Содержание к диссертации
Введение
1. Применение аэроизысканий для трассирования лесных автомобильных дорог 10
1.1. Трассирование по фототопографическим планам и стереомодели местности 10
1.2. Существующие тенденции автоматизации процесса трассирования по стереомодели местности 14
1.3. Применение ЭВМ для трассирования 17
1.4. Современные требования точности геодезических измерений при изысканиях лесовозных дорог 20
1.5. Точность определения геометрических характеристик местности по фотограмметрической модели 26
Цель и задачи исследования 30
2. Расчет плановых элементов клотоидной трассы подобранной на стереомодели местности 32
2.1. Укладка трассы по стереомодели местности 32
2.2. Уточнение элементов кривых, подобранных на стереомодели с помощью шаблонов 35
2.3. Определение плановых элементов трассы без предварительного подбора параметров закруглений с помощью шаблонов 40
Выводы по главе 51
3. Определение геодезических координат точек местности методом аналитического пространственного фототриангулирования 52
3.1. Теория пространственного фототриангулирования независимыми моделями 52
3.2. Алгоритм аналитической фототриангуляции 67
3.3. Геодезическое ориентирование фотограмметрических сетей при отсутствии полевого обоснования 80
Выводы по главе 84
4. Аналитическое представление рельефа местности в зоне варьирования лесной автомобильной дороги 86
4.1. Методы интерполяции цифровых моделей местности 86
4.2. Теоретические предпосылки аппроксимации поверхностей 93
4.3. Алгоритм и результаты решения задачи аппроксимации элементов рельефа степенными полиномами 97
Выводы по главе 101
5. Комплексное решение на эвм задачи определения проектных элементов трассы подобранной на стереомодели местности 103
5.1. Технология аналитико-фотограмметрического трассирования лесных автомобильных дорог 103
5.2. Реализация комплексного решения на ЭВМ 106
5.3. Результаты экспериментальных исследований 111
Основные выводы 120
Библиографический список 122
- Существующие тенденции автоматизации процесса трассирования по стереомодели местности
- Уточнение элементов кривых, подобранных на стереомодели с помощью шаблонов
- Алгоритм аналитической фототриангуляции
- Алгоритм и результаты решения задачи аппроксимации элементов рельефа степенными полиномами
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Строительство лесных
автомобильных дорог и вообще линейных сооружений, в отличие, от других
транспортных сооружений, характеризуется наибольшим объемом проектно-
изыскательских работ. При существующих методах и темпах проектирования,
имеющимся штатом проектировщиков, справиться с объемами работ
невозможно. Применение аэрометодов для изысканий объектов линейного типа
не только сокращает сроки и стоимость самих изысканий, но также, за счет
лучших условий выбора вариантов трассы, позволяет сократить стоимость
строительства. Применение аэрометодов на объектах капитального
строительства регламентируется строительными нормами инженерных изысканий и инструкциями по инженерным изысканиям для линейного строительства.
Значительное повышение производительности фотограмметрических и проектных работ дает применение компьютера. Опыт отечественных и зарубежных исследований и разработок в области проектирования лесных автомобильных дорог показывает, что наиболее значительный эффект достигается в случае комплексного применения аэрометодов.
Благодаря совершенствованию процессов пространственного
фототриангулирования и также оснащению изыскательских учреждений фотограмметрическими приборами универсального типа, трассирование по фотографическим планам получило дальнейшее развитие.
Так, например, по технологии, применяемой сейчас в отечественных
проектно-изыскательских организациях, составление фототопографических
планов начинается с пространственного триангулирования для целей сгущения
геодезического обоснования и исследующим трассированием и составлением
планов выбранной зоны прохождения трассы. Предварительное
фототриангулирование дает возможность отказаться от геодезического обеспечения опознаками каждой стереопары и тем самым уменьшить объем полевых геодезических работ. Составление фотопланов производится двумя методами – универсальным и дифференцированным. В первом случае используются универсальные приборы и частично стереометрографы. При дифференцированном методе рисовку рельефа производят на топографических стереометрах, а затем, используя фототрансформаторы, получают фотопланы, на которые с помощью одиночных проекторов переносят горизонтали. Этот метод, хотя и обеспечивает меньшую производительность, но за счет дифференциации процессов и использования большого числа простых приборов позволяет вести работы широким фронтом, сокращая тем самым сроки составления планов. При непосредственном трассировании дороги по стереомодели кроме повышения точности и качества работ, одновременно включается большой объем фотограмметрических работ по рисовке рельефа, трансформированию снимков, а также графические работы по составлению топопланов и карт.
Работа выполнялась автором в соответствии со Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года (приказ Минпромторга России и Минсельхоз России от 31 октября 2008 г. №248/482).
Степень разработанности проблемы. Проблеме автоматизированного процесса определения проектных элементов трассы лесной автомобильной дороги посвящены работы В.А. Бурмистрова, С.В. Дорохина, В.Г. Козлова, Е.В. Кондрашовой, Д.М. Левушкина, В.П. Подольского, А.В. Скрыпникова, Ю.М. Трунина, В.И. Федорова.
Построением и разработкой специализированных приборов для целей трассирования по аэросъемкам занимались М.Д. Коньшин, С.И. Родионов, Ю.Н. Панкратьев, В.М. Сердюков.
Методология дорожных проектно-изыскательских работ основалась в 40-50-е годы, в период строительства автомагистралей. Технология и принципы проектирования плана и продольного профиля дорог были разработаны Г. Д. Дубелиром, А. К. Бируля, В. Ф. Бабковым, А.П. Васильевым, М. С. Замахаевым. Проектная деятельность требует реализации новых задач пространственного фототриангулирования.
Работы авторов А.С. Скиридова, Н.А Урмаева, Н.Г. Келя посвящены
технологии трассирования, когда стереоскопическая модель местности
использовалась лишь для создания ее обобщенной копии, по которой уже
потом вели трассировочный процесс, отвечала сложившейся практике, но не
использовала широких возможностей, заложенных в
стереофотограмметрическом способе.
Цель исследований. Совершенствование автоматизированных процессов трассирования и определения проектных элементов трассы автомобильных лесных дорог на основе стереомодели местности.
Задачи исследований:
-
Анализ известных методов автоматизации процессов трассирования по стереомодели.
-
Экспериментально-теоретические исследования по выбору технологии и возможных алгоритмических реализаций определения проектных элементов при укладке трассы по стереомодели местности.
3 Разработка и исследование методов создания цифровой модели
местности (аналитическая фототриангуляция) применительно к целям
изыскания лесных автомобильных дорог.
4 Математическая формулировка и разработка методов решения по
созданию аналитической модели рельефа местности с целью компьютерного
моделирования продольного профиля трассы.
Предмет исследования. Методы и математические модели определения продольного профиля трассы.
Объект исследования. Процесс проектирования, трассирования и строительства лесных автомобильных дорог.
Методы исследований. Метод трассирования по стереомодели, метод интегрального и дифференциального исчислений, натурные наблюдения и
эксперимент. Обработка результатов производилась методами математической статистики: теория вероятностей, регрессионный и корреляционный анализы.
Научная новизна. Результатами диссертационной работы, обладающими научной новизной, являются:
-
Математическая модель определения точности геодезических измерений при изысканиях лесных автомобильных дорог, отличающаяся учетом качественных и количественных показателей.
-
Аналитическая модель рельефа местности для построения продольного профиля, отличающаяся использованием данных цифровой модели местности.
3 Математическая модель аналитической фототриангуляции,
отличающаяся использованием формулы, инвариантной по отношению к углам
наклона.
4 Алгоритм аналитико-фотограмметрического трассирования лесных
автомобильных дорог, отличающийся использованием стандартных
подпрограмм векторных и матричных операций.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Математическая модель определения точности геодезических измерений при изысканиях лесных автомобильных дорог, позволяющая улучшить технико-экономические показатели запроектированной трассы.
-
Аналитическая модель рельефа местности для построения продольного профиля, позволяющая повысить точность измерений и тем самым повысить производительность процессов трассирования.
-
Математическая модель аналитической фототриангуляции, позволяющая построить цифровую модель местности, аппроксимируемую степенными полиномами.
4 Алгоритм аналитико-фотограмметрического трассирования лесных
автомобильных дорог, позволяющий более чем в три раза сократить время на
программирование и отладку.
Практическая значимость работы. На основе полученных результатов разработана модель и внедрена методика автоматизированного комплекса трассирования лесных автомобильных дорог по материалам аэрофотосъемки с учетом требований всех стадий проектирования и с максимальным сокращением полевых работ, как в период изысканий, так и в процессе выноса трассы в натуру. Это в свою очередь потребует решения таких задач, как выбор рациональной технологии и организации процесса изысканий лесных автомобильных дорог и их взаимоувязка в общем комплексе проектирования.
Достоверность выводов и результатов исследований обеспечена использованием методов математической статистики при планировании экспериментов и обработке их результатов. Достоверность выполненных исследований подтверждается: экспериментами с погрешностью до 5%; доверительной вероятностью не менее 90% у полученных закономерностей.
Личный вклад соискателя заключается в выполнении теоретической части, проведении экспериментальных исследований, получения результатов, разработке и внедрении практических рекомендаций.
Реализация работы. Основные научные разработки внедрены: ООО
«КРОНА-строй» (Центрально-Черноземный регион, 2015 г., при решении задач
выбора процесса изысканий лесных автомобильных дорог), ООО «Джелато»
(Воронежская область, город Воронеж, 2015 г., для улучшения технико-
экономических показателей запроектированной трассы), ООО «ВРК
ОПТТОРГ» (Воронежская область, город Воронеж, 2016 г., при построении
цифровой модели), ООО «Пиксель» (Воронежская область, город Воронеж,
2016 г., для повышения точности измерений при трассировании), ООО
«Авангард» (Воронежская область, город Воронеж, 2016 г., при определении
проектных элементов трассы).
Разработанные математические модели и программы для ЭВМ, реализующие эти модели, используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Московский государственный университет леса».
Апробация результатов работы. Результаты работы обсуждались на международных научно-практических конференциях: международной научно-практической конференции приуроченной к 85-летию ВГУИТ «Системный анализ и моделирование процессов управления качеством в инновационном развитии агропромышленного комплекса» (Воронеж, 2015 г.), «Актуальные вопросы науки, технологии и производства» (Санкт-Петербург, 2015 г.).
Публикации. Результаты исследований отражены в 11 научных работах общим объемом 30 п.л. (авторский вклад - 8 п.л.), из них 1 монография (авторский вклад - 3 п.л.), 3 статьи в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России (авторский вклад – 0,2 п.л.).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Результаты, выносимые на защиту, относятся к пункту:
- 15 – Обоснование схема транспортного освоения лесосырьевых баз, поставки лесопродукции, выбора техники и способов строительства лесовозных дорог и инженерных сооружений.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, выводов и рекомендаций, библиографического списка из 139 наименований. Основные материалы диссертации изложены на 134 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 35 рисунков и 2 приложения.
Существующие тенденции автоматизации процесса трассирования по стереомодели местности
В [12] исследуются вопросы трассирования по аэрофотоснимкам и фотосхемам с зарисованным рельефом, трассирования на стереометре методом «попыток» и трассирования на стереометре по линии «нулевых работ» при железнодорожных изысканиях. Основываясь на экспериментальных данных, автор делает вывод, что выдерживание заданного угла наклона на стереометре по снимкам масштаба 1:17000 выше точности нахождения линии «нулевых работ» по карте масштаба 1:25000, кроме того, на первых стадиях изыскания железной дороги профиль и план линии могут быть найдены без составления трассировочных планов, при этом точность получения плана и профиля будет не ниже, чем по карте масштаба 1:25000.
Методика трассирования по стереомодели местности на мультиплексе исследуется в МАДИ. В [113] предложили методику трассирования, которая в последующие годы нашла применение на практике.
По этой методике район трассирования разбивают на секции протяжением 8…15 км, затем по этим участкам-секциям строят стереомодель. Внешнее ориентирование такой секции выполняется по 4 точкам (попарно в конце и начале). Трассирование начинается с проведения линии заданного уклона, или нулевых работ. В изгибы полученной линии вписываются закругления на основании учета контурных и высотных препятствий, а также, исходя из задач проектирования. Линия заданного уклона выкладывается на обзорном экране мультиплекса с помощью черной нити и круговых прозрачных лекал с черной каемкой. Измеряя высоты по найденной линии трассирования, получают продольный профиль. Вершины углов поворота уложенной на стереомодели трасы переносят на фотоснимки или фотосхемы, получая тем самым план трассы. Пикетаж разбивается графически. Если построенные план и профиль трассы не отвечают предъявляемым требованиям – осуществляется перетрассировка.
Несмотря на сравнительную простоту и наглядность данного метода, низкая точность измерений на мультиплексе, а также необходимость визировать на уложенную вручную нить – сильно снижают точность такого метода, тем самым ограничивая используемый масштаб аэросъёмки.
В отличие от железных дорог, трассирование автомобильных дорог характеризуется рядом специфических особенностей: 1. Наличием значительного диапазона классов дорог I-V категорий. 2. Значительным расхождением в допустимых продольных уклонах. Для автомобильных дорог предельные уклоны могут достигать значения 0,06…0,08 %. 3. Исходя из условий безопасности движения по трассе и требований ее эстетического оформления, трасса по возможности должна представлять собой пространственную кривую, подбираемую на местности с учетом технических требований на проектирование, физических условий данной местности и принципов ландшафтного проектирования [51].
С учетом этих особенностей В.И. Федоровым [114] был предложен метод укладки трассы лесной автомобильной дороги с помощью прозрачных шаблонов (как для круговых, так и для клотоидных кривых). По этой технологии в горных условиях трасса укладывается в зоне предварительно проведенной линии заданного уклона. Работы могут проводиться как на топографическм стереометре, так и на другом фотограмметрическом приборе при разреженном планово-высотном обосновании. Сгущение высотного обоснования выполняется по одному из известных способов, например, по методу неискаженной модели. Данная методика предусматривает фотограмметрическое нивелирование и разбивку пикетажа трассы непосредственно по стереомодели. Этот метод был апробирован экспериментально в ряде проектов Гипроавтотранса.
Как показали исследования [57], трассирование основных вариантов в горной местности при планово-высотном обосновании полученном с карты и сгущенного по методу неискаженной модели, позволяет укладывать за смену около 12 км трассы.
При ориентировании по изображениям водных поверхностей – до 20 км. Трассирование в равнинной и пересеченной местности способом назначения угловых точек обеспечивало укладку 40-50 км основных вариантов за смену.
Сравнение методов трассирования по фототопопланам и непосредственно по стереомодели местности показывает, что процесс составления фотоплана занимает примерно в 2-4 раза больше времени и стоит примерно в 2-3 раза дороже, чем весь предшествующий процесс образования нормально ориентированной в пространстве стереомодели, высоте с аэрофотосъемкой и ее планово-высотной подготовкой. Очевидно так же, что трассирование по фотопланам требует гораздо больших площадей съемки, чем зона инструментального размещения дорожной трассы на стереомодели местности.
Уточнение элементов кривых, подобранных на стереомодели с помощью шаблонов
Сравнение существующих методов укладки трассы показывает, что наибольшими преимуществами обладает способ трассирования по стереомодели, когда трасса укладывается в виде пространственной кривой с учетом всех видимых при этом условий местности. Однако преимущества такого трассирования далеко не всегда использовались на практике из-за сложности фотограмметрических определений, имеющих место при работе с аэрофотоматериалами. Это значительно снижало эффективность применения аэрофотометодов при изысканиях линейного типа.
Появление быстродействующих вычислительных машин предопределило направление дальнейшего совершенствования аэроизысканий – создание технологических схем трассирования, максимально использующих возможности фотограмметрии и современной вычислительной техники. В настоящей работе разрабатывается полуавтоматизированная технологическая схема определения проектных элементов трассы, значительно упрощающая процесс фотограмметрической укладки трассы по стереомодели и полностью автоматизирующая все возникающие приэтом расчеты.
Упрощение фотограмметрической укладки достигнуто за счет приближенного нахождения положения проектируемой трассы в ряде точек, а также приближенного определений по стереомодели элементов закруглений с помощью шаблонов. Строгое определение положения будущей трассы, с увязкой и корректировкой подобранны по стереомодели элементов производится на ЭВМ одновременно с фотограмметрической обработкой. Технологическая схема разбивается на три основных этапа. На первом этапе производится выбор зоны варьирования, путем оценки различных природных и других условий по предполагаемому направлению. Оценка производится в основном путем комплексного камерального дешифрования, включающего в себя определение топографических, геологических, гидрологических, почвенно-грунтовых и других характеристик местности, а также, в некоторых случаях, определение стоимостных характеристик интересующей местности, например, в зоне орошаемого земления и т.д. На втором этапе, в пределах выбранной полосы варьирования, производится укладка линии трассы с подбором основных элементов клотоидных закруглений: конечных радиусов Rmin, параметров клотоид А1 и А2, положение главных точек кривых и вершин углов поворота. На этом этапе осуществляется набор характерных точек рельефа для последующего образования в процессе обработки на ЭВМ цифровой модели местности.
На третьем этапе производится измерение координат точек на снимках. Измерения производятся на автоматизированном стереокомпараторе.
Заключительным процессом является вычисление на ЭВМ по специально составленным программам. В ходе вычислений уточняется плановое положение подобранной по стереомодели трассы и находятся проектные элементы, соответствующие увязанному положению. По точкам цифровой модели строится аналитическая модель рельефа местности и уже по этой модели находится продольный профиль увязанной в плане линии трассы.
Описанный процесс трассирования по аэроснимкам выполняется на двух распространенных фотометрических приборах: стереоскопе и стереокомпараторе. Поскольку наблюдение снимков под стереоскопом не требует никакой специальной ориентировка, применение его для выбора положения трассы позволяет упростить и ускорить этот процесс. Использование автоматизированного стереокомпаратора значительно сокращает сроки подготовки исходной информации для счета на ЭВМ. Нередко при трассировке по стереомодели возникает необходимость в определении глубин оврагов, западин, карстовых воронок, глубины водоемов на мелководье, высоты древесной растительности и т.д. решение подобных задач осуществляют методами измерительного дешифрования. Специальные исследования ряда авторов показывают, что для зеркально-линзового стереоскопа Д-2 ошибка определения превышений при разности высот порядка 30 м и расстоянии на снимке до 5 мм составила 7,2%, для интерскопа – 6,8%, а для стереометра СМ-3 – 3%.
Таким образом применение стереоскопа на первом этапе – выборе зоны варьирования, позволяет использовать не только изобразительные свойства снимков, но и измерительные.
На втором этапе, когда осуществляется укладка трассы в пределах ранее выбранной полосы, предварительный подбор элементов кривых можно производить с помощью прозрачных шаблонов (рис.3), вписываемых в модель местности.
В настоящее время предложено несколько различных типов шаблонов. В зависимости от типа, размеров и материала изготовления методика использования шаблонов может различаться. Представляет интерес стереоскопическое вписание закруглений в рельеф местности. В этом случае исполнитель в пространстве модели оценивает положение будущей трассы и более качественно может определеить параметры подобного закругления. К сожалению, требования к качеству изготовления таких шаблонов сравнительно высоки, чем по-видимому, объясняется что стереоскопический метод подбора элементов закруглений по шаблонам не получил еще практического применения.
Алгоритм аналитической фототриангуляции
Современным достижениям в области пространственного фототриангулирования фотометрия обязана трудам таких известных ученых как А.С. Скиридов, Н.А Урмаев, Н.Г. Кель и другим. Созданные алгоритмы и программы получили широкое распространение и тем самым оказали большое влияние на развитие аналитических методов в стране.
Аналитические методы обработки снимков являются важным разделом фотограмметрии. В последнее время получила признание векторная форма изложения этого раздела. Значение векторного исчисления для фотограмметрии возросло с изобретением и распространением ЭВМ. Широкий круг задач аналитической фотограмметрии возможно реализовать на ЭВМ более экономным способом, используя подпрограммы операций векторной алгебры.
В настоящей работе описывается вариант пространственного фототриангулирования, в основу которого положен способ взаимного ориентирования снимков, предложенный Ю.М. Труниным [45]. Созданный алгоритм существенно отличается от распространенных как по форме, так и по содержанию. Например, по содержанию, данный алгоритм отличается следующим: 1. Классическая задача взаимного ориентирования представлена в виде взаимного ориентирования координатных систем стереопары снимков, и независимо от этого, задачей определения направлений базисов фотографирования в системах координат левых снимков. Это позволяет решать задачу без изменения алгоритма, при этом число итераций не зависит от направлений базисов. 2. Критерием взаимного ориентирования координатных систем (свободные члены уравнений) служат не остаточные параллаксы, а объемы параллепипедов, построенных на векторах перпендикуляр к базисным плоскостям. 3. Задача взаимного ориентирования координатных систем стереопары сводится к определению трех (а не пяти) неизвестных. 4. Вместо трансформирования координат снимков по дробнолинейным функциям, осуществляется ортогональное (изометрическое) преобразование направлений лучей связок. При этом используется новый в фотограмметрии вид разложения ортогональной матрицы в ряд. 5. Вектор фотограмметрической модели строится с использованием формулы, инвариантной по отношению к углам наклона, что позволяет использовать один и тот же алгоритм как для обработки аэроснимков, так и для наземных фототеодолитных снимков. 6. Внешнее ориентирование сети осуществляется применением условия коллинеарности приращений геодезических и фотограмметрических векторов по три уравнения погрешностей на каждую пару точек, чем достигается абсолютная сходимость и общность решения. Исключительно векторная запись и реализация уравнений фототриангулирования отличает изложенный в данной работе метод по форме. Такая запись сделала алгоритм не только наглядным и компактным, но позволила при реализации его на ЭВМ использовать прием условно названный – программирование в векторной форме. Смысл такого программирования состоит в использовании небольшого числа стандартных подпрограмм векторных операций, для непосредственного решения векторных уравнений без перехода к координатной форме. Исходными данными в этом случае служат тройки чисел, например, измеренные координаты снимков x, y и фокусное расстояние z= - fk, а также геодезические координаты X, Y, H. Промежуточными результатами, также как и окончательными, при таком решении будут также вектора, т.е. тройки чисел.
Рассмотренный прием более чем в три раза сокращает запись алгоритмов и время на их программирование. Значительно сокращается время на отладку программ и контроль промежуточных этапов решаемой задачи. Ниже излагается теория аналитической маршрутной пространственной фототриангуляции, не выходя из рамок векторного исчисления. Векторная форма в данном случае мыслится более широко, включая матричную форму. Алгоритм решения задачи представлен также в векторной форме. В основу работы положены специально выполненные теоретические и экспериментальные исследования автора. Образование связки лучей Представим плоскость снимка Р и воображаемый центр проектирования S точки J снимка (рисунок 3.1).
В пересечении прямых, соединяющих противоположные координатные метки снимка (рис. 9 они представлены треугольниками), получим главную точку О снимка. В точке О восстановим перпендикуляр к плоскости Р, длина которого равна фокусному расстоянию f съемочной камеры. В результате определится точка S – центр проектирования. Точка S и точка J снимка определяют направление луча SJ, который будем обозначать вектором ri, где – отличный от нуля произвольный множитель.
Алгоритм и результаты решения задачи аппроксимации элементов рельефа степенными полиномами
Значительный удельный вес стоимости полевых геодезических работ при создании полевого геодезического обоснования и вызванное этим затягивание сроков изыскательских работ, вынуждают искать более эффективные решения этой задачи. Одним из таких решений может служить получение обоснования путем опознавания контуров снимков на топографических картах.
Точность такого обоснования значительно ниже «полевого» и зависит главным образом от масштаба карты и высоты сечения горизонталей на этой карте. Если ошибка высотных определений по карте не должна превышать 2/3 от высоты сечения, то в плане ошибка определения координат может достигать 1 мм в масштабе карты. Ошибки обоснования приводят к неправильному ориентированию сетей относительно геодезической системы координат, в результате чего элементы внешнего ориентирования , w, X и определяются ошибками , w, X, m, что, в свою очередь, приводит к ошибкам в положении сгущаемых точек.
Значение этих ошибок будет зависеть т длины фотограмметрического ряда, от масштабы съемки, от масштаба используемой карты и от количества опознаков.
Расчет ожидаемых ошибок элементов внешнего ориентирования w и L, вызванных ошибками опознавания по карте, произведем для маршрута из 10 базисов масштаба 1:10000. В таблице 3.3 приведены значения относительных шибок, вызывающих поперечный и продольный наклоны, для наиболее неблагоприятного случая, когда ошибки высот опознаков, расположенных на противоположных концах, имеют разные знаки.
Высота сечения h=2/3 h, (м) пр=2h (м) Поперечныйнаклонw=пр/1800 Продольный наклон L= пр/6500 5 3,3 6,7 0,004 0,001 10 6,7 13,3 0,007 0,002 20 13,3 26,6 0,015 0,004 Как показано в 1.3, на точность подсчета объемов земельных работ влияют, главным образом, ошибки превышений и рабочая отметка. Поскольку в большинстве случаев трасса проходит по оси аэрофотосъемочного маршрута, где влияние поперечного угла наклона на определение превышений минимально, можно считать, что влияние этой ошибки на подсчет объемов земельных работ будет практически незаметно. Ошибка продольного угла наклона (для карты масштаба 1:25000) фактически меньше установленного допуска и ее влияние можно не рассматривать. Кроме угловых ошибок внешнего ориентирования, ошибки определения координат опознаков на карте приведут и к ошибочному определению масштаба, что скажется на точности линейных измерений. Полагая, что ошибки определения координат по карте носят в основном случайный характер, можно ожидать, что согласно закону нормального распределения увеличение их количества приведет к уменьшению ошибки масштаба сети в
ЛІТІ - 1, где n - количество опознаков. В таблице 3.4 представлены ошибки масштаба при ориентировании по 5, 10 и 15 опознакам. Таблица 3.4. Ошибки масштаба при ориентировании по 5, 10 и 15 опознакам Масштаб карты mx,y=1 мм (в масштабе карты) п=5 п=10 п=15 х,у Vn-1 Т х,у Vn-1 Т х,у Vn-1 Т 1:25000 25 11 1:600 8 1:800 6,5 1:1000 1:50000 50 22 1:300 16 1:400 13 1:500 1:100000 100 44 1:150 32 1:200 26 1:250 Основное влияние ошибка масштаба оказывает на определение длины трассы. Если считать, согласно инструкции, эту величину равной 1:1000, то очевидно, что для получения требуемой точности длина маршрута должна быть увеличена в соответствии с масштабом карты и количеством опознаков. В таблице 3.5 представлены значения длины маршрутов, обеспечивающих относительную ошибку длины всего маршрута в соответствии с требованиями инструкции. Таблица 3.5. Значения длины маршрутов Масштаб карты L (км) п=5 п=10 п=15 1:25000 11 8 6,5 1:50000 22 16 13 1:100000 44 32 26 Приведенные в таблице 3.5 значения длин маршрутов свидетельствуют о практической возможности использования карт масштаба 1:25000 для ориентирования фотограмметрических сетей при аэрогеодезических изысканиях лесных автомобильных дорог.
В тех случаях, когда отсутствуют карты масштаба 1:25000, а имеются карты более мелкого масштаба и показания РВ и статоскопа, ориентирование можно выполнить комбинированным способом. Сеть ориентируется по опознакам более мелкой карты и на основании этого определяются высоты фотографирования. По полученным значениям и показаниям РВ составляются разности высот, характеризующие изменение масштаба отдельных моделей. Т.к. показания РВ и статоскопа характеризуются наличием значительных случайных ошибок, для уменьшения их влияния был применен способ параболического интерполирования. В этом случае производится такой подбор коэффициентов полинома Рп(х) в выражении (101), при котором средняя квадратическая погрешность т была бы минимальна. 8п= I ZPitfOO- Рп(х)}2 (101) Проводимые эксперименты выполнялись при показателе степени равным 2. Ввиду переопределенности исходной системы уравнений задача решалась по способу наименьших квадратов. На рисунке 3.13 показаны разности высот до интерполирования и после. По найденным значениям Н вычислялись поправочные коэффициенты для масштабирования каждой модели сети AHt В процессе экспериментов было установлено, что описанный комбинированный метод по точности соответствуют методу ориентирования по опознакам полученным с карты масштаба 1:25000.