Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Державний університет “Львівська політехніка”
Тревого
Ігор Севірович
УДК 528.33
Проблеми побудови планових геодезичних мереж в містах
та методи їх вирішення
Спеціальність 05.24.01 - геодезія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук
Львів - 1999
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Державному університеті “Львівська політехніка”
Міністерство освіти України
Офіційні опоненти:
Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор Павлів Петро Васильович, Український Державний лісотехнічний університет, кафедра таксації і геодезії, м. Львів;
доктор технічних наук, професор Суботін Іван Єгорович, Київський Національний університет будівництва і архітектури, кафедра інженерної геодезії, м. Київ;
доктор фізико-математичних наук, старший науковий співпрацівник Прокопов Олександр Васильович, Державне науково-виробниче об’єднання “Метрологія”, начальник лабораторії проблем метрології і теорії вимірів, м. Харків.
Провідна установа: Донецький Державний технічний університет, кафедра геодезії, Міністерство освіти України, м. Донецьк.
Захист відбудеться 7 травня о 10 год. 1999 р. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.13 при Державному університеті “Львівська політехніка” за адресою 290646, Львів-13, вул. Ст. Бандери, 12, ауд.518 II навчального корпусу
З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Державного університету “Львівська політехніка” за адресою: 290646, м. Львів, вул. Профе сорська, 1.
Автореферат розісланий 26 березня 1999 року
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Савчук С.Г.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність наукової проблеми
Швидке зростання міст в Україні супроводжується збільшенням їх площі, появою нових промислових об’єктів, високих споруд, транспортних магістралей, складних інженерних споруд тощо і вимагає надійної геодезичної основи, побудова якої пов’язана з науковими проблемами, модернізацією і великим обсягом геодезичних робіт. Важливе значення має геодезична основа і для ведення міського кадастру. Планові мережі переважно будують методами тріангуляції, полігонометрії і трилатерації. З міською тріангуляцією і трилатерацією починає конкурувати GPS-метод, а міська полігонометрія залишається найбільш масовим методом побудови планової основи на забудованих територіях.
Технологічні досягнення геодезичного приладобудування привели до появи багатьох моделей точних і ефективних електронних світло відда лемірів, електронних тахеометрів, тотальних станцій. У зв’язку із підвищенням точності лінійних вимірів виникає необхідність теоретичного обгрунтування і врахування співвідношення Q точності кутових і лінійних вимірів у світловіддалемірній полігонометрії, дослідження і врахування окремих джерел помилок, розрахування допусків для нормативних документів і т.і.
Разом з тим виникла проблема метрологічного забезпечення світловіддалемірних вимірів, яку доцільно розв’язати методом побудови в Україні мережі взірцевих геодезичних базисів оптимальної конструкції і розробки технології еталонування на них світловіддалемірів.
На якість створення мереж тріангуляції та полігонометрії впливають характерні особливості міст та їх кліматичні умови. Над містом і на його вулицях утворюються стійкі і складні поля рефракції, що веде до погіршення умов спостережень і підлягає глибшому вивченню, класифікації і врахуванню при проектуванні міських мереж і організації спостережень.
Пункти міських геодезичних мереж вигідно розташовувати на високих спорудах, але це пов’язано з динамікою пунктів, яка раніше не враховувалась, що також підлягає детальному дослідженню. Актуальність проблеми полягає в тому, що врахування короткоперіодичних і довгоперіодичних рухів носіїв геодезичних пунктів важливе при визначенні координат пунктів різними методами, в тому числі і GPS-методом. Особливого значення це набуває для міських геодинамічних полігонів.
Вирішення сьогоденних проблем побудови міських геодезичних мереж має важливе значення для розвитку геодезичної науки і виробництва в Україні.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дисертаційна робота тісно пов’язана з науковою та навчальною роботою Державного університету “Львівська політехніка”, з планами науково-дослідних робіт Головного управління геодезії, картографії та кадастру при Кабінеті Міністрів України та ГУГК при РМ СРСР. Зокрема, у 1979-1990 роках для науково-дослідного інституту прикладної геодезії ГУГК СРСР проведені широкомасштабні дослідження впливу горизонтальної рефракції на якість побудови міських мереж тріангуляції і полігонометрії та досліджено вплив зовнішнього середовища на стійкість пунктів і точність вимірів в опорних геодезичних мережах міст. Результати теоретичних і експериментальних досліджень міської полігонометрії та вдосконалення метрологічного забезпечення світловіддалемірних вимірів враховані при складанні “Інструкції з топографічної зйомки у масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500”, Головне управління геодезії, картографії та кадастру при КМ України, 1998 р.
Мета і задачі дисертаційної роботи
Метою роботи є: на підставі досліджень основних джерел помилок сучасної світловіддалемірної полігонометрії обгрунтувати доцільне співвідношення Q впливу помилок кутових і лінійних вимірів, отримати необхідні формули і встановити реальні допуски для джерел помилок; розробити програму оптимального еталонування на базисі світловіддалемірів, розробити нову конструкцію взірцевого геодезичного базису, методику його побудови і виміру інтервалів (з допомогою GPS), та скласти рекомендації з метрологічного забезпечення світловіддалемірних вимірів в Україні; на підставі класифікації міст за кліматичними умовами і характерними особливостями і об’ємних досліджень розробити рекомендації для врахування впливу горизонтальної рефракції і динаміки геодезичних пунктів на будівлях при створенні мереж міської тріангуляції і полігонометрії і використанні GPS-методу.
У роботі поставлені такі задачі:
Теоретичні дослідження міської світловіддалемірної поліго нометрії з врахуванням обгрунтованого співвідношення Q і форми ходів, встановлення допусків для джерел помилок.
Розробка методів підвищення точності та ефективності міської полігонометрії на підставі досліджень і врахування фазовості світлового потоку, циклічної помилки і приладної поправки, систематичної температурної помилки приладу, фазових затримок, вдосконалення технології вимірювання тощо.
Розробка технологічних рекомендацій для побудови взірцевих базисів і метрологічного забезпечення світловіддалемірних вимірів. Вдоско налення конструкції базису і базисних центрів та побудова регіональних взірцевих базисів із забезпеченням їх стабільності; точність і ефективність вимірювання базису із застосуванням GPS.
Класифікація міст за кліматичними умовами та характерними особливостями, що впливають на утворення полів рефракції над містами, дослідження і врахування горизонтальної рефракції в тріангуляційних мережах прибережних і континентальних міст та у міській полігонометрії на вулицях з різним орієнтуванням;
Дослідження і врахування динаміки геодезичних пунктів на спорудах, яка викликана температурними деформаціями та віком будов, сейсмічною активністю регіону тощо.
Наукова новизна одержаних результатів:
Вперше запропоновані формули і методика розрахунку допусків для джерел помилок сучасної світловіддалемірної полігонометрії і граничної кількості сторін у ходах із врахуванням фактичного співвідношення Q впливу помилок кутових та лінійних вимірів. Встановлено, що при великих Q ламані ходи стають значно точнішими від витягнутих еквівалентних їм та показано, що точність азимутальних ходів світловіддалемірної полігонометрії не залежить від їх форми при будь-яких Q.
Вперше досліджена приладна температурна помилка світло відда лемі рів, доведено її систематичний характер та методика врахування. Встановлено, що циклічна помилка топографічних віддалемірів буває дуже значною (у десятки мм); її форма і амплітуда не залежить від відстані, але змінюється з часом.
Вперше показано, що для врахування фазових затримок сигналу при світловіддалемірних вимірах у полігонометрії доцільно надавати перевагу мінімальним результатам вимірів.
Розроблена і впроваджена у практику раціональна методика метрологічної атестації світловіддалемірів на взірцевих базисах з визначенням постійної приладної поправки, циклічної помилки, дослідженням і врахуванням фазовості тощо.
Розроблена і впроваджена у практику оптимальна конструкція багатоцентрового взірцевого геодезичного базису 2-го розряду з закріпленням точок вперше запропонованими стійкими і зручними трубчастими знаками. Розроблені технологічні рекомендації для побудови, атестації і використання взірцевих геодезичних базисів в Україні.
Вперше показано, що інтервали взірцевого базису на відносно відкритій місцевості можна оперативно і точно виміряти GPS-методом, використовуючи двочастотні приймачі.
Вперше запропонована класифікація міст за кліматичними умовами та характерними особливостями, що впливають на утворення полів рефракції над містами.
Вперше встановлено, що над прибережним містом утворюється поле рефракції першого роду, а на підставі широкомасштабних досліджень виявлені сприятливі періоди і умови кутових спостережень у мережах тріангуляції континентальних і прибережних міст.
Показано, як мінімізувати або уникати суттєвого впливу горизон тальної рефракції у міській полігонометрії в залежності від орієнтування вулиць, характеру забудови, географічної широти, методу кутових вимірів.
Вперше виявлена і врахована динаміка пунктів, встановлених на високих спорудах, в міських геодезичних мережах (що створюються будь-якими методами, в тому числі і GPS).
Вперше розділено і оцінено вплив горизонтальної рефракції і динаміки пунктів на будівлях на якість кутових вимірів в міській тріангуляції.
Досліджено вплив сейсмічного фактору на стійкість геодезичних пунктів на будівлях різноманітної форми і висоти.
Практичне значення одержаних результатів
Наукові розробки автора направлені на підвищення точності, оперативності та ефективності побудови міських геодезичних мереж. А саме: на підвищення точності світло віддале мірних вимірів, на встановлення оптимальних допусків для джерел помилок в міській полігонометрії, на вдосконалення і зменшення вартості взірцевих геодезичних базисів і оптимізацію еталонування віддалемірної техніки, на врахування впливу горизонтальної рефракції і динаміки геодезичних пунктів на спорудах при побудові міських мереж тощо. Результати теоретичних і експериментальних досліджень та розробок впроваджені в Укргеоінформ при складанні “Інструкції з топографічної зйомки у масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500”, у Новосибірському науково-дослідному інституті прикладної геодезії при підготовці “Руководства по построению сетей сгущения в городах” і у ряді підприємств і організацій України, Росії, Беларусі, Латвії, що підтверджено 10-ма актами впровадження.
Крім того, збудовані три регіональні взірцеві геодезичні базиси, які використовуються для еталонування світловіддалемірної техніки.
Особистий внесок здобувача
Всі нові наукові результати викладені у дисертації, отримані автором самостійно, що підтверджується більшістю одноосібних публікацій. У спільних публікаціях особистий внесок автора полягає в розробці програм досліджень та теоретичних положень, участі у експериментальних роботах, аналізі отриманих результатів, формуванні висновків.
Апробація роботи здійснювалась на наукових семінарах кафедри геодезії ДУ “Львівська політехніка” і у доповідях (понад 70) матеріалів дисертації на міжнародних, всесоюзних та регіональних конгресах, конфе рен ціях, симпозіумах, нарадах. У тому числі на Всесоюзній науково-тех нічній конференції “Совершенствование программы и схемы построения опорных геодезических сетей на териториях городов” (Новосибирск, 1980), на Всесоюзній науково-технічній конференції “Состояние и перспективы развития геодезии и картографии” (Москва, 1986), на XVIII General ASSAMBLY IAG (Gamburg, 1983), на The 2nd baltic conference geodesy and cartograhy (Riga, 1992), на XX KONGRESS Internationale Verainigung der Vermessungen (FIG, Melburn, 1994), на “Всесоюзном совещании по рефрак ции электромагнитных волн в атмосфере” (Томск, 1983), на IX з’їзді ВАГО (Новосибирск, 1990), на “Межведомственных совещаниях по изучению сов ре менных движений земной коры на геодинамических полигонах СССР” (Дагомыс, 1987, Ташкент, 1991), на Українській науково-технічній кофе ренції “Метрология в геодезии” (Харків, 1994, 1996), у Респуб лікансь кому семінарі “Автоматизация инженерно-геодезических изысканий” (Київ, 1991), на IV Medzinarodne Slovensko-Polsko-Ceske Geodeticke Dni (Sta ra Lesna, 1998), на міжнародному науково-технічному симпозіумі “Гео інфор маційний моніто ринг навколишнього середовища” (Алушта, 1998) тощо.
Публікації
Основні положення дисертації опубліковані в центральних фахових виданнях та збірниках наукових праць конгресів, конференцій, симпо зіумів, нарад, у тому числі і міжнародних. За матеріалами дисертації опубліковано 74 наукові праці: одна монографія; 58 публікацій в періодичних наукових виданнях, збірниках і працях конгресів, конференцій, симпозіумів, нарад; одне авторське свідоцтво і 14 тез конференцій, симпозіумів і нарад.
Структура і обсяг роботи
Дисертація викладена на 250 сторінках, складається зі вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку літератури (177 назв). Робота має 50 рисунків і 65 таблиць. Крім того, є додатки на 24 сторінках, які включають акти впровадження результатів науково-дослідних робіт.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульована мета і задачі досліджень, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів. Висвітлені короткий зміст роботи, дані про публікації, апробацію і впровадження розробок і результатів досліджень.
У першому розділі проведені теоретичні дослідження міської світловіддалемірної полігонометрії, яка є ефективним методом створення планової геодезичної основи.
У теорії полігонометрії прийнято вважати, що помилки кутових та лінійних вимірів однаково впливають на помилку М положення кінцевої точки ходу. У сучасній міській полігонометрії лінії вимірюють точними електронними світловіддалемірами і тахеометрами, внаслідок чого вплив помилок лінійних вимірів значно зменшується. Якщо дотримуватись принципу рівних впливів (ПРВ), то при високій точності лінійних і стабільній точності кутових вимірів створюється зайва вільність допусків, яка не використовується. У роботі запропоновано при попередніх розрахунках точності враховувати фактичне співвідношення
, (1)
де середні квадратичні поперечна і повздовжня помилки ходу, величини якого можуть досягати 5 і більше одиниць. З врахуванням Q запропоновано формули для граничних сумарної випадкової помилки та для окремого джерела помилок у виміряному куті
(2)
, (3)
і відповідно формули для середніх квадратичних помилок при р = 0.95
, (4)
. (5)
Для розра хунків сумарного впливу систематичних помилок на кожний окремий кут отримано формулу
. (6)
Допуски для джерел помилок світловіддалемірних вимірів випадкового чи систематичного характеру пропонується розраховувати за формулами
(7)
(8)
Для обрахування Q рекомендується формула
(9)
У формулах (2-9) Т знаменник відносної нев'язки, S і n довжина і кількість сторін ходу, , і середні квадратичні помилки виміру кута і сторони.
Оскільки для полігонометрії Т і задаються, а помилка через значну кіль кість моделей світловіддалемірів суттєво змінюється, доцільно мати таблиці величин Q. Для ряду приладів їх отримано нами на основі математичного опрацювання великого обсягу вимірів із світловіддалемірної полігонометрії.
У розрахунках точності вигідним є варіант використання Q, за яким помилки в положенні слабшого пункту ходу будуть мінімальними. Тому в роботі проведено дослідження точності світловіддалемірної полігонометрії залежно від форми ходів і співвідношення Q для значень Q=5, Q=2, Q=1 8 ходів різної форми, що спираються на вихідні пункти і напрямки. Периметр [S], кількість сторін n, рівність сторін, помилки і були однакові для ходів усіх форм у серії.
Для усіх вершин ходів за відомою формулою вагової функції були обчислені помилки їх положення: поздовжня , поперечна і загальна М.
З досліджень виявилось, що в ходах світловіддалемірної полігонометрії найслабша вершина, як правило, міститься у середині ходу, і на її розташування мало впливає Q і форма ходу. У витягнутих ходах помилка має тенденцію зменшуватись при зростанні Q. При Q=1 вона максимальна і в 1.5 рази більша, ніж при Q=5. Така тенденція спостерігається і в ходах довільної форми. Оскільки найбільші помилки отримані при Q=1, то ПРВ не є оптимальним співвідношенням для світловіддалемірної полігонометрії. Пізніше до такого висновку прийшов і Х.Найденов.
Вплив форми ходу на його точність суттєво залежить від Q. Коли Q=5, що характерно для сучасної полігонометрії, ламані ходи значно точніші ніж витягнуті. При Q=1 (ПРВ) помилки ходів різної форми практично однакові.
Були розраховані також середні квадратичні помилки дирекційних кутів усіх сторін 8 досліджуваних ходів. Помилки також зменшуються при зростанні Q. Коли Q=5 усі значення менші ніж . У випадку Q=1 (ПРВ) точність визначення дирекційних кутів суттєво залежить від форми ходів і помилка в ламаних ходах в 1.5 рази більша, ніж у витягнутому. Слабші дирекційні кути визначаються неоднозначно. У 50% випадків коли Q=2 і Q=5 вони розташовані ближче до кінцевих пунктів ходів, а коли Q=1 опиняються в середині для всіх ходів.
Таким чином, і в розумінні точності визначення дирекційних кутів сторін співвідношення Q=5 також є оптимальним.
Коли Q велике, то ламані ходи точніші від витягнутих, еквівалентних їм, але при фіксованому розташуванні вихідних пунктів витягнуті ходи будуть коротші, тому в роботі проведені аналітичні дослідження точності витягнутих ходів, які замінюють ходи довільної форми. Розрахунки проведено з використанням формули вагової функції. Виявилось, що при великих Q витягнуті ходи, хоч і значно коротші від зігнутих, але поступаються їм за точністю. Винятком став витягнутий хід, який заміняє хід П-подібної форми. Він точніший, бо його периметр у три рази менший. Проте на практиці, з погляду раціонального забезпечення території основою, такі заміни недоцільні. При малих Q витягнуті ходи точніші, але такі Q не властиві для світловіддалемірної полігонометрії.
Актуальним залишається питання про допустиму зігнутість витягнутих ходів. Критерії зігнутості, запропонували В.В. Данилов, Б.І. Литвинов, К.Л. Проворов, А.С. Чеботарьов, В.Ф. Антонюженко, В.Г. Конусов та інші вчені. У роботі отримано формули для розрахунку параметрів допустимої зігнутості ходу і з врахуванням Q
. (10)
Граничні значення при імовірності р = 0.95 розраховуються за формулами
.
У роботі проведено дослідження точності і виявлення переваг полігонометрії з незалежно виміряними азимутами сторін. Запропоновано формулу для обчислення нев'язки азимутальних полігонометричних ходів довільної форми
. (11)
З використанням відомої формули вагової функції досліджено розподіл помилок у невільних азимутальних ходах різної форми і проведено порівняння з кутомірними ходами. Показано, що точність азимутальних ходів не залежить від геометричної форми при будь-яких Q. Відношення помилок , а при постійній помилки однакові для ходів будь-якої форми.
За умови і великих Q в азимутальному ході помилка менша від помилки кутомірного ходу. Коли Q=1 , що свідчить про недоцільність використання ПРВ. Відносні нев'язки азимутальних ходів при набагато менші, ніж в еквівалентних кутомірних. Це дає можливість суттєво збільшувати периметри азимутальних ходів при великих Q і умові . Крім того, на точність азимутальних ходів не впливають помилки опорних дирекційних кутів. У рівносторонньому азимутальному ході слабким місцем є його середина, а в нерівно сто роньому воно може суттєво відхилятись від середини. Ці особливості азимутальних ходів спрощують їх проектування. Проте сьогодні ще немає економічних переваг гірополігонометрії над кутомірною.
У роботі проведено розрахунки допусків для помилок кутових і лінійних вимірів для різних Q і отримано формулу для розрахунку окремих допусків з врахуванням Q.
Допуски, отримані при Q=5 для будь-якого ходу, виявились більш строгими для лінійних вимірів, особливо в коротких ходах, а допуски кутових вимірів практично однакові при різних Q. Коли Q=1 (ПРВ) допуски для лінійних вимірів виявились занадто широкими. Із застосуванням сучасних топографічних віддалемірів у цьому немає потреби. Допуски в прямолінійних ходах виявились найбільш строгими.
Розглянуто три можливі підходи до встановлення допусків для окремих джерел помилок кутових і лінійних вимірів у полігонометрії:
1) розрахунок на слабший витягнутий хід даного класу (розряду);
2) те саме, для окремої мережі;
3) за умови Q=const для будь-якого ходу.
Виявилось, що попередню оцінку точності ходів довільної форми треба зводити до оцінки еквівалентного витягнутого ходу, бо точнісні нормативи в прямолінійних ходах найбільш строгі особливо при великих Q. Встановлення оптимальних допусків для джерел помилок кутових і лінійних вимірів сучасної світловіддалемірної полігонометрії даного класу (розряду) доцільно здійснювати, виконуючи розрахунок для слабшого витягнутого ходу з врахуванням Q. Такий підхід треба використовувати на практиці і під час підготовки нормативних документів.
Вперше здійснено розрахунок допусків для помилок кутових і світловіддалемірних вимірів з врахуванням Q.
Як відомо, в нормативних документах наведено значення помилки , граничної нев’язки 1:Т, часто помилки , а деколи і кількості сторін n. Однак фіксувати величини і n недоцільно, оскільки точність сучасних топографічних світловіддалемірів і електронних тахеометрів висока і суттєво відрізняється. Буде логічно розглядати задане інструкцією значення як граничну точність будь-якого методу лінійних вимірів у полігонометрії, а на практиці викорис товувати , яка відповідає обраному для роботи світло віддалеміру. Створений при цьому запас точності в разі необхідності можна реалізувати для збільшення кількості n сторін ходу ( і деякою мірою периметру), використовуючи запропо новану в роботі формулу
. (12)
Доцільно відзначити, що для полігонометрії 4 класу (1:25000) значного збільшення n не відбувається (див. табл.1) через невисоку точність кутових вимірів (). Навпаки, для полігонометрії 1 і 2 розрядів за формулою (12) для граничних периметрів 5 км і 3 км отримано великі значення n.
У роботі проведено статистичні дослідження двох вибірок нев’язок полігонометричних ходів (1:10000), що прокладені у 56 містах України. До першої вибірки включено 83 ходи світловіддалемірної полігонометрії, а друга мала 337 нев’язок ходів траверсної полігонометрії. За мірою косості і крутості за критеріями Колмогорова і Пірсона досліджуваний ряд нев’язок світловіддалемірної полігонометрії підпорядковується нормальному розподілу. Статистичні дослідження другої вибірки дали від’ємні результати, бо в ній великих за абсолютною величиною нев’язок є понад норму, і має місце “зрізаний розподіл”.
Таблиця 1
Гранична кількість n сторін у ході залежно від периметру [S]
|
З використанням світловіддалеміра СТ 5 (=10+510-6D) |
|||||||||||
|
T=25000, |
T=10000, |
T=5000, |
|||||||||
|
M, м |
[S], км |
n |
Q |
M, м |
[S], км |
n |
Q |
M, м |
[S], км |
n |
Q |
|
0.16 |
8 |
16 |
3.1 |
0.25 |
5 |
40 |
3.6 |
0.30 |
3 |
40 |
4.3 |
|
0.20 |
10 |
16 |
3.6 |
0.25 |
10 |
9 |
7.1 |
0.30 |
6 |
9 |
8.5 |
|
0.24 |
12 |
16 |
4.0 |
0.25 |
12 |
5 |
4.1 |
0.30 |
8 |
4 |
6.0 |
|
0.30 |
15 |
17 |
4.7 |
0.25 |
15 |
3 |
3.3 |
0.30 |
10 |
2 |
4.5 |
|
0.30 |
20 |
8 |
4.7 |
||||||||
|
З використанням світловіддалеміра 2СТ 10 (=5+310-6D) |
|||||||||||
|
T=25000, |
T=10000, |
T=5000, |
|||||||||
|
M, м |
[S], км |
n |
Q |
M, м |
[S], км |
n |
Q |
M, м |
[S], км |
n |
Q |
|
0.16 |
8 |
17 |
5.4 |
0.25 |
5 |
42 |
6.5 |
0.30 |
3 |
42 |
7.8 |
|
0.20 |
10 |
17 |
6.6 |
0.25 |
10 |
10 |
9.8 |
0.30 |
6 |
9 |
13.4 |
|
0.24 |
12 |
17 |
8.0 |
0.25 |
12 |
5 |
7.8 |
0.30 |
8 |
4 |
11.4 |
|
0.30 |
15 |
18 |
8.8 |
0.25 |
15 |
3 |
5.8 |
0.30 |
10 |
2 |
7.8 |
|
0.30 |
20 |
9 |
8.5 |
Таким чином, відпрацьовану схему побудови міських полігонометричних мереж можна вважати задовільною при використанні сучасних електронних світловіддалемірів, що забезпечують великі значення Q, при яких значно зростає відношення М:. Крім того, враховуючи можливості збільшення кількості сторін у ходах, доцільно залишити для мереж згущення два, а не три ступені полігонометрії.
У другому розділі проведено дослідження і визначено шляхи підвищення точності та ефективності світловіддалемірної полігонометрії. Досліджено вид функції помилки світловіддалемірних вимірів за допомогою математичного опрацювання (з використанням поліномів П.Л. Чебишева) виробничих і експериментальних матеріалів отриманих з використанням різних віддалемірів на трьох континентах. Показано, що функцію помилки достатньо представляти прямолінійною залежністю, вперше запропонованою В.В. Величком.
При прокладенні полігонометрії лінії візування світловіддалеміра і теодоліта, як правило, не суміщенні. Тому розглянуто можливості і точність визначення за таких обставин горизонтальних проекцій S сторін полігонометрії за виміряною похилою відстанню D, кутом нахилу чи зенітною відстанню Z і отримано формули
, (13)
, (14)
, (15)
(16)
де - висоти теодоліта, візирної цілі, відбивача і віддалеміра.
Показано, що при вимірюванні висот з точністю 5-10 мм та Z чи з точністю помилками за приведення до горизонту сторін світловіддалемірної полігонометрії в більшості випадків можна нехтувати. При великих кутах нахилу помилки висот приладів не повинні перевищувати 5 мм, а зенітних відстаней (кутів нахилу) .
Модульоване випромінювання напівпровідникових світлодіодів світловіддалемірів супроводжується фазовою неоднорідністю в поперечному перетині пучка, яка виявляється під час вимірювання відстані. Послабленням впливу фазовості займались Попов І.А., Водеников Ю.Н., Кортєв Н.В., Татевян Р.А., Пик Л.І., Гільдербрант E. та інші вчені, але фазовість має індивідуальний характер і потребує подальшого вивчення та врахування.
У роботі проведено спеціальні дослідження фазовості методом сканування світлового променя по відбивачу за двома-чотирма діаметрами з вимірюванням відстані через кожні , починаючи з точки, яка відповідає максимуму відбитого сигналу. Виявилось, що при вимірюванні відстані різними частинами світлового пучка отримані результати можуть розрізнятись на десятки мм (при дослідженні ЕОТ 2000 навіть до 100 мм) і будуть помилковими, якщо не дотримуватись строгої однозначності наведення прийомопередавача на відбивач за максимумом відбитого сигналу. Такий суттєвий вплив фазовості до 100 мм виявлено вперше. Дослідження ряду моделей топографічних приладів свідчать про те, що фазовість властива всім світловіддалемірам.
Рис. 1. Зміна постійної приладної поправки світловіддалемірів СТ 5
з відстанню під впливом фазовості
Запропоновано досліджувати фазовість віддалеміра разом з визначенням його постійної приладної поправки на взірцевому базисі шляхом вимірювання багатьох інтервалів базису. За результатами таких вимірів будуються графіки (рис.1), які використовуються для введення поправок у виміряні відстані. Наш досвід показав, що втрати часу на отримання графіка поправок за фазовість несуттєві. Як виявилось, вплив фазовості проявляється на відстані до 1000 м.
У роботі проведено дослідження форми, стабільності й особливостей визначення та врахування циклічної помилки десятків топографічних віддалемірів у польових умовах на взірцевому базисі. Встановлено, що циклічна помилка топографічних віддалемірів може бути значною, досягаючи десятків мм. Форма і амплітуда її кривої не залежить від відстані, але змінюється в часі. Графік циклічної кривої доцільно будувати за вимірами на базисі і представляти апроксимуючою кривою (краще з допомогою поліномів П.Л.Чебишева). При цьому точність врахування циклічної помилки буде 1-2 мм.
Всі світловіддалеміри мають постійну приладну поправку, яка з часом міняється і її слід періодично контролювати й уточнювати. Враховуючи, що постійна приладна поправка має розмірність одиниці довжини і є одним з параметрів метрологічної атестації, в роботі показано, що найбільш строго і надійно її можна визначити на багатоцентровому взірцевому базисі.
Запропонована методика еталонування топографічних світловіддалемірів згідно якої для оптимального визначення їх постійної поправки доцільно:
еталонування здійснювати на 4-6 і більше інтервалах взірцевого базису 2-го розряду, кратних /2 з виз наченням фактичної середньої квадратичної помилки відстані, фазовості і циклічної помилки фазометра (на одному інтервалі). При цьому звертати особливу увагу на точне наведення на відбивач. У роботі на базисі і в мережі використовувати один відбивач і зберігати один рівень сигналу;
будувати і використовувати графіки змі ни постійної поправки з відстанню (фазовість) і фазовим кутом ;
еталонування приладів на базисі здійснювати при погодних умовах і температурах, близьких до робочих;
визначати постійну поправку три рази за польовий се зон, максимально наближуючись до вимірів у полігонометричній мережі.
Обробку результатів еталонування автоматизовано, а розроблені рекомендації сприяють підвищенню точності лінійних вимірів у міській світловіддалемірній полігонометрії у 1.5-2 рази.
У роботі вперше експериментально досліджено температурну помилку світловіддалемірів у польових умовах і в кліматичній камері фітотрона, встановлено її систематичний характер і розроблено рекомендації для послаблення і врахування. У двох великих містах було проведено багатоденні експериментальні світловіддалемірні виміри ліній полігонометрії з вимірами метеопараметрів. За критеріями Фішера і Кочрена та кореляційним аналізом показано, що точність світловіддалемірних вимірів може суттєво знижуватись через неврахування теплових впливів на прилад, особливо при високих температурах повітря. Для вивчення цього ефекту була використана кліматична камера Votsch (ФРН), призначена для моделювання різних метеоумов. Топографічні віддалеміри встановлювали в камері і вели лінійні виміри серіями в діапазоні температур -50+500С з кроком 50 і освітленні 0, 30000, 70000 лк. Стабільність основної масштабної частоти контролювалась дистанційно електронним частотоміром. Для кожного віддалеміра отримано графік зміни відстані (до 12 мм) близький до прямої. Дослідження були продовжені на взірцевому базисі весною при 00С і літом в жарку погоду. Існування температурної залежності підтвердились.
Пізніше Е.К. Честкін, виконуючи протягом року еталонування десятків топографічних світловіддалемірів на взірцевому базисі 2-го розряду в діапазоні температур +210С230С, також виявив, що постійна віддалемірів функціонально залежить від впливу температури повітря на прилад. На підставі проведених у роботі досліджень рекомендовано враховувати виявлену систематичну помилку за графіком. Для послаблення її впливу еталонування приладів на базисі доцільно виконувати коли температури близькі до робочих. В ясну жарку погоду прилад треба захищати від прямої сонячної радіації. Доцільно у паспорті приладу мати графік систематичної температурної помилки.
Турбулентна атмосфера впливає на процес вимірювання ліній фазовими світловіддалемірами і мають місце фазові затримки сигналу. Експериментально показано, що найбільш достовірними і близькими до істинних значень сторін будуть мінімальні результати їх вимірів.
У третьому розділі досліджено проблему метрологічного забезпечення світловіддалемірних вимірів і побудови взірцевих геодезичних базисів в Україні. Необхідність періодичного еталонування топографічних віддалемірів і електронних тахеометрів, які є найбільш розповсюдженим засобом лінійних вимірів, пов’язана з отриманням уточненої величини приладної поправки, яка враховує зміни основної масштабної частоти, нестабільність постійної поправки в часі, вплив фазовості випромінювача, нестабільність циклічної помилки, теплові впливи на віддалемір, рівень сигналу тощо. Тобто для передачі одиниці довжини від еталону віддалемірам і для забезпечення єдності лінійних вимірів, доцільно створити своєрідний метрологічний моніторинг. А для цього потрібна розвинена мережа регіональних взірцевих геодезичних базисів 2-го розряду (до одного- двох на область). Важливо також створити і національний базис 0-го розряду.
Ефективність і якість еталонування залежить від стабільності інтервалів базису, його конструкції, типу центрів, довжини і місця розташування та інших причин. Важливо, щоб центри були зручними в експлуатації і прискорювали процес еталонування при невисокій вартості виготовлення і закладки. Актуальним є і питання ефективного забезпечення необхідної точності виміру інтервалів базису і оптимальної періодичності повторних вимірів.
У роботі запропоновано будувати базис багатоцентровим з інтервалами, кратними півхвилі модульованого випромінювання, що дасть можливість (при еталонуванні світловіддалемірів) вести їх виміри на одному фазовому куті і підвищити точність еталонування. У першому інтервалі розташовуються точки (через 1 м) “фазової дільниці” для спільного визначення циклічної помилки і постійної приладної поправки. У разі потреби детальнішого вивчення циклічної помилки через 180 чи навіть 90 доцільно використовувати запропоновану дисертантом спеціальну базисну лінійку. Для топографічних віддалемірів доцільно мати базис довжиною 1 км (макси мально 1.5 км), оскільки встановлено (розділ 2), що фазовість переважно впливає на точність коротких віддалей.
Для закріплення точок базису вперше запропоновано прості, дешеві, стійкі і зручні в експлуатації одинарні і подвійні металеві трубчасті знаки з площадкою для швидкого і точного (до 0.3 мм) встановлення приладів. Нижня частина знака бетонується до межі промерзання грунту. Одинарними знаками доцільно закріпляти точки “фазової дільниці” взірцевих базисів, а основні пункти - подвійними знаками. Зовнішня труба захищає основну трубу від пошкоджень і температурних деформацій. Для дослідження стійкості трубчастих знаків проводились щорічні високоточні виміри метрових інтервалів “фазових дільниць” взірцевих базисів. Максимальна зміна за 10 років досягла 1.9 мм, а середня - 1 мм, що відповідає вимогам взірцевих базисів 2-го розряду, і з врахуванням частоти метрологічного контролю базисів свідчить про достатню стійкість трубчатих знаків. Досліджено вплив прямої сонячної радіації на тимчасовий крен трубчатих знаків і встановлено, що він буває лише в одинарних знаків (максимально до 1 мм).
Важливе значення має періодичність повторних контрольних вимірів взірцевих базисів. Спираючись на накопичений досвід, на думку дисертанта інтервали базису треба повторно вимірювати 1-2 рази в перші три роки після закладки. При стабільному положенні центрів базису час між наступними контрольними вимірами збільшується до 5 років.
Для старих базисів, закріплених центрами на рівні землі, центрування приладів доцільно виконувати з використанням нашого пристрою для центрування геодезичних приладів. Цей пристрій забезпечує швидке і точне центрування і одночасно служить штативом.
”Фазову дільницю” взірцевого базису пропонується точно і надійно виміряти 2-ма і більше інварними стрічками і контрольною лінійкою двічі в прямому і зворотному напрямках. При цьому забезпечується точність виміру метрових інтервалів 0.1 мм.
У світовій практиці лінії базисів вимірюють інварними дротами (точність 110-6D), інтерферометром Вяйсяля (точність 0.110-6D), високоточними віддалемірами МЕ 3000, ДК 001, GR 204, прецизійним лазерним приладом ПЛД-1М (Харків, ДНВО “Метрологія”) та іншими (точність 10.110-6D). У роботі вперше запропоновано використання GPS-методу для вимірювання і контролю ліній взірцевих базисів. Дослідження проводились на двох базисах 2-го розряду в різні пори року і в різних умовах проходження сигналів супутників з використанням двочастотних приймачів фірми Trimble, статичної та швидкої статичної методик. Один базис був розташований на відкритій місцевості, а другий був закритий рослинністю і проходив уздовж одноповерхових складських приміщень, що обмежувало поле зору антен приймачів і погіршувало умови проходження сигналів.
На відкритому базисі проведено три серії незалежних спостережень (в різні місяці). Найбільше вимірів припадає на третю сесію. Відхилення виміряних ліній від еталону при статичній методиці не перевищували 4 мм, а середні квадратичні помилки, отримані за істинними помилками, становлять m1=2 мм (третя сесія) і m2=1.8 мм (з трьох сесій). Звичайно, в m1 і m2 є помилки вихідних даних, бо лінії базису були виміряні 9 років тому. За внутрішньою збіжністю помилка була 1.4 мм. При використанні швидкої статистичної методики точність нижча - m1=3.1 мм, m2=3.3 мм.
На базисі з перешкодами експериментальні виміри відбулися ранньої весни, коли дерева були без листя і сигнали супутників проходили тільки крони дерев, і влітку. При використанні статичної методики отримано точність m1=2.8 мм та m2=6.4 мм.
Таким чином, показано, що на регіональних багатоцентрових взірцевих геодезичних базисах 2-го розряду, розташованих на достатньо відкритій місцевості можна застосовувати двочастотні приймачі GPS для вимірювання їх інтервалів статичною методикою 2-3-ма незалежними сесіями. Виміри ведуться швидко і ефективно із забезпеченням необхідної точності (1.510-6D), яку регламентує Державна перевірочна схема для засобів вимірювання довжин 24-75000 м. На точність GPS-спостережень впливає розташування і кількість використаних супутників.
У світовій практиці перший цикл вимірювання взірцевих базисів, як правило, ведуть двома методами. Тому пропонується паралельно з GPS використовувати прецизійний віддалемір, наприклад ПЛД-1М. Наступні контрольні виміри взірцевого базису слід проводити з допомогою GPS-методу 1-2 рази в перші 3 роки функціонування, а при стабільності центрів базису час до наступного контрольного виміру збільшувати до 5 років.
Сформульовано ряд конкретних і обрунтованих принципових технологічних рекомендацій для побудови та вимірювання взірцевих базисів і метрологічного забезпечення світловіддалемірних вимірів, які сприяють підвищенню ефективності і точності робіт, отримали схвальну оцінку фахівців і можуть доповнити існуючі нормативні документи.
Четвертий розділ присвячений дослідженню і врахуванню горизонтальної рефракції в міській тріангуляції та полігонометрії. В міській тріангуляції її досліджували Н.В. Яковлев, А.Л. Островський, Л.С. Хижак, Р.М. Тартачинський, а в міській полігонометрії А.С. Зюзін, А.Л. Островський, Л.Ф. Мартиненко, А.С. Юношев, Д.Ш. Міхилев, А.Г. Ткаченко, Р. Янева, П.Бакалов, Г.Брись та інші вчені, але врахування рефракції залишається актуальною проблемою.
Рефракційні поля міст суттєво відрізняються, але проводити дослідження для кожного міста окремо немає можливості. Тому в роботі вперше здійснено класифікацію міст (табл.2) за кліматичними умовами та характерними особливостями, що впливають на утворення полів рефракції над містами.
Таблиця 2
Групи і параметри класифікації міст за кліматичними умовами та характерними особливостями
|
№ |
Фактори класи- |
Групи і параметри класифікації |
||
|
фікації міст |
I |
II |
III |
|
|
1 |
Середньомісячна тем пература повітря |
+250С і більше |
+100С250С |
менше +100С |
|
2 |
Величина міста |
понад 1 млн. |
0.51 млн. |
менше 0.5 млн. |
|
3 |
“Рельєф” міста |
до 50 м |
50100 м |
більше 100 м |
|
4 |
Територіальне розташування |
континентальні міста |
прибережні міста |
|
З врахуванням встановленої класифікації здійснено експериментальні геодезичні та метеорологічні виміри в містах, типових для окремих груп і розроблені рекомендації для врахування рефракції.
Дослідження горизонтальної рефракції над прибережним містом (Одеса за класифікацією належить до груп 1,II; 2,I; 3,I; 4,II) проведені уперше. Експериментальна мережа (сторони 2-8 км) включала 7 пунктів тріангуляції, на багатоповерхових будинках (один на землі за містом) і 15 метеопостів розташованих на висотах візирних променів. Дослідження виконували в липні-серпні переважно в ясну і жарку погоду (до +350С) при найбільших різницях температур Т “центр-околиця”, що переважно впливає на утворення рефракційних полів. Кутові і метеорологічні спостереження здійснювали цілодобово, синхронно серіями по 2-3 доби (всього 10 діб) за розробленими програмами з максимально можливою точністю. Кути вимірювали теодолітом Т 05. На метеопостах вимірювали температуру і вологість повітря психрометрами на висотах 2 і 6 м, визначали швидкість і напрями вітру, тиск повітря.
Усього виконано понад 680 прийомів кутових вимірів, складено майже 300 карт ізотерм температурного поля міста, побудовано графіки добового ходу горизонтальних кутів (фрагменти на рис. 2, 3) і проведено їх детальний аналіз.
Уперше встановлено, що над приморським містом утворюється стійке поле рефракції, яке принципово відрізняється від поля над континентальним містом і
Рис.2. Карти ізотерм температурного поля над містом Одеса при ясній погоді. Ізотерми проведені через 0.20С
Рис. 3. Графіки добового ходу горизонтальних кутів на пункті I в центральній частині міста Одеса літом в ясну погоду
за класифікацією А.Л. Островського відноситься до полів рефракції першого роду. Виявлено, що ізотерми температурного поля над містом, як правило, дотримуються берегової лінії моря.
З врахуванням карт ізотерм, якості видимостей, графіків добового ходу кутів, статистичної обробки (за критеріями Фішера, Пірсона, Аббе) і точності кутових вимірів, нев’язок полігонів і поправок за горизонтальну рефракцію встановлено, що сприятливими періодами кутових спостережень в тріангуляційній мережі приморського міста є ніч, ранкова і вечірня видимості.
Для більш детального вивчення і врахування особливостей рефракційних полів в континентальних містах були проведені дослідження в Мінську (за класифікацією належить до груп 1.II; 2.I; 3.I; 4.I) і Кишиневі (належить до груп 1.II; 2.II; 3.III; 4.I) в липні-серпні. Експериментальна тріангуляційна мережа в Мінську мала 11 пунктів, а у Кишиневі складалась із 6 пунктів міського геодинамічного полігону. Пункти встановлені на капітальних будинках 5-16 поверхів. По два пункти знаходились за містом. Довжини сторін мереж 1.65.4 км. Метеопости (всього 21) розташовані на висотах візирних променів.
Виміри вели за програмами і приладами, застосованими у приморському місті. Проведено 5 тридобових синхронних серій спостережень. Загальна кількість прийомів кутових спостережень 936. Побудовано 482 карти ізотерм і графіки добового ходу кутів. Показано, що над континентальними містами утворюються стійкі поля рефракції другого роду, а ізотерми температурного поля замикаються.
Гіпотеза про нормальний розподіл і відсутність періодичних систематичних помилок відкидається для усіх кутів. Графіки ходу кутів мають виражений добовий хід, але розрізняються за розмахом. Під час спостережень з пункта в центрі міста він більший, ніж з пункта в периферійній частині. Більший розмах, як і в Одесі, спостерігається вдень, особливо в Кишиневі. У похмуру погоду розмах менший. Поправки за рефракцію становили 0.1-0. в похмуру і 0.3-0. в ясну і жарку погоду. Поправки 0.60. були рідкістю.
Встановлено, що для рівнинних континентальних міст менший вплив горизонтальної рефракції на результати кутових спостережень в тріангуляції має місце від 17 до 22 години і частково вночі. Для міст з перепадом висот понад 100 м сприятливим є час від 23 до 7 години. Бажано піднімати візирні промені вище над містом і уникати напрямків уздовж меж міста.
Врахування горизонтальної рефракції в міській тріангуляції доцільно здійснювати через оптимальне проектування мережі, на підставі знання кліматичних і характерних особливостей міст і чітку організацію вимірів.
Біля стін будинків і промислових об’єктів утворюються локальні рефракційні поля, які можуть бути на 2-3 порядки потужнішими, ніж над містом. Тому для більш детального вивчення впливу різних факторів на формування полів рефракції і пошуку оптимальних шляхів її врахування в роботі проведені багатоденні об’ємні дослідження, що включали синхронні кутові і метеорологічні виміри на 10 вулицях (Одеси і Мінська) з різним орієнтуванням, характером забудови, густотою насаджень, рельєфом і шириною під час різної погоди, інтенсивності сонячної радіації, віддаленості візирних променів від стін будівель тощо.
Візирні промені проходили довжиною 100320 м на відстані 0.52 м від стін. Горизонтальні кути вимірювали високоточними і точними теодолітами. Всього виконано понад 2000 кругових прийомів.
Програма метеорологічних вимірів складалась із щогодинних синхронних визначень температури повітря на висоті візирних променів в точках метеопоперечників і в одній точці вологості повітря, швидкості вітру, тиску, параметрів сонячної радіації. На сторону кута припадало 2-4 поперечники з точками на віддалі 0.3 м; 0.8 м; 1.3 м; 2 м … від стін.
Рис. 4. Графіки денного ходу горизонтального кута в ясну безвітряну погоду 24.08.1981 р., в Мінську
за результатами спостережень
після введення поправок за рефракцію
Побудовано понад 100 погодинних карт ізотерм температурних полів, температурні поперечні профілі вулиць, понад 100 графіків денного ходу горизонтальних кутів (приклад на рис.4). Ізотерми були, як правило, паралельними до лінії забудови і досягали максимальної густоти біля стін.
Горизонтальні градієнти температур досягали 0.5-0.60С на метр, а іноді 10С на метр і більше, що узгоджується з результатами, отриманими А.С.Зюзіним і А.Л.Островським, і були максимальні, коли азимут Сонця збігався з азимутом нормалі до стіни. У похмуру погоду і на тіньовому боці вулиці градієнт ставав незначним, але напрямку не міняв. Тобто на вулицях міст утворюються потужні однобічно діючі поля рефракції другого роду.
Максимальні величини рефракції спостерігались у ясну безвітряну погоду. Найбільш потужне і однорідне поле рефакції утворилось біля довгої південно-західної стіни цегляного будинку (рис.4), коли спотворення напрямку досягло при градієнті температури 10С на м.
З аналізу годинних і денних сум прямої сонячної радіації встановлено, що літом 10-15 і більше днів на місяць на міських вулицях можна чекати появи сильних полів рефракції. Вітер і затінення стін кронами дерев зменшує вплив рефракції в 1.5-2 рази і більше. Вплив рефракції швидко зменшується і в міру віддалення від стін, але навіть при l=1.5 м у ясну погоду ним не можна нехтувати, бо за експериментальними даними розмах денного ходу кутів досягав 2-. Більшого впливу рефракції слід чекати в ясну погоду весною і восени. Поправки за рефракцію значно зменшують денний хід горизонтальних кутів (рис.4).
Встановлено, що найбільший вплив рефракції спостерігається об 11 годині біля східних, о 13 годині біля південних і о 17 годині біля західних стін будинків. Максимального спотворення кутів слід чекати біля обернених до півдня стін. Показано, що потужність рефракційного поля вулиці практично не залежить від географічної широти міста. Для послаблення і врахування горизонтальної рефракції ходи міської полігонометрії доцільно прокладати по сторонах вулиць обернених до півночі, північного сходу і північного заходу, розташовуючи їх лінії не ближче ніж 2 м від будинків на сонячній стороні і 1 м на тіньовій. Треба уникати проходження візирних променів поблизу стін довгих і високих будинків. Виміри кутів краще вести в похмуру і вітряну погоду, а в ясну погоду доцільно міряти до 9-11 годин і після 16-19 годин залежно від орієнтування вулиць. Гіроскопічне орієнтування сторін ходу послаблює вплив горизонтальної рефракції.
У роботі складено і впроваджено в геодезичну практику рекомендації щодо врахування горизонтальної рефракції на стадіях проектування мереж міської тріангуляції та полігонометрії і виконання кутових вимірів.
П’ятий розділ присвячено дослідженню і врахуванню динаміки пунктів міських геодезичних мереж, встановлених на високих будівлях.
Пункти міських мереж вигідно встановлювати на високих спорудах, але до використання їх носіями геодезичних пунктів треба підходити з особливою увагою, бо вони можуть бути нестійкими через короткоперіодичні температурні деформації будівель під впливом сонячної радіації і вітру; підвищену сейсмічність місцевості; крени і осадки будинків і споруд в початковий період експлуатації тощо і можуть впливати на координати геодезичних пунктів на будівлях. Вивчення цієї проблеми актуальне для будь-якого методу створення планових міських мереж, в тому числі і з використанням GPS-методу.
У четвертому розділі вперше було звернуто увагу на те, що добовий хід горизонтальних кутів в експериментальних мережах міської тріангуляції характеризується значною (декілька секунд) амплітудою коливання виміряних кутів вдень і, практично, їх відсутністю вночі (див. рис.3). Було зроблено припущення, що великий розмах денного ходу кутів при поправках за горизонтальну рефракцію 0.-0. (максимально 0.0.), пов’язаний з температурними деформаціями будинків, на яких встановлені пункти. Для перевірки цієї гіпотези в роботі проведено кореляційний аналіз і встановлено зв’язок між денними коливаннями 26 кутів і середніми висотами їх візирних променів (від 21 до 39 м).
З опрацювання виробничих матеріалів з визначення координат пунктів на високих (переважно 16 пов.) будинках прямими кутовими засічками в різних метеоумовах літом (25 пунктів, ясно, температури +230+280С) і зимою (29 пунктів, похмуро, температури -5+70С), також виявлена динаміка верхньої частини будинків. Точність визначення координат у холодну похмуру погоду зросла майже удвічі.
Більша частина вимірів в міських мережах припадає на теплу, сонячну погоду, тому значну зацікавленість становить виявлення викликаних впливом сонячної радіаціїї короткоперіодичних деформацій високих будинків - носіїв геодезичних пунктів. У роботі проведені експериментальні дослідження, які включають кутові спостереження з землі за пунктами на 31 будинку (9-24 поверхи) в Кишиневі (27 будинків) та Львові і метеорологічні виміри. Кути виміряли теодолітами Theo 010В щогодини з розрахунком, щоб точність визначення координат на будівлі була 2-3 мм. Виміряли також температуру і тиск повітря, швидкість вітру, пряму і сумарну сонячну радіацію актинометром та піранометром, різниці t0C температур освітлених сонцем і тіньових стін будинків контактним електричним термометром з точністю 0.50С. У дні спостережень стояла переважно ясна і жарка (до +320С) погода. Максимальні величини прямої радіації досягли 0.7 кДж/м2сек (1 кал/см2хв), а t до 130С.
Найбільші зміщення точок на будинках за день досягли =22.3 мм і =29.8 мм відповідно на 20- і 22-поверхових будинках. Показано, що немає підстав чекати значних змін впливу сонячної радіації на стійкість пунктів міських геодезичних мереж на різних широтах. Із аналізу багаторічних даних річного ходу прямої сонячної радіації встановлено, що її максимум приходиться на квітень-травень-червень, а мінімум на грудень та січень.
На пунктах міського геодинамічного полігону, розташованих на 16 поверхових будинках у Кишиневі була досліджена зміна їх координат протягом дня методом оберненої кутової засічки. Кутові виміри теодолітом Theo -010В на наземні пункти (не менше 3-х), що знаходились на віддалі 100-300 м. Біжучі координати визначались з точністю 1 мм. Метеовиміри виконували синхронно з кутовими. Експеримент проводився 14 днів у червні, липні, серпні при ясній погоді, швидкості вітру 1-3 м/cек (два дні 5-8 м/сек) і температурі повітря +15+300С. Найбільшу динаміку отримав пункт “Вієрул”. Зміни його координат 5 серпня становили і , а спільне зміщення досягло l=19.7 мм, (рис.5). Цього дня пряма сонячна радіація була максимальною і від 12 до 15 години була 0.7 кДж/м2сек (1 кал/см2хв).
Рис.5. Зміни координат пункту “Вієрул” геодинамічного полігону 5 серпня у різні години дня
Встановлено, що зміна координат на будинку корелює з денним ходом температури і радіацією.
Таким чином, пряма сонячна радіація є важливим фактором короткоперіодичної динаміки геодезичних пунктів на високих спорудах протягом дня. При висоті будівлі 50 м можна чекати змін координат пунктів міських мереж в 20 мм і більше залежно від інсоляції стін будівлі, її форми тощо практично незалежно від широти місця і висоти над рівнем моря. Для послаблення і виключення рухів пунктів (особливо міського геодинамічного полігону) доцільно кутові, лінійні і GPS виміри вести вночі, зранку чи в похмуру погоду. Геодезичні пункти треба встановлювати на капітальних спорудах, незавантажених працюючим промисловим устаткуванням, краще, щоб форма будівлі відрізнялась від баштової.
Вперше досліджено вплив сейсмічного фактора на стійкість геодезичних пунктів на будівлях на основі землетрусу 31.08.1986 р. в Кишиневі силою 7 балів за шкалою Ріхтера. Було визначено крен 25 будинків до і після землетрусу. На частині будинків були розташовані пункти міського геодинамічного полігону, тому визначення їх стійкості надзвичайно важливе. Усі досліджувані будинки, крім одного, побудовані на відносно рівній місцевості. Вони мали від 5 до 20 поверхів, прямокутну або баштову форму (один будинок був дугоподібний), збудовані переважно в сімдесяті роки з монолітного залізобетону або з панелей. Усі будинки в цокольній частині мали густу мережу з десятків контрольних реперів, за якими до і після землетрусу було проведене геометричне нівелювання II класу нівеліром Н05.
Встановлено, що осідання і залишкових кренів найбільше зазнають високі панельні будинки значної довжини. Найбільший крен в 124.4 мм (за рахунок сейсмічного фактору) отримав через оригінальну дугоподібну форму монолітний будинок (16 пов.), на якому встановлений пункт геодинамічного полігону “Нові Баюкани”. Відносно стійкими (крени 5.3-18.1 мм) виявились одиночні монолітні будинки (20 пов.) баштового типу. Для них азимут крену співпав з азимутом поширення сейсмічних хвиль.
Таким чином, в місцях з підвищеною сейсмічною активністю носіями пунктів міських геодезичних мереж краще використовувати стабілізовані в часі капітальні будівлі баштового типу побудовані на рівнинній місцевості з монолітного залізобетону. Після землетрусу необхідно перевіряти стійкість геодезичних пунктів на будівлях.
Досліджено вплив віку будівель на стійкість встановлених на них геодезичних пунктів на основі опрацювання багаторічних циклів спостережень за осіданнями 21 будинку і спостережень за плановими зміщеннями пунктів на 2-х будинках. Встановлено, що всі будинки мали рівномірні чи нерівномірні осідання після завершення будівництва. Час стабілізації осідання і кренів до 5 років виявлено у 6 будинків, а для інших до 2-х років (з технічної літератури відомо 1.5-2 роки). При цьому всі споруди мали сприятливі інженерно-геологічні умови. Пропонується пункти міських геодезичних мереж встановлювати на капітальних спорудах, побудованих 5 і більше років тому, або проводити кілька циклів спостережень для виявлення їх стабільності.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі на основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень визначено нові більш ефективні методи розв’язання проблем створення планових міських геодезичних мереж, що важливо для міського будівництва та містобудівного кадастру. Розроблені нові теоретичні положення; методика розрахунку точності світловіддалемірної полігонометрії, методи мінімізації і врахування помилок світловіддалемірних вимірів, оптимальна конструкція взірцевого геодезичного базису з виміром ліній GPS-методом, ефективна та оптимальна методика еталонування світловіддалемірів; шляхи врахування горизонтальної рефракції в міських мережах; рекомендації з мінімізації і врахування динаміки геодезичних пунктів на високих будівлях. Основні результати роботи зводяться до наступного:
Запропоновані формули і методика розрахунку допусків для джерел помилок світловіддалемірної полігонометрії і граничної кількості сторін у ходах із врахуванням фактичного співвідношення Q впливу помилок кутових та лінійних вимірів і форми ходів. Показано, що при використанні сучасних світловіддалемірів величини Q досягають 5-10 одиниць і ламані ходи стають значно точнішими ніж еквівалентні їм витягнуті. Встановлено, що точність азимутальних ходів світловіддалемірної полігонометрії не залежить від їх форми при будь-яких значеннях Q, а помилка в найслабшому місці ходу завжди в два рази менша середньої квадратичної помилки в кінці ходу.
Вперше досліджена приладна температурна помилка світло відда лемірів, встановлено її систематичний характер та запропонована методика врахування. Виявлено суттєвий (до 20 мм) вплив і запропонована методика врахування фазовості світлового потоку. Встановлено, що циклічна помилка у топографічних віддалемірів може бути дуже значною (десятки мм); її форма і амплітуда не залежить від відстані, але змінюється з часом. Вперше показано, що для врахування фазових затримок сигналу при світловіддалемірних вимірах у полігонометрії доцільно надавати перевагу мінімальним результатам вимірів.
Запропонована і впроваджена оптимальна і ефективна методика еталонування світловіддалемірів на 4-6 лініях базису, кратних 0.5, з визначенням постійної приладної поправки, дослідженням фазовості і циклічної помилки. Корекція виміряних ліній полігонометрії здійснюється за графіками зміни постійної поправки з відстанню і фазовим кутом.
Розроблена і впроваджена в практику конструкція багатоцентрових взірцевих базисів 2-го розряду довжиною до 1.5 км з “фазовою дільницею” на початку базису, розрахованих на зручне і якісне еталонування топографічних віддалемірів і електронних тахеометрів. Точки базису закріпляються вперше запропоно ваними стійкими одинарними (фазова дільниця) і подвійними металевими трубчастими знаками, перевага яких у малій вартості виготовлення та закладки. Вперше показано, що лінії взірцевого базису 2-го розряду на відносно відкритій місцевості можна оперативно і точно виміряти двочастотними приймачами GPS. Розроблені технологічні рекомендації з побудови, атестації та використання взірцевих геодезичних базисів в Україні. Вони отримали схвальну оцінку фахівців, доповнюють існуючі нормативні документи, сприяють підвищенню ефективності і якості метрологічного забезпечення світловіддалемірних вимірів у міській полігонометрії і значному (в 1.5-2 рази) підвищенню їх точності.
Побудову мереж міської тріангуляції треба розпочинати з визначення належності міста до певної групи згідно вперше запропонованої класифікації міст за кліматичними умовами та характерними особливостями, що впливають на утворення полів рефракції над містами. Це сприятиме врахуванню горизонтальної рефракції на стадіях проектування мереж і організації кутових спостережень, виключаючи трудомістке визначення і введення поправок.
Вперше встановлено, що над прибережним містом утворюється поле рефракції першого роду (за класифікацією А.Л.Островського). Показано, що сприятливими, з точки зору врахування рефракції, періодами кутових спостережень у міській тріангуляції є: ніч, ранішня та вечірня видимості над прибережними містами; час з 17 до 22 години і частково ніч над рівнинними конти ненталь ними містами; вся ніч і ранішня видимість над континентальними містами з пере пада ми висот понад 100 м. В ці періоди спостерігаються мінімальні 0.20С на км горизонтальні градієнти температури повітря і несуттєвий вплив горизонтальної рефракції. Зменшенню впливу горизонтальної рефракції сприяє уникнення напрямків уздовж межі міста. Це можна врахувати у проекті мережі.
Виявлено, що вплив горизонтальної рефракції в міській полігонометрії в екстремальних умовах може досягати кількох десятків секунд у залежності від інтенсивності сонячної радіації, орієнтування вулиць, характеру забудови тощо і практично не залежить від географічної широти міста. Великі горизонтальні градієнти температури і найбільші спотворення кутів рефракцією спостерігаються при співпаданні азимутів Сонця і нормалі до лінії забудови (о 10 годині - біля східних, о 13 годині - біля південних і о 17 годині - біля західних стін будинків). Максимального спотворення слід чекати біля південних стін довгих і високих будівель та на вулицях з суцільною забудовою у ясну сонячну погоду весною, літом, восени. Літом потужні поля рефракції можуть утворюватись на вулицях 10-15 днів на місяць. Пропонується ходи міської полігонометрії прокладати по сторонах вулиць обернених до півночі, північного сходу, північного заходу. Сторони полігонометрії треба віддаляти від стін будівель на 2 м на сонячній і на 1 м на тіньовій сторонах вулиць. Для вимірювання кутів в ясну погоду краще використовувати час з 9 до 11 і після 16-19 годин в залежності від орієнтування вулиць. Гіроскопічне орієнтування сторін полігонометрії мінімізує вплив горизонтальної рефракції.
Вперше виявлена і оцінена динаміка геодезичних пунктів встановлених на будівлях, яка є наслідком короткоперіодичних термічних деформацій будівель через одностороннє нагрівання їх стін прямою сонячною радіацією. Зміна координат пунктів протягом дня може досягати десятків мм у залежності від висоти, форми і матеріалу будівлі та інтенсивності інсоляції її стін і практично не залежить від географічної широти. Для виключення дії цього фактору доцільно кутові і лінійні виміри та виміри GPS з пунктів міських мереж на високих спорудах виконувати вночі, вранці чи у похмуру погоду. Особливо це важливо для міських геодинамічних полігонів. Вперше розділено і оцінено вплив горизонтальної рефракції і динаміки пунктів на будівлях на якість кутових вимірів в міській тріангуляції.
Досліджено вплив сейсмічного фактору на стійкість геодезичних пунктів на будівлях. Після 7-бального землетрусу виявлена зміна їх координат на 5.5124.5 мм. Виявлено, що найбільш сейсмостійкими носіями геодезичних пунктів є будинки баштової форми збудовані з монолітного залізобетону. Носіями геодезичних пунктів доцільно вибирати капітальні будівлі “віком” п’ять років і більше та виконати кілька циклів спостережень для контролю їх стабільності. Панельні будинки не доцільно використовувати носіями геодезичних пунктів.
Результати теоретичних і експериментальних досліджень і розробок впроваджені в геодезичних підприємствах і організаціях України, Росії, Беларусі, Латвії та реалізовані при складанні керівних нормативних документів в УКРГЕОІНФОРМ і НДІПГ, що підтверджено 10-ма актами впровадження.
ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ ПРАЦЬ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ
Монографія
|
1. |
Тревого И.С., Шевчук П.М. Городская полигонометрия. - М. Недра, 1986. - 200 с. |
Статті в наукових виданнях
|
2. |
Тревого И.С. Источники ошибок и точность светодальномерных измерений сторон городской полигонометрии//Геодезия и картография.-1984.-№6.с.23-28. |
|
3. |
Тревого И.С. Исследования горизонтальной рефракции в городс кой полигонометрии//Геодезия и картография.-1984.-№1.-с.20-25. |
|
4. |
Тревого И.С. Об эталонировании топографических свето дально меров//Геодезия и картография. -1987.-№1.с.20-25. |
|
5. |
Тревого И.С. Исследование и учет фазовости светового потока// Геодезия, картография и аэрофотосъемка.-Львов.-1989.-50.- с.106-110. |
|
6. |
Тревого И.С. Влияние внешней среды на устойчивость пунктов городской геодезической сети//Гео де зия и картография.-1990.-№5.с.22-26. |
|
7. |
Тревого І.С. Взірцеві базиси для еталонування світло відда лемі рів //Вісник геодезії та картографії.-1995.-№1.с.39-45. |
|
8. |
Тревого И.С. О построении образцовых базисов и эталонировании светодальномеров группы "Т" //Геодезия, картография и аэро фото съемка. - Львов.-1990.-52.с.75-79. |
|
9. |
Тревого И.С., Гарасимчук Н.Ф., Новосад В.Н. Горизонтальная рефракция и динамика пунктов в городской триангуляции// Гео дезия, картография и аэрофотосъемка. - Львов.-1992.-53.с.57-67. |
|
10. |
Тревого И.С. К расчету допусков в светодальномерной поли гоно метрии//Гео де зия и картография. -1992.-№7.с.18-21. |
|
11. |
Тревого И.С. Наблюдения за деформациями земляных плотин боль шой протяжности//Геодезия и картография.-1987.-№7. с.20-24. |
|
12. |
Тревого И.С. Пути повышения точности светодальномерных из ме ре ний сторон городской полигонометрии//Геодезия и карто графия - 1977.-№6.-с.22-28. |
|
13. |
Тревого И.С. Об установлении оптимальных допусков в светодальномерной полигонометрии//Геодезия и картография. -1977.-№4.с.26-31. |
|
14. |
Тревого И.С. О соотношении точности угловых и линейных измерений в светодальномерной полигонометрии//Геодезия, картография и аэрофотосъемка. - Львов.-1977.-26.с.90-97. |
|
15. |
Тревого И.С. О повышении точности измерения деформаций топографическими светодальномерами//Геодезия и картография. -1978.-№7.с.36-41. |
|
16. |
Тревого И.С. Исследование светодальномеров в климатической камере фитотрона//Геодезия и картография -1979.-№9.с.21-23. |
|
17. |
Тревого И.С. К вопросу о погрешностях исходных даных в городских полигонометрических сетях//Геодезия, картография и аэрофотосъемка. - Львов.-1980.-15.-31.с.99-104. |
|
18. |
Тревого И.С., Шевчук П.М., Муха В.И. Точность полигономет рии, проложенной с применением гиротеодолитов//Геодезия и картография. -1980.-№3.с.25-28. |
|
19. |
Тревого И.С., Саломатин В.В. О зависимости постоянной поправ ки светодальномера от фазового угла//Геодезия и картография -1983.-№8.с.22-23. |
|
20. |
Тревого И.С. О точности приведения к горизонту измеренных сторон городской светодальномерной полигонометрии//Геодезия и картография. -1985.-№8.с.37-39. |
|
21. |
Тревого И.С., Коваль П.И. Испытания тахеометра Та5 и методика работы с ним//Геодезия и картография. -1984.-№11. с.19-23. |
|
22. |
Тревого И.С., Тлустяк Б.Т. Влияние сейсмического фактора на устойчивость пунктов городских геодезических сетей//Геодезия и картография. - 1988.-№9.с.8-10. |
|
23. |
Тревого И.С. О выгоднейшей форме ходов светодальномерной полигонометрии//Геодезия, картография и аэрофотосъемка. - Львов.-1989.-49.с.128-133. |
|
24. |
Тревого И.С. О метрологическом обеспечении геодезических измерений//Геодезия и картография. -1989.-№8.с.18-19. |
|
25. |
Тревого И.С., Шевчук П.М. Светодальномер СТ 5 и результаты его эксплуатации//Гео де зия и картография. -1990.-№1.с.14-17. |
|
26. |
Тревого І.С., Костецька Я.М. Проблеми метрологічного забезпечення віддалемірних вимірів в Україні//Вісник геодезії та картографії.- 1997.-№1. с. 61-66. |
|
27. |
Островский А.Л., Тревого И.С. Исследования горизонтальной рефракции в триангуляционной сети приморского города// Геодезия и картография.-1983.-№11.с.19-25. |
|
28. |
Тревого И.С. Исследование и учет динамики пунктов городских геодезических сетей на зданиях и сооружениях//Состояние и перспективы инженерно-геодезических и фотограмметрических работ. М.- 1990. с.20-25. |
Праці в збірниках наукових доповідей конгресів і конференцій
|
29. |
Trevogo I.S. Investigation of Horizontal Refraction in Triangulation Network ofa Seaside City//XVIII General ASSAMBLY IAG. - Gamburg.-1983. S.125-128. |
|
30. |
I.Trevogo. Dynamik der geodatischen Punkte an den Hochgebauden //XX KONGRESS Internationale Verainigung der Vermessungen. - Melburn.-1994.-s.623/1-623/10. |
|
31. |
Тревого И.С. Повышение точности светодальномерных измерений в городских условиях//Совершенствование программы и схемы построения геодезических сетей городов. - Новосибирск.-1980.-с.114-119. |
|
32. |
Тревого И.С. Горизонтальная рефракция в городах с различными индивидуальными особенностями//Совершенствование аппаратур ных средств и таблиц для определения рефракции электромагнит ных волн в земной атмосфере. - Иркутск.-1984.с.94-96. |
|
33. |
Тревого И.С. Горизонтальная рефракция в городских геодезичес ких сетях//Cостояние и перспективы развития геодезии и картографии. - М.-1986. с.152-155. |
|
34. |
Тревого И.С. Учет горизонтальной рефракции и динамика пунк тов в триангуляционной сети городского геодинамического поли гона//Доклады XIII Межведомственного совещания по изучению СДЗК на геодинамических полигонах.- Ташкент.-1991.с.132-133. |
|
35. |
Тревого І.С. Контроль інтервалів взірцевих базисів прецізійними світловіддалемірами та GPS-методом//Сучасні досягнення геоде зичної науки і виробництва в Україні. - Львів.-1996. с.71-72. |
|
36. |
Тревого І.С. Про збільшення числа сторін і периметра ходів світло віддалемірної полігонометрії//Сучасні досягнення геоде зич ної науки і виробництва в Україні.-Львів.-1997.с.23-28. |
|
37. |
Тревого І.С. Дослідження і врахування фазових затримок при роботі з електронними фазовими світловіддалемірами //Геоде зич ний моніторинг, геодинаміка і рефрактометрія на межі XXI століття.- Львів.-1998.с.68-71. |
Авторські свідоцтва
|
38. |
Литинский В.О., Тревого И.С., Тлустяк Б.Т. Устройство для цен три рования геодезических приборов//А.С.№853391. - Б.и. №29.-1981-3 с. |
Анотація
Тревого І.С. Проблеми побудови планових геодезичних мереж в містах та методи їх вирішення.
Дисертацією є рукопис на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.24.01 - геодезія. Державний університет “Львівська політехніка”, м. Львів, 1999 р.
Запропоновані нові шляхи вирішення проблем побудови планових міських геодезичних мереж. Вони грунтуються на розроблених нових теоретичних положеннях, методиці розрахунку точності світловіддалемірної полігонометрії, методах мінімізації і врахування помилок світло віддалемірних вимірів, оптимальній конструкції взірцевого геодезичного базису з виміром його ліній GPS-методом та ефективній і оптимальній методиці еталонування світловіддалемірів, методиці врахування горизонтальної рефракції в міських мережах; методиці врахування динаміки геодезичних пунктів на високих спорудах.
Ключові слова: міські мережі, світловіддалемірні виміри, взірцеві геодезичні базиси, горизонтальна рефракція, динаміка геодезичних пунктів
Аннотация
Тревого И.С. Проблемы построения плановых геодезических сетей в городах и методы их решения.
Диссертацией есть рукопись на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.24.01 - геодезия. Государственный университет Львовская политехника, г.Львов, 1999г.
Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и задачи исследований, научная новизна и практическое значение полученных результатов. Приведены данные о публикациях, апробации и внедрении.
В первом разделе приведены теоретические исследования городской полигонометрии. Показано, что для современной светодальномерной полигонометрии соотношение точности угловых и линейных измерений достигает 5 и более единиц. С учетом предложены формулы для расчета допусков на ошибки угловых и линейных измерений, для расчета допустимой изогнутости хода и числа сторон. Показано, что при увеличении ломаные ходы стают точнее вытянутых. Исследована точность и установлены преимущества азимутальных полигонометрических ходов.
Во втором разделе решается проблема повышения точности и эффективности светодальномерных измерений. Исследовано влияние фазовости на точность светодальномерных измерений методом сканирования по отражателю и по измерениям на образцовом базисе. Исследована циклическая ошибка аналоговых и дискретных фазометров многих топографических дальномеров на образцовых базисах и установлена ее значительная величина, индививдуальность, независимость от расстояния, нестабильность во времени. Предложена и внедрена рациональная методика определения приборной поправки светодальномера на 4-6 и более интервалах образцового базиса и одном фазовом угле. Впервые выявлена, исследована и учтена температурная систематическая ошибка светодальномера.
Третий раздел посвящен решению проблемы построения образцовых базисов и эталонированию на них светодальномеров. Разработана конструкция и построены многоцентренные образцовые геодезические базисы с металлическими трубчатыми знаками и фазовым участком. Длина базиса до 1,5км, а его интервалы кратны 0,5 . Впервые для измерения линий образцовых базисов 2-го разряда успешно применен -метод. Разработаны и внедрены в практику рекомендации по построению и контролю образцовых геодезических базисов и метрологического обеспечения светодальномерных измерений.
Четвертый раздел посвящен исследованию и учету горизонтальной рефракции в городской триангуляции и полигонометрии. Впервые введена классификация городов по климатическим условиям и характерным особенностям, влияющим на образование полей рефракции над городами.С ее учетом выполнены многосуточные экспериментальные геодезические и метеорологические измерения в городах Одесса, Минск, Кишинев - типичных для отдельных групп. Выполнено 1616 приемов высокоточных угловых измерений и построено 782 карты изотерм температурного поля. Установлено, что величины рефракции составляли 0,10,4, реже 0,60.8. Впервые установлено, что над прибрежным городом образуется поле рефракции первого рода. Исследована горизонтальная рефракция на 10 улицах Одессы и Минска с разной ориентировкой, при разной погоде и интенсивности солнечной радиации, удаленности визирных лучей от стен строений и т.п. Проведены многодневные угловые и метеорологические измерения. Выполнено более 2000 приемов угловых измерений. Установлено, что величины рефракции могут достигать 30. Наиболее искажаются направления, проходящие вблизи длинных и высоких зданий. Летом 10-15 дней в месяц на улицах городов можно ожидать сильных полей рефракции. Определены периоды и условия, благоприятные для угловых измерений в триангуляции и полигонометрии и составлены рекомендации по учету горизонтальной рефракции.
Пятий раздел посвящен проблеме изучения и учета динамики пунктов городских геодезических сетей, установленых на высоких строениях. Впервые разделено и оценено влияние горизонтальной рефракции и динамики пунктов на точность угловых измерений над городом. Показано, что из-за динамики строений - носителей геодезических пунктов под влиянием прямой солнечной радиации изменения координат пунктов в течении дня могут достигать 20 мм и более. Они коррелирует с дневным ходом температуры и радиации.
Впервые изучено влияние сейсмического фактора на устойчивость геодезических пунктов на строениях и установлены изменения их координат в Кишиневе на 5,3124,4 мм. Показано, что наиболее устойчивыми были здания башенной формы из монолитного железобетона, что стабилизация оседания и кренов новых зданий может длиться 5 и более лет, поэтому носителями геодезических пунктов следует выбирать капитальные здания возрастом более
5 лет.
Ключевые слова: городские сети, светодальномерные измерения, образцовые геодезические базисы, горизонтальная рефракция, динамика геодезических пунктов.
Annotation
I.S. Trevogo. The problems of geodetic network construction in a city and methods to solve them.
Dissertation is a research-work to get a scientific degree- a Doctor of Geodetic Sciences. The specialty registration number is 05.24.01. State University ”Lviv Polytechnic”. City of Lviv, 1999.
The ways of solving problems in city’s geodetic network construction are considered. They are based on new theoretical principles; methodology of estimating the exactness of long-distance light polygonometry; methods of minimization and working with mistakes in long-distance light measurements; optimal construction of the model geodetic baseline (it’s lines are measured with GPS-method) and effective method of light-rangings standardization; methodology of working with horizontal refraction in city’s networks and methodology of estimating dynamic of geodetic points on high buildings.
Keywords: city’s networks, long-distance light measurements, model geodetic baselines, horizontal refraction, and dynamic of geodetic points.