Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Топографическая съемка железнодорожных станций - основной источник геоинформации 8
1.1. Назначение, периодичность и особенности съемок железнодорожных станций 8
1.2. Анализ нормативных требований к точности съемки железнодорожных станций 10
1.3. Анализ современных методов съемок железнодорожных стаций 16
1.3.1. Тахеометрическая съемка с применением электронного тахеометра 17
1.3.2. Тахеометрическая съемка с применением спутниковой геодезической аппаратуры 19
1.3.3. Тахеометрическая съемка с комплексным применением спутниковой геодезической аппаратуры и электронного тахеометра 21
1.4. Съемка с применением наземных лазерных сканеров 22
1.4.1. Основные сведения о наземной сканернои съемке 22
1.4.2. Основы устройства и технические характеристики современных наземных лазерных сканеров 26
1.4.3. Программное обеспечение наземных лазерных сканеров 29
1.4.4. Анализ возможностей применения наземных лазерных сканеров для съемки железнодорожных станций 32
Выводы по главе 1 34
ГЛАВА 2. Разработка способов уравнивания геодезических сетей, построенных сканерными измерениями 36
2.1. Предрасчет точности вытянутого сканерного хода 36
2.2. Уравнивание сканернои сети параметрическим способом 39
2.3. Приближенное уравнивание сканерного хода равномерным распределением плановых и высотных невязок 47
2.4. Уравнивание сканернои сети градиентным методом 48
2.5. Уравнивание сканернои сети с предварительным вычислением углов и расстояний 55
Выводы по главе 2 60
ГЛАВА 3. Разработка технологии наземной сканернои съемки железнодорожных станций 61
3.1. Проектирование работ и рекогносцировка объекта съемки 61
3.2. Создание съемочной сети первого уровня 63
3 13. Выполнение сканернои съемки 65
3.3.1. Сгущение съемочной сети первого уровня сканерными измерениями 66
3.3.2. Съемка ситуации з
3.4. Обработка данных сканерной съемки 72
3.4.1. Построение по результатам сканерной съемки цифрового топографического плана железнодорожной станции 72
3.4.2. Построение по результатам сканерной съемки цифровой трехмерной векторной модели железнодорожной станции 75
Выводы по главе 3 81
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования технологии сканерной съемки железнодорожных станций и способов математической обработки сканерных измерений 84
4.1. Экспериментальная сканерная съемка железнодорожной станции 84
4.2. Экспериментальные исследования способов математической обработки геодезических сетей, построенных сканерными измерениями
4.2.1. Анализ результатов различных способов уравнивания сканерных измерений 88
4.2.2. Проверка предрасчета точности вытянутого сканерного хода на экспериментальных данных 100
Выводы по главе 4 103
Заключение 104
Библиографический список
- Тахеометрическая съемка с применением электронного тахеометра
- Уравнивание сканернои сети параметрическим способом
- Сгущение съемочной сети первого уровня сканерными измерениями
- Экспериментальные исследования способов математической обработки геодезических сетей, построенных сканерными измерениями
Введение к работе
Актуальность темы исследования: Интенсивное совершенствование компьютерной техники, интернет-технологий и других технических средств, связанных со сбором, обработкой, хранением и передачей информации способствует развитию геоинформатики и широкому внедрению геоинформационных систем (ГИС) во все сферы человеческой деятельности, в том числе и на железнодорожном транспорте.
Основной целью ГИС железнодорожного транспорта является обеспечение комплексной пространственно-координированной информацией (геоинформацией) всех сфер его деятельности для решения задач проектирования, эксплуатации, инвентаризации и управления.
При создании ГИС и периодическом обновлении геоинформации порядка 70% затрат средств и времени связано со сбором геоданных, основным источником получения которых являются топографические съемки местности.
Одной из перспективных технологий сбора геоданных, позволяющих существенно сократить затраты труда и времени, а также повысить информативность получаемой геоинформации при выполнении таких съемок является лазерное сканирование.
Развитию технологии лазерного сканирования способствовали труды многих ученых, таких как Данилин И.М., Журкин И.Г., Карпик А.П., Медведев Е.А., Мельников С.Р., Науменко А.И., Середович В.А. Чибуничев А.Г. и др.
Существенный вклад в развитие методов обеспечения ГИС железнодорожного транспорта геоинформацией внесли известные специалисты в области геоинформатики и геодезии: Берлянт А.М., Глушков В.В., Коугия В.А., Круглов В.М., Маркузе Ю.И., Масленников А.С., Матвеев С.И., Машимов М.М., Ниязгулов У.Д., Тикунов В.С., Цветков В.Я., Щербаков В.В. и др.
Однако задача разработки технологий сбора и обработки геоданных на железнодорожном транспорте все еще актуальна. В частности, съемка железнодорожных станций является трудоемкой задачей, что обусловлено наличием на станциях значительного количества объектов инфраструктуры, инженерно-технических сооружений и устройств. Часто оперативное выполнение съемки железнодорожных станций требует использования нескольких полевых бригад и связано с существенными затратами времени и средств. Ускорению и снижению трудоемкости таких съемок, а также повышению информативности получаемой при этом геоинформации могло бы послужить применение сканерной съемки. Однако технология сканерной съемки железнодорожных станций на сегодняшний день не разработана.
Цель диссертационной работы. Разработка технологии съемки железнодорожных станций с использованием наземных лазерных сканеров.
Идея работы. Применение на железнодорожных станциях наземной сканерной съемки для сокращения затрат труда и времени на сбор геоинформации с одновременным повышением ее информативности.
Основные задачи исследований:
– анализ требований нормативных документов к точности выполнения съемок железнодорожных станций;
– исследование возможности применения наземных лазерных сканеров для съемки железнодорожных станций;
– исследование особенностей выполнения сканерной съемки на железнодорожных станциях;
– разработка технологии наземной сканерной съемки железнодорожных станций;
– разработка алгоритмов предрасчета точности и уравнивания геодезических сетей, построенных сканерными измерениями.
Объектом исследования являются железнодорожные станции.
Предметом исследования является технология съемки железнодорожных станций с применением наземных лазерных сканеров.
Методы исследований. Теоретические методы: методы математической статистики, метод наименьших квадратов, градиентный метод, теория ошибок измерений. Экспериментальные методы: анализ данных экспериментальной сканерной съемки железнодорожной станции, модельные исследования.
Научные положения, выносимые на защиту:
– технология наземной сканерной съемки железнодорожных станций с созданием сканерной сети;
– предрасчет точности вытянутого сканерного хода;
– способы уравнивания сканерных сетей.
Научная новизна работы заключается в следующем:
– разработана технология построения сканерной сети в условиях железнодорожной станции;
– разработана технология наземной сканерной съемки железнодорожных станций с созданием сканерной сети;
– разработан метод предрасчета точности вытянутого сканерного хода;
– разработан способ уравнивания сканерной сети градиентным методом;
– на основе градиентного метода разработан алгоритм вычисления элементов взаимосвязи между трехмерными системами координат;
– разработан способ уравнивания сканерной сети с предварительным вычислением углов и расстояний.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы проектно-изыскательскими институтами и подразделениями железных дорог, выполняющими топографические съемки железнодорожных станций, а также положены в основу программного обеспечения ГИС, обеспечивающего математическую обработку сканерных измерений.
Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается согласованностью полученных теоретических и практических результатов, их внедрением в производственную деятельность ФГУП “Аэрогеодезия” и ООО “НПП “Бента”, что подтверждено актами о внедрении.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (ПГУПС, апрель 2007 г.), IX научно-практической конференции “Безопасность движения поездов” (Москва, октябрь 2008 г.), международной научно-технической конференции “Геодезия, картография и геоинформационные системы” (Новополоцк, декабрь 2008 г.) и на заседаниях кафедр “Инженерная геодезия” ПГУПС и “Геодезия, геоинформатика и навигация” МГУПС (МИИТ).
Личный вклад автора заключается в проведении анализа современных видов топографических съемок железнодорожных станций и требований нормативных документов к точности их выполнения, разработке технологии создания сканерной сети в условиях железнодорожной станции, разработке технологии наземной сканерной съемки железнодорожных станций с созданием сканерной сети, разработке метода предрасчета точности и способов уравнивания геодезических сетей, построенных сканерными измерениями, и выполнении анализа полученных результатов.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 7 публикациях, три из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение, заключение, библиографический список из 87 наименований и 5 приложений. В работе 23 рисунка и 19 таблиц.
Тахеометрическая съемка с применением электронного тахеометра
Топографическая съемка местности включает проектирование работ, рекогносцировку, создание съемочной сети, съемку ситуации и камеральную обработку результатов полевых измерений [29].
При проектировании составляют техническое задание и технический проект работ.
При рекогносцировке уточняют границы участка съемки, с помощью имеющегося картографического материала и с помощью полевого обследования участка работ составляют проект съемочной сети, намечают места установки ее пунктов.
Съемочную сеть в настоящее время обычно создают с помощью линейно-угловых измерений электронными тахеометрами или спутниковых определений спутниковой геодезической аппаратурой.
При камеральной обработке результатов выполняют математическую обработку измерений и составляют топографический план местности, продольные и поперечные профили путей, ведомости путей и стрелочных переводов, ведомость зданий и сооружений, а также иную техническую документацию, предусмотренную техническим заданием.
В зависимости от применяемых при съемке геодезических приборов, в настоящее время возможно различить тахеометрическую и наземную стереофо-тограмметрическую съемки, аэрофотосъемку и сканерную съемку железнодорожных станций [24, 25, 68, 59]. Следует отметить, что железнодорожном транспорте получаемые с помощью стереофотограмметрической и аэрофотосъемки планы масштаба 1:500 и 1:1000 используют в основном для инженерно-геодезических изысканий и проектирования новых железных дорог. Средние квадратические погрешности положения съемочных пикетов при фотограмметрических методах съемки составляют около 10 — 20 см (0,2 мм в масштабе плана 1:500 - 1:1000) [45, 46], что недостаточно при составлении планов для реше 17 ния эксплуатационных задач (проектирования ремонтов пути, реконструкции путевого развития и др.). Поэтому в дальнейшем фотограмметрические методы рассматриваться не будут.
Тахеометрическая съемка с применением электронного тахеометра, объединяющего в себе электронный теодолит, светодальномер и микроэвм, на сегодняшний день стала методом съемки железнодорожных станций.
Как показывает анализ парка электронных тахеометров проектно-изьтскательских институтов и инженерно-геодезических служб железных дорог, для съемок железнодорожных станций обычно применяют модели со средней квадратической погрешностью измерения углов тр =2" — 5" и относительной средней квадратической погрешностью измерения расстояний т$ =3 мм + 2 мм / км (1:200000). Проведенные в [3, 4, 63] исследования показали, что такие тахеометры отвечают требованиям нормативных документов к точности создания съемочной сети и съемке ситуации, позволяют в ряде случаев заменить геометрическое нивелирование железнодорожных путей тригонометрическим.
Технология тахеометрической съемки с применением электронного тахеометра заключается в следующем.
После создания съемочной сети тахеометр устанавливают на пункте сети или в наиболее удобном для выполнения съемки месте, где обеспечена видимость не менее чем на два других пункта.
В первом случае в память тахеометра вводят координаты точки его стояния и ориентируют горизонтальный круг по направлению на соседний пункт сети.
Во втором случае измеряют несколько расстояний и горизонтальных направлений на пункты съемочной сети, после чего координаты точки стояния вычисляют с помощью микроэвм тахеометра. Введя в память высоту прибора и отражателя а также необходимые для вычисления поправок измеряемых расстояний температуру воздуха и атмосферное давление, приступают к съемке. Реечник ставит веху с отражателем поочередно на съемочных пикетах. Наблюдатель наводит прибор на отражатель. Прибор автоматически измеряет горизонтальный и вертикальный углы и расстояние, вычисляет и записывает в память горизонтальное расстояние, превышение и высоту пикета. Возможны измерения в безотражательном режиме, когда трубу прибора наводят не на отражатель, а непосредственно на точку объекта съемки. В процессе измерений помощник наблюдателя составляет абрис снимаемого участка станции.
Собранную информацию экспортируют в память компьютера и обрабатывают, используя такие специализированные программы для инженерно-геодезических работ, как "CREDO", "Топаз" и другие, экспортируют результаты в программы автоматизированного проектирования, где выполняют построение топографического плана, продольного и поперечных профилей путей.
Отметим, что существуют роботизированные электронные тахеометры [38], выполняющие слежение за призмой в автоматическом режиме и позволяющие выполнять съемку силами одного речника, управляющего работой прибора с помощью портативного компьютера, называемого контроллером. Электронные тахеометры с встроенной цифровой фотокамерой позволяют вести абрис по фотоснимкам и записывать их в память прибора [12]. Указанные модели позволяют сократить трудозатраты при съемке станций, однако имеют в 3 — 4 раза большую, по сравнению с обычными тахеометрами, стоимость.
Основным недостатком тахеометрической съемки железнодорожных станций с применением электронных тахеометров является существенные затраты времени на перемещение по съемочным пикетам вехи с отражателем, что обусловлено обилием на станции контуров.
Уравнивание сканернои сети параметрическим способом
Программное обеспечение является неотъемлемой частью наземных лазерных сканирующих систем. Без специальной программы невозможно выполнить съемку и обработать полученные данные.
Обычно фирмы-производители предлагают для выпускаемых моделей сканеров индивидуальное программное обеспечение. Например, фирма Leica Geosystems для сканеров предлагает программу Cyclone, фирма Riegl Laser Measurement Systems — RiSCAN PRO. Однако, некоторые компании, которые не производят сканеры, выпускают для них программное обеспечение. Примером служит программу RapidForm 2006 корейской фирмы INUS Technology. Программное обеспечение выполняет две функции: позволяет пользователю управлять работой сканера при съемке и обрабатывать полученные данные.
Управление работой сканера включает следующие операции:
Формирование поля зрения сканера. Поле зрения сканера есть максимальная область пространства, выраженная в угловых единицах измерения, которую можно охватить с одной сканерной станции при съемке. Современные модели сканеров имеют поле зрения до 360 в плоскости, перпендикулярной оси вращения сканера, и до 320 в плоскости, параллельной его оси вращения. Формирование изображения поля зрения у большинства моделей осуществляет пользователь с помощью встроенной цифровой фотокамеры. Полученные снимки отображаются на дисплее компьютера, формируя панорамное изображение. Пользователь с помощью мыши выделяет подлежащую съемке область.
Назначение шага сканирования. Шагом сканирования называются углы смещения луча дальномера в параллельных и перпендикулярных оси вращения сканера плоскостях при каждом измерении расстояния до точек объекта съемки. Минимальный шаг сканирования является одной из характеристик сканера и определяет максимальную плотность съемки (количество точек на единицу площади объекта съемки) [69].
Некоторые модели сканеров возможно ориентировать относительно исходного направления, получая при съемке координаты точек объекта, выраженные в необходимой пользователю системе. Обработка данных сканерной съемки включает следующие операции: Импорт данных. Программное обеспечение помимо данных стандартного формата позволяет импортировать для обработки данные, представленных в виде текстового файла.
Ориентирование облаков точек относительно геодезической системы координат и их объединение в единую модель. Объединение облаков производят с помощью общих связующих точек, по зонам их перекрытий или используя общие связующие точки и зоны перекрытия. Ориентирование облаков относительно геодезической системы координат производят с помощью» общих для систем облака и геодезической системы связующих точек. Фильтрация точечной модели. Цель данной операции заключается в удалении лишних точек на полученной модели. Фильтрация может осуществляться в ручном (выделение лишних точек и их удаление) или автоматическом (назначение определенного критерия для удаления точек в выделенной области и последующая фильтрация) режимах. Кроме этого, программное обеспечение сканеров позволяет пользователю выполнять необходимые измерения в самой точечной модели, строить профили и сечения модели, а также представлять точечную модель в различных цветовых схемах: по интенсивности отраженного сигнала, по удаленности точек от сканера, по реальному цвету точек, по их высоте, по нормали точек по отношению к сканеру.
Векторизация точечной модели. Векторизация точечной модели включает поверхностное (описание объектов сложной формы в виде векторной поверхности) и трехмерное (построение векторной модели объектов простой формы с помощью геометрических фигур) моделирование.
Поверхностное моделирование в среде программного обеспечения осуществляют с помощью построения сетей треугольных полигонов (вершинами которых являются измеренные точки объекта съемки, а связь между ними определена, исходя из их взаимного пространственного положения) или построения сплайновых поверхностей, которые строят из математических кривых не имеющих граней, проходящих по точкам объекта съемки.
Трехмерное моделирование осуществляют в ручном (с помощью построения по точечной модели линий,, полигонов) или автоматическом режимах (с помощью вписывания в элементы точечной модели геометрических фигур, таких как цилиндр, тор, сфера).
Экспорт полученных данных в пользовательский формат. Экспорт обработанных данных производят в формат программ, предназначенных для- автоматизированного проектирования, в текстовом формате или в виде изображения. В программах автоматизированного проектирования выполняют необходимые исправления, контроль точности полученной модели путем сравнения измеренных на местности и на модели контрольных расстояний и оформляют модель в требуемом виде для последующей передачи заказчику. При экспорте точечной модели объекта съемки в текстовый формат можно импортировать этот файл в другую более функциональную программу и выполнять дальнейшую обработку с помощью нее.
В [69] выполнен анализ возможностей различных типов программного обеспечения, на основе которого установлены наиболее функциональные программы для обработки данных сканерной съемки. К ним относятся Cyclone фирмы Leica, PolyWorks/Modeller фирмы InnovMetric, Cyclone CloudWorx фирмы Leica и PointCloud фирмы Kubit.
Сгущение съемочной сети первого уровня сканерными измерениями
На этапе проектирования сканерной съемки железнодорожной станции уточняют с заказчиком вид и требования к конечному продукту результатов съемки (формат представления конечного продукта, необходимость трехмерной модели, ее подробность, необходимость разбивки пикетажа и т.д.). Выбирают масштаб съемки и ее точность, систему координат и высот, в которой ее будут выполнять, осуществляют сбор информации о наличии пунктов государственной геодезической сети.
Устанавливают требования к точности пунктов съемочной сети и выбирают места их расположения. На основе анализа нормативных документов [24, 25, 28, 57, 58, 59, 68, 72, 74] установлена необходимость определения координат пунктов съемочной сети железнодорожной станции со средними квадрати-ческими погрешностями взаимного положения, не превышающими 5 мм.
Съемочную сеть предлагается создавать как двухуровневую. Сеть первого уровня представляет собой разреженный каркас съемочной сети, пункты которой, располагаемые в горловинах станции и в середине станционного парка, связаны тахеометрическими измерениями и образуют линейно-угловую сеть. При отсутствии видимости между пунктами их связывают ходами полигоно-метрии или спутниковыми определениями. В дальнейшем пункты сети первого уровня служат исходными для сгущения съемочной сети прокладкой сканер-ных ходов в ходе съемки местности.
Подбирают оборудование, которое по своим техническим характеристикам позволит создать съемочную сеть и выполнить съемку с требуемой точностью, выбирают методы создания сети (ходы полигонометрии, линейно-угловая сеть). Для создания сети обычно используют электронные тахеометры со средней квадратической погрешностью измерения углов 2" — 5" и относительной средней квадратической погрешностью измерения расстояний 3 мм + 2 мм / км или спутниковую двухчастотную геодезическую аппаратуру. Для выполнения сканерной съемки предлагается применять сканеры фазового типа со средней квадратической погрешностью измерения углов 30" и средней квадратической погрешностью измерения расстояний 5 мм.
Учитывая занятость путей подвижным составом, необходимо у начальника станции выяснить график движения поездов для составления последовательности съемки путей и согласовать с ним порядок выполнения съемки. Необходимо учесть, что сканерную съемку можно выполнять в ночное время суток, поэтому при наличии на станции освещения и необходимости съемку можно выполнять ночью, когда движение поездов менее интенсивно.
Для проектирования сканерных ходов выполняют приближенный расчет их точности. Для этого предлагается использовать формулы (6), (12), (13), (14) При направлении сканерного хода вдоль пути наибольшая средняя квадратиче-ская погрешность mQ, направленная поперек оси пути, после уравнивания хода будет равна я(и2 + 2) тП тп\\ Q \ 48 А наибольшая средняя квадратическая погрешность ті, направленная вдоль оси пути Щ Г т, ——-yjn, 2 где п — количество облаков точек, mq и ті — продольная и поперечная погрешности на одном облаке. Выполненными исследованиями установлено, что в зависимости от модели сканера погрешность на одном облаке для расчетов можно принять равной 5 — 7 мм. Тогда, приняв в приведенных формулах wg и mL равными 5 мм, получим п равное 3. Это значит, что для обеспечения точности взаимного планового положения связующих марок 5 мм, геодезическими измерениями определяют координаты точек, связывающих облака / и/, где / кратно трем. В ходе рекогносцировки уточняют места расположения пунктов съемочной сети, а также сканерных марок. В [35, 69] показано, что для лучшего ориентирования облаков точек геометрия расположения сканерных марок должна быть равномерной по периметру облака. При использовании плоских сканерных марок рекомендуется по возможности их надежно закреплять на стенах зданий и сооружений, опорах контактной сети и мачтовых светофоров. Составляют абрис станции, где указывают места смены шпал и рельсов, наличие изолирующих стыков. Выполнив проектирование и рекогносцировку, приступают к созданию съемочной сети первого уровня.
При создании съемочной сети пункты необходимо надежно закреплять. Не рекомендуется закреплять их в междупутье, вблизи оси пути, в щебеночном или ином балласте.
Диапазон действия дальномера фазовых сканеров не превышает 80 м, поэтому полученное при сканировании облако точек не будет превышать 160 м в диаметре. Обычно длина станционных путей составляет 850 м или 1050 м. Поэтому при прокладке сканерного хода будет получено примерно 7-10 облаков точек. Учитывая, что для обеспечения точности прокладки сканерного хода геодезическими измерениями необходимо определять координаты марок, расположенных на конце каждого третьего облака, для уменьшения погрешностей их определения пункты сети первого уровня располагают не только в горловинах станции, но и в середине станционного парка (рис 9).
Для увеличения избыточности измерений и повышения точности положения пунктов по результатам уравнивания съемочную сеть первого уровня рекомендуется создавать как линейно-угловую. При невозможности обеспечения прямой видимости между пунктами выполняют спутниковые определения или прокладывают ходы полигонометрии 4 класса с длинами сторон не менее 250 м. Согласно [41], при прокладке таких ходов средние квадратические погрешности взаимного положения пунктов сети не превысят 5 — 7 мм.
Экспериментальные исследования способов математической обработки геодезических сетей, построенных сканерными измерениями
Для отработки технологии сканерной съемки железнодорожных станций провели практический эксперимент, в ходе которого выполнили сканерную съемку части станции Шоссейная Октябрьской железной дороги.
Съемочную сеть первого уровня, состоящую из четырех пунктов, создали в станционной системе координат, проложив по пунктам сети ход полигоно-метрии 1 разряда и ход геометрического нивелирования IV класса. Ось х станционной системы координат направили вдоль оси главного пути и ось у перпендикулярно ей. Математическую обработку измерений выполнили в программном комплексе Credo. Средние квадратические погрешности взаимного положения пунктов сети по результатам уравнивания не превысили 7 мм.
Сканерную съемку выполнили с помощью сканера Leica HDS3000, проложив сканерный ход между противоположными концами участка станции. В качестве опорных и связующих точек использовали характерные точки объекта съемки, координаты которых определили электронным тахеометром с точностью не хуже 3 мм. В ходе сканерной съемки получили четыре облака точек, которые объединили между собой в единую модель в программном обеспечении Leica Cyclone в следующей последовательности. Первое облако по опорным точкам ориентировали относительно станционной системы координат. Второе облако ориентировали относительно первого по связующим точкам и так далее до последнего облака, получив висячий сканерный ход и построив модель станции в виде облака точек. Полученные из модели и по результатам измерений электронным тахеометром координаты связующих и опорных точек сравнили между собой. Расхождения представлены в табл. 5.
Расхождения координат характерных точек висячего сканерного хода, полученных из модели и вычисленных по результатам измерений электронным тахеометром № характерной точки Назначениехарактерныхточек Координаты, полученные из модели, м Координаты, полученные по результатам измерений электронным тахеометром,м Разность координат, мм JC У Н X У Н Ах ЛУ АН 1 Ориентирование 1 облакаотносительно станционнойсистемы координат 2982,019 984,614 13,831 2982,021 984,611 13,833 _2 +3 -2 2 3034,507 999,173 10,144 3034.503 999,173 10,141 +4 0 +3 3 3040,363 997,909 10,673 3040.369 997,912 10,672 -6 -3 + 1 4 Объединение облака 1 и облака 2 2958,587 987,729 11,404 2958,583 987,741 11,413 +4 -12 -9 5 2968,792 997,777 16,103 2968,779 997,783 16,108 +13 -6 -5 6 2946,827 987,715 11,037 2946,820 987,720 11,043 +7 -5 -6 7 8 Объединениеоблака (1-2)иоблака 3 2968,126 997,760 16,060 2968,121 997,772 16,052 +5 -12 +8 2946,727 987,721 10.949 2946,725 987,710 10.946 +2 +11 +3 9 2975,306 990,510 12,334 2975,321 990,524 12,340 -15 -14 -6 10 Объединениеоблака (1-2-3)и облака 4 2844,628 997,447 11,927 2844,606 997,466 11,909 +22 -19 +18 11 2844,615 997,151 11,161 2844,597 997,130 11,155 +18 +21 +6 12 2907,761 1007,322 10,478 2907,780 1007,345 10,455 -19 -23 +23 13 Опорные точки для уравнивания сканерного хода 2707,594 987,239 11,320 2707,568 987,264 11,305 +26 -25 + 15 14 2755,984 1001,019 12,891 2755,973 1004,006 12,864 +21 +13 +27 15 2767,946 1000,605 10,568 2767,923 1000,583 10.550 +23 +22 +18 После этого по формуле (33) рассчитали поправки в координаты связующих точек. Используя связующие точки как опорные, в программном обеспечении Leica Cyclone каждое облако ориентировали относительно станционной системы координат и объединили их между собой, выполнив таким образом приближенное уравнивание хода. Полученные после этого значения расхождений координат связующих точек модели станции и координат, вычисленных по результатам измерений электронным тахеометром, представлены в табл. 6. Таблица 6 Расхождения координат характерных точек приближенно уравненного сканерного хода, полученных из модели и вычисленных по результатам измерений электронным та хеометром иг№ характерной точки Назначениехарактерныхточек Координаты, полученные из модели, м Координаты, полученные по результатам измерений электронным тахеометром,м Разность координат, мм
Как видно из табл. 6, полученные после приближенного уравнивания сканерного хода равномерным распределением плановых и высотных невязок расхождения координат составили в среднем около 15 мм. Допустимые средние квадратические погрешности пунктов съемочной сети не должны превышать 5 мм. На основе этого был сделан вывод, что для математической обработки ска 87 нерных измерений при съемке железнодорожных станций приближенное уравнивание применять нельзя.
На основе полученной после приближенного уравнивания сканерного хода единой точечной модели станции с учетом предложений, отраженных в п. 3.4, в программном продукте Cyclone построили топографический план и трехмерную векторную модель железнодорожной станции. Доработку и окончательное оформление выполнили в программном пакете Autocad. В ходе оформления сравнили три контрольных расстояния, измеренных по топографическому плану и цифровой трехмерной модели с результатами измерений рулеткой на местности. Расхождения не превысили 2 см.
Фрагмент цифровой трехмерной векторной модели железнодорожной станции, построенной по результатам сканерной съемки. Фрагмент созданной по результатам сканерной съемки цифровой трехмерной векторной модели железнодорожной станции представлен на рис. 20, а топографического плана на рис. 21.
