Аналитический способ. Лекция 4. Определение плановых координат точек местности
Графический способ
Лекция 4. Определение плановых координат точек местности
Любой объект на местности можно описать с помощью координат точек, принадлежащих этому объекту.
• проводятся измерения на местности
• на бумаге в масштабе карты наносятся результаты измерений
• получается положение точки на карте
Неприменим для построения геодезических сетей из-за своей малой точности.
• проводятся определенные измерения на местности
• по измеренным значениям с помощью формул вычисляются координаты точки
Мы уже упоминали понятие точности. Прежде чем перейти к вопросу о геодезических измерениях, остановимся на нем подробнее.
Точность измерений выражает степень близости результата измерений к действительному значению измеряемой величины. Абсолютно точные измерения невозможны в силу комплекса причин. Измерения происходят в конкретных условиях, которые, в свою очередь, определяются факторами (внешней среды, объекта измерений, исполнителя, средств измерений). В процессе работы факторы не сохраняют стабильности, что и приводит к отклонению результата от истинного значения. Это отклонение называют погрешностью измерений.
Если условия измерений остаются, насколько это возможно, постоянными (одно средство измерения, один и тот же исполнитель), то говорят о равноточных измерениях.
Чтобы оценить точность измерений, необходимо классифицировать погрешности по природе их возникновения. Различают три вида погрешностей:
Грубые. Возникают в основном из-за ошибок человека, производящего измерения. Возможны в случае непредвиденного выхода из строя измерительного инструмента. Для исключения грубых погрешностей используют специальную методику измерений (контрольные отсчеты по разным счетным шкалам), специальные правила записи результатов измерений.
Систематические. Связаны с точностью инструментов и состоянием окружающей среды. Имеют явно выраженный закономерный характер, остаются постоянными на протяжении длительного времени или изменяются по определенному закону.
Систематические погрешности стремятся обнаружить и исключить посредством поверки инструментов, т.е. выполнения серии измерений эталонной величины. При обнаружении систематических погрешностей инструмент исправляют (юстировка) или вводят необходимые поправки в результаты измерений.
Случайные. Причинами могут быть остаточные систематические погрешности, несовершенство органов чувств человека, некоторые природные факторы и т.п. Эти погрешности имеют следующие свойства: их численные значения небольшие по абсолютной величине, появление положительных и отрицательных погрешностей равновероятно, малые по модулю значения встречаются значительно чаще, чем большие, чем больше ряд наблюдений, тем больше сумма погрешностей стремится к нулю.
Если проведены несколько (n) измерений одной и той же величины a (например, угла). При этом каждый раз получаются немного отличные друг от друга значения ( a1, a2, a3 и т.д.) то:
Среднее арифметическое значение числа
Среднее арифметическое конечного ряда случайных величин есть наиболее вероятное значение измеряемой величины. Это свойство среднего арифметического дает возможность отыскать наиболее точное значение определяемых величин из ряда многократных измерений, содержащих случайные погрешности.
Качество измерений устанавливает показатель «разброса» результатов относительно их среднего арифметического.
Средняя квадратическая погрешность измерений:
Установлено, что из 1000 равноточных независимых измерений 68 % случайных погрешностей не превышают значений M, 95,4 % — 2М, 99,7 % — 3М, лишь 0,3 % больше. Эта закономерность дает возможность установить предельно допустимое значение случайных погрешностей, например, для геодезических измерений 2,5 М.
Результатом влияния погрешностей на точность измерений являются невязки, т.е. расхождение теоретически вычисленных значений с измеренными. Невязки так же, как и погрешности, присутствуют при любом виде геодезических работ. Для каждого вида работ и класса точности невязкине должны превышать величин, установленных стандартами.
Выделяют несколько способов определения плановых координат. Основные – геодезические засечки, полигонометрия (геодезические ходы), триангуляция. Начнем с последнего.
Триангуляция – способ передачи плановых координат, основанный на измерении внутренних углов треугольника. Для вычисления координат точек в сети триангуляции необходимо иметь исходные данные: координаты двух точек в треугольнике.
Из прямоугольного треугольника:
Обратная геодезическая задача
По теореме синусов:
Из прямоугольного треугольника:
Прямая геодезическая задача
Для измерения горизонтальных и вертикальных углов на местности служат теодолиты. Точность теодолитов определяется средней квадратической погрешностью измерения горизонтального угла в лабораторных условиях. Значения погрешности указывает в маркировке инструмента. Например, теодолит Т30 предназначен для измерения углов с погрешностью 30” и т.д.
К основным узлам оптических теодолитов относятся: ориентирующее устройство (зрительная труба), угловые рабочие меры (горизонтальный и вертикальный лимбы), осевая система, отсчетные устройства. Подставка (трегер) с подъемными винтами предназначена для крепления теодолита к штативу, его центрирования и горизонтирования. Центрирование может проводиться с помощью отвеса или оптического центрира. Верхняя часть теодолита называется алидадой. Она свободно вращается относительно подставки.
Зрительная труба предназначена для наведения теодолита на отдаленные цели. Она имеет объектив и окуляр с встроенной сеткой нитей.
Лимбы в теодолитах располагают в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: горизонтальный и вертикальный круг. Лимбы выполняются в виде стеклянных круговых пластин с выгравированными штрихами градусной меры от 0 до 360.
Счетная система представляет собой систему призм, с помощью которой в поле зрения отсчетного микроскопа выводятся градусные фрагменты лимбов в соответствии с текущей ориентацией зрительной трубы.
Осевая система теодолита включает вертикальную ось (ось вращения алидады), ось вращения зрительной трубы и ось визирования.
При установке теодолита в рабочее положение горизонтальную линию задает ось уровня горизонтального круга – цилиндрический уровень. Поверка цилиндрического уровня – горизонтирование инструмента. Порядок выполнения. 2с.
Измерение горизонтальных углов – углов, лежащих в плоскости горизонта с вершиной в точке измерения между направлениями на местности из этой точки на две другие. Условия для измерений выбирают оптимальные, исключают рефракцию, плохую видимость. Полуприем, полный прием. Контроль 2с. Два значения угла. При допустимых 2с берут среднее как наиболее точное.
Полигонометрия заключается в разбивке полигонов на местности и прокладывании теодолитных ходов по точкам полигонов. Теодолитные ходы бывают трех видов.
Замкнутый ход начинается и заканчивается в твердой точке.
Разомкнутый прокладывается между двумя твердыми точками.
Висячий ход в случае необходимости продолжают от некоторых точек теодолитного хода для определения координат точек, находящихся в стороне от основного хода. Вследствие бесконтрольности не делают большой протяженности (300-400 м).
Предельная длина теодолитного хода зависит от точности определения координат и масштаба составляемой карты. 1 : 2 000 – периметр 2-3 км, 1 : 25 000 – 10-15 км.
Схема теодолитного хода
Угловая невязка fβ = ∑β — ∑βт
Допустимая угловая невязка fβдоп = 2m√n , где m – точность прибора, n – число углов хода
Измерения в теодолитном ходе
∆X = S * cos A ∆Y = S * sin A
Ведомость вычисления координат точек теодолитного хода
Источник
Способы определения координат
Глава 1. Системы координат
Глава 2. Способы определения координат
2.1 Государственная геодезическая сеть
2.2 Опорно–межевые сети
2.3 Плановое съемочное обоснование
Глава 3. Применение спутниковых методов определения координат
3.1Технология спутниковых методов
3.2 Характеристика GPS-аппаратуры
Глава 4. Съемочное обоснование
4.1 Создание съемочного обоснования
4.2 Характеристика прибора
Глава 5. Кадастровые работы в Ростовском муниципальном округе
5.1 Характеристика теодолитного хода
5.2 Кадастровая съемка
Спутниковые технологии появились в России в начале 1990-х гг; почти на 10 лет позднее, чем в США. Их преимущества перед обычными методами геодезии было настолько впечатляющими, что, они быстро стали находить в топографо-геодезическом производстве в России все более широкое применение.
Термин «GPS технологии» (или ГЛОНАСС/GPS технологии) применяется для способов определения координат с применением спутниковых радионавигационных систем (СРНС) – американской системы GPS и российской ГЛОНАСС. Каждая из этих СРНС при полном развертывании состоит из 24 спутников, вращающихся на орбитах с высотой около 20000 км. Спутники непрерывно передают сигналы, содержащие информацию об их положении и точном времени, а также дальномерные коды, позволяющие измерить расстояния.
Определение координат пользователя СРНС производится с помощью специальных спутниковых приемников, измеряющих либо время прохождения сигнала от нескольких спутников до приемника, либо фазу сигнала на несущей частоте. В первом случае расстояния измеряются с метровым уровнем точности, во втором случае – с миллиметровым уровнем точности. При этом реализован однонаправленный метод измерения расстояний, поскольку и GPS, и ГЛОНАСС являются беззапросными спутниковыми системами, допускающими одновременное использование их многими пользователями.
Каждый приемник может производить измерения либо независимо от других приемников, либо синхронно с другими приемниками. В первом случае, называемом абсолютным методом, достигает точность однократного определения координат по кодам порядка 1-15 м. Такой метод идеально подходит для навигации любых перемещающихся объектов, от пешеходов до ракет. Однако более высокую точность можно получать при одновременных наблюдениях спутников несколькими приемниками по фазовым измерениям. При такой методике наблюдений один из приемников обычно располагается в пункте с известными координатами. Тогда положение остальных приемников можно определить относительно первого приемника с точностью нескольких миллиметров. Этот метод GPS получил название относительного метода. При этом возможны измерения на расстояниях от нескольких метров до тысяч километров.
При обработке данных в реальном времени, то есть в процессе наблюдений на точке, спутниковая аппаратура дополняется радиомодемами и другими средствами беспроводной связи для взаимообмена данными между приемниками. Пост-обработка обычно выполняется более строго.
Методы GPS измерений можно разделить на статические и кинематические. При статических измерениях участвующие в сеансе приемники находятся на пунктах в неподвижном состоянии. Продолжительность наблюдений составляет от 5 минут (быстрая статика) до нескольких часов и даже суток, в зависимости от требуемой точности и расстояний между приемниками. При кинематических измерениях один из приемников находится постоянно на опорном пункте, а второй приемник (мобильный) находится в движении. Точность кинематических наблюдений немного ниже, чем в статике (обычно 2-3 см на линию до 10 км).
Обработка материалов измерений может выполнятся с помощью таких программ как Credo DAT, AutoCAD, GeoniCS, Панорама Карта 2008. Окончательным результатом обработки измерений является межевой план.
Кроме определения местоположения границ земельного участка также необходимы кадастровый учет и государственная регистрация.
Принципиальным достоинством спутниковых методов позиционирования является возможность определения координат в любое время суток и в любой точке. Отпадает необходимость наличия прямой видимости между исходными и определяемыми пунктами. Это позволяет экономить время и снижает стоимость определения координат.
Закон «О государственном земельном кадастре» и действующий сейчас закон «О государственном кадастре недвижимости» требуют определения координат не только границ участков, но и расположенных на них объектов недвижимости и точного определения площадей участков и объектов недвижимости. Знание соответствующих координат позволяет определять площади самым точным аналитическим методом, что очень важно для правильного исчисления земельного налога и рыночной цены участка.
Глава 1. Системы координат
Координатная основа Российской Федерации реализована в виде Государственной геодезической сети (ГГС), закрепляющей систему координат на её территории.
За отсчётную поверхность принят ориентированный в теле Земли эллипсоид Красовского.
Начало геодезической системы координат совпадает с центром эллипсоида. Ось вращения геодезической системы параллельна оси вращения Земли. Плоскость нулевого меридиана определяет положение начала счёта долгот.
В июне 2000 года постановлением правительства РФ на территории России введена Единая государственная система геодезических координат 1995 года (СК-95). СК-95 применяется при выполнении топографо-геодезических и топопографо-картографических работ. Точность системы геодезических координат СК-95 характеризуется средними квадратическими погрешностями взаимного положения смежных пунктов, равными 2 . 4 см. при расстоянии между ними до нескольких километров и 0.3 . 0.8 метров — при расстояниях от 1 до 9 тыс.км.
Система координат 1995 года строго согласована с системой координат «Параметры Земли» ПЗ-90 (через параметры связи между пространственными прямоугольными координатами обеих систем.) ПЗ-90 предназначена для навигационных целей и орбитальных полётов.
Государственная нивелирная сеть распространена в нашей стране в виде Балтийской системы, исходным пунктом которой является нуль Кронштадтского футштока.
В целях ведения государственного кадастра недвижимости, составления землеустроительных карт (планов), определения координат границ земельных участков на территории Российской Федерации применяют местные системы координат.
Местную систему координат задают в пределах территории кадастрового округа. Местная система плоских прямоугольных координат является системой плоских прямоугольных геодезических координат с местными координатными сетками проекции Гаусса. При разработке местных систем координат используют параметры эллипсоида Красовского. Местные системы координат имеют названия. Названием системы может являться её номер, равный коду субъекта Российской Федерации, или города, устанавливаемому в соответствии с «Общероссийским классификатором объектов административно-территориального деления».
Местная система координат, принятая в Ярославской области для земельно-кадастровых работ, называется «Ярославль-76».
В каждой местной системе координат устанавливаются следующие параметры координатной сетки проекции Гаусса:
— Долгота осевого меридиана первой зоны.
— Число координатных зон.
— Координаты условного начала.
— Угол поворота осей координат местной системы относительно государственной в точке местного начала координат.
— Масштаб местной системы координат относительно плоской прямоугольной системы геодезических координат СК-95
— Высота поверхности, принятой за исходную, к которой приведены измерения и координаты в местной системе.
— Референц — эллипсоид, к которому отнесены измерения в местной системе координат.
Совокупность указанных параметров называют ключом местной системы координат.
Глава 2. Способы определения координат
К плановому обоснованию относятся:
1. Государственная геодезическая сеть.
2. Сети сгущения.
3.Опорные межевые сети.
4. Съемочное обоснование.
Плановое положение на местности границ земельного участка характеризуется плоскими прямоугольными координатами центров межевых знаков, вычисленных в местной системе координат. Для их определения используют различные методы: геодезические, спутниковые, картометрические, основанные на цифровании планов и карт, фотограмметрические.
Триангуляция — метод построения геосети в виде треугольников, в которых измеряются три горизонтальных угла и некоторые стороны, называемые базисом.
Полигонометрия — сеть точек, расположенных в изломах вытянутого хода, подобно теодолитному, измеряют все стороны и поворотные углы.
На основе сетей сгущения создаются съёмочные сети (съёмочное обоснование). Съёмочные сети делят на плановые и высотные. Они предназначены для обоснования топографических съёмок всех масштабов, а также для других работ.
2.1 Государственная геодезическая сеть
Государственная геодезическая сеть (ГГС) представляет собой совокупность геодезических пунктов, расположенных равномерно по территории и закрепленных на местности специальными центрами, обеспечивающими их сохранность и устойчивость в плане и по высоте в течение длительного времени.
На основе государственной геодезической сети строят разрядные сети сгущения, которые используют в качестве исходных при создании съемочного обоснования топографических съемок.
Современное состояние государственной геодезической сети, ее структура и основные принципы развития определены в Основных положениях о государственной геодезической сети, согласно которым она включает в себя астрономо-геодезическую сеть (АГС) 1 и 2 класса — 164 306 пунктов, геодезические сети сгущения (ГСС) 3 и 4 классов — около 300 тыс. пунктов, а также независимые спутниковые геодезические сети: космическую геодезическую сеть (КГС) — 26 пунктов и доплеровскую геодезическую сеть (ДГС) — 131 пункт.
2.2 Опорно-межевые сети
Согласно основным положениям ОМС является геодезической сетью специального назначения, которую создают для координатного обеспечения Государственного кадастра недвижимости, мониторинга земель, землеустройства и других мероприятий по управлению земельным фондом России.
1. Для установления координатной основы на территориях
кадастровых округов, районов, кварталов.
2. Ведения государственного реестра земель кадастрового округа, района, квартала и дежурных кадастровых карт (планов).
3. Проведения работ по государственному кадастру недвижимости, землеустройству, определения местоположения земельных участков,
государственному мониторингу земель и координатному определению иных государственных кадастров.
4. Государственного контроля за состоянием, использованием и охраной земель.
5. Проектирования и организации выполнения природоохранных, почвозащитных и восстановительных мероприятий по сохранению природных ландшафтов и особо ценных земель.
6. Установления границ земель, особо подверженных геологическим и техногенным воздействиям.
7. Информационного обеспечения ГКН данными о количественных и качественных характеристиках местоположении земель для установления их цены, платы за пользование, экономического стимулирования и рационального землепользования.
8. Инвентаризации земель различного целевого назначения.
В зависимости от градации обслуживаемых земель ОМС создают двух классов, обозначаемых ОМС1 и ОМС2.
Средние квадратические погрешности взаимного положения пунктов не должны превышать для ОМС1- 0,05 м, ОМС2 -0,10 м.
ОМС1 создают в городах для установления (восстановления) границ городской территории, а также границ земельных участков как объектов недвижимости, находящихся в собственности (пользовании) граждан или юридических лиц.
ОМС2 создают в границах населённого пункта для решения вышеуказанных задач на землях сельскохозяйственного назначения и других землях, для определения местоположения земельных участков, государственного мониторинга и инвентаризации земель, создания базовых карт (планов), земель и др.
Плотность пунктов ОМС должна обеспечить необходимую точность последующих работ по ГКН, государственному мониторингу земель и землеустройству.
Плотность пунктов должна быть не менее: — четырёх на 1 кв.км. – в границе города.
— двух на 1кв. км. — в границе других населённых пунктов
— четырёх на 1 населённый пункт площадью менее 2 кв. км.
На землях сельскохозяйственного назначения и других землях число пунктов ОМС устанавливается техническим проектом.
Опорно – межевая сеть создаётся:
ОМС1 как правило, в городах для решения задач по установлению (восстановлению) границ городской территории, а также границ земельных участков как объектов недвижимости, находящихся в собственности (пользовании) граждан и юридических лиц.
ОМС2 в черте других населенных для решения вышеуказанных задач, на землях сельскохозяйственного назначения и других землях для геодезического обеспечения межевания земельных участков, мониторинга и инвентаризации земель, создания базовых межевых карт (планов) и др.
Точность высот пунктов ОМС и порядок производства геодезических работ по их определению устанавливается техническим проектом.
2.3 Плановое съемочное обоснование
Плановые съемочные сети создают построением триангуляционных сетей, проложением полигонометрических и теодолитных ходов, прямыми, обратными и комбинированными засечками, а также другими равноценными методами. Съемочной сетью могут служить теодолитные ходы, прокладываемые по границам землепользований с привязкой их к исходной сети, построенной в общегосударственной системе координат и высот.
При построении межевых съёмочных сетей с использованием электронных тахеометров следует учитывать допустимые длины ходов, прокладываемых между пунктами ОМС. При этом общая плотность пунктов ОМС должна соответствовать нормативной точности межевания земельных участков в соответствии с целевым назначением использования земель (таб.1).
Таблица 1 Нормативная точность определения границ объектов землеустройства.
Средняя квадратическая ошибкаМ1 положения межевого знака относительно ближайшего пункта исходной геодезической основы не более, м
Источник
