Создание учебного геодезического полигона

Ключевые слова:геодезический полигон, глобальные навигационные спутниковые системы.

Геодезистам, людям привыкшим покорять земные просторы, территории аудиторий совсем недостаточно. Подготовка студентов по специальности «Прикладная геодезия» предусматривает большое количество практических занятий, которые включают в себя угловые, линейные и высотные измерения. Геодезия — это точная наука, и слова «примерно» в геодезии быть не должно. Поэтому необходимо вести жесткий контроль измерений, которые мы выполняем, ведь от нас требуют очень точные результаты измерений.

Для того, чтобы достигнуть положительных результатов и высокой точности недостаточно только лишь профессиональных навыков и умений, необходимо создание условий проведения этих измерений. Для этого мы разработали и реализовали проект по созданию учебного геодезического полигона на базе нашего техникума. Подобного рода полигона у нас не было, а без него невозможно обеспечить полноценный учебный процесс по многим геодезическим дисциплинам, а соответственно и стать квалифицированным специалистом.

Сегодня, при создании геодезических полигонов особое внимание уделяется использованию устройств глобальных навигационных спутниковых систем, применяемых для определения точных координат пунктов. К сожалению алгоритмов построения учебных геодезических полигонов с применением в литературе не описываются, а представлена информация лишь о построении геодезических сетей. Соответственно данная работа может стать основой для создания учебных полигонов, а также новых исследовательских работ с применением систем спутникового позиционирования.

Цель проекта:

— создание эталонного учебно-геодезического полигона, пункты которого по своей конструкции и точности будут отвечать всем критериям документа «Общие технические требования РТМ 68–8.20–93». [1, с. 5],

Так как данный полигон создается для учебных целей, мы выполнили закладку и определение координат шести пунктов, которые станут основой для новых исследовательских работ и для создания эталонного геодезического полигона.

Задачи:

-        изучить опыт и методики создания геодезических полигонов;

-        провести подготовительную работу по закладке геодезического полигона;

-        выполнить практическую реализацию проекта.

Обзор литературы показал, что подобные полигоны существуют при многих учебных заведениях. Одним из передовых эталонных полигонов в РФ является Заокский геополигон МИИГАиК, на Украине — полигон при Институте геодезии Национального университета «Львовская политехника» (г.Львов). [2, с. 6], Одним из крупнейших в мире полигонов является полигон в США — Western Test Range, до 1965 — Тихоокеанский полигон — космодром США в районе г. Лос Анджелес, шт. Калифорния, объединяющий несколько полигонов и баз (Ванденберг, Пойнт Аргуэльо и др.). Полигоны начали создаваться еще в 60-х годах прошлого столетия. К сожалению, точного описания последовательности создания геодезических полигонов, в источниках найти не удалось. Тем не менее, есть чёткие требования регламентирующие составляющие элементы геодезического полигона, а именно:

-        образцовый базис,

-        сеть микротриангуляции,

-        нивелирный полигон,

-        образцовый азимут,

-        контрольно-поверочная сеть,

-        гравиметрический пункт.

Эти требования легли в основу нашего проекта. Так как полигон создается для учебных целей, мы выполним закладку и определение координат шести пунктов, которые станут основой для новых исследовательских работ, а в будущем для создания эталонного геодезического полигона.

В нашем проекте предметом исследования будут являться созданная система пунктов Т1-Т6, которые будут закреплены по территории техникума. Координаты данных пунктов будут образовывать эталонные координаты учебного геодезического полигона Бугульминского машиностроительного техникума.

Рис. 1. Космоснимок территории БМТ

Работы по созданию геодезического полигона Бугульминского машиностроительного техникума были запланированы в следующей последовательности:

-          рекогносцировка местности и выбор мест закладки центров пунктов полигона;

-          непосредственная закладка (бетонировка) центров пунктов;

-          выполнение работ по подготовке высокоточных приборов и инструментов для измерений;

-          производство полевых измерений на созданном полигоне;

-          обработка измерений и уравнительные вычисления;

-          оценка точности измерений.

Комплект оборудования, использованного для обустройства геодезического полигона, включал в себя: базовую станцию (приемник Trimble R7 GNSS, спутниковая антенна Zephyr Geodetic), два репитера радиосигнала от базовой станции (два радиомодема Pacific Crest ADL Vantage Pro) и шесть передвижных приемникoв (приемники Trimble R7 GNSS, спутниковые антенны Zephyr.) Передвижные приемники оснащенные полевыми контроллерами TSC2.

Рис. 2. Устройства глобальных навигационных спутниковых систем

Перед началом производственных работ были выполнены необходимые статические измерения для развития опорной геодезической сети, которые заключались в следующем: базовый приемник и приемник с неизвестными координатами одновременно выполняют наблюдения и записывают данные в течение 15 минут — 3 часов. Такая длительность сессии вызвана необходимостью определения целочисленной неоднозначности фаз в начале сессии. Этому способствует и заметное изменение со временем конфигурации спутниковой системы. Одночастотные приемники используются для измерения баз длиной до 10–15 км, а двухчастотные — для баз длиннее 15 км (преимущества двухчастотных приемников заключаются в возможности адекватного моделирования эффекта воздействия ионосферы, а также меньшей продолжительности наблюдений для достижения заданной точности). После завершения сеансов наблюдений данные, полученные каждым приемником, собираются вместе, вводятся в компьютер и обрабатываются с помощью специальных программ с целью определения неизвестных координат пунктов. [3, с. 55]

Дальнейшая работа заключалась в обработке результатов полученных измерений с применением программного обеспечения Trimble Data Transfer, Trimble Business Centre и программы ArcView, позволяющих выполнить обеспечение контроля качества измерений, быструю обработку базовых GNSS линий, уравнивание геодезических сетей GNSS векторов методом наименьших квадратов, создание моделей поверхности, быстрое построение горизонталей и 3D-визуализация, расширенные возможности вычислений координат. Проделанная камеральная обработка показала, что средние квадратические ошибки в полигоне не превышают 5 секунд.

По результатам проделанной работы, были получены высокоточные координаты шести пунктов, благодаря которым, возможно дальнейшее обустройство геодезического полигона: создание совместно с профильными организациями геодинамического полигона, передачу координат с этих пунктов в здание техникума и закладка напольных реперов и определение их координат, которые позволят организовать учебный процесс независимо от погодных и температурных условий.

Таблица 1

Координаты пунктов точек учебного геодезического полигона

Практическая значимость данного полигона очень высока. Полигон позволяет проводить лабораторно-практические работы, выполнять измерения с максимально высокой точностью.

Пункты создаваемого полигона были исследованы и измерены с максимально высокой точностью, с применением современных технологий, высокоточного оборудования и компьютерных программ. Описанная в работе методика создания учебного геодезического полигона, может использоваться в дальнейшем как алгоритм при создании аналогичных полигонов с использованием систем спутникового позиционирования.

На данный момент работы по обустройству геодезического полигона не закончены. Его обустройство планируется продолжить в весенне-летний период, где планируются работы по закладке нивелирных марок и реперов.

Литература:

1.         РТМ 68–8.20–93 Полигоны геодезические общие технические требования — Москва, ЦНИИГАиК, 1994 г.

2.         Тревого И. С.- «Геопрофи» изд.1–2009 г.

3.         Прихода А. Г. GPS-технология геодезического обеспечения геолого-разведочных работ — Новосибирск: СНИИГГиМС,2008.-274 с.