Разработка методов геодезического обеспечения строительства гидротехнических сооружений на основе спутниковых технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.32, кандидат технических наук Эль Дарса Аббуд Мохамед Рафик

• Эль Дарса Аббуд Мохамед Рафик
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Эль Дарса Аббуд Мохамед Рафик

Введение

Глава 1. Геодезическое обеспечение строительства волнозащитных сооружений.

1.1. Основные принципы геодезического обеспечения объекта работ.

1.2. GPS-определения в топографо-геодезическом производстве.

1.3. Разработка технологической схемы геодезического обеспечения строительства волнозащитных сооружений.

Выводы по главе.

Глава 2. Совершенствование методики совместного использования спутниковых и традиционных геодезических измерений.

2.1. Преобразование координат из системы плоских прямоугольных в систему пространственных прямоугольных и обратно.

2.2. Преобразование дифференциальных поправок координат точек из системы в систему.

2.3. Совместное уравнивание спутниковых и традиционных геодезических измерений.

Выводы по главе.

Глава 3. Исследование точности положения точек, определяемых с помощью GPS-приемников и традиционных геодезических средств измерения.

3.1. Оценка точности положения текущих координат подъемного строительного крана.

3.2. Оценка точности взаимоположения укладочных блоков.

3.3. Сравнительный анализ точности положения точек, определяемых с использованием спутниковых и традиционных геодезических измерений.

Выводы по главе.

Глава 4. Вопросы практического использования результатов исследований.

4.1. Реализация предложенных алгоритмов в виде программных продуктов и разработка нормативно-технической документации.

4.2. Разработка рекомендаций по использованию результатов исследований в производстве.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов геодезического обеспечения строительства гидротехнических сооружений на основе спутниковых технологий»

Повышение точности исполнения проектов и увеличение производительности труда при строительстве волнозащитных сооружений могут быть обеспечены на основе использования современных геодезических технологий. Тема диссертации приобретает актуальность, в частности, при строительстве волнозащитной дамбы, предназначенной для обеспечения безопасности дополнительной взлетно-посадочной полосы (ВПП) в международном аэропорте города Бейрут (Ливан). В этом плане наиболее перспективным в настоящее время представляется метод GPS-определений, который применительно к рассматриваемому объекту работ является многоаспектным (метод используется при съемке рельефа дна, насыпке тела дамбы, определении положения строительного крана и укладочных блоков). При этом актуальными являются проблемы разработки оптимальной технологической схемы производства работ, совместного использования спутниковых и традиционных геодезических измерений, оценки точности положения определяемых точек. Для решения указанных проблем необходимо проведение соответствующих теоретических и экспериментальных исследований.

Цель работы. Повышение эффективности геодезического обеспечения строительства гидротехнических сооружений на основе спутниковых технологий.

Идея работы. Повышение точности и надежности геодезического обеспечения строительства гидротехнических сооружений путем совместного использования спутниковых и традиционных геодезических измерений.

Задачи исследований:

- разработка технологической схемы геодезического обеспечения строительства гидротехнических сооружений с использованием спутниковых технологий;

- проведение исследований по оценке точности положения точек, определяемых с помощью GPS-измерений;

- разработка алгоритмов и программных продуктов, необходимых для реализации результатов исследований в производство.

Методы исследования.

Теория ошибок измерений, способ наименьших квадратов, метод модельных исследований.

Защищаемые научные положения:

1.Технология геодезического обеспечения строительства гидротехнических сооружений на основе спутниковых средств и методов.

2.Методика совместного использования спутниковых и традиционных геодезических измерений применительно к рассматриваемому объекту работ.

3.Методика оценки точности положения точек, определяемых с использованием GPS-измерений при строительстве гидротехнических сооружений.

Научная новизна:

1 .Разработаны основные принципы технологической схемы геодезического обеспечения строительства гидротехнических сооружений.

2.У совершенствован алгоритм совместного использования спутниковых и традиционных геодезических измерений.

3 .Установлены зависимости между дифференциальными поправками пространственных прямоугольных и плоских прямоугольных координат определяемых точек.

Достоверность результатов исследований подтверждается численными экспериментами на реальном объекте.

Практическое значение диссертации:

- осуществлена реализация предложенных алгоритмов в виде программных продуктов;

- разработана необходимая нормативно-техническая документация;

- разработаны рекомендации по использованию результатов исследований в производство.

Реализация результатов работы. Объекты практического использования результатов исследований в производстве следующие:

1. Волнозащитное сооружение (дамба), воздвигаемое при строительстве взлетно-посадочной полосы международного аэропорта г. Бейрут (Ливан). Внедряемые разработки:

- методика проектирования работ по геодезическому обеспечению объекта строительства;

- технологическая схема геодезического обеспечения строительства дамбы;

- методика геодезического контроля за деформациями дамбы.

2. Производственные объекты ФГУП «Аэрогеодезия». Внедряемые разработки:

- программная продукция;

- техническая документация.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на рабочих совещаниях фирмы «CCC-HOCHTIFF» (Бейрут, 2001г.), на конференции Государственного Ливанского института (Бейрут, 2002г.), на конференции молодых специалистов Санкт-Петербургского горного института (2003г.), на конференции молодых ученых России (2003), на заседании кафедры инженерной геодезии Санкт-Петербургского горного института (2003г.). Публикации. Основное содержание работы отражено в 4 публикациях.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.т.н. профессору В.А. Коугия за помощь в работе над диссертацией.

Заключение диссертации по теме «Геодезия», Эль Дарса Аббуд Мохамед Рафик

Выводы по главе

1. Предложенные в диссертации алгоритмы реализованы в виде программных продуктов.

2. Составлена техническая документация, регламентирующая использование программной продукции.

3. Разработаны рекомендации по использованию результатов исследований в производстве.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с целью и задачами исследований диссертации получены следующие результаты:

1. Разработана технологическая схема геодезического обеспечения строительства волнозащитной дамбы на основе использования спутниковых средств и методов.

2. Выполнено совершенствование методики совместного использования спутниковых и традиционных геодезических измерений применительно к рассматриваемому объекту работ, в частности:

-получен алгоритм преобразования пространственных прямоугольных координат к плоским прямоугольным координатам и обратно; -установлены новые зависимости между дифференциальными поправками пространственных и плоских прямоугольных координат точек; -рассмотрен оптимальный для объекта работ алгоритм совместного уравнивания спутниковых и традиционных геодезических измерений, обобщенный на случай зависимых измерений.

3. Выполнены исследования по оценке точности положения точек, определяемых с помощью GPS-измерений. Осуществлен сравнительный анализ точности положения точек, определяемых с использованием спутниковых и традиционных геодезических измерений.

4. Предложенные алгоритмы реализованы в виде соответствующих программных продуктов и необходимой нормативно-технической документации. Разработаны рекомендации по использованию результатов исследований в производстве.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Баландин В. Н., Хабаров В.Ф. Брынь М. Я., Юськевич А. В., Мухамед Аббуд. Преобразование дифференциальных поправок координат точек в разных системах координат.//Геодезия и картография, 2002, №10, с.6-10.

2. Мухамед Аббуд. Преобразование координат из системы плоских прямоугольных в систему пространственных и обратно // Санкт-Петербургский горный институт. - Санкт-Петербург, 2003. - 5с.: 2 назв. -Рус.-Деп. В ВИНИТИ.

3. Мухамед Аббуд. Технологическая схема геодезического обеспечения строительства волнозащитных сооружений. // Записки Горного института Т. 155, ч.1/ Санкт-Петербургский горный институт. СПб, 2003.

4. Преобразование дифференциальных поправок координат точек в разных системах координат. Руководство пользователя программой В73. С-Пб., ГП «Аэрогеодезия», 2002, 5 с. (сост. Баландин В. Н., Мухамед Аббуд).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Эль Дарса Аббуд Мохамед Рафик, 2003 год

1. Аксамитаускас В-У.М. Инженерно-геодезические исследования погрешностей положения в пространстве. Автореферат кандидатской диссертации. Львов, 1982, 19 с.

2. Баландин В.Н. Радиогеодезические системы в аэросъёмке. М., Недра, 1983, 141 с.

3. Баландин В.Н., Кладовиков В.М.,Охотин A.J1. Решение геодезических и маркшейдерских задач на микрокалькуляторах. М., Недра, 1992, 128 с.

4. Баландин В.Н., Брынь М.Я., Хабаров В.Ф., Юськевич А.В. Спутниковые и традиционные геодезические измерения. Спб, ФГУП «Аэрогеодезия», 2003, 112 с.

5. Бойко А.В. Методы и средства автоматизации топографических съёмок. М., Недра, 1980, 222 с.

6. Бойко Е.Г., Зимин В.М. Совместное уравнивание спутниковых и наземных геодезических сетей // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 1999, №4, с. 3-8.

7. Бойко Е.Г., Зимин В.М., Мельников С.А. Исследование некоторых алгоритмов совместной обработки спутниковых и наземных геодезических сетей // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 1999, № 2, с. 3-12.

8. Бойко Е.Г., Зимин В.М., Годжаманов М.Г. Методы совместной обработки локальных наземных и спутниковых геодезических сетей // Геодезия и картография, 2000, № 8, с. 11-18.

9. Большаков В.Д., Гайдаев П.А. Теория математической обработки геодезических измерений. М., Недра, 1977, 367 с.

10. Большаков В.Д, Маркузе Ю.И, Голубев В.В. Уравнивание геодезических измерений. М., Недра, 1989, 413 с.

11. Верещагин С.Г., Лившиц И.М. Использование GPS-аппаратуры в городской полигонометрии // Геодезия и картография, 1997, № 4, с. 19-20.

12. Визиров Ю.В. GPS-приёмники в опорной геодезической сети железнодорожного строительства // Геодезия и картография, 1997, № 8, с. 24-26.

13. Временные нормы времени на процессы определения геодезических координат автономными спутниковыми методами. М., ЦНИИГАиК, 1997, 23 с.

14. Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и её применение в геодезии. М., Картгеоцентр-Геодезиздат. 1999, 272 с.

15. Геодезические работы в строительстве / Ганыиин В.Н., Коськов Б.И., Хренов J1.C. и др. М., Стройиздат, 1984, 447 с.

16. Герасимов А.П., Ефимов Г.Н., Насретдинов К.К. Совместное уравнивание астрономо-геодезической сети // Геодезия и картография, 1993, № 11, с. 23-24.

17. Глобальная спутниковая радионавигационная система / Под ред. В.Н. Харисова. М, ИПРЖР, 1998, 400 с.

18. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М., Наука, 1983, 176 с.

19. Дементьев В.Е., Фостиков А.А. Использование GPS-аппаратуры при аэрофотосъёмке // Геодезия и картография, 1997, № 12, с. 33-36

20. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. М., Наука, 1987, 240 с.

21. Евстафьев О.В., Милич В.Н., Каримов Р.Г. Опыт GPS-измерений на сверхдлинных базах для передачи координат. // Геодезия и картография, 1997, №2, с. 12-19.

22. Заиграев М.М. Опыт применения GPS при крупномасштабной кадастровой аэрофотосъёмке.// Геодезия и картография, 1997, № 12, с. 33-36.

23. Инструкция по нивелированию 1,11,III,IV классов. Бейрут, «Дар Эльнашер», 1991

24. Инструкция по топографической съёмке 1: 5 ООО, 1: 2 ООО, 1: 1 ООО, 1: 500. ГКИНП-02-033-82. Бейрут, «Дар Эльнашер», 1991

25. Инструкция о построении государственных геодезических сетей. Бейрут, «Дар Эльнашер», 1994

26. Караванов М.Ю., Янкуш A.M. Обзор геодезических GPS-приёмников, представленных на российском рынке. // Геодезия и картография, 1996,1. Ю, с. 24-30.

27. Коробков С.А. Тензор ошибок на плоскости и в пространстве // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 2000, № 2, с. 3-20

28. Космическая геодезия. Спутниковые навигационные системы и их геодезическое использование: Учебное пособие / В.Н. Баландин, М.Я. Брынь, В.В. Петров и др. С-Пб, Санкт-Петербургский горный институт, 2002, 72 с.

29. Коугия В.А. Обоснованность оценки точности положения точки. // Геодезия и картография, 1978, № 11, с. 12-15.

30. Коугия В.А., Сорокин А.И. Геодезические сети на море. М., Недра, 1979, 272 с.

31. Коугия В.А. О погрешности положения точки. // Геодезия и картография, 1981, №2, с. 14-16.

32. Коугия В.А. Геодезические измерения с помощью искусственных спутников Земли: Учебное пособие. С-Пб. Петербургский государственный университет путей сообщения, 1997, 32 с.

33. Коугия В.А., Грузинов В.В. О дифференциальных связях сфероидических и плоских координат // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 2000, № 4, с. 3-7.

34. Коугия В.А. Преобразование уравнений поправок спутниковых измерений к виду, удобному для уравнивания. // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 2001, № 16, с. 3-8.

35. Лукьянов В.Ф. Расчёты точности инженерно-геодезических работ. М., Недра, 1981,285 с.

36. Макаров Г.В. Обработка зависимых величин обобщённым методом наименьших квадратов. М., Мортехинформреклама, 1990, 72 с.

37. Маркузе Ю.И. Алгоритм объединения наземных и спутниковых геодезических сетей. // Геодезия и картография, 1997, № 9, с. 23-28.

38. Мкртычян В.В. Разработка технологии построения специальных геодезических сетей с использованием спутниковых систем позиционирования. Автореферат кандидатской диссертации. М., 2002, 22 с.

39. Молоденский М.С. Новый метод решения геодезических задач. // Труды ЦНИИГАиК, вып. 103. 1954, 85 с.

40. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии. М., Недра, 1979, 296 с.

41. Мотрохов А.Н. Теория «круговой ошибки» и пределы её применения в штурманской практике. Л., Морской сборник, 1952, № 2, с. 10-16.

42. Мухамед Аббуд. Преобразование координат из системы плоских прямоугольных в систему пространственных и обратно. // Санкт-Петербургский государственный горный институт. Санкт-Петербург, 2003.-5 е.: Библ. 2 назв.- Рус.- Деп.в ВИНИТИ.

43. Мухамед Аббуд. Технологическая схема геодезического обеспечения строительства волнозащитных сооружений. // Записки Горного института Т. 155, ч.1/ Санкт-Петербургский горный институт. СПб, 2003.

44. Наджем М.В. Разработка рекомендаций по построению высотных сетей и методики наблюдения за осадками сооружений в городах Ближнего Востока. Автореферат кандидатской диссертации. С-Пб., 1992, 23 с.

45. Невзоров Н.И. Об оценке точности определения положения геодезических пунктов. // Геодезия и картография, 1976, № 10, с. 19-23.

46. Неумывакин Ю.К. Обоснование точности топографических съёмок для проектирования. М., Недра, 1976, 159 с.

47. Никифоров Б.И. Ещё раз о вычислении весов разнородных измерений. // Геодезия и картография, 1980, № 4, с. 34-36.

48. Никифоров Б.И., Макаров Г.В. Математическая обработка зависимых измерений. М., Рекламинформбюро ММФ, 1976, 98 с.

49. Опыт применения спутниковой системы позиционирования (GPS) при решении геодезических задач / В.М. Безменов, М.Э. Ишмухаметов, A.M. Мизин и др. // Автоматизированные технологии изысканий и проектирования, 2002, № 6, с. 48-50.

50. Побединский Г.Г., Грибов Ю.Б. Опыт создания городских геодезических сетей и фрагмента спутниковой сети 1 класса // Геодезия и картография,1996, № 10, с. 7-10.

51. Побединский Г.Г.,Хабаров В.Ф., Грибов Ю.Б. Применение приёмников спутниковой системы WILD GPS SYSTEM 200 фирмы Лейка (Швейцария) при создании и реконструкции городских геодезических сетей. РТМ 13-0195. Н. Новгород, ВАГП, 1995, 54 с.

52. Панин А.В., Тельман Р.Н. Опыт применения GPS-технологии для построения крупномасштабных цифровых моделей рельефа // Геодезия и картография, 1997, № 10, с. 22-27.

53. Правила закрепления центров пунктов спутниковой гедезической сети. М., ЦНИИГАиК, 2001, 52 с.

54. Практическое руководство по выполнению GPS-метода привязки снимков / В.И. Баландин, А.В. Юськевич. С-Пб, ГП «Аэрогеодезия»,1997, 16 с.

55. Преобразование дифференциальных поправок координат в различных системах. / В.Н. Баландин, В.Ф. Хабаров, А.В. Юськевич, М.Я. Брынь, Мухамед Аббуд // Геодезия и картография, 2002, № 10, с. 6-10.

56. Преобразование дифференциальных поправок координат точек в разных системах координат. Руководство пользователя программой В73. С-Пб, ФГУП «Аэрогеодезия», 2003, 5 с. (сост. Баландин В.Н., Мухамед Аббуд)

57. Перевычисление координат точек из системы в систему. Руководство пользователя программным комплексом В72. С-Пб, ФГУП «Аэрогеодезия», 2003, с. (сост. Баландин В.Н., Мухамед Аббуд)

58. Результаты работ по совместному использованию аппаратуры GPS и традиционных геодезических работ / Ю.Н. Агафонов, А.А. Маслов, К.К. Насретдинов и др. // Геодезия и картография, 1995, № 5, с, 14-15.

59. Серапинас Б.Б. Введение в ГЛОНАСС и GPS измерения. Ижевск, Удмуртский государственный университет, 1999, 93 с.

60. Скородумов П.П. Об оценке точности определения геодезического обоснования // Геодезия и картография, 1980, № 2, с. 23-26.

61. Сорокин А.И. Об оценке точности положения точки одним числом. Труды ГУГК, вып. 11, с. 20-28

62. Сорокин А.И. Гидрографические исследования Мирового океана. Л., Гидрометеоиздат, 1980, 288 с.

63. Справочник геодезиста. Т. 1. М., Недра, 1985, 455 с.

64. Справочник геодезиста. Т. 2. М., Недра, 1985, 440 с.

65. Справочник по картографии. М., Недра, 1988, 428 с.

66. Справочник штурмана по математике. Т. 1, Л., Изд. ВМС, 1948, 355 с.

67. Средства и методы топографической съёмки шельфа / В.Н. Баландин, Л.А. Борисов, Р.Д. Володарский и др. М., Недра, 1979, 295 с.

68. Урмаев М.С., Родин С.П. Влияние ошибок геодезической привязки координатно-измерительных пунктов на точность определения орбит ИСЗ. // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, № 1, 1997, с. 25-31

69. Филиппов М.В., Янкуш A.M. Сравнение GPS- и традиционных методов геодезических работ. // Геодезия и картография, 1995, № 9, с. 15-19.

70. Фостиков А.А., Плоткин P.M., Беликов П.А. Построение опорных межевых сетей в сельских населённых пунктах при помощи GPS-систем. // Геодезия и картография, 1997, № 8, с. 44-48.

71. Хохлов И. В. Геодезические приборы для съёмки инженерных сооружений. М., Недра, 1981, 152 с.

72. Шануров Г.А., Шакмеев P.P., Шакмеева A.M. Влияние трансформирования на точность векторов баз геодезической сети, создаваемой спутниковой системой позиционирования. // Геодезия и картография, 1999, № 6, с. 15-19.

73. Шануров Г.А., Дашков Н.П., Шакмеев P.P. Об оценке точности геодезической сети, созданной сочетанием космических и наземных методов измерений // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 2002, № 4, с. 12-21

74. Шеховцев Г.А. Оценка точности положения геодезических пунктов. М., Недра, 1992, 255 с.

75. Электронные тахеометры. Обзорная информация. М., ЦНИИГАиК, 2000, 41 с.

76. Accuracy by Radio. GIM Inforviews Three suppliers of Broadcasted Differential GPS corrections. GIM (Geomatics Info Magazine). 1996, № 2, pp 5559

77. GPS. Глобальная система позиционирования. M. АО «Прин», 1996, 400 с.

78. Hotmann-Wellenhot В., Lichtenneger Н., Collins D. GPS. Theory and Practice. Wien, New York, 1992, 306 p.

79. Konig R., Weise K. Mathematische grundlagen der hohezzen geodasie und Kartographie. Berlin, 1951, 499 p.

80. Misza P.N., Abbot R.I., Gaposchkin E.M. Integrated use of GPS and GLONASS. Transformation between WGS-84 and PZ-90 // Presented at The Institute of Navigation. ION CPS-96.

81. Schaefers N.A. RTK GPS Put to Practice Challenging the Total station. / GIM (Geomatics Info Magazine). 1996, № 2, Vol. 10, pp 65-68.

82. Urbanski J. Porownanie Kryteriow oceany dokladonosci okrestenia pozycji ocrety. «Rzzegl. Geod.», 1967, 39, № 10, c.393-396.1. ПАРАМЕТРЫ ЭЛЛИПСОИДОВ1. Параметры Эллипсоид1. Кларка, 1880 г. WGS-84а — большая полуось, м 6378249 6378137

83. Ъ — малая полуось, м 6356515,095 6356752,314

84. Основные технические характеристики электронного тахеометра SET2C (фирма «SOKKIA», Япония)1. Показатели Значения

85. Дальность действия Более 5 км

86. СКО измерения линии (3 + 2-10~6-S) мм1. СКО измерения угла- горизонтальный круг 3"вертикальный круг 3"

87. Отсчетное устройство цифровое1. Масса 7,4 кг

88. Основные технические характеристики нивелира В1 (фирма «SOKJCIA», Япония)1. Показатели Значения

89. Увеличение зрительной трубы Коэффициент дальномера Точность отсчета микрометра СКО на 1 км двойного хода Масса 32х 100 1 мм (1 +1 • 10 ~6 L) мм 3 кг

90. Основные технические характеристики спутникового GPS-приемника 4000 SSE (фирма "Trimble", США)1. Показатели Значения

91. Класс приемника Двухчастотный1. Количество спутников 8

92. Тип принимаемого сигнала С/А, Р, LI, L2

93. Отсчетное устройство цифровое

94. Ошибка приращения координата) при статическом режимев плане (5+1-10 ~6 -D) ммпо высоте (10+1-10 6 D) ммв) при кинематическом режимев плане (20+1-10 "6-D) ммпо высоте (40+1-10~6 -D) мм

95. Частота обновления и выдача 1 синформации о местоположении1. Интерфейс RS 2321. Экран LSD, 4 строки

96. Батареи питания 7 часов работы

97. Рабочая температура -20°С-+55°С1. Габариты 35 х 30 х 13 см

98. Состав комплекта, число приемников от 3 и более