНИЕ: сканирование исходного картографического материала, метрически корректная трансформация растрового изображения.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ: геодезические, топографические, картографические, землеустроительные и проектные работы.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: полноцветные растровые изображения в форматах BMP, GIF, TIF, PCX, DIB (BMP) – полное растровое поле или перекрывающиеся (стыкуемые) фрагменты картографического материала. Растровые изображения в форматах BMP, TIF, PCX, DIB(BMP) с файлами привязок Photomod (TFW), MapInfo (TAB), Arcview (BPW)

КАРТОВЕДЕНИЕ