Геодезія 2

приймачах переважно використовуються мікрополосні антени, які маюТі) симетричну конструкцію щодо осі обертання антенного пристрою, Го місцеположення фазового центру в горизонтальній площині, як правило сполучають зі згаданою віссю обертання. Що стосується фіксації фазового центра в напрямку вертикальної осі, то ця величина, визначається, у більшості випадків, фірмою-виробником приймальної апаратури і вноситься в паспорт приймача. Виробники прагнуть, щоб згадана величина була однаковою для всіх приймачів того самого типу. Фірми-виробники ОР$- приймачів гарантують точність визначення і стабільність положення фазового центра на рівні одиниць міліметрів.

Стосовно сучасних приймачів із мікрополосними антенами величина зсуву фазового центра, як правило, не перевищує декількох міліметрів [24],

Похибки, пов'язані із впливом нестабільності апаратурних часових запізнень і внутрішніх шумів приймача. Поряд із розглянутими вище джерелами похибок, виникає також необхідність обліку похибок вимірювання, викликаних змінами в часі проходження електричних сигналів

вапаратурі споживача. Впливам такого роду піддаються, зокрема, багатоканальні ОР8-приймачі, у яких для проходження сигналів від різних супутників відводиться окремий, реально існуючий канал. Часові запізнення

взгаданих каналах можуть помітно відрізнятися, що може приводити до появи додаткових похибок у результатах вимірювання.

Для боротьби з зазначеним впливом фірми-виробники вживають заходів по калібруванню і компенсації запізнень у трактах приймальної апаратури споживача. З цією метою в деяких типах приймачів вводиться спеціальний контрольний канал, що дозволяє оперативно оцінювати розбіжності в запізненнях, які виникають у різних робочих каналах.

Весь комплекс заходів дозволяє звести викликаний такого роду джерелами похибок до величини, яка обчислюється декількома міліметрами.

Під час проходження сигналів по електричних ланках приймача спостерігається не тільки їхнє запізнення в часі, але і вплив на них внутрішніх шумів приймача. Останній фактор має важливе практичне значення, оскільки рівень внутрішніх шумів визначає, роздільну здатність методів вимірювання. Зокрема, стосовно до ОР8-вимірювання через вплив зазначеного фактора потенційна точність обмежується величиною, рівною

вального коливання - близько 2 мм. Найбільш ефективним засобом послаблення такого роду впливів є використання нової низькошумної елементної бази.

III.4.8. Геометричний фактор

Як уже неодноразово зазначалося, однією з характерних для системи ОР8 особливостей визначення місцеположення точок на основі використання просторової лінійної засічки полягає в тому, що результуюча

378

точність визначення координат залежить не тільки від точності далекомірного вимірювання, але і від геометрії розташування супутників.

В параграфі ІІІ.2.2 вказано, що фактор зниження точності прийнято позначати абревіатурою ООР.

В залежності від того, які параметри повинні бути визначені під час вирішення поставленої задачі, використовують різні модифіковані поняття ООР. Найбільш універсальним показником є параметр ОООР (геометричний фактор зниження точності з урахуванням похибки визначення часу), що характеризує точність тривимірного позиціонування і часу:

хибка визначення часу; с - швидкість електромагнітних хвиль; тй - похибка вимірювання віддалі до супутників.

Попередній розрахунок значення геометричного фактора може бути виконаний перед початком польового супутникового вимірювання на основі інформації про розташування супутників на відповідний момент часу і наближеної інформації про координати пункту спостереження, яка міститься в альманасі.

Відмітимо, що фірма Ьеіса (Швейцарія) не рекомендує виконувати високоточні супутникові геодезичні вимірювання для значень ОООР,

більших 8. І це, безперечно, справедливо, оскільки результуюча похибка

Найбільш ефективним методом послаблення впливу геометричного фактора на точність ОР8-вимірювання є вибір сприятливих періодів спостережень, які визначаються під час складання розкладів сесій ОР5вимірювання на стадії планування супутникових спостережень [23].

379

РОЗДІЛ IV. ВЕЛИКОМАСШТАБНЕ Т О П О Г Р А Ф І Ч Н Е ЗНІМАННЯ

проекції, спотворене, зменшене, узагальнене зображення значної ділянки земної поверхні, що дозволяє визначати як планове, так і висотне положення її точок. Державні топографічні карти України видаються в масштабах 1:1000000 і більш великих.

Топографічний тан - подібне зображення на площині в ортогональній проекції у великому масштабі ситуації та рельєфу обмеженої ділянки місцевості, у межах якої кривина рівневої поверхні Землі не враховується.

Під час створення топографічних карт, зазвичай, застосовується конформна проекція еліпсоїда на площині, запропонована Гаусом-Крюге- ром. Головні властивості конформної проекції:

1.зображення нескінченно малого контуру еліпсоїда на площині є подібним;

2.кутові спотворення відсутні;

3.масштаб зображення в кожній точці залежить тільки від її координат і не залежить від напрямку.

На перехідний період (до введення референтної системи координат України) для обчислення координат пунктів Державної геодезичної мережі (ДГМ) залишається референтна система координат 1942 року (СК-42).

Висоти точок під час складання топографічних карт та планів визначають у Балтійській системі висот 1977 року й відраховуються від нуля Кронштадтського футштока.

Під час використання проекції Гауса-Крюгера земний еліпсоїд розділяють меридіанами на зони. Кожна зона це сфероїдальний двокутник, побудований від одного полюса до другого й обмежений меридіанами з постійною різницею довгот.

Для топографічних карт у масштабах 1:10000 і більш мілких, застосовують шестиградусні зони. Для України основними меридіанами шестюрадусних зон є меридіани з довготами 21°, 27°, 33°, 39°. Початком прямокутних координат у кожній зоні є точка перетину осьового меридіана з екватором; значення ординат в цій точці на екваторі приймаються рівним 500 км.

Для топографічних карт масштабів 1:5000 і 1:2000 для ділянок знімання більше 20 км2 застосовують триградусні зони, і обчислюють прямокутні координати в цих триградусних зонах. Осьовими меридіанами триградусних зон для території України є меридіани з довготами 21°, 24°, ..., 39°.

380

За основу розграфлення карт масштабів 1:5000 і 1:2000 беруть аркуш карти масштабу 1:100 000, який поділяють на 256 частин.

Номенклатура аркушу карти масштабу 1:5000 складається з номенклатури аркуша карти масштабу 1:100000 (наприклад, М-36-112), а потім далі, у дужках, від 1 до 256 (наприклад, М-36-112-(256)). Номенклатура аркуша карти масштабу 1:2000 складається з номенклатури аркуша карти 1:5000 та однієї з дев'яти букв українського алфавіту (а, б, в, г, д, є, ж, з, і), наприклад, М-36-112-(256-і).

Схема створення номенклатури листів топографічних карт масштабів 1:100000, 1:50000, 1:25000 та 1:10000, а також карт масштабів 1:5000, 1:2000, показана на рис. IV. 1.1.

Як створюється номенклатура аркуша карти масштабу 1:1000000 студентам відомо з курсу "Топографії"". Нагадаємо, що цей аркуш у нашому прикладі, на рисунку, має свій пояс (буква М латинського алфавіту) і номер колони 36, тому показаний на схемі лист має номенклатуру М-36. Як будуються номенклатури карт більш великих масштабів, зрозуміло зі схеми. У нижньому правому куті кожного прямокутника на схемі вказане число аркушів топографічних карт, на які поділено аркуш більш мілкого масштабу, а в середині прямокутника вказаний масштаб карти та номенклатура останнього аркуша карти цього масштабу.

Рис. IV. 1.1. Схема створення номенклатури листів топографічних карт.

На всіх топографічних картах обов'язково показують лінійну рамку трапеції, тобто, виходи меридіанів та паралелей через вказане в таблиці IV. 1.1 число градусів, мінут та секунд, і сітку плоских прямокутних координат Гауса-Крюгера. Лінії сітки плоских прямокутних координат проводять через 10 см на аркушах карт масштабу 1:10000 та більш великих масштабів; на аркушах топографічних карт масштабу 1:25000 - через 4 см. Таким чином, у масштабах 1:10000 і 1:25000 стороні квадрата карти (10 см.

381

позначаються великими буквами слов'янського алфавіту: А, Б, В, Г. Із плану

382

масштабу 1:2000 отримують 4 плани масштабу 1:1000, які позначають цифрами римської системи нумерації: 1, II, III, IV, або 16 планів масштабу 1:500, які позначають арабськими цифрами.

мання оригіналу топографічної карти та плану, або топографічної інформації в іншій формі [1].

Метою топографічного знімання (створення планів та карт) є вивчення в топографічному відношенні території всієї держави для:

•правильного використання та розвитку виробничих сил країни;

•економії технічних засобів;

•економії коштів;

•економії часу;

•оборони країни ("Карта - очі армії").

До великомасштабного топографічного знімання відносяться знімання в масштабах 1:10000, 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500.

Топографічні плани можуть бути представлені:

•у графічному вигляді;

•у вигляді цифрової моделі місцевості (ЦММ) або цифрових

моделей рельєфу (ЦМР).

Побудова ЦММ та ЦМР виконується з використанням комп'ютера шляхом:

•перетворення початкової топографічної інформації (журналів польового знімання);

•перетворення картографічного (графічного) зображення в цифрову форму.

Топографічні плани масштабів 1:5000-1:500 створюються:

•шляхом топознімання;

•картоскладанням за матеріалами більшого масштабу (крім масштабу 1:500).

Що підлягає зніманню? Усі об'єкти й контури місцевості та рельєфу. Наприклад, на планах масштабів 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 зображаються: пункти тріангуляції, полігонометрії, трилатерації, репери нівелювання, пункти робочої та знімальні основи, закріплені на місцевості. Ці об'єкти наносяться на плани за своїми координатами.

На незабудованих територіях — наносять усі опорні пункти з їх висотами, а на забудованих територіях - не всі, залежно від навантаження плану та його масштабу; наносять стовпи телефонних, телеграфних, електричних мереж; проїжджі частини вулиць з обов'язковим позначенням матеріалу покриття; стічні решітки, каналізаційні люки, тепломережі, інші виходи підземних інженерних мереж; промислові об'єкти: заводи, фабрики, електростанції, шахти, кар'єри, торфорозробки, нафтові вежі, цистерни, склади

383

що також віднесені до контактних, набирають останнім часом все ширшого застосування та конкурують з іншими контактними методами.

Зауважимо: слід розрізняти космічні методи фотознімання, які виконуються з космосу, та методи супутникової геодезії - ОРЗ-методи, в основі яких лежить просторове визначення координат.

Що стосується безконтактних методів, то необхідно окремо розглядати кожну із трьох груп таких знімань.

Наземне фотознімання виконується приладами, що поєднують теодоліт та фотокамеру і мають назву фототеодоліти. При цьому, карти складаються на основі наземних фотознімків.

Стереоаерофототопографічний метод, який скорочено будемо називати методом стереознімання, використовує для складання повноцінних топографічних планів аерофотознімки, виконані фотокамерами (які знаходяться на борту літака або іншого літаючого апарату), та методи фотограмметрії (науки про вимірювання на фотознімках). У результаті отримують карти та плани із зображеними на них ситуацією та рельєфом місцевості.

Комбінований аерофототопографічний метод, який будемо скорочено називати комбінованим методом, використовує аерофотознімки тільки для складання контурної частини планів, а рельєф місцевості на цих планах знімають і зображають горизонталями наземними методами топографії.

В останньому методі комбінується (поєднується) аерофотознімання й наземне знімання. Найчастіше вживається мензульне знімання, або електронна тахеометрія.

До 2000 року основними методами знімання, які використовувалися для знімання значних територій, тобто, методами державного знімання були: 1) стереознімання; 2) комбіноване знімання. Найбільш широко використовувалось стереознімання. Комбінований метод використовувався в закритих, лісових районах, а також на рівнинній місцевості з високою чагарниковою й трав'яною рослинністю.

Безконтактні методи фотознімання за своїми властивостями здавалися такими, що не можуть бути перевершеними. Але, з появою цифрових камер фотознімання витісняється цифровим топографічним зніманням.

386

Спочатку цифровими методами опрацьовувалися аерознімки. Але з появою на початку третього тисячоліття цифрової аерокамери цифрові методи топознімання набувають державного значення, а методи фотознімання, непевне, повністю заміняться цифровими методами.

Проте, одним із найновіших топографічних методів є метод лазерного сканування.

Цей метод застосовується як самостійний, в наземному варіанті, і реалізується особливими приладами - сканерами. Суть технології полягає у визначенні просторових координат точок поверхні об'єкта з дуже високою швидкістю - тисячі і десятки тисяч вимірів в секунду. Окрім того, лазерне сканування комбінується із цифровим аерозніманням.

Горизонтальні лінії, що проходять через точки А та В, є зображеннями

У цій формулі а - закладення (віддаль між горизонталями на плані); И - переріз рельєфу; у - вертикальний кут нахилу рельєфу. Для V = 45°,

= 1, і формула (IV. 1.1) набуває вигляду:

387

накреслені товщиною 0,1 мм, з проміжком між краями горизонталей 0,1 мм. Таким чином, віддаль між осями горизонталей буде 0,2 мм. Ці горизонталі проведені найбільш густо: проміжок менший за 0,1 мм вже майже не розрізняється неозброєним оком людини.

Таким чином, у цьому випадку И = а = 0,2 мм плану. Товщину горизонталі - 0,1 мм (коричнева лінія) та проміжок між горизонталями - 0,1 мм (білий проміжок) будемо вважати мінімальною двійковою одиницею (дв.од.). її сумарна товщина - 0,2 мм.

Рис, IV. 1.4. Мінімально можливі віддалі між межуючими горизонталями.

Як відомо, точністю масштабу знімання називають горизонтальний відрізок на місцевості, якому на плані відповідає 0,1 мм. У таблиці IV. 1.2 подано відрізки на місцевості, яким в масштабі плану відповідає 0,2 мм, тобто, отримані теоретично, на основі формул (IV. 1.1) та (IV. 1.2), мінімально можливі перерізи рельєфу для великомасштабного знімання.

Підкреслені числа і є розрахованими мінімальними перерізами. Проте такі перерізи рельєфу не можуть бути реалізовані: у горбистій

місцевості горизонталі будуть накреслені занадто густо і не буде місця на карті чи плані для зображення ситуації масштабними та позамасштабними

388