Картометрический способ измерения координат

Содержание

Кадастр недвижимости
С.А. Атаманов С.А. Григорьев
7.4.2. Картометрический и фотограмметрический методы
Картометрический и фотограмметрический методы

Кадастр недвижимости

С.А. Атаманов С.А. Григорьев

Учебно-справочное пособие для кадастровых инженеров

Последние обсуждения по этой теме на сайте Ассоциации кадастровых инженеров Cadastre.ru:

Ваш браузер не поддерживает фреймы.

Прокомментируйте или задайте вопрос на портале Cadastre.ru

Последние обсуждения по этой теме на сайте Ассоциации кадастровых инженеров Cadastre.ru:

Ваш браузер не поддерживает фреймы.

Прокомментируйте или задайте вопрос на портале Cadastre.ru

По вопросам выполнения геодезических и кадастровых работ, оформления земельных участков, проведения земельных экспертиз обращайтесь на сайт НПО МИИГАИК или по телефону (495) 774-88-15.

7.4.2. Картометрический и фотограмметрический методы

Картометрический метод заключается в определении координат межевых знаков по картографическому материалу. Выбор масштаба картографического материала зависит от требуемой точности. Как правило, используются карты крупного масштаба: 1:100 — 1:5000.

На картографическом материале, как правило, отображается квадратная координатная сетка зональной системы плоских прямоугольных координат. Стороны квадратов этой сетки обычно выражаются целым числом киллометров, поэтому ее называют километровой сеткой. Линии километровой сетки, проведенные с севера на юг параллельны осевому меридиану зоны (ось X), а линии, проведенные с запада на восток — параллельны экватору (ось Y).

Рассмотрим рисунок 47&nbsp . Для определения плоских прямоугольных координат точки на карте находят квадрат километровой сетки в котором она находится, а затем опускают из точки перпендикуляры к сторонам квадрата. С помощью масштаба картографического материала определяют длины перпендикуляров. Зная значение координат линий квадрата километровой сетки вычисляют искомые значения координат точки.

Рисунок 47 — Картометрический метод

Фотограмметрический метод заключается в определении координат межевых знаков по снимкам, полученным в результате дистанционного зондирования Земли.

Согласно Приказу Роскартографии от 26.01.2000 N 10-пр «Виды и процессы геодезической и картографической производственной деятельности. Термины и определения. ОСТ 68-14-99»

Фотограмметрия — научная дисциплина и область техники, задачей которой является получение метрической, спектральной и семантической информации по снимкам.

Фотограмметрическая съемка — съемка, результатом которой являются фотографические изображения в визуализированном или цифровом виде, пригодные для целей последующей фотограмметрической обработки.

При определении местоположения характерных точек, совмещенных с контурами географических объектов, изображенных на карте (плане) или аэрофотоснимке, СКП принимается равной Мt = К*М. Где М – знаменатель масштаба карты или аэроснимка.

для фотограмметрического метода К принимается равным графической точности (например, при определении местоположения характерных точек по фотоснимкам – 0,0001 м);
для картометрического метода:

для населенных пунктов К принимается равным 0,0005 м;
для земель сельскохозяйственного и иного назначения К принимается равным 0,0007 м.

(Проект Приказа Минэкономразвития России «Об утверждении требований к точности и методам определения координат характерных точек границ земельного участка, а также характерных точек контура здания, сооружения или объекта незавершенного строительства на земельном участке»)

Все права защищены согласно российскому законодательству. Вся информация, размещённая на данной веб-странице, предназначена только для персонального использования и не подлежит дальнейшему воспроизведению или распространению в какой-либо форме, иначе как с письменного разрешения авторов. Разрешается частичное цитирование с обязательным указанием ссылки на источник.

Источник

Картометрический и фотограмметрический методы

Картометрический и фотограмметрический методы

Рассмотрим рисунок 44. Для определения плоских прямоугольных координат точки на карте находят квадрат километровой сетки в котором она находится, а затем опускают из точки перпендикуляры к сторонам квадрата. С помощью масштаба картографического материала определяют длины перпендикуляров. Зная значение координат линий квадрата километровой сетки вычисляют искомые значения координат точки.

Рисунок 44 — Картометрический метод

ФОРМУЛЫ СКП ДЛЯ КАРТОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА

1500

Н2

1. Первый случай – непосредственно на топографической карте или плане.

В данном случае координаты каждой точки измеряются циркулем измерителем и линейки с поперечным масштабом.

Как известно, погрешность графического определения длины линии равна 0,2 мм в масштабе карты или плана. Тогда:

М2(t) = Mx2 + My2

М(t) = Mx2 + My2 = (0,2(M/1000))2 + (0,2(M/1000))2 = 0,2(M/1000) 2

Например: Масштаб топографического плана 1:М = 1: 500

В 1см – 5 м, в 1мм – 0,5м, в 0,1 мм – 0,05 м, 0,2 мм – 0,10 м, таким образом, Мх =0,10м, Му =0,10м, следовательно, М(t) = 0,14 м.

Для Масштаба 1:М = 1:10 000, М (t) = 2,83

2. Второй случай – по подложке (растровому изображению)

1500

Н2

По растру определяются координаты четырех перекрестий координатной сетки и сравнивают с истинными координатами. Фактически определяется качество сканирования топографической карты или плана.

1. dX1 = Xr 1 – X1; dY1 = Yr 1 – Y1

2. dX2 = Xr 2– X2; dY2 = Yr 2 – Y2

3. dX3 = Xr 3 – X3; dY3 = Yr 3 – Y3

4. dX4 = Xr 4 – X4; dY4 = Yr 4 – Y4

Mx = S (dXi )2 My = S (dYi )2

М(t) = Mx2 + My2 = S (dXi )2 + S (dYi )2

Согласно Приказу Роскартографии от 01.01.2001 N 10-пр «Виды и процессы геодезической и картографической производственной деятельности. Термины и определения. ОСТ «

для населенных пунктов К принимается равным 0,0005 м; для земель сельскохозяйственного и иного назначения К принимается равным 0,0007 м.

Аналитический метод определения координат – это получение координаты новых точек в результате расчетов или в геоинформационной системе.

4. Точность определения площади земельных участков

Кадастровый номер или обозначение

Формулы, примененные для расчета предельно допустимой погрешности определения площади земельного участка (∆Р), м2

∆Р = 3,5 *M(t) * S

Формула для расчета предельно допустимой погрешности определения площади земельного участка (∆Р), м2:

Средняя квадратическая ошибка Mt положения межевого знака относительно ближайшего пункта исходной геодезической основы не более, м

Допустимые расхождения при контроле межевания, м

Земли поселений (города)

Земли поселений (поселки, сельские населённые пункты); земли, предоставленные для ведения личного подсобного хозяйства, садоводства, огородничества, дачного и индивидуального жилищного строительства

Земли промышленности и иного специального назначения

Земли сельскохозяйственного назначения (кроме земель, указанных в п.2), земли особо охраняемых территорий и объектов

Земли лесного фонда, земли водного фонда, земли запаса

Примечание: Предельная средняя квадратическая погрешность межевого знака равна удвоенному значению M(t).

Метод спутниковых геодезических измерений

Способы позиционирования можно разделить на две группы:

автономные (15—30 м); дифференциальное (1—5 м);

относительные фазовые измерения:

статическое (5—10 мм); кинематическое (10—30 мм).

Наблюдения, выполняемые на одном пункте независимо от измерений на других станциях, называются автономными. Автономные наблюдения очень чувствительны ко всем источникам погрешностей, обеспечивают точность определения координат от нескольких метров и используются для нахождения приближенных координат.

Для повышения точности абсолютные измерения можно выполнять одновременно на двух пунктах: базовой станции, расположенной на точке с известными координатами (обычно пункте государственной геодезической сети), и подвижной станции, установленной над определяемой точкой.

На базовой станции измеренные расстояния до спутников сравнивают с вычисленными по координатам и определяют их разности. Эти разности называют дифференциальными поправками, а способ измерения — дифференциальным. Дифференциальные поправки учитываются в ходе вычислений координат подвижной станции после измерений либо при использовании радиомодемов уже в процессе измерений.

При увеличении расстояния между станциями точность падает. Для повышения точности измерений увеличивают время наблюдений, которое может колебаться от нескольких минут до нескольких часов.

При кодовых измерениях сигнал каждого спутника содержит его эфемериды — данные о его местоположении, позволяющие вычислить координаты спутника в земной системе координат, а также временную метку (время генерации сигнала – с использованием высокоточных атомных часов). Приемник, принимая сигнал от спутника, идентифицирует спутник по коду его сигнала, считывает временную метку и определяет время прохождения сигнала от спутника до приемника. Это позволяет вычислить дальность от приемника до спутника.

Однако, на приемнике сложно установить атомные часы, поэтому часы приемника и спутника идут не синхронно, а отличаются на некоторую поправку. Поэтому вычисленное расстояние от спутника до приемника называют псевдодальностью. Принципиальной формулой определения расстояния от спутника до приемника Rизм является формула 5

Где выражение под квадратным корнем — длина вектора, определенная через координаты спутника S и приемника P;
δts – для каждого спутника определяется с помощью станции управления и передается в составе навигационного сообщения;
δtа – предвычислятся на основе моделирования задержек прохождения сигнала через атмосферу.
Следовательно, формула содержит четыре неизвестных – координаты приемника и поправка за уход приемника.
Они определяются путем решения системы уравнений полученных по результатам одновременных наблюдений не менее 4 спутников.

Координаты определяются по результатам кодовых измерений с точностью около 3 м.

Кодовые измерения применяются при решении задач навигации. В геодезических работах кодовые измерения играют вспомогательную роль – служат для определения приближенных координат пунктов сети.

Для решения геодезических задач, когда необходимо получать координаты точек с высокой точностью, используют относительные измерения, при которых дальности до спутников определяют фазовым методом, и по ним вычисляют приращения координат или вектора между станциями, на которых установлены спутниковые приемники.

Различают два основных способа относительных измерений: статический и кинематический.

При статическом позиционировании, как и при дифференциальных измерениях, приемники работают одновременно на двух станциях — базовой с известными координатами и определяемой. После окончания измерений выполняется совместная обработка информации, собранной двумя приемниками. Точность способа зависит от продолжительности измерений, которая выбирается в соответствии с расстоянием между точками. Современные приемники позволяют достичь точности определения плановых координат (5—10 мм) + 1 — 2 мм/км, высотных — в 2 — 3 раза ниже.

Кинематические измерения позволяют получать координаты точек земной поверхности за короткие промежутки времени. При этом вначале статическим способом определяют координаты первой точки, т. е. выполняют привязку подвижной станции к базовой, называемую инициализацией, а затем, не прерывая измерений, передвижной приемник устанавливают поочередно на вторую, третью и т. д. точки. Для контроля измерения завершают на первой точке либо на пункте с известными координатами, где выполняют статические наблюдения. Точность кинематического способа составляет 2 — 3 см в плане и 6 — 8 см по высоте.

При фазовых измерениях точные геодезические измерения выполняют на несущих частотах L1 и L2 (в одночастотных приемниках – только на частоте L1). При этом измеряют разности фаз между колебаниями, принятыми от спутника, и колебаниями такой же частоты, выработанными в приемнике.

Принципиальной формулой определения расстояния от спутника до приемника является формула 6

Где N – число полных периодов изменения фазы за время прохождения сигналом расстояния от спутника до приемника:
f – частота несущих колебаний.

В общем, для определения координат пунктов с помощью спутниковой аппаратуры выполняют следующие работы:

подготовительные, которые включают составление проекта сети, рекогносцировку и уточнение проекта, закладку центров на определяемых пунктах; измерения, которые включают развертывание аппаратуры, соединение кабелями ее частей, центрирование и ориентирование антенны, определение высоты антенны, установку карты памяти, ввод названия пункта и высоты антенны, выбор нужного режима измерений, после чего измерения и регистрация результатов выполняются автоматически; обработку результатов измерений с использованием программных пакетов, прилагаемых к спутниковой аппаратуре.

Основные методы съемки с применением спутниковых геодезических приборов приведены в таблице 16.

Таблица 16 — Параметры, характеризующие точность определения положения

кинематика и кинематика в реальном времени

Режим «Статика» используются для измерений с высокой точностью. Высокая точность достигается длительными измерениями (45-60 мин) на двух или нескольких пунктах. Один из приемников принимают за базовый и устанавливается на пункт с известными координатами. Положение остальных приемников-роверов определяется относительно базового. Такая длительность измерений вызвана необходимостью определения целочисленной неоднозначности фаз в начале сессии.

Измерения в этом режиме выполняют, как правило, на больших расстояниях между пунктами (свыше 15 км). Время наблюдений зависит от расстояния между пунктами, числа спутников, состояния ионо — и тропосферы, требуемой точности и составляет обычно около 1 часа.

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 и обрабатываются с помощью специальных программ с целью определения неизвестных координат пунктов

Точность метода при использовании фазовых наблюдений:

для двухчастотных приемников:

в плане: 5 мм + 1 мм/км * D; по высоте: 10 мм + 1 мм/км * D.

для одночастотных приемников:

в плане: 5 мм + 1 мм/км * D — (при D 10 км); по высоте: 10 мм + 2 мм/км * D).

Режим «Быстрая статика» позволяет сократить продолжительность измерений, благодаря возможности применения на линиях до 15 км активных алгоритмов разрешения неоднозначности. Продолжительность наблюдения в этом режиме составляет 5—20 мин.

Режим «Реоккупация» используется, когда нет одновременной видимости на необходимое число спутников. Тогда измерения выполняют за несколько сеансов, накапливая нужный объем данных. На этапе компьютерной обработки все данные объединяют для выработки одного решения.

Режим «Кинематика» служит для определения координат передвижной станции в ходе ее перемещения. При работе в этом режиме необходимо, чтобы приемники на базовой и передвижной станциях поддерживали непрерывный контакт со спутниками в течение всего времени измерений. До начала движения выполняют инициализацию – разрешение неоднозначности фазовых измерений.

Если имеется цифровой радиоканал и данные с базового приемника в процессе измерений можно передавать на подвижную станцию, координаты получают в режиме реального времени, т. е. непосредственно на определяемой точке.

Режим «Cтой–иди» — такая разновидность кинематического режима, когда передвижную станцию перемещают с точки на точку, делая на каждой точке остановку и выполняя для повышения точности несколько эпох измерений в течение 5—30 с. Используются фазовые измерения от четырёх или более спутников, общих для ровера и базы. Для достижения точности на уровне сантиметра сначала нужно инициализировать измерения с целью определения целочисленных неоднозначностей фаз. Инициализация обычно выполняется установкой антенн базы и ровера на жесткую штангу (искусственную базовую линию).

Рисунок 45 — Работа с GPS-приемником на станции

Навигационной задачей принято называть нахождение пространственно-временных координат потребителя и составляющих вектора его скорости, в совокупности называемых вектором потребителя. В результате решения навигационной задачи в общем случае должны быть найдены пространственные координаты потребителя (х, у, z), поправка t к шкале времени потребителя относительно шкалы времени спутниковой навигационной системы и составляющие вектора скорости как производные от координат потребителя во времени.
Потребитель имеет возможность измерять задержку сигнала и доплеровский сдвиг частоты (радионавигационные параметры), а также выделять из сигнала данные альманаха и эфемерид (навигационное сообщение). Геометрические параметры, которые соответствуют радионавигационным, принято называть навигационными параметрами. Функциональную связь между навигационными параметрами и вектором потребителя называют навигационной функцией. Конкретный вид функции определяется многими факторами: системой координат, характером движения потребителя и т. п.

Системы координат, государственные, местные системы координат

Системы координат (СК) установлены Постановлением Правительства РФ от 01.01.01 года N 568 «Об установлении единых государственных систем координат»:

1. Система геодезических координат 1995 года (СК-95) — для использования при осуществлении геодезических и картографических работ начиная с 1 июля 2002 года;

2. Геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90) — для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач.

При выполнении геодезических работ для целей ведений кадастра в настоящее время используются следующие основные системы координат (СК): СК 1942 года, СК 1963 года, СК 1995 года, местные СК.

За отсчетную поверхность в СК-95 принят эллипсоид Красовского. Малая полуось эллипсоида совпадает с осью Z, остальные оси системы координат СК-95 лежат в его экваториальной плоскости, при этом плоскость начального (нулевого) меридиана совпадает с плоскостью XZ этой системы.

Система координат 1995 года установлена так, что ее оси параллельны осям геоцентрической системы координат. Положение начала СК-95 задано таким образом, что значения координат пункта государственной геодезической сети Пулково в системах СК-95 и СК-42 совпадают.

За отсчетную поверхность в государственной геоцентрической системе координат ПЗ-90 принят общий земной эллипсоид со следующими геометрическими параметрами:

большая полуось 6378136 м;

СК-42 создавалась в первой половине XX века. В качестве координатной поверхности в этой системе используется поверхность эллипсоида Красовского.

При установлении системы координат 1942 года в уравнивание вошли 87 полигонов пунктов астрономо-геодезической сети, покрывавших большую часть Европейской территории СССР и узкой полосой распространяющих координаты до Дальнего Востока. Обработка выполнялась на эллипсоиде Красовского редуцированием данных геодезических измерений с земной поверхности через поверхность уровня моря на поверхность референц-эллипсоида. Определение высот квазигеоида и составляющих уклонений отвесных линий, необходимых для такого редуцирования, выполнялось с использованием гравиметрических данных: сначала для повышения точности интерполяции астрономо-геодезических уклонений отвеса и для расчета приращений высот квазигеоида, а затем с развитием гравиметрического метода высоты квазигеоида и составляющие уклонений отвесных линий определялись независимо от астрономо-геодезических данных.

Постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 года № 000 на основе результатов выполненного уравнивания была введена единая система геодезических координат и высот на территории СССР — система координат 1942 года.

Временно введенная в 1963 г. в качестве системы координат для гражданских пользователей СК-63 была прогрессивной для своего времени, так как основывалась на трехградусных зонах.

Система координат СК-63 была отменена Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 01.01.01 года за № 000-85, однако разрешено использование созданных в ней топографо-геодезических и картографических материалов и данных, но без создания в этой системе новых материалов и данных.

Под местной системой координат понимается условная система координат, устанавливаемая в отношении ограниченной территории, не превышающей территорию субъекта Российской Федерации, начало отсчета координат и ориентировка осей координат которой смещены по отношению к началу отсчета координат и ориентировке осей координат единой государственной системы координат, используемой при осуществлении геодезических и картографических работ.

Местные системы координат устанавливаются для проведения геодезических и топографических работ при инженерных изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, межевании земель, ведении кадастров и осуществлении иных специальных работ.

Обязательным требованием при установлении местных систем координат является обеспечение возможности перехода от местной системы координат к государственной системе координат, который осуществляется с использованием параметров перехода (ключей).

Каждая местная система координат может создаваться с одной или несколькими трех или шести градусными зонами. Параметры местных систем координат и ключи перехода к государственной системе координат (формулы и правила, по которым координаты точек в одной системе можно получить в другой системы) устанавливает Росреестр по согласованию с Минобороны РФ.

Иногда на небольших территориях применяют условные системы координат. Выбирается условное начало, как правило, это пункт ГГС. Этот пункт должен быть связан с действующей на этой территории СК. Все полученные координаты перевычисляются в СК, действующую на этой территории.

Для перехода необходимо знать Δх и Δу условного начала и разворот системы — Δα или располагать 2-мя исходными пунктами условной системы связанными с действующей СК. Также переход может быть осуществлен при наличии нескольких пунктов, координаты которых известны в той или системе. Чем больше таких пунктов, тем точнее можно получить ключи.

Источник