Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ современного состояния геоинформационного обеспечения кадастра объектов недвижимости 11
1.1. Современный город в системе кадастрового учета 11
1.2. Обоснование требований к точности обеспечения пространственно-площадными характеристиками объектов городского кадастра 15
1.3. Анализ современных и перспективных приборов, методов, технологий обеспечения кадастра объектов недвижимости геоданными... 20
1.4. Характеристика способов определения и оценки точности площадей земельных участков 26
1.5. Анализ способов совместной обработки спутниковых и наземных измерений 32
1.6. Анализ работ по априорной оценке точности ходов полигонометрии 38
Выводы по главе 1 43
ГЛАВА 2. Усовершенствованные методы высокоточного обеспечения городского кадастра геопространственной информацией 46
2.1. Предрасчет точности и уравнивание наземно-спутниковых по строений в системе плоских координат 46
2.1.1. Предрасчет точности и уравнивание коррелатным способом.. 47
2.1.1.1. Условные уравнения в наземно-спутниковых сетях 47
2.1.1.2. Обоснование допустимых значений свободных членов условных уравнений 51
2.1.1.3. Оценка проектов 52
2.1.2. Предрасчет точности и уравнивание параметрическим способом 56
2.1.2.1. Параметрические уравнения поправок 57
2.1.2.2. Оценка проектов 61
2.2. Разработка требований к параметрам ходов полигонометрии 63
2.2.1. Априорная оценка точности полигонометрических ходов 63
2.2.1.1. Влияние случайных ошибок измерений в свободном полигонометрическом ходе 64
2.2.1.2. Влияние случайных ошибок измерений в полигонометрическом ходе, уравненном за условие дирекционных углов 67
2.2.2. Обоснование требований к параметрам ходов полигономет рии, обеспечивающих точность определения положения точек 5 см 71
2.2.3. Обоснование требований к параметрам кадастровой съемки.. 73
Выводы по главе 2 77
ГЛАВА 3. Определение и оценка точности площадей участков в форме элементарных фигур 80
3.1. Определение и оценка точности площадей треугольных участков. 80
3.2. Определение и оценка точности площади пространственного треугольника 87
3.3. Определение и оценка точности площадей участков в форме трапеций 92
3.4. Совместное уравнивание координат межевых знаков, линейно-угловых и разностно-координатных измерений в элементарных фигурах 98
Выводы по главе 3 100
ГЛАВА 4. Практическое использование результатов диссертационных исследований 102
4.1. Апробация методов высокоточного геодезического обеспечения городского кадастра на производстве и в учебном процессе 102
4.2. Экспериментальные исследования по совместному уравниванию спутниковых и наземных измерений 105
4.3. Экспериментальные исследования по совместному уравниванию координат межевых знаков, линейно-угловых угловых и разностно-координатных измерений ПО
Выводы по главе 114
Заключение 116
Библиографический список
- Обоснование требований к точности обеспечения пространственно-площадными характеристиками объектов городского кадастра
- Предрасчет точности и уравнивание коррелатным способом..
- Определение и оценка точности площади пространственного треугольника
- Экспериментальные исследования по совместному уравниванию спутниковых и наземных измерений
Введение к работе
Создание быстродействующей электронно-вычислительной техники совместно с другими техническими средствами для получения, накопления, обработки и передачи информации способствуют широкому развитию информатики, кибернетики, картографии, геодезии, системотехники и сформированной на их стыке геоинформатики. Метрическую основу геоинформатики составляют координатные данные, которые составляют основное содержание геоинформатики, как области информатики, связанной с автоматическим сбором, хранением, обработкой и представлением пространственно координированных данных [41].
Геоинформационные технологии в свою очередь создают предпосылки для эффективного решения задач железнодорожного транспорта, экологии, управления территориями, кадастра объектов недвижимости и др. Это особенно актуально для крупных городов, обеспечивающих около 80% производимой продукции и 80% сборов платежей за землю при удельном весе площадей земель около 1%. При этом специфика городских земель определяется в несколько раз более высокой рыночной и кадастровой стоимостью этих территорий по отношению к другим категориям, в связи с высокой степенью вложенных в них капитальных затрат.
Важным элементом геоинформационного обеспечения кадастра объектов недвижимости служат геодезические данные, являющиеся цифровой геоподосновой геоинформационных систем (ГИС). Основными геодезическими данными, получаемыми в ходе такого обеспечения, являются координаты межевых знаков и объектов недвижимости внутри участков, а также площади этих участков и объектов. Эти данные определяются в ходе натурных геодезических работ, называемых кадастровой съемкой [152]. Нормативной базой проведения таких работ служат документы [60, 101, 102, 131]. Однако в нормативных документах допуск на определение координат основан на возможности отображе ния результатов измерений на твердом носителе, несмотря на то, что основным носителем топографической информации стала цифровая карта (план) или цифровая модель местности. К примеру, согласно [60], средняя квадратическая ошибка положения межевых знаков относительно пунктов геодезической основы не должна превышать 0,1 мм на кадастровых планах и картах. Примером подхода, не связанным с масштабом плана может служить [102], где приведена средняя квадратическая ошибка положения межевого знака относительно ближайшего пункта исходной геодезической основы, которая для земель городов не должна превышать 10 см. Однако, при такой точности положения межевых знаков площадь типового участка в городе размером 20x30 м будет определяться с абсолютной ошибкой 2,6 м2 и относительной 1/230. Ошибки в положении межевых знаков на уровне 10 см служат причиной многих судебных разбирательств.
Таким образом, необходимым становится повышение точности определения положения межевых знаков относительно пунктов геодезической основы и относительно пунктов съемочных сетей, а также разработка соответствующей технологии работ для ценных городских земель (центральные, престижные, экологически чистые районы, земли в местах расположения станций метрополитена и др.). Это соответствовало бы отечественным взглядам и мировому опыту проведения таких работ [44, 45, 105, 107]. Отмеченная тенденция относится и к земельным участкам и объектам недвижимости филиалов и негосударственных учреждений ОАО "РЖД", многие из которых находятся в центральных частях городов и для которых в связи с проведенной инвентаризацией актуально создание геоинформационной базы данных.
Необходимо отметить, что Федеральный закон №221 от 24 июля 2007 г. "О государственном кадастре недвижимости" снизил требования к точности топографо-геодезической основы кадастра, что противоречит мировому опыту (для городских земель в ряде стран требования к точности определения границ составляют 2 см). Практическая реализация этого закона в городах может на рушить целостность глобальной информационной системы кадастра объектов недвижимости.
Современное развитие геоинформационных средств измерений (электронных теодолитов и тахеометров, спутниковой геодезической аппаратуры) создает возможность обеспечения геоданными объектов городского кадастра с оптимально высокой точностью и в комплексе с компьютерной обработкой данных создает предпосылки к совершенствованию методов геоинформационного обеспечения кадастра объектов недвижимости.
Актуальными при этом становятся вопросы разработки теоретически обоснованных требований к техническим параметрам полигонометрических ходов и кадастровых съемок на основе использования современных средств геоинформационных измерений.
Для использования преимуществ спутниковой аппаратуры актуальна также разработка методов совместного уравнивания спутниковых и наземных измерений с предварительной оценкой проектов сетей в плоских координатах, так как традиционно подавляющее большинство задач, возникающих при ведении кадастра объектов недвижимости, а также в ходе эксплуатации объектов железнодорожного транспорта решается в плоских местных системах координат [2, 43].
Как известно, площадь земельного участка является его важнейшей количественной характеристикой, основным элементом ГИС городского кадастра и железнодорожного транспорта. Площади участков, а также объектов в их пределах, используются для решения фискальных задач и служат основой для аналитической обработки с целью подготовки необходимых данных для принятия управленческих решений. При этом часто площадь всего участка определяется как сумма площадей отдельных элементарных фигур его образующих. Для повышения точности геоинформационного обеспечения кадастра актуальны исследования, направленные на выявление закономерностей в точности вычисления площадей участков и кварталов, определение путей повышения их точности и разработки алгоритмов строгой оценки точности. Информация о точности определения площадей необходима для суждения о точности геодезических измерений, для принятия решений об изменении первичных данных при повторных определениях площади, а также для обоснованного вида записи окончательного значения площади.
Нынешний уровень развития методов обеспечения кадастра геопространственной информацией - это результат, в достижение которого внесли известные специалисты в области как геодезии, так и геоинформатики: Батраков Ю.Г., Берлянт A.M., Бойко Е.Г., Гладкий В.И., Глушков В.В., Конусов В.Г., Ко-угия В.А., Литвинов Б.А., Макаров Г.В., Маркузе Ю.И., Мартыненко А.И., Масленников А.С., Маслов А.В., Матвеев СИ., Машимов М.М., Неумывакин Ю.К., Проворов К.Л., Тикунов B.C., Тревого И.С, Цветков В.Я., Чеботарев А.С, Ярмоленко А.С и др.
Цель диссертационной работы. Совершенствование методов, позволяющих обеспечить повышение точности определения пространственно-площадных характеристик объектов кадастра объектов недвижимости с использованием программных средств ГИС
Идея работы. Обеспечение повышения точности путем комплексного использования современных средств измерений и систем обработки результатов измерений.
Задачи исследований:
- анализ современного состояния геоинформационного обеспечения кадастра объектов недвижимости;
- обоснование необходимости высокоточного определения координат межевых знаков особо ценных городских территорий;
- разработка алгоритмов предрасчета точности и уравнивания наземно-спутниковых построений в системе плоских координат, предназначенных для реализации в ГИС;
- разработка требований к параметрам ходов полигонометрии, обеспечивающих повышенную точность определения положения межевых знаков;
- сравнительная характеристика способов определения площадей объектов недвижимости;
- исследование закономерностей в точности определения площадей участков в виде элементарных фигур;
- совершенствование методов вычисления площадей участков по результатам кадастровой съемки и исследование их точности.
Методы исследований. Теоретические методы: математико-статистические методы, метод наименьших квадратов, теория ошибок измерений. Экспериментальные методы: анализ производственных данных, модельные исследования.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Усовершенствованные методы предрасчета точности и уравнивания наземно-спутниковых построений коррелатным и параметрическим способами в системе плоских координат.
2. Методика обоснования требований к параметрам ходов полигонометрии и кадастровой съемки, обеспечивающих повышенную точность определения координат межевых знаков.
3. Зависимости точности вычисления площадей участков в форме элементарных фигур от точности измеренных элементов, конфигурации и размеров участка.
Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:
- обоснована необходимость повышения точности определения положения границ участков относительно геодезической основы до 5 см;
- разработан алгоритм оценки проектов и уравнивания наземно- спутниковых построений в системе плоских координат коррелатным и параметрическим способами; получены новые виды условных уравнений, обоснованы величины допустимых значений свободных членов этих уравнений; пред ложены параметрические уравнения поправок при использовании в качестве параметров приращений координат;
- обоснованы требования к параметрам полигонометрических ходов и кадастровой съемки, обеспечивающих определение координат межевых знаков особо ценных городских земель с точностью 5 см;
- предложена авторская классификация способов определения площадей;
- предложен алгоритм совместного уравнивания приращений координат, полученных из спутниковых определений, угловых измерений и независимо определенных координат межевых знаков;
- выявлены закономерности в точности определения площадей участков в форме плоских простых фигур (треугольник, трапеция), а также пространственного треугольника.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть положены в основу новых технологий и программного обеспечения ГИС, обеспечивающих повышение точности координат и площадей объектов городского и ведомственных кадастров, а также использованы в учебном процессе.
Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций базируется на реализации результатов работы в научно-исследовательской работе № 4574 от 20.12.2005 «Разработка и исследование методик геодезического обеспечения и контроля строительства объекта производственного назначения "Ижорского трубного завода" в г. Колпино Ленинградской области», внедрении в производственную деятельность концерна SMS Meer GmbH (Мён- хенгладбах, Германия), ЗАО «Ижорский трубный завод», ЗАО «Ленпромстрой», а также в учебный процесс кафедры "Инженерная геодезия" ПГУПС. Результаты использовались также в хоздоговорной тематике кафедры.
Апробация работы. Материалы исследований и основные положения работы докладывались на семинаре Санкт-Петербургского отделения Русского географического общества (январь 2006 г.), международной научно-практической интернет-конференции «Ресурсосберегающие технологии в транспортном строительстве и путевом хозяйстве железных дорог» (ПГУПС, ноябрь-декабрь 2005 г.), 12-й международной научно-технической конференции "Геофорум-2007" (Львов-Яворов, апрель 2007 г), 64-ой и 66-ой научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (ПГУПС, апрель 2004 и 2006 гг.) и на заседаниях кафедр «Инженерная геодезия» ПГУПС и «Геодезия, геоинформатика и навигация» МГУПС (МИИТ).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 8 публикациях [24, 25, 32, 33, 119, 123, 124, 153], три из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.
Автор считает своим долгом выразить глубокую признательность научному руководителю М.Я. Брыню, научному консультанту В.В. Глушкову, а также коллективам кафедр "Инженерная геодезия" ПГУПС и "Геодезия, геоинформатика и навигация" МГУПС (МИИТ).
Обоснование требований к точности обеспечения пространственно-площадными характеристиками объектов городского кадастра
Одной из особенностей городского кадастра является то, что значительная часть земель используется как базис для размещения производственных и социальных объектов, а не как средство производства. Отсюда земельные участки как правовой объект земельного кадастра и все, что прочно связано с землей, включая объекты, перемещение которых без ущерба их назначению невозможно (леса, многолетние насаждения, здания, сооружения), представляют со бой единый природно-технический объект, который выступает в качестве недвижимого имущества.
Понятие земельного участка является базовым понятием земельного права и городского землеустройства. В различных странах оно трактуется по-разному. Например, в Англии и Швеции под земельным участком понимается конус, центр которого расположен в центре земли, основание конуса сечет земную кору по границе земельного участка [47]. Полезные ископаемые и все постройки внутри конуса принадлежат владельцу земельного участка. В Российской Федерации федеральный закон [116] определяет земельный участок как часть поверхности земли (в том числе поверхностный почвенный слой), границы которого описаны и удостоверены в установленном порядке уполномоченным государственным органом, а также все, что находится над и под поверхностью земельного участка, если иное не предусмотрено федеральными законами о недрах, об использовании воздушного пространства и иными федеральными законами.
Земельный участок, как объект недвижимости, описывается пространственными, временными и тематическими характеристиками. К пространственным характеристикам относятся координаты межевых знаков и поворотных точек объектов недвижимости в их пределах. Основными тематическими характеристиками земельного участка являются экономические и юридические виды данных. Эти характеристики полностью соответствуют характеристикам геоданных, используемых в геоинформатике [41].
В настоящее время к обоснованию точности определения положения вершин земельных участков существуют два подхода, которые тесно связаны с этими характеристиками. В первом - требования к их точности определяются требованиями к точности составления кадастровых планов. Вторым подходом является экономический.
В недавнем прошлом преобладающим являлся первый подход. Он основан на возможности отображения результатов измерений на твердом носителе.
По бумажным картам и планам решаются задачи определения координат, отметок, расстояний и т.д. Согласно «Инструкции по межеванию земель» [60], средняя квадратическая ошибка положения межевых знаков относительно пунктов геодезического обоснования не должна превышать 0,1 мм на кадастровых планах и картах, что согласуется с требованием инструкции [61] и СНиП 11-02-96 [59] к точности пунктов (точек) плановой съемочной сети.
Однако на сегодняшний день можно говорить о том, что основным носителем топографической информации стала цифровая карта (план) или цифровая модель местности. Многослойная организация цифровой карты при наличии механизма управления слоями позволяет объединить и отобразить не только большее количество информации, чем на обычной карте, но и существенно упростить анализ пространственных объектов [97]. Точность метрических характеристик объектов не зависит от масштаба отображения на устройствах визуализации, а целиком определяется точностью съемки и ввода данных [130]. Несмотря на сложности, возникающие при внедрении цифровых моделей [146], следует согласиться с выводом работы [77] о том, что не вызывает сомнения необходимость изменения ориентира - результатом должна быть цифровая топографическая информация.
Исходя из этого, можно сказать, что представляется более целесообразным исходить непосредственно из технологических или экономических требований к метрическим характеристикам объектов картографирования. Например, в современных "Методических рекомендациях по проведению межевания объектов землеустройства" [102] приведены требования к точности, не связанные с масштабом плана. Для земель городов средняя квадратическая ошибка положения межевого знака относительно ближайшего пункта исходной геодезической основы должна составлять не более 10 см.
Предрасчет точности и уравнивание коррелатным способом..
В настоящее время в городах основным способом построения съемочной сети является проложение ходов полигонометрии. В закрытой и полузакрытой местности ходы полигонометрии являются наиболее эффективными и экономически обоснованными способами определения координат. Альтернативой традиционным способам определения координат точек являются спутниковые координатные определения, однако при выполнении кадастровых работ в городах, в условиях ограниченной видимости небесной сферы, использование спутниковой аппаратуры весьма ограничено. Это связано как с экранированием спутниковых сигналов, так и с появлением ошибок многопутности, характерных для условий неудовлетворительной видимости.
Предлагается для особо ценных городских земель совместное использование спутниковых и наземных измерений с предварительной оценкой проектов сетей, предназначенных для производства кадастровых работ.
Основной задачей проектирования [65, 163] является разработка такого варианта построения геодезической сети, который по своей точности соответствовал бы поставленным требованиям и для его реализации потребовались бы минимальные затраты труда, средств и времени. Предварительная оценка проекта сети оправдана при применении более совершенных средств измерений, желании получить более широкую и разностороннюю информацию о качестве составленного проекта. При совместном использовании традиционных и спутниковых средств измерений важно знать, какой вариант их совместного применения будет наиболее эффективен для решения задач геодезического обеспечения кадастра ценных городских территорий. В последние годы целесообраз ность проектирования обусловливается утратой на местности исходных геодезических пунктов и, в этой связи, необходимостью передачи координат в район работ.
На стадии проектирования геодезической сети, когда еще не выполнены измерения, необходимо решить задачу определения обратного веса оцениваемых элементов. Для этого графический проект геодезической сети наносят на электронную карту соответствующей ГИС, на которой показывают исходные и определяемые пункты, а также все измеряемые величины. Обратный вес уравненных величин можно вычислить, используя алгоритмы коррелатного или параметрического способов уравнивания геодезических сетей на плоскости.
Коррелатный способ чаще всего используется на практике для строгой предварительной оценки проектов полевых измерений, по невязкам условных уравнений во многих случаях устанавливают веса результатов измерений.
Решение задачи нахождения обратных весов начинают с подсчета и составления условных уравнений, возникающих в сети. Определение числа и вида условных уравнений в геодезических сетях с наземным составом измерений изучено и представлено в геодезической литературе, например в [18, 98]. При использовании же спутниковых измерений возникают новые виды уравнений. Рассмотрим их.
Число независимых условий, возникающих в сети, определяется числом избыточных уравнений г = п-т, где п — число всех измерений, т — число необходимых измерений.
Подсчет условий, возникающих в наземно-спутниковых сетях, возможен на основе выполненных традиционных измерений. Для этого по схеме сети оп ределяют количество условных уравнений обусловливаемых выполненными наземными измерениями. Определение количества и вида таких уравнений известно и подробно освещено в геодезической литературе [99, 145]. Для такой сети каждая измеренная спутниковой аппаратурой замыкающая (не висячая) линия будет дополнительно определять два условных уравнения. Однако на практике, сети, выполненные с помощью спутниковых измерений и дополненные традиционными, встречаются чаще, нежели традиционные сети, дополненные спутниковыми измерениями. Исходя из этого, при подсчете условий, возникающих в наземно-спутниковых сетях, предлагается исходить из выполненных спутниковых измерений.
Если в геодезической сети выполнены измерения спутниковым методом только плоских приращений координат, то при их уравнивании число необходимых измерений равно удвоенному числу определяемых пунктов, так как для определения каждого нового пункта необходимо и достаточно иметь два приращения Ах и Ау.
Определение и оценка точности площади пространственного треугольника
В ряде случаев требуется определить площадь поверхности земельного участка, рельеф которого отличается от равнинного. Для краткости такую площадь часто называют физической. Такие задачи, например, возникают в сельскохозяйственном производстве для определения посевных площадей. Естественным решением задачи является разбиение участка на такие части, поверхности которых можно было бы считать близкими к плоским, и, определив площади частей, суммированием получить значение площади всей поверхности. Чаще всего поверхность участка разбивают на различно наклоненные пространственные треугольники. Площади пространственных треугольников вычисляют различно, в зависимости от состава выполненных измерений. Рассмотрим основные варианты.При вычислении площадей земельных участков часто выполняется их разбиение на элементарные фигуры в виде треугольников [25] и прямоугольников [21]. В качестве элементарной фигуры также может использоваться трапеция. Вычисление их площадей выполняется, как правило, по координатам вер шин. Но возможно вычисление площадей участков и по результатам измерений, полевых или выполненных по топографическим планам. Измеренными для определения площади элементами бывают расстояния, углы, разности координат.
Вычисление площади трапеции по средней линии п = и высоте h Площадь трапеции вычисляется по формуле P = nh, где п = (а + Ь)/2, а - большее основание, Ъ — малое основание. Используя алгоритм, аналогичный описанному в З.1., дифференцируя эту формулу и перейдя к средним квадратическим ошибкам, получим тр — у]п2т2 + n2m2h . Следует отметить, что такая оценка точности возможна при непосредственном измерении средней линии трапеции, которое можно выполнить по топографическим картам или планам. Если mh =тп,то тр = тнл1п2+п2 . (105) Для характеристики формы трапеции предлагается использовать коэффи h циент ее вытянутости, равный отношению высоты к средней линии Kh= — . С п использованием коэффициента вытянутости выражение (105) запишем так тр = mh jп2(1 + K2h). Умножим и разделим подкоренное выражение на Kh и с учетом, что Р = Khn2, получим mp=mhJpJ(l + K2h)/Kh. (106) Исследуя выражение /(1 + K2h)/Kh на экстремум, приходим к выводу, что его наименьшее значение будет при Kh = 1, то есть когда полусумма оснований равна высоте. Конкретно, для трапеции, у которой n = h, получим mp=mhJ2P. (107) Сравнивая выражения (106) и (107) видим, что площадь вытянутой трапеции с отношением средней линии и основания, равным Kh, определяется с ошибкой, в yj(l + Kl)/2Kh раз большей, чем площадь трапеции, в которой n = h. В случае, когда в трапеции измерены основания а и Ь, а также высота h, при переходе к средним квадратическим ошибкам, получим I-P Л I " /7 "lh р А,4 а 4 12 2 , " .„2 J h 2 h 2 (а + ЪЛ — т+— т,+ тЛ2 Если mh=yna=mb, то I/22 = ЛАІ2 +и (108) Используя аналогичный алгоритм решения, приходим к выводу, что если в трапеции измерены основания и высота, то наиболее точно будет вычислена площадь трапеции, у которой Kh = V2 . Конкретно, для такой трапеции, полу чим тр =т tjpjl . (109) В этом случае площадь вытянутой трапеции с отношением средней линии и ос \( к2Л I нования, равным Kh, определяется с ошибкой, в / 1ч—- М2КИ раз боль Vv 2 )1 шей, чем площадь трапеции, в которой иу 2 = h.
Видим, что в ошибке вычисления площади при угле Р, близком к нулю, будет доминировать влияние ошибок угловых измерений, а при р = 90 она определяется только ошибками линейных измерений, что соответствует вычислению площади квадрата, как частного случая трапеции.
Вычисление площади трапеции по длине большего основания а, высоте h и углам а и Р при основании трапеции В этом случае для вычисления площади предлагается формула h2 P = ah (ctga + ctgP). (114) Соответствующая формула средней квадратической ошибки площади запишется так 96 h*m\ mp = JhW + Ъгт\ + -j-^f- 4 sin4 a 4sin4p где b = a-/z(ctga + ctgP) - малое основание трапеции. Для равнобедренной трапеции а = (3 и, если та=тр, то (115) тв = л \h2m2 + Ъ2т\ + ^- 2 sin а Из (115) видно, что в ошибке вычисления площади при углах аир, близких к нулю, будет доминировать влияние ошибок угловых измерений.
Вычисление площади трапеции по двум основаниям аиЪ и углам при основании а и /З В этом случае предлагается формула вычисления площади трапеции с углами при основании не равными 90
Экспериментальные исследования по совместному уравниванию спутниковых и наземных измерений
Целью данного эксперимента являлось совместное уравнивание различными вариантами спутниковых и наземных измерений, выполненных на реальном объекте работ, а также сравнительный анализ полученных результатов.
В мае 2005 г на участке строительства кольцевой автодороги вокруг Санкт-Петербурга от ПК 750+00 до ПК 773+41.90 кафедрой "Инженерная геодезия" ПГУПС в рамках научно-исследовательской работы "Мониторинг планово-высотной геодезической разбивочной сети на основе сочетания спутниковых и наземных технологий на участке строительства эстакады у железнодорожной станции Ржевка" выполнен комплекс спутниковых и линейно-угловых измерений (рис. 4).
Линейно-угловые измерения выполнены электронным тахеометром SET300 (Sokkia, Япония). Углы на пунктах сети измерены тремя приемами с установками начального отчета 0, 60, 120 градусов. При трех направлениях углы измерялись методом круговых приемов, при двух - отдельными полными приемами. Расхождения направлений между приемами и незамыкания горизон та в круговых приемах не превышали 8".
Длины линий в сети измерены тремя приемами, как в прямом, так и обратном направлениях. Расхождения средних значений расстояний из прямых и обратных измерений не превышало 4 мм.
Спутниковые измерения на объекте работ выполнены комплектом спутниковой аппаратуры Stratus (Sokkia, Япония). Измерено 11 базовых линий. При выполнении измерений использовались спутники системы GPS с минимальным количеством спутников в сети - 4, шаг измерений - 10 сек, минимальный угол видимости - 10, режим измерений - статистический, метод координатных определений - сетевой.
Антенны спутниковой аппаратуры, геодезические приборы, отражатели и марки устанавливались на металлические столбы, имеющие принудительное центрирование. Результаты измерений представлены в табл. 12 и 13. Используя невязки приращений координат на плоскости по формуле т [(о2\/пк, {п - число независимых условий, к - число сторон в фигуре) вычислена средняя квадратическая ошибка одного приращения, составившая 1,4 мм.
При уравнивании спутниковой, наземной и комплексной (спутниковой и наземной) сетей в качестве исходных использовались пункты пп 1954, пп 9807, пп 8530. Уравнивание сети выполнялось в нескольких вариантах в пакете прикладных программ Mathcad:
1. Уравнивание коррелатным способом полигонометрического хода, проложенного через все определяемые пункты сети.
2. Уравнивание коррелатным способом полигонометрического хода с одним измеренным спутниковым методом приращением плоских координат между исходным пунктом пп 1954 и определяемым пунктом Rp 7 (приложение 2).
3. Уравнивание коррелатным способом полигонометрического хода с измеренными приращениями плоских координат между исходными пунктами пп 1954, пп 8530 и определяемым пунктом Rp 7.
4. Уравнивание коррелатным способом полигонометрического хода с измеренными приращениями плоских координат между определяемыми пунктами Rp 7 и Rp 14.
5. Уравнивание коррелатным способом полигонометрического хода с включенными в уравнивание координатами определяемого пункта Rp 7.
6. Уравнивание сети, состоящей только из приращений координат на плоскости. Сеть уравнивалась тремя способами (приложение 3): коррелатным, параметрическим (в качестве параметров выбраны координаты пунктов) и параметрическим (в качестве параметров выбраны приращения координат).
7. Совместное уравнивание всего состава спутниковых и наземных измерений в системе плоских координат. Сеть уравнивалась двумя способами: кор-релатным и параметрическим (в качестве параметров выбраны координаты пунктов). Схема сети представлена на рис. 5.
Оценка точности по результатам уравнивания выполнялась по стандартной процедуре метода наименьших квадратов. Оценивались координаты пункта Rpl5 и дирекционный угол стороны Rpl5 — Rpl4.
Результаты совместного уравнивания всего состава спутниковых и наземных измерений приняты за базовый вариант уравнивания. Идентичность результатов вариантов 2 и 5 обусловлена тем, что координаты, используемые при уравнивании пятым вариантом, получены с применением измеренного приращения, используемого при уравнивании вариантом 2.
Анализ проведенных исследований подтвердил корректность полученных уравнений поправок. По данным таблиц 16, 17 видно, что наличие в полигоно-метрическом ходе спутниковых измерений (приращений координат, координат) позволяет повысить точность элементов хода.
Целью данных исследований являлось определение влияния совместного уравнивания координат межевых знаков и разностей координат на точность вычисления площадей. За основу исследований принят алгоритм, приведенный в [23], где проведены исследования по совместной обработке координат межевых знаков и результатов обмерных работ.
Исследования проводились в среде математического пакета MathCAD методом математического моделирования (Приложение 4). При заданной конфигурации участка полагались известными "истинные" координаты межевых знаков, приращения координат и площадь участка. После многократного модели рования ошибок определений координат и приращений координат выполнялось их совместное уравнивание коррелатным способом. За исходные принимались уравнения (127). После вычисления площадей участков как по значениям координат без уравнивания, так и по предварительно уравненным координатам выполнялась оценка точности определения площади земельного участка по формуле тР = [?\/п, где Д - разность между "искаженными" и "истинным" значением площади, п — число реализаций.
Рассмотренным методом выполнены исследования влияния уравнивания координат межевых знаков на точность определения площади участка. Результаты отражены в табл. 18-25.
В таблицах приняты следующие обозначения: Р — площадь участка; тх(у) -средние квадратические ошибки координат межевых знаков; тА — средняя квадратическая ошибка "измеренного" приращения координат; тР - средняя квадратическая ошибка площади земельного участка, вычисленная по координатам межевых знаков: без уравнивания - (I), с уравниванием координат и использовании "измеренных" приращений координат по одной из диагоналей — (II), с уравниванием координат и использовании "измеренных" приращений координат по двум диагоналям - (III), п - число межевых знаков.
Похожие диссертации на Совершенствование методов геоинформационного обеспечения городского кадастра
