Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 6
1. Общие сведения о глобальных спутниковых навигационных
системах. 12
1.1. Структура глобальных навигационных систем ГЛОНАСС
и GPS, принципы их функционирования, источники
ошибок измерений, способы борьбы с ними. 14
1.2. Принцип функционирования глобальных навигационных
систем по определению координат местоположения
потребителя 17
1.3. Совместное использование глобальных навигационных
систем ГЛОНАСС и GPS. 20
1.4. Особенности использования глобальных спутниковых
систем в геодезии. 21
1.4.1. Разновидности дифференциального режима применения
глобальной навигационной системы. 23
Опыт применения глобальных навигационных систем для создания геодезических сетей. 26
Спутниковые приёмники для геодезического
применения. 33
Выводы 35
2. Геодезическая разбивочная основа для строительства
линейных транспортных сооружений. 36
Способы создания геодезических сетей для линейного транспортного строительства и их точность. 37
Системы координат и высот, используемые для создания геодезических сетей в линейном транспортном строительстве. 39
2.3.Классические способы создания геодезических сетей для
транспортного строительства; преимущества и недостатки. 40
Глобальная навигационная система как альтернатива геодезическим методам при создании геодезических сетей. 42
Геодезическая основа для строительства линейных транспортных сооружений. 42
2.5.1. Геодезическая основа для строительства Северо-
Муйского тоннеля. 44
2.5.2. Геодезическая основа для строительства большого
и малого 3-его автотранспортного кольца г. Москвы. 48
2.5.3. Геодезическая основа для строительства Лефортовского
тоннеля в составе 3-его автотранспортного кольца. 51
2.6. Геодезическая основа для строительства перспективных
(уникальных) объектов линейного транспортного
строительства. 54
Геодезическая основа для строительства тоннеля под Татарским проливом. 54
Геодезическая основа для строительства тоннеля под проливом Лаперуза. 56
2.6.3,Геодезическая основа для строительства тоннеля под
Беринговым проливом. 56
Выводы 60
3. Применение глобальной спутниковой навигационной системы
для геодезического обеспечения линейного транспортного
строительства 61
3.1. Способы применения глобальной навигационной системы. 65
Требования к технология наблюдений статическим способом. 65
Требование к технология наблюдений кинематическим способом. 66
Совместное применение глобальной спутниковой навигационной системы и наземных методов для создания геодезического обоснования. 67
Требование к навигационной спутниковой аппаратуре. 69
Результаты обработки полевых измерений спутниковой навигационной аппаратурой, выполненных в г.г. Москва и Казань. 70
Результаты обработки полевых измерений спутниковыми приёмниками по каркасной сети в г. Москвы 71
Результаты обработки полевых измерений спутниковыми приёмниками по каркасной сети в г. Казань 80
Исследование точности создания каркасных сетей и выбора исходных параметров геодезической сети. 87
3.5. Камеральная обработка опорных геодезических сетей
г.г. Москвы и Казань. 95
3.5.1. Результаты математической обработки опорной
сети г. Москвы. 98
3.5.2. Результаты математической обработки опорной
сети г. Казань. 101
3.6. Технология производства работ по созданию локальных
геодезических сетей (сетей сгущения) в районе
строительных площадок с использованием GPS. 103
3.6.1. Исследование точности создания локальных сетей
глобальной навигационной системой. 105
3.6.2. Исследование рабочей схемы создания локальных сетей в
районе строительной площадки. 108
Выводы. 112
4. Технология и организация использования глобальной
спутниковой навигационной системы в линейном транспортном
строительстве. 114
4.1. Производственная и технологическая структура организации
работ 116
4.2. Научно-техническое обоснование внедрения GPS в
геодезическое производство линейного транспортного
строительства. 119
4.3. Экономическое обоснование возможности применения GPS. 120
Выводы. 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
ЛИТЕРАТУРА 126
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
Строительство линейных транспортных сооружений, как и строительство любых других сооружений, требует создания геодезической сети. К объектам линейного транспортного строительства относят автомобильные дороги, железные дороги, метрополитены, транспортные тоннели, каналы, мостовые переходы. Большое количество линейных транспортных сооружений входит в состав морских портов и аэропортов.
Каждое линейное транспортное сооружение состоит из объектов. Продолжительность строительства этих объектов различна. К объектам с наибольшим сроком строительства относятся мосты, тоннели, а на метрополитене - станции. Именно такие объекты начинают строить в первую очередь и именно вблизи них начинают создавать геодезическое обоснование. Позже создают геодезическое обоснование на остальные объекты линейного транспортного сооружения. При этом возникает задача сведения разбивочной оси на всём протяжении объекта линейного транспортного строительства в единую линию в соответствии с точностными допусками, существующими для данного сооружения. Характерными случаями являются сбойки встречных забоев транспортных тоннелей, перегонных тоннелей и станций метрополитена, автомобильных и железных дорог с мостами и тоннелями.
Геодезическая сеть на данном линейном транспортном сооружении должна быть создана в единой системе координат, и иметь точность, регламентируемую нормативными документами. Наивысшие точностные требованью предъявляются к геодезической сети, обеспечивающей сбойку встречных забоев при строительстве метрополитенов и тоннелей. Пункты геодезической сети, обеспечивающие строительство каждого данного объекта как части единого линейного транспортного сооруженью, должны физически существовать во время строительства этого
объекта. Это требование не является легко выполнимым, поскольку в ходе строительства часть пунктов геодезической сети уничтожается или нарушается.
На основании изложенного можно сделать вывод о том, что методика и технология создания геодезического планового обоснования каждого линейного транспортного сооружения требует учёта многих факторов и решения целого комплекса проблем. Именно с этим автор диссертации сталкивается в ходе своей производственной деятельности. Одна из основных проблем связана с методами измерений.
До того, как в геодезическое производство были внедрены спутниковые методы, геодезические сети линейных транспортных сооружений создавали наземными методами, К настоящему времени стало ясно, что наземные методы не всегда могут обеспечить точностные требования предъявляемые к геодезическим сетям линейных транспортных сооружений. Не всегда удовлетворяют они и требованиям оперативности.
Мировой опыт показывает, спутниковые методы позволяют наиболее эффективно во всех отношениях создать геодезические сети. Вместе с тем понятно, что с появлением возможности использовать спутниковые методы невозможно совсем отказаться от использования наземных методов геодезических измерений. Невозможно также отбросить полученные ранее с помощью наземных методов геодезические данные. В частности, созданные наземными методами геодезические сети должны быть использованы в полной мере. Именно к пунктам таких сетей првязаны объекты и сооружения, существующие на территории вновь создаваемого линейного транспортного сооружения. Отсюда вытекает проблема совместного использования наземных и спутниковых методов.
Целью диссертационной работы является повышение точности геодезических сетей линейных транспортных сооружений и совершенствование методики создания этих сетей путём рационального сочетания результатов наземных и спутни-
ковых измерений. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи.
Рассмотреть условия и особенности объектов транспортного строительства применительно к их геодезическому обеспечению и созданию.
Описать используемую спутниковую аппаратуру с её программным обеспечением, принципы ее функционирования, технические и точностные возможности, особенности применения этой на аппаратуры на указанных объектах.
На основе решения задач по пунктам 1 и п. 2 определить точностные требования к созданию геодезических сетей, создаваемых спутниковыми методами и обеспечивающих строительство линейных транспортных сооружений.
Рассмотреть и проанализировать существующую методику создания геодезических сетей, линейных транспортных сооружений, достоинства и недостатки, этой методики, выявить проблемы существующие в данной области.
Разработать последовательность создания геодезических сетей для линейного транспортного строительства, обеспечивающую как можно меньшее количество классов сети. Данная технология должна обеспечивать возможно меньшую потерю точности при переходе от высшего класса к низшему. Она должна также обеспечивать наибольшую технологическую и экономическую эффективность работ.
6. Разработать усовершенствованную методику и технологию создания геоде
зических сетей для объектов линейного транспортного строительства, позволяю
щую устранить выявленные недостатки путём рационального сочетания результа
тов наземных и спутниковых измерений. Разработанная методика не должна вно
сить недопустимых и необоснованных искажений координат пунктов геодезиче
ской сети, созданной наземными методами, не снижая при этом точности резуль
татов спутниковых измерений.
Актуальность диссертационной работы определяется следующим. Транспортное строительство в России во многом определяет развитие страны. Строительст-
во транспортных магистралей различного назначения (метрополитены, железные дороги, автомобильные дороги, аэропорты, морские порты, тоннели) позволяет осваивать новые месторождения полезных ископаемых, улучшать грузопассажирские перевозки. Особое место в транспортном строительстве занимает строительство метрополитенов, которые существенно улучшают пассажирские перевозки и разгружают городские автотранспортные магистрали больших городов. Поставленная правительством задача об ускоренном экономическом развитии России через строительство транспортных магистралей вызвало существенный прирост капиталовложений в эту отрасль производственной деятельности.
Любое строительство, и, в частности, строительство линейных транспортных сооружений, для вынесения проекта в натуру требует до начала строительства создать геодезическое обоснование, а при строительстве - поддерживать его в состоянии, пригодном для эксплуатации на период строительства. Сокращение сроков строительно-монтажных работ потребовало более оперативного создания геодезического обоснования с применением спутниковых технологий.
Научная новизна диссертационной работы определяется тем, что в ней усовершенствована последовательность создания геодезических сетей для обеспечения линейного транспортного строительства, а также усовершенствована методика и технология создания геодезических сетей для объектов линейного транспортного строительства, основанная на рациональном сочетании результатов наземных и спутниковых измерений.
На основе экспериментальных производственных измерений разработана последовательность создания геодезического обоснования для линейного транспортного строительства, включающая три класса сетей: каркасная сеть, опорная сеть и локальная сеть (сеть сгущения).
Разработан алгоритм выбора исходных данных для согласования результатов спутниковых измерений с данными (координатами пунктов) существующих геодезических сетей. Соответствующая процедура включает оценку точности суще-
ствующей геодезической сети, созданной наземными методами, и позволяет получать наименьшие искажения этой существующей сети (поправки в координаты пунктов получаются наименьшими).
Экспериментально подтверждена возможность и целесообразность создания локальных геодезических сетей линейного транспортного строительства с использованием глобальной спутниковой системы.
Разработана технология совместного использования наземных и спутниковых измерений для создания локальных геодезических сетей.
Практическая значимость работы определяется тем, что выполненные разработки позволяют существенно повысить точность геодезического обоснования, что обеспечивает высокую точность выполнения строительно-монтажных работ. Кроме того, выполненные разработки повышают техническую и экономическую эффективность работ.
Личный вклад автора состоит в следующем. Автор лично и самостоятельно поставил и решил все перечисленные выше задачи диссертации. Автор лично разработал все описанные в диссертации технологии и методики. Полученные результаты прошли практическую (экспериментальную) проверку на основе полевых материалов, полученных при личном участии автора в составе полевых бригад.
Внедрение результатов работы, как указано в "Акте внедрения" (см. Приложение №7), осуществлено при создании геодезического обоснования строительства Московского метрополитена. В акте, а частности, сказано, что разработки автора позволили повысить точность определения координат пунктов геодезической сети и сократить время создания геодезического обоснования.
Апробация результатов диссертационной работы. Результаты выполненных автором исследований, изложенные в диссертации, докладывались на Конференции пользователей и дилеров оборудования фирмы Magellan-Ashtech 23-24 сентября 1998 года в г. Москве и были одобрены.
Публикации. Содержание диссертации опубликовано в тех научных статьях.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложений.
Диссертация изложена на 160 стр. и содержит 46 табліщ, 18 рисунков, 7 приложений на 27 станицах и библиографию из 71 наименований, из них 20 на английском языке.
