Введение к работе
Актуальность темы. В городе Хеврон (Палестина) к настоящему моменту существует достаточно разветвленная канализационная сеть. Однако в связи с интенсивным его строительством имеется потребность проектирования и создания единой канализационной сети. Существующий план города морально устарел и не отвечает современным техническим требованиям проектирования на его основе такого сложного инженерного сооружения как единая канализационная сеть большого города. В этой связи чрезвычайно актуальным является выполнение полевых и камеральных работ по современным технологиям с целью создания крупномасштабного цифрового топографического плана города, который необходим для эффективного решения, как задачи проектирования канализационной сети, так и многих других инженерных задач.
В данной работе затронуты вопросы, касающиеся методов и методик выполнения полевых и камеральных работ, уравнивания и оценки точности геодезических измерений, которым посвящены работы известных учёных С.А. Коробкова, В.А. Коугия, Г.В. Макарова, А.С. Ярмоленко, М.Я. Брыня, В.Н. Баландина, В.Н. Ганьшина, И.П. Иваницкого. Кроме того, проведённые исследования выполнялись с учётом работ А.В. Комиссарова, Е.М. Медведева, А.И. Науменко, А. В. Середовича - известных учёных в области применения лазерно-сканирующих технологий для геодезических съёмок.
Цель работы. Разработка технологии создания крупномасштабного плана г. Хеврон с целью проектирования единой сети канализации города.
Идея работы заключается в обосновании технологической схемы создания цифрового топографического плана города на основе выполнения комбинированной тахеометрической и лазерно-сканирующей съемки.
Задачи исследования:
1. Изучить среду, условия и специфику производства топографо-геодезических работ.
2. Проанализировать вопросы, связанные с техническими нормативами создания планово-высотного обоснования.
3. Выбрать картографическую проекцию, методы и технические средства выполнения крупномасштабной топографической съемки.
4. Изучить влияния на точность и достоверность лазерно-сканирующей съемки местоположения марок внешнего ориентирования относительно прибора.
5. Выбрать алгоритмы и разработать на их основе программные модули для автоматизации решения линейной засечки, процедур уравнивания и оценки точности.
Методы исследования:
1) аналитико-математический метод оценки погрешности создания съемочного обоснования;
2) анализ данных геодезических изысканий, проводимых на объекте съёмки;
3) моделирование измерительных процессов ориентирования сканов по маркам внешнего ориентирования;
4) методы математической статистики для оценки результатов моделирования, и погрешностей съемочного обоснования.
Защищаемые научные положения:
1. В условиях ограничений применения спутниковых методов, основные принципы технологии создания цифрового крупномасштабного плана г. Хеврон базируются на комплексном сочетании методов тахеометрической съемки и лазерного сканирования, исходя из максимальной адаптации к условиям съемки.
2. На точность лазерно-сканирующей съемки существенно влияют геометрические параметры расположения марок внешнего ориентирования: их расстояние до лазерного сканера, превышение, горизонтальный угол между направлениями на смежные марки. Причём погрешности ориентирования сканов зависят от названных параметров экспоненциально.
3. Для оценки точности линейной засечки целесообразно использовать полученный на основе специальной функции формы алгоритм расчёта в виде разработанного программного модуля.
Научная новизна выполненной работы:
1. Для повышения оперативности составления и достоверности цифрового плана обоснован комплексный подход по совершенствованию топографической съемки, заключающийся в комбинированном использовании тахеометрического метода и лазерно-сканирующих технологий, для каждого из которых определены условия применения и технические требования. В частности, ведение абриса в цифровом виде.
2. Установлено, что для горизонтальных углов между направлениями на смежные марки 60120, чем больше превышение между этими марками, тем меньше погрешность определения высотного положения сканера при неизменном значении погрешности положения в плане. Для горизонтальных углов между направлениями на смежные марки 520выявлено, что чем больше превышение между марками, тем меньше погрешности определения положения сканера по высоте и в плане. Установлено, что чем больше расстояние между марками и сканером, тем больше высотная и плановая погрешности определения положения сканера. Выявленные закономерности носят экспоненциальный характер.
3. Разработан альтернативный алгоритм оценки точности положения точки одним числом с автоматизацией этой процедуры в среде специально разработанного программного модуля.
Достоверность результатов исследований:
Подтверждается большим числом экспериментальных данных по моделированию процедур и процессов геодезических измерений, работоспособностью по результатам тестирования разработанных программных модулей по обработке геодезических измерений, положительными результатами использования полученных выводов и рекомендаций в съёмочных работах лазерно-сканирующими системами.
Практическое значение диссертации:
- разработанная технология позволяет повысить точность и надежность создания цифрового крупномасштабного топографического плана города;
- предложены рекомендации по оптимизации схем расположения марок внешнего ориентирования, повышающие точность процедуры регистрации сканов в единой системе координат;
- разработанные программные модули, автоматизирующие процедуры решения, уравнивания и оценки точности линейной засечки адаптированы для данных условий и доведены до практического их использования при создании сети трилатерации;
- даны рекомендации по съемке и выносу проекта на участок строительства подземных коммуникаций.
Реализация результатов работы: Результаты диссертационной работы рекомендованы для выполнения съёмочных и камеральных работ при создании цифрового крупномасштабного топографического плана г. Хеврон и проектировании на этой основе единой канализационной сети.
Элементы теоретических и методических разработок диссертации внедрены в учебный процесс в Санкт-Петербургском государственном горном университете для студентов геодезических и маркшейдерских специальностей.
Апробация работы. Основное содержание диссертации докладывалось на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы инженерной геодезии» (г. Санкт-Петербург, 2009г.), Международной конференции «Проблемы безопасности на железно-дорожном транспорте» (г. Москва, 2009г.), на научном семинаре «Актуальные проблемы применения современных средств получения и обработки геопространственных данных при решении геодезических, маркшейдерских и кадастровых задач» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.), международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития маркшейдерского дела» (г. Екатеринбург, 2010 г.)
Публикации. Основное содержание работы отражено в 8 публикациях, из них 5 в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, определяемый ВАК Минобрнауки России
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка (109 литературных источника), изложенных на 116 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц, 33 рисунка.
Автор выражает благодарность научному руководителю доценту д.т.н. В.Н. Гусеву за оказанную методическую и техническую помощь в написании диссертационной работы и признательность доцентам кафедры маркшейдерского дела к.т.н. Е.М. Волохову и к.т.н. Г.П. Жукову за конструктивные замечания и советы по корректировке содержания автореферата и диссертации.
