Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах

ВАК РФ 25.00.32, Геодезия

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах"

На правах рукописи

ЧАН КУАНГ ХОК

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ ОПОРНЫХ СЕТЕЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ

Специальность: 25.00.32 - Геодезия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 ДЕК 2012

Москва 2012

005056721

005056721

Диссертация выполнена на кафедре прикладной геодезии Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Клюшин Евгений Борисович

Официальные оппоненты: Пимшин Юрий Иванович

доктор технических наук, профессор, Ростовский государственный строительный университет, профессор, заведующий кафедрой прикладной геодезии

Голубев Владимир Викторович кандидат технических наук, профессор, декан факультета экономики и управления территориями МИИГАиК

Ведущая организация: Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ)

Защита состоится « 13 » декабря 2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.143.03 в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК) по адресу: 105064 Москва, Гороховский пер., 4, зал заседания Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК).

Автореферат разослан «_» ноября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ----- Климков Юрий Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в геодезическом производстве широко используются спутниковые геодезические приемники. Основным их назначением является высокоточное определение приращений геоцентрических координат. Строительство мостов, как и строительство любых других сооружений, требует создания опорной геодезической сети. Опорные геодезические сети определяют и закрепляют положение центров мостовых опор и других элементов моста, служат для детальной разбивки опор и монтажа пролетных строений, а также для наблюдений за деформациями сооружений. Применение методов определения местоположения по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС (ГНСС) для инженерно-геодезических работ началось во Вьетнаме в начале 2000 годов, но для инженерно-геодезических опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах эти методы определения местоположения применялись до сегодняшнего момента очень редко.

Сложность заключается в том, что высокая точность определения разностей координат пунктов соблюдается лишь в декартовой геодезической системе координат ПЗ-90 или WGS-84, а геодезические сети создаются часто в местной системе. Как показано в данной диссертации, переход из систем координат спутниковых навигационных систем ПЗ-90 или WGS-84 сопровождается дополнительными погрешностями. Более того, разбивочные работы при строительстве мостов выполняются с использованием электронных тахеометров, которые устанавливаются в рабочее положение по уровню, так же как и спутниковые приемники. При высокоточных работах необходимо учитывать не только кривизну Земли, но и геодезическую высоту строящегося объекта.

Данная диссертация посвящена исследованиям создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах, а также обработке результатов спутниковых измерений в опорных сетях, преобразованию координат из системы координат WGS-84 или ПЗ-90 в местную систему координат, оценке точности вычисленных приращений координат в плоские прямоугольные координаты.

Цель работы. Основной целью работы является разработка методики обработки результатов измерений при создании опорных сетей для строительства мостов большой протяженности в горных районах.

Научная новизна работы.

1. Обоснован выбор поверхности относимости при создании геодезических опорных сетей для строительства мостов большой протяженности в горных районах.

2. Модернизирован метод преобразования координат из системы \VGS-84 или ПЗ-90 в местную систему координат при создании геодезических опорных сетей для строительства крупных инженерных объектов.

3. Доказано, что разности координат опорного пункта до 400 м практически не искажают преобразованные приращения координат в проекции Гаусса-Крюгера.

4. Разработаны компьютерные программы преобразования координат в местную систему координат.

Практическая значимость. Повышение точности преобразованных координат опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах по результатам спутниковых измерений.

Апробация работы. Работа обсуждалась на научных семинарах кафедры прикладной геодезии, её результаты обсуждались на научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК в 2010, 2011 и 2012 гг., основное содержание диссертации опубликовано в двух статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов с подразделами, заключения и списка литературы. Общий объем работы - 123 стр. Диссертация содержит 22 таблицы и 36 рисунков. Список литературы составляет 61 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, определена цель работы и сформулированы основные направления исследований.

Первая глава «Особенности геодезических работ при строительстве мостов». Выполнен детальный обзор наиболее сложных объектов современного строительства уникальных мостов в мире и во Вьетнаме. В качестве примеров приведены наиболее выдающиеся вантовые мосты большой протяженности. Приведенный обзор наиболее крупных и ответственных объектов убедительно

показывает тенденцию развития создания новых сооружений, которые становятся все выше и протяженнее, а при строительстве к геодезическому обеспечению предъявляются все более жесткие точностные требования.

Рассмотрены сведения о плановых и высотных геодезических сетях, используемых при строительстве мостов.

Рассмотрены основные спутниковые методы измерений, а также дано подробное описание спутниковых систем NAVSTAR GPS. Приводится описание основных методов спутниковых измерений. Рассмотрены основные источники ошибок спутниковых наблюдений и поправки, вводимые в результаты измерений.

Вторая глава. «Разработка методики создания опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах».

Рассмотрены вопросы создания опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах.

Строительные нормы и правила требуют, чтобы координаты центров опор определялись со средними квадратическими ошибками не более 12 мм, а средние квадратические ошибки координат пунктов геодезической сети не превышали 6 мм.

Как только ось мостового перехода выбрана и закреплена пунктами на местности, положение мостового перехода на местности не изменяется. Это означает, что для строительства моста координаты, закрепляющие ось мостового перехода, являются абсолютными и безошибочными. Вследствие этого оценке точности подлежат лишь разности координат на величину одного пролета моста, т.е. взаимное положение двух смежных центров мостовых опор. В некоторых случаях, например, при строительстве вантовых мостов, происходит наращивание большого числа секций, поэтому необходимо указать допустимую величину накопления ошибок монтажа, а современные своды правил (СП) не учитывают специфику строительства вантовых мостов.

При создании опорной сети с применением спутниковых методов измерений следует иметь в виду, что в районе строительства применяется местная система координат и местная поверхность относимости результатов измерений в соответствии с высотами в районе строительства.

Требования, которые необходимо соблюдать при создании опорных сетей при строительстве мостов, заключаются в следующем:

1) на пунктах должны быть обеспечены нормальные условия для выполнения качественных измерений;

2) необходимо обеспечить сохранность и устойчивость пунктов сети в те-

чение длительного времени;

3) необходимо обеспечить беспрепятственное использование пунктов сети для выполнения разбивочных работ;

4) схема сети должна предусматривать необходимое количество избыточных измерений для целей контроля полевых измерений и последующего уравнивания;

5) схема сети должна обеспечивать определение приращений координат пунктов сети с требуемой точностью;

6) сеть должна быть экономически эффективной.

При построении опорных сетей методом спутниковых измерений необходимо максимально использовать то обстоятельство, что точность определения приращений координат в сети практически не зависит от геометрии сети и, кроме того, не требуется обеспечивать видимость между смежными пунктами, если этого не требует технология выполнения разбивочных работ. Это позволяет при проектировании опорных сетей предусматривать переход координат непосредственно с исходных пунктов сети на определяемые пункты.

При создании опорных сетей следует иметь в виду, что существуют два требования по обеспечению точности определяемых пунктов.

Во-первых, для некоторых сетей необходимо в первую очередь обеспечить требуемую точность определения координат пунктов относительно исходных пунктов. Один из вариантов создания опорной сети приведен на рис. 1.

Измерения на пунктах сети выполнялись в режиме статика при длительности измерений в сеансах от 45 мин до одного часа. Расстояния в сети колебались от 300 до 1500 м. Анализ показал высокую точность измерений в сети, выполненных спутниковым методом. Максимальное значение невязок по приращениям координат -7 мм. Вычисленная по невязкам в треугольниках средняя квадрати-ческая погрешность измерения одного приращения координат составила 5,0 мм. После уравнивания средняя квадратическая погрешность приращения координат -4,0 мм.

При разработке проекта сети необходим предварительный расчет ожидаемой точности определения взаимного положения пунктов, как наиболее важной характеристики данного вида сетей. Точность взаимного положения пунктов зависит как от точности измерений, так и от закономерностей накопления ошибок измерений в сети, выражающихся в получаемых невязках по приращениям координат.

При этом целесообразно выполнять исследования по определению оптимального количества полевых измерений в сети с целью достижения требуемой точности взаимного положения пунктов, особенно для пунктов, между которыми не выполнялись измерения. Для этого обычно разрабатывают методику измерений, подтвержденную результатами натурных измерений.

Третья глава. «Разработка методики обработки опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах». В данной главе разработана методика обработки опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах.

Основные трудности преобразования результатов спутниковых измерений заключаются в том, что в геодезии нет единой трехмерной системы координат. В геодезии используется двумерная система координат: геодезическая широта и долгота на отсчетном эллипсоиде В, Ь или х, у в проекции Гаусса-Крюгера или иТМ. Эти две координаты связаны с центром Земли через эллипсоид, а третья координата — высота не связана ни с центром Земли, ни с началом координат.

Высота отсчитывается от поверхности квазигеоида. Формулы связи декартовых и эллипсоидальных координат имеют следующий вид: X = (N + Hr)cosBcosL-,

Y = (N + Hr)cosBsmL; (1)

Z = (N + Hr)sit\B-ezNsinB,

где N = , a - радиус кривизны первого вертикала; Нг= Нн+С,\ Vi -е2 sin2 В

Нг- геодезическая высота; Н1- нормальная высота; С, - высота квазигеоида над отсчетным эллипсоидом.

Если сопоставлять результаты спутниковых измерений в декартовой системе координат с комбинацией систем координат, принятых в геодезии, то без потери точности это сделать невозможно, так как высота квазигеоида над эллипсоидом, как правило, известна приблизительно.

В инженерной геодезии имеются рекомендации использовать вспомогательную поверхность относимости при строительстве крупных инженерных объектов. Это связано с тем, что расстояния, вычисленные по координатам, которые отнесены к поверхности референц-эллипсоида, не равны расстояниям, измеренным между этим же пунктами на геодезической высоте Я, и отличаются на величину

= (2)

где Si — длина линии; Щ - геодезическая высота объекта; Н0 - высота поверхности относимости; R - радиус Земли.

На эти расхождения между длинами на поверхности отсчетного эллипсоида и на средней высоте строительной площадки обращено внимание проф. Ого-родовой JI.B. и предложено использовать вспомогательный эллипсоид для введения поправок в длины линий, измеренные углы, азимуты и превышения. Однако вопросы переноса координат на вспомогательную поверхность не рассмотрены. В данной диссертации приводится решение этой задачи.

В табл. 1 приведены результаты расчетов расхождений в расстояниях ДS¡, а на рис. 2 приведены графики этих величин.

Таблица 1

№ S, м АН, м AS, м

1 500 100 0,01

2 1000 200 0,03

3 2000 300 0,09

4 3000 500 0,24

5 4000 1000 0,63

6 5000 1500 1,18

Рисунок 2. График влияния высоты на искажения расстояний Такие существенные расхождения недопустимы при высокоточных геодезических работах. В научной литературе рекомендуют вычислять редукционные поправки в расстояния, но нет рекомендаций по методике редуцирования координат пунктов. Следовательно, для результатов спутниковых измерений необходимо разработать методику вычисления редукционных поправок или методику вычисления координат на новой поверхности относимости.

Результаты измерений, выполненных с помощью спутниковых навигационных систем GPS и ГЛОНАСС, представлены в системе прямоугольных геоцентрических пространственных координат. При этом в системе GPS используется координатная система WGS-84, а в системе ГЛОНАСС - координатная система ПЗ-90. Координаты пунктов геодезических сетей могут быть представлены системами координат СК-42, СК-63, СК-95 в России, HN-72, VN-2000 во Вьетнаме или в системе местных (локальных) координат.

Для того чтобы поверхность относимости проходила через выбранную высоту, целесообразно в формулах вычисления координат хну в проекции Гаусса-Крюгера использовать не параметры эллипсоида Красовского, а параметры от-

9

параметры отсчетного эллипсоида с полуосями а' и Ь', причем:

а' = ак; Ь' = Ьк, (3)

где а и Ь - большая и малая полуоси эллипсоида Красовского, к - масштабный

коэффициент, & = ——. При этом остаются без изменения первый и второй R

эксцентриситеты е2 и е*2 и все расчетные формулы Гаусса-Крюгера.

Для задач инженерной геодезии преобразование координат из \VGS-84 или ПЗ-90 в систему координат строящегося объекта целесообразно производить по схеме, представленной на рис. 3.

Рисунок 3. Схема преобразования координат

Это выгодно в связи с тем, что при вычислениях широты В и долготы Ь, а затем и координат в проекции Гаусса-Крюгера, не требуется знания аномалии высоты, и эта ошибка не оказывает влияния на вычисляемые координаты. Однако необходимо выполнить исследования влияния ошибок измерений на преобразованные приращения координат. Переход от геоцентрических координат X, У, 2 к геодезическим координатам В, Ь, Н выполняется следующим образом:

tg¿ = —; tgB = - + ^^--,H = RcosB + ZsinB-aé-e2sm2B, (4)

X R R

где R = Jx2+Y2 ; N = . ° радиус кривизны первого вертикала.

VI-е2 sin2 В

После определения широты В вычисляется радиус кривизны первого вертикала N, а затем, если это необходимо, вычисляется геодезическая высота Я и координаты в проекции Гаусса-Крюгера х, у по геодезическим координатам В, L:

12 /4 х = Х0 +—N eos Bs'm В + -— N eos3 Bs'm В(5 -12 +9г|2 +4т|4) +

+~^Ncos5 Bsin В( 61 - 58í2 + Ґ + 270г|2 - 330r| V +...); /3

у - IN eos В + -Neos3 B(l — t2 +т)2) +

6

/5

+—iVcoss£(5-18í2 +Ґ +14rf -58riV +13ті4 -64riV) + ...,

(5)

где X0 = aaB-^sm2B+^sm4B-^sm6B + %-sinSB; t = tg8; / = Z, -10; 2 4 6 8

3 5 7 9

il = e'cosB; m0=a(l-e2); m2=—e2mg; m4=—e2m2; m6=—e2m4; ms=-e2ms;

2 4 6 8

1 3 5 35 1 1 5 7

«О = »4 + 21т1 +Jm4 +J£m6 + = ¿Щ + 2W4 + 32W6 + Тб"4''

13 7 11 1 D .

"4 = 71ть a6=TZm6 + 77m*' as = —Wg; В и/выражены в радианах.

8 1о 32 32 16 128

По вычисленным координатам пунктов вычисляют разности координат между пунктами Axh AyL.

В инженерно-геодезических работах обычно используются местные системы координат с плоскими прямоугольными координатами х, у и нормальные высоты Я. При выполнении спутниковых измерений возникает необходимость преобразования координат из системы координат WGS-84 или ПЗ-90 в местную. Упростим формулы (5) и (6) без ущерба для оценки точности:

x = Dsin ficos В; (7)

2р

y = —NcosB, (8)

Р

где D - длина дуги меридиана, причем:

D = a(l- ег)(Аа — - ^-sin 2В + ^-sin 4В -...); (9)

р 2 4

. , 3 2 45 4 D 3 2 15 4 ^ 15 4

4 64 4 16 64

= (10) VI -е Sin2 В

Выполнив дифференцирование (7) и (8), получаем:

cb = dD + ~s\n2BdN + —sm2B— + ^-cos2B~-, (11)

4р2 2р р 2р р

dy^NcosB—-— sinB— + -cosBdN. (12)

Р Р Р Р

Для нахождения зависимости дифференциала широты от изменений декартовых геоцентрических координат используем формулу Боуринга:

irR_ Z(r3 + be'2 Z2)

где e'>=-^;r = Jz2HX2 + Y2)(l-e2y, _а2 1-е

Ь = ал1 1-е2; R = ylx2+Y2 =(N + Я) cos Д.

Для оценки точности формулу (13) можно упростить:

tgfl» ■ Z' (14)

, бе ,2Z2

r3+6e'2Z2 --з—

Так как -т-5-5—7 = —, г ,, , =1,005-1, то это выражение

г -be (1-е )R be2(l-e2)R2

гг

практически не влияет на оценку точности.

Дифференцируя (14), получим:

^L = -Seos2 B,dX,-Щ-cos2 B^+^-^dZ,. (15)

p Rl Д,

Для определения зависимости дифференциала долготы di от дифференциалов декартовых координат дифференцируем tgL (4):

dL dl cosг L „. Y cos2 L ,

— = — --dY---—dX. (16)

p p * X2

Радиус кривизны первого вертикала слабо зависит от широты, и для оценки точности его ошибкой можно пренебречь: N и а. (17) Выполняя оценку точности координат в проекции Гаусса-Крюгера и учитывая (11) и (12), можно записать

dx^dD^S^l. (18)

Р

dy = —NcosB. (19)

Р

Следовательно, с учетом (15), (16) дифференциалы (18) и (19) имеют вид:

, aX,Z, 2 г> лг oKZ, 2 n jv . ecos2 А

dxx =--¿-'-cos2 B¡dXl--¿r-cos2 Bxd.Yx +--—ldZt, (20)

Я, Я, K,

а с учетом (14)

, acosücos2¿, ,v aY, cos В, cos2 L ,v dyx =-£-^-dYx--i--t--¿Y,. (21)

л, л,

Координаты второго пункта хъ Уг вычисляют через координаты первого

пункта х\, yi и приращения координат Ах, Ду:

х2 = х, + Ах ] y2=y, + Ay]

Для второго пункта дифференциалы dxг и dy2 имеют вид:

, aX2Z2 2 о jv a^2Z2 1 о .v , о cos2 В2 , dс, =--r^-cos B7dX2--fr^-cos B2dY2 + —-—-dZ2\

R32 ' ' % * * R2

dy2

,3 ^2^2

2"' 2

2

_ acos Д2 cos ¿2 ^y aV2 cos B2 cos I2

(23)

(24)

Следовательно, дифференцируя разности координат в проекции Гаусса-Крюгера, получим:

X,Z.

dAx = dx2-dx1= -а\ —^-cos2 В2 —r^-cos2 В,

R

Щ

dXx-

-а

KZ.

j-^cos2B2-^?-cos<Bi Щ + а

cos Д2 _ cos 5,

Ч "2 j Ч *2 у

cjX2Z2 1 j, ,av o,Y2Z2 2 v acos2 B2 , —v^cos ВЛАХ--V^-cos B2dAY +--dAZ\

R\ «2

dZr

(25)

dAy -dy2-dyx=a

cos B2 cos2 L2 cos fl, cos A I jy _

X,

-a

4 „

F; cos Д2 cos2 ¿2 ^cos^cos2^.

X2

dXx +

(26)

| acos ft, cos L2 j^y aY2 cos Д2 cos ¿2

'2 2 Переходя от дифференциалов к конечным приращениям, а от них к средним квадратическим ошибкам, из выражений (25) и (26) получим:

Л.

I Л, Л,

Л

^ ' Л, 2 (aY2Z. V

Ycos25, cos2Д, faA",Z, 2 і 2 I j „ 1 2.1 "2 1 2 I —~--11 mi +\-^-cos2B2 I mlx+l—p^cos2В, \ m\v+ \-2- 1 •

(acos2 B,

(27)

I К

m.

2fcosS2cos2£j cosi^cos2/, Y г(Y2cosB2cos2L2 Ї,cos fl, cos2Ц 2 — я -n---~ I "V, + a —s —5 Wr

2I cos B, cos21,

I"

mir+a

Y2 cos Дг cos2 L2 X2

Ялу

(28)

Для случая равноточных определений координат пункта 1 (т2х(= =т2г=т2к} и приращений координат (тІх=п)1&г=т12 =т2А) формулы (27) и (28) запишем в виде:

{ R¡ R? 1 1

I**3 2 л,3

r eos2 B2 eos2 Bl

R,

\2

ад *23

V

сое 5,

Щ-со$2В2 л,3

\2

eos2 л2 Л,

(29)

т:

™1? = а2

( cos Вг eos2 ¿2 cos Д, eos2 ¿| Y ^ У2 cos B2 eos2 ¿2 ^ cos jg, eos2 ¿!

TcOSiS; eos2 ¿2 Y

1*2 J '

cosacos2 L,

m2x +

rn:

(30)

Используя приближенное значение широты, выразим собВх через прямо угольные координаты:

1

eos Л, =

y]l + tg2Bl

1__ s¡X2+Y2

V

X2+Y2

(31)

где Ri = yjx? + Y2\ P^jxf + Y' + Z?; R2 = yJX¡ + Y22; P2 = JX22 + Y2 + Z2. Следовательно,

ylX¡+Y? = yl(Xl+AX)2+(Yl+AY)2 yjxl+Yf+Zl y¡(Xt + ДД-)2 + + ДГ)2 + (Z, + AZ)2 '

cosfi2 =

(32)

Аналогично cosi, =

1

.ДП-J?

и cosi,

+ ДД-)3+(^ +АУ)2

Члены:

«з = + АХ)2 +(^+ДК)г = +Y2) + 2XtAX + 2YXAY = y]Xf +Yt2 x

V v 1 4 J

Pj = + K,2 + Z2 = sj(Xt + АХ)2 +(}^+ДГ)2+ (Z, + AZ)2 =

Jtf+tf + Z?

.1

(33)

(34)

Из анализа формулы (27) следует, что

X 2^2 Rl

сое2 В,

+

YZ.

2^2___2

R-

eos В2 +

V 2

2 Л ¡„V eos В.

«2

1,0.

(35)

Например, для средней полосы России = 57°00'00"; = 37°00'00"; Нх = 150,000 м; и В2 = 57°00'00"; Ь2 = 37°02'00"; Н2 = 160,000 м, что соответствует геоцентрическим координатам: Х1 = 2780905,887 м; = 2095562,894 м; 2Х = 5326025,900 ми12 = 2779708,007 м; У2 = 2097196,806 м; 2г = 5326067,834 м.

Х,г.

Числовые значения малых членов равны: \2

К

соб в,

=1,102-Ю'14;

\2 г

Гу7 \2

^со %гв

к К

= 6,275-Ю"15;

( 2 о Л2 соб В.

я,

= 7,395-Ю"15;

+

~-с052 В2

\ 'ч j

соб2 Вг со

\2 г ¡„V сое В.

К

\ Я2

1 / =1,0024 ~ 1,0,

Л,

= 0.

(36)

Преобразуем следующее выражение:

ад

я,3

-сое

(х^лхх^+лг)

р>

1 +

ЛГДО + ^АГ

д | хдг+^дг+^дг ]

р? )

Нетрудно убедиться, что

я2 * ; р,2

2 п хг. г.дл'+хдг

Следовательно, —^сов = —— + —-!—

% ра ад

—-—— соб в,--^соб в, = —!—1 + —!-----— = —-!--

К

я

РА

Аналогично получим:

СОЭ В1 —Ц^-сов В, = ——- Н----!---1Л. = _!-!-.

я

РА

РА

РА РА

(37)

(38)

Из формулы (29) с учетом (31)-(38) получим формулу оценки точности раз-

(39)

ности плоских координат т^:

т.=

з3 2 , „_2

к

-тк+т& ,

где 5 = VАХ2 + ДК2 + М2 - расстояние между пунктами; Я - средний радиус Земли.

Выполняя аналогичные упрощения коэффициентов, входящих в оценку точности разности координат тАг (30), нетрудно придти к выводу, что

т.

-ml+m

На рис. 4 показан график вычисления средних квадратических ошибок т^ при тк = 200 ми тк= 400 м, тА= 5 мм.

IIV—400M

nv. =2 00м

8 9 10 S. кы

Рисунок 4. График вычислений средних квадратических ошибок При использовании результатов спутниковых измерений целесообразно применять преобразование координат в проекцию Гаусса-Крюгера или UTM, вычисляя широту и долготу одного из пунктов местной сети по результатам кодовых измерений в системах координат WGS-84 или ПЗ-90, так как расхождения в координатах в сотни метров практически не влияют на вычисленные приращения координат Ах, Ау при расстояниях до 10 км.

С целью экспериментальной проверки предлагаемой методики использования спутниковых технологий при строительстве в горных районах были проведены работы по созданию опорной сети спутниковыми методами во Вьетнаме. Как уже отмечалось ранее, при решении данной задачи установлена целесообразность применения сетевого метода построений. По такому принципу реализована, в частности, локальная сеть в зоне изучаемого объекта. Для иллюстрации на рис. 5 приведена схема расположения опорных пунктов.

Опорная сеть состоит из 6 пунктов, в том числе один исходный пункт GPS.12. Координаты пунктов сети были измерены тремя приемниками Trimble R3 со средними квадратическими ошибками т% = (5+1-Dppm) мм. Измерения по пунктам сети выполнялись в статическом режиме с длительностью измерений в сеансах от 45 минут до одного часа.

Рисунок 5. Схема разбивочной сети при строительстве моста Та Хоа Выполненные измерения спутниковыми приемниками по приведенной методике показали высокую точность. Максимальное значение невязок по приращениям координат не превысило 7 мм. Уравнивание опорной сети выполнялось по программе GPSurvey 2.35 Trimble. После уравнивания средняя квадратическая погрешность приращения координат равнялась 5,0 мм. Координаты исходного пункта GPS.12 следующие: Х= -1670716,537 м; 7=5714599,847 м; Z= 2283222,336 м. В табл. 2 показаны пространственные прямоугольные геоцентрические координаты X, Y, Z.

_Таблица 2_

№ Пункты Прямоугольные геоцентрические координаты

X, м Y, м Z, м

1 GPS.12 -1670716,537 5714599,847 2283222,336

2 GPS.09 -1668650,136 5714904,462 2283968,884

3 PL.01 -1667774,059 5715710,495 2282598,473

4 PL.02 -1670760,688 5715102,203 2281940,489

5 PL.03 -1671898,653 5714425,264 2282794,924

6 PL.04 -1667275,777 5715295,749 2284002,973

Приращения координат, вычисленные по результатам полевых измерений, приведены в табл. 3.

Таблица 3

№ Пункты Приращения Расстояние S, м

ДЛ",м АУ,м Л Z, м

1 GPS.09 -2066,401 -304,615 -746,548 2218,138

2 PL.01 -2942,478 -1110,648 623,863 3206,388

3 PL.02 44,151 -502,356 1281,847 1377,477

4 PL.03 1182,116 174,583 427,412 1269,078

5 PL.04 -3440,760 -695,902 -780,637 3596,179

Процесс преобразования геоцентрических прямоугольных координат X, V, 2 в плоские прямоугольные координаты х, у происходит в следующем порядке: переход от геоцентрических прямоугольных координат X, У, 2 к геодезическим координатам В, £, Я, затем преобразование геодезических координат В, I в плоские прямоугольные координаты х, у.

Для сравнения методики преобразований координат из геоцентрических координат в местную систему выполним три варианта преобразований:

- первый вариант: обработка выполняется для эллипсоида системы координат \VGS-84 в проекции Гаусса-Крюгера на основной долготе 106°15'00";

- второй вариант: обработка выполняется для эллипсоида Красовского в проекции Гаусса-Крюгера на основной долготе 10б°15'00н;

- третий вариант: обработка выполняется для вспомогательного эллипсоида в проекции Гаусса-Крюгера на основной долготе 106°15'00".

Переход от прямоугольных геоцентрических координат X, V, 2 к геодезическим координатам В, Ь, Н в системе координат \VGS-84 выполняется по формуле (4) (табл. 4).

Таблица 4

№ Пункты Геодезические координаты

до , п Ь, ° ' " Н, м

1 врэлг 21 6 36,788775 106 17 48,381807 1218,480

2 ОРБ.ОЭ 21 7 02,791062 106 16 36,704708 1219,556

3 РЬ.01 21 6 15,045371 106 15 59,745192 1218,791

4 РЬ.02 21 5 52,123652 106 17 44,966513 1218,326

5 РЬ.ОЗ 21 6 21,903360 106 18 29,385811 1217,800

6 РЬ.04 21 7 03,935260 106 15 47,197787 1223,042

Преобразование геодезических координат В, Ь в прямоугольные координаты х, у в проекции Гаусса-Крюгера выполняется по формулам (5) и (6), результаты приведены в табл. 5.

Таблица 5

№ Пункты Прямоугольные координаты

X, м у, м

1 ОР8.12 2335280,794 504859,400

2 ОР8.09 2336080,020 502790,706

3 РЬ.01 2334611,449 501724,281

4 РЬ.02 2333907,084 504761,233

5 РЬ.ОЗ 2334823,382 506042,920

6 РЬ.04 2336115,030 501362,032

Вычисление приращений координат Ах, А.у для прямоугольных координат х, у и оценка точности приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера тА = тАх= /Яд, выполняются по формуле (39), результаты показаны в табл. 6.

Таблица 6

№ Пункты Приращение координат Расстояние отд, мм

Ад;, м Ау, м Я, м

1 СР8.09 -799,225 2068,694 2217,714 5,6

2 РЬ.01 669,345 3135,119 3205,776 6,7

3 РЬ.02 1373,710 98,168 1377,213 5,2

4 РЬ.ОЗ 457,413 -1183,519 1268,836 5,1

5 РЬ.04 -834,236 3497,369 3595,489 7,3

При обработке результатов полевых измерений на эллипсоиде Красовского в проекции Гаусса-Крюгера на основной долготе 106°15'00" переход от прямоугольных геоцентрических координат^ У, 2 к геодезическим координатам В, Ь, Я выполняется по формуле (3), результаты приведены в табл. 7.

Таблица 7

№ Пункты Геодезические координаты

В, ° ' " ¿, 0 ' " Я, м

1 врвлг 21 06 36,729850 106 17 48,381806 1110,130

2 ОРБ.ОЭ 21 07 02,732122 106 16 36,704707 1111,206

3 РЬ.01 21 06 14,986460 106 15 59,745192 1110,442

4 РЬ.02 21 05 52,064754 106 17 44,966514 1109,977

5 РЬ.ОЗ 21 06 21,844445 106 18 29,385810 1109,450

6 РЬ.04 21 07 03,876320 106 15 47,197786 1114,692

Преобразование геодезических координат Дів прямоугольные плоские

координаты х, у выполняется по формулам (5) и (6), результаты даны в табл. 8.

Таблица 8

№ Пункты Прямоугольные координаты

х, м

1 ОР8.12 2335320,630 504859,483

2 ОР8.09 2336119,869 502790,753

3 РЬ.01 2334651,273 501724,310

4 РЬ.02 2333946,897 504761,313

5 РЬ.03 2334863,210 506043,022

6 РЬ.04 2336154,880 501362,055

Вычисление приращений координат Ах, Ау из плоских прямоугольных координат х, у и оценка точности приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера ть = тьх ~ ть> выполняется по формуле (39). Приращения координат вычислены

относительно исходного пункта ОР8.12, результаты приводятся в табл. 9.

Таблица 9

№ Пункты Приращение координат Расстояние /Ид, ММ

Ах, м Лу, м 5, м

1 вРБ-О 9 -799,239 2068,729 2217,752 5,6

2 РЬ.01 669,357 3135,173 3205,830 6,7

3 РЬ.02 1373,733 98,169 1377,236 5,2

4 РЬ.ОЗ 457,421 -1183,539 1268,857 5,1

5 РЬ.04 -834,250 3497,428 3595,550 7,3

При обработке результатов полевых измерений на вспомогательном эллипсоиде в проекции Гаусса-Крюгера на основной долготе 10б°15'00" необходимо учесть, что опорная сеть находится на высоком месте, средняя геодезическая высота района работ равна 1219 м. Поэтому необходимо выбрать поверхность относимости. Для этого вычислим параметры вспомогательного эллипсоида по формуле (3). Дня расчетов примем:

к=1+——=1,000191388 - масштабный коэффициент;

К

а' = ак = 6378137x1,000191388 = 6379357,699 м - большая полуось вспомогательного эллипсоида; Ь' = Ьк = 6356755,314x1,000191388 = 6357968,920 м - малая полуось вспомогательного эллипсоида.

Результаты перехода от геоцентрических координат X, У, 2 к геодезическим координатам В, I, Н на поверхность вспомогательного эллипсоида приведены в табл. 10.

Таблица 10

№ Пункты Геодезические координаты

в о . и 1 " Н, м

1 ОР8.12 21 06 36,878071 106 17 48,381806 -1,689

2 ОР8.09 21 07 02,880385 106 16 36,704707 -0,612

3 РЬ.01 21 06 15,134647 106 15 59,745192 -1,378

4 РЬ.02 21 05 52,212904 106 17 44,966514 -1,843

5 РЬ.ОЗ 21 06 21,992643 106 18 29,385810 -2,369

6 РЬ.04 21 07 04,024584 106 15 47,197786 2,874

Следует обратить внимание, что вычисленные новые геодезические высоты пунктов в новой системе координат не превышают 3 м.

Результаты преобразования геодезических координат В, Ь, Н в прямоугольные координаты х', у' на основной долготе 106°15'00" вспомогательного эллипсоида приведены в табл. 11.

Таблица 11

№ Пункты Плоские прямоугольные координаты

X, м у, м

1 ОР8.12 2335730,486 504860,330

2 ОР8.09 2336529,865 502791,240

3 РЬ.01 2335061,012 501724,611

4 РЬ.02 2334356,512 504762,143

5 РЬ.03 2335272,985 506044,075

6 РЬ.04 2336564,882 501362,292

Вычисление приращений координат Ах, Ду из плоских прямоугольных координат*, у и оценка точности приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера /ид = т^ = тАу выполнены по формуле (39), результаты показаны в табл. 12.

Таблица 12

№ Пункты Приращение координат Расстояние /Ид, мм

А*, м А у, м 5, м

1 СР8.09 -799,379 2069,090 2218,139 5,6

2 РЬ.01 669,474 3135,719 3206,389 6,7

3 РЬ.02 1373,974 98,187 1377,478 5,2

4 РЬ.03 457,501 -1183,746 1269,078 5,1

5 РЬ.04 -834,396 3498,037 3596,176 7,3

Для сравнения влияния высоты на результаты преобразования координат

из геоцентрических прямоугольных координат в плоские прямоугольные координаты расстояния вычисляются дважды - из геоцентрических прямоугольных координат X, У, 7 и из плоских прямоугольных координат х, у.

В табл. 13 приводятся расстояния, вычисленные по трем вышеперечисленным вариантам.

Таблица 13

№ Пункты Расстояние

5о, м м 5и, м м

1 СР8.09 2218,138 2217,714 2217,752 2218,139

2 РЬ.01 3206,388 3205,776 3205,830 3206,389

3 РЬ.02 1377,477 1377,213 1377,236 1377,478

4 РЬ.03 1269,078 1268,836 1268,857 1269,078

5 РЬ.04 3596,179 3595,489 3595,550 3596,176

Для расчетов приняты следующие значения: 50 — расстояние, вычисленное из

геоцентрических прямоугольных координат; 50 = \ІАХ2 +ЛК2 + ; 51 - расстояние, вычисленное из плоских прямоугольных координат для эллипсоида системы координат \VGS-84 в проекции Гаусса-Крюгера; 5, = у]Ах2 +Ау2; 5П - расстояние, вы-

21

численное из плоских прямоугольных координат для эллипсоида Красовского в проекции Гаусса-Крюгера, S„=yjAx2+Ay2; Sin - расстояние, вычисленное из плоских прямоугольных координат для вспомогательного эллипсоида в проекции Гаусса-Крюгера, Sm = -Jáx1 + Лу2.

В табл. 14 приведены результаты сравнения разности расстояний, вычисленных по трем вышеперечисленным вариантам.

Таблица 14

№ Пункты Разности расстояний

So —Si, м So — Su, м So - Sm, м

1 GPS.09 0,424 0,386 -0,001

2 PL.01 0,612 0,558 -0,001

3 PL.02 0,264 0,241 -0,001

4 PL.03 0,242 0,221 -0,001

5 PL.04 0,690 0,629 0,003

Как видно из табл. 14, все три варианты дали результаты, существенно отличающиеся друг от друга. Так как длины линий вычисляются по координатам на поверхности эллипсоида, предпочтение следует отдать третьему варианту, так как поверхность вспомогательного эллипсоида находится на высоте строительной площадки. Расхождения между длинами, вычисленными по результатам спутниковых измерений и по координатам на поверхности вспомогательного эллипсоида, различаются максимум на 3 мм и обусловлены, в основном, тем, что расстояния по приращениям декартовых координат являются наклонными расстояниями при незначительных превышениях между пунктами в данном примере.

Для преобразования координат автором разработана специальная программа преобразования координат. Окно плавной программы показано на рис. 6. Программа содержит следующие основные модули: модуль преобразования координат из плоских прямоугольных координат х, у в геодезические координаты В, ¿и обратно; модуль перехода от геодезических координат В, Ь, Н в прямоугольные геоцентрические координаты X, У ,1 и обратно; модуль перехода двух систем прямоугольных геоцентрических координат X, У, г*-*Х, У, 2'\ модуль перехода из зоны в зону.

СШ0№ ПМН хи 1У 50 НЕи ІКАС 01А ВВЯ

Віпії §аІ Оіет сЫ Неї ТіпИ сИиуеп Тоа ск) ТИоаІ

і ВіпЬ боі Іиоі Маї Ьалд 3

1 ВіпИ ваі іиоі йо сао « |

ІІосйпМиоі У

ТіпЬ сЬиуеп Тоа скз ^

ху <-> Ви

XV2 <-> ВШ

сИиуеп Ье Тоа сіо

сИиуеп Миі

Оіеш сЬі Ііе( «

Рисунок 6. Главная программа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе исследований можно сделать обобщенный вывод, что представленный материал охватывает комплекс вопросов, относящихся к разработке методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. В основу разработанного метода положены современные возможности создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах с применением глобальных спутниковых навигационных систем.

Результаты исследований, выполненные лично автором диссертации.

1. Выполнен анализ методики создания плановой опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах.

2. Обоснован выбор поверхности относимости при создании геодезических опорных сетей для строительства мостов большой протяженности в горных районах.

3. Выполнен анализ особенности обработки результатов спутниковых измерений при создании геодезических опорных сетей.

4. Разработана методика преобразования координат из системы \VGS-84 или ПЗ-90 в местную систему координат с использованием поверхности относимости на высоте строительной площадки.

5. Оценка точности вычисленных приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера показала, что разности координат опорного пункта до 400 м в системе координат \VGS-84 или ПЗ-90 практически не искажают преобразованные приращения координат в проекции Гаусса-Крюгера.

23

6. Разработана компьютерная программа преобразования координат из геоцентрических в местную систему координат с использованием вспомогательной поверхности относимости.

Таким образом, научная задача, связанная с разработкой методики

создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в

горных районах с использованием спутниковых технологий, полностью решена.

Анализ точности подтвердил правильность выбранных решений.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Чан Куанг Хок, Чинь Тхань Чыонг. Оценка точности вычисления координат в проекции Гаусса-Крюгера по результатам спутниковых измерений. М.: Геодезия и аэрофотосъемка. -№ 2,2012.

2. Чинь Тхань Чыонг, Клюшин Е.Б., Кравчук И.М., Чан Куанг Хок. Учет влияния кривизны Земли при инженерно-геодезических работах // М.- Геодезия и аэрофотосъемка. -№ 1. -2012.

3. Чан Куанг Хок. Методика преобразования координат из государственных систем координат в местную систему координат. Научно-технический журнал. Ханойский транспортно-коммуникационный университет. -№ 3.2011.

4. Чан Куанг Хок. Особенности геодезических работ при строительстве мостов большой протяженности. Доклад на 65-й научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК, 6-7 апреля 2010 г.

5. Чан Куанг Хок. К вопросу о выборе поверхности относимости на строительной площадке. Доклад на 66-й научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК, 5-6 апреля 2011 г.

6. Чан Куанг Хок. Использование спутниковых технологий при строительстве мостов в горных районах. Доклад на 67-й научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК, 3-4 апреля 2012 г.

Подписано в печать......Гарнитура Тайме

Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Объем 1,5 усл. печ. л. Тираж 80 экз. Заказ №.... Цена договорная Издательство МИИГАиК 105064, Москва, Гороховский пер., 4

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Чан Куанг Хок

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСОБЕННОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ.

1.1. Общие сведения о строительстве мостов и их развитии.

1.2. Геодезические опорные сети, используемые при строительстве мостов.

1.3. Особенности геодезического обеспечения строительства и эксплуатации мостов большой протяженности.

1.4. Спутниковые методы измерений в геодезических работах.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ ОПОРНОЙ СЕТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ.

2.1. Обоснование точностных характеристик, предъявляемых к опорным сетям при строительстве мостов большой протяженности.

2.2. Анализ опыта создания геодезических сетей при строительстве мостов большой протяженности.

2.3. Особенности использования спутниковых измерений при строительстве мостов большой протяженности.

2.4. Создание плановой опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ ОПОРНОЙ СЕТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ.

3.1. Особенности обработки результатов спутниковых измерений.

3.2. К вопросу о выборе поверхности относимости при строительстве мостов большой протяженности в горных районах.

3.3. Преобразование координат из спутниковой системы GPS в местную систему координат.

3.4. Оценка точности вычисления приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера по результатам спутниковых измерений.

3.5. Экспериментальные исследования спутниковых технологий при строительстве мостов в горных районах Вьетнама.

3.6. Программирование для преобразования координат.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах"

В настоящее время в геодезическом производстве широко используются спутниковые геодезические приемники. Основным их назначением является высокоточное определение приращений геоцентрических координат. При выполнении полевых измерений приемники используют радиосигналы спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и КАУ8ТАЯ-ОР8 (США). Применение спутниковых геодезических приемников для геодезического обеспечения изысканий, строительства и эксплуатации инженерных сооружений обеспечивает более высокую точность и большую производительность, чем традиционно применяемые геодезические технологии. В настоящее время спутниковые методы достаточно широко применяются для создания геодезических сетей сгущения на застроенных территориях; при развитии геодезических сетей для планового обеспечения крупномасштабных топографических и кадастровых съемок; при выполнении крупномасштабных топографических съемок и в других видах геодезических работ.

В последние годы во Вьетнаме было модернизировано и построено много мостов большой протяженности, таких как Тхань Лонг, Ми Тхуан, Бай Чай, Кан Тхо и др. Строительство мостов, как и строительство любых других сооружений, требует создания опорной геодезической сети. Используя опорные геодезические сети, определяют и закрепляют положение центров мостовых опор и других элементов моста, производят детальную разбивку при возведении опор и монтаже пролетных строений, а также осуществляют наблюдения за деформациями сооружений.

Геодезическая сеть при строительстве мостов должна быть создана в единой системе координат и иметь повышенную точность определения координат пунктов. Пункты геодезической сети, обеспечивающие строительство данного объекта как единого сооружения, должны физически существовать во время строительства объекта. Это требование не является легко выполнимым, поскольку в ходе строительства часть пунктов геодезической сети уничтожается или нарушается.

С момента появления спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, а также на основе непрерывного процесса совершенствования технологии спутниковых измерений, проблемы создания геодезических опорных сетей стали решаться на качественно новой основе. Развитие высокоэффективных спутниковых методов координатных определений на основе применения глобальных навигационных систем принципиальным образом изменяют технологию и точность определения геодезических координат и принципы построения геодезических сетей. По результатам спутниковых измерений одновременно определяются точные значения координат как в плане, так и по высоте. Поэтому современные спутниковые методы координатных определений на основе применения глобальных навигационных систем GPS и ГЛОНАСС создают условия для создания плановой и высотной основы в виде единой совокупности геодезических пунктов.

Применение методов определения местоположения по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС (ГНСС) для инженерно-геодезических работ началось во Вьетнаме в начале 2000 г., но инженерно-геодезических опорных сетей для строительства мостов большой протяженности в горных районах пока недостаточно. Таким образом, задачей данной диссертационной работы является разработка методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах с применением спутниковых методов измерений, а также научное обоснование выбранной методики и определение пути ее практической реализации. Необходимо также разработать алгоритмы обработки спутниковых данных, преобразование координат из системы координат WGS-84 или ПЗ-90 в местные системы координат и оценка точности вычисленных приращений координат в горных районах Вьетнама.

Сложность заключается в том, что высокая точность определения разностей координат пунктов соблюдается лишь в декартовой геодезической системе координат ПЗ-90 или WGS-84, а геодезические сети создаются, как правило, в местной системе. В данной диссертации будет показано, что переход из систем координат спутниковых навигационных систем ПЗ-90 или \VXjS-84 сопровождается дополнительными погрешностями. При высокоточных работах необходимо учитывать не только кривизну Земли, но и геодезическую высоту строящегося объекта.

Следовательно, для решения задачи эффективного применения современных спутниковых технологий для создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах необходимо выполнить:

- анализ методов создания плановых опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах;

- анализ обоснования точностных характеристик, предъявляемых к опорным сетям при строительстве мостов большой протяженности в горных районах;

- анализ особенностей обработки результатов спутниковых измерений при создании опорных сетей;

- обоснование выбора поверхности относимости при строительстве мостов большой протяженности в горных районах;

- модернизацию метода преобразования координат из системы координат \¥08-84 или ПЗ-90 в местную систему координат;

- оценку точности вычисленных приращений координат в местных системах координат;

- разработку компьютерных программ преобразования координат, полученных из спутниковых измерений, в местную систему координат.

Структура данной диссертационной работы состоит в следующем.

В разделе 1 диссертации рассмотрены сведения об особенностях геодезических работ при строительстве мостов; общие сведения о строительстве мостов и их развитие; геодезические опорные сети, используемые при строительстве мостов; особенности геодезического обеспечения строительства и эксплуатации мостов большой протяженности; основные характеристики систем GPS и ГЛОНАСС; методы измерений и определения положения пунктов спутниковыми методами; источники ошибок, свойственные спутниковым методам измерений.

В разделе 2 выполнена разработка методики создания опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. В этом разделе выполнен анализ точностных характеристик, предъявляемых к опорным сетям при строительстве мостов большой протяженности в горных районах; особенности использования спутниковых измерений при строительстве мостов.

В разделе 3 разработаны методики обработки опорных геодезических сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. Детально рассмотрен вопрос выбора поверхности относимости при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. Приведены разработки методов преобразования координат из геоцентрических прямоугольных систем координат в местную и выполнена оценка точности преобразованных приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера по результатам спутниковых измерений.

Диссертационная работа завершается заключением, списком литературы и приложениями.

Данная работа содержит 123 страниц машинописного текста, состоит из трех разделов с подразделами, включающих в себя 22 таблицы и 36 рисунков. Список литературы содержит 61 наименование. По материалам диссертации опубликовано три статьи, из них две в журнале, рекомендованном ВАК РФ, и сделано три доклада на научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК.

Заключение Диссертация по теме "Геодезия", Чан Куанг Хок

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе исследований, проведенных в настоящей диссертационной работе, можно сделать обобщенный вывод, что представленный материал охватывает комплекс вопросов, относящихся к разработке методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. В основу разработанного метода положены современные возможности создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах с применением глобальных спутниковых навигационных систем.

Результаты исследований, выполненные лично автором диссертации:

• Выполнен анализ методики создания плановой опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах;

• Обоснован выбор поверхности относимости при создании геодезических опорных сетей для строительства мостов большой протяженности в горных районах;

• Выполнен анализ особенности обработки результатов спутниковых измерений при создании геодезических опорных сетей;

• Разработана методика преобразования координат из системы \VGS-84 или ПЗ-90 в местную систему координат, с использованием поверхности относимости на высоте строительной площадки;

• Оценка точности вычисленных приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера показала, что разности координат опорного пункта до 400м в системе координат \VGS-84 или ПЗ-90 практически не искажают преобразованные приращения координат в проекции Гаусса-Крюгера;

• Разработана компьютерная программа преобразования координат из геоцентрических в местную систему координат с использованием вспомогательной поверхности относимости.

Таким образом, научная задача, связанная с разработкой методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах с использованием спутниковых технологий, полностью решена. Анализ точности подтвердил правильность выбранных решений.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Чан Куанг Хок, Москва

1. Антонович K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. Том 1 и том 2. М.: ФГУП, 2006.

2. Арнольд К. Методы спутниковой геодезии. М.: Недра, 1973.

3. Барановский A.A. Мосты больших пролетов. Проектирование висячих и вантовых мотов: Курс лекций. СПб.: БалтМаркет, 2005. - 272 с.

4. Бахтин С.А. Висячие и вантовые мосты. Новосибирск, 1990. - 108 с.

5. Бойко Е.Г. Высшая геодезия. Часть II. Сфероидическая геодезия. Учебник для вузов. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2003.

6. Большаков В.Д., Маркузе Ю.И., Голубев В.В. Уравнивание геодезических построений. Справочное пособие: М.: Недра, 1989.

7. Бородко A.B., Макаренко H.JL, Демьянов Г.В. Развитие системы геодезического обеспечения в современных условиях. Геодезия и картография, 2003, № 10, с. 7-13.

8. Бронштейн Г.С., Эфендян П.С. Инженерно-геодезические разбивочные сети. М.: Недра, 1993. - 287 с.

9. В.А. Малинников, Е.Б. Клюшин. Использование результатов спутниковых измерений в инженерно-геодезических изысканиях. Союз Геодезистов. №-5 2011 С. 40-41.

10. Гайрабеков И.Г., Кравчук И.М. Оценка точности вычисления геодезической высоты по результатам спутниковых измерений. Геодезия и картография. № 6, 2010, с. 5-7.

11. П.Генике A.A., Побединский Г.Г. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и ее применение в геодезии: Производственно-практическое издание. -М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1999.-256 с.

12. Генике A.A., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.: КАРТГЕОЦЕНТР, 2004.- 355 С.

13. Геодезические работы в строительстве: СНиП 3.01.03-84. -М: Стройиздат, 1985.-23 с.

14. Геодезические работы при строительстве Большого Обуховского моста в Санкт-Петербурге / О.П. Сергеев, О.Н. Малковский, A.A. Никитчин и др. / / Транспортное строительство. 2008. - №7. - С. 9-10.

15. Геодезические работы при строительстве мостов / В.А. Коугия, В.В. Грузинов, О.Н. Малковский и др. М.: Недра, 1986. - 273 с.

16. Геодезический мониторинг деформаций вантовых мостов на основе спутниковых технологий / М.Я. Брынь, A.A. Никитчин, Е.Г. Толстов и др. // 129 Изв. Петербургского гос. ун-та путей сообщения. 2009. - №2(19). -С. 120-128.

17. Грузинов В.В., Загретдинов Р.В., Коугия В.А. Применение системы GPS для построения мостовых разбивочных сетей / Геодезия и картография. -2001.-№5.-С 18-23.

18. Закатов П.С. Курс высшей геодезии. М.: Недра, 1976.

19. Залуцкий В. Т. О преобразованиях координат в спутниковой технологии. Изв. Вузов. Геодезия и картография, 2002, № 7, с. 17-24.

20. Инструкция по геодезическим и маркшейдерским работам при строительстве транспортных тоннелей (ВСН 160-69). М.: Оргтехстрой, 1970.-463 с.

21. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов ГКИНП (ГНТА)-03-010-03, МОСКВА, ЦНИИГАИК. 2004.

22. Инструкция по построению государственной геодезической спутниковой сети ГКИНП (ГНТА) 01-006-03. - М., Федеральная служба геодезии и картографии России, 2003 г.

23. Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. М.: ЦНИИГАиК, 2002.-124 с.

24. Климов О.Д., Калугин В.В., Писаренко В.К. Практикум по прикладной геодезии. Изыскания, проектирование и возведение инженерных сооружений: Учебное пособие для вузов. — М.: Недра, 1991. — 271 с.

25. Клюшин Е.Б, Кравчук И.М, Чинь Тхань Чыонг, Чан Куанг Хок. Учет влияния кривизны земли при инженерно-геодезических работах. Геодезия и аэрофотосъемка. № 1, 2012 С. 11-14.

26. Клюшин Е.Б., Куприянов А.О., Шлапак В.В. Спутниковые методы измерений в геодезии (часть 1). Учебное пособие. М.: МИИГАиК, 2006.

27. Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш. и др. Инженерная геодезия. Учебник для вузов. М.: АКАДЕМИЯ, 2004.

28. Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш., Зайцев А.К., Барков Д.П., Пискунов М.Е., Горбенко О.И., Скокова Р.Ф. Практикум по прикладной геодезии. Геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации инженерных сооружений. М: Недра, 1993.

29. Коугия В.А., Грузинов В.В. Применение спутниковых методов для создания геодезических сетей мостов // Вестник ПГУПС МПС России. -СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2003. Вып. 1. С. 48-57.

30. Коугия В.А., Грузинов В.В. Разработка технологии геодезического контроля качества строительства южного мостового перехода в г. Киеве: Отчет о НИР (01860108739) / ПГУПС, 1990. 95 с. -Инв. № 02.9.10 0 13452.

31. Кравчук И.М. Особенности вычисления нормальных высот по результатам спутниковых измерений. Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. № 4, 2010. С. 35-40.

32. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. М.: Недра, 1981.438 с.

33. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. Учебник для вузов. М.: Недра, 1981.

34. Маркузе Ю.И., Бойко Е.Г., Голубев В.В. Геодезия. Вычисления и уравнивание: М.: Геодезиздат, 1994.

35. Машимов М.М. Уравнивание геодезических сетей. 2-е изд., перераб.и доп. - М.: Недра, 1989. - 280 с.

36. Методы разбивки мостов / Г.С Бронштейн, В.В. Грузинов, О.Н. Малковкий и др.; под ред. Г.С. Бронштейна. М.: Транспорт, 1982. -181 с.

37. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии: М.: Недра, 1979.

38. Мосты и трубы. СНиП Ш-43-75. М.: 1976. - 110 с.

39. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний. СНиП 3.06.07-86.-М.: 1987.-30 с.

40. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний. СНиП 3.06.07-86.-М.: 1987.-30 с.

41. Мосты и трубы. СНиП 2.05.03-84*. -М.: 1986.-312 с.

42. Мосты и трубы. СНиП 3.06.04-91. М.: 1992. - 99 с.

43. Наставление гидрологическим станциям и постам. Вып. 9, ч. 1.- Л., Гидрометеоиздат, 1968, с. 424.

44. Нгуен Вьет Ха. Оценка точности вычисления деформаций по результатам спутниковых наблюдений. Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка.- 2010 -№6.

45. Огородова Л.В. Высшая геодезия. Часть III. Теоретическая геодезия: Учебник для вузов.- М.: Геодезкартиздат, 2006.- 384 с.

46. Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах. -М., Недра, 1991.

47. Руководство по проведению мониторинга состояния эксплуатируемых мостовых сооружений: ОДМ 218.4.002-2008 (утв. распоряжением Росавтодора от 24.06.2008 N 261-р)

48. Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. — М.: ЦНИИГАиК, 2003.

49. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. М.: 2003.

50. Строительство мостового перехода на о. Русский через пролив Босфор Восточный в г.Владивостоке, г.Омск,-2008.

51. Тамутис З.П. Проектирование инженерных геодезических сетей. -М.: Недра, 1990.-138 с.

52. Технические рекомендации по научно-техническому сопровождению и мониторингу строительства большепролетных, высотных и других уникальных зданий и сооружений: TP 182-08. М.: ГУП «НИИМосстрой», 2008.-35 с.

53. Трехо Сото Мануэль. Разработка методики результатов геодезических измерений при наблюдении за осадками и смешениями крупных инженерных сооружений спутниковыми методами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва.- 2007.

54. Чан Куанг Хок, Чинь Тхань Чыонг, Динь Тхи Ле Ха. Оценка точности вычисления приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера по результатам спутниковых измерений. Геодезия и аэрофотосъемка. № 1, 2012 С. 11-14.

55. Яковлев Н.В. Высшая геодезия: Учебник для вузов. М.: Недра, 1989.-445 с.

56. Ярмоленко A.C., Богомья А.Н. Оценка точности GPS-измерений. Геодезия и Картография,-1996.- № . С. 14-16.

57. Guochang Xu. GPS Theory, Algorithms and Applications. N.Y.: Springer -Verlag. 2007.

58. Hofmann-Wellenfof В. et al. Global Positioning System. Theory and Practice. -Wien N.Y.: Springer - Verlag. 1992.

59. Nakamura S. GPS measurement of wind-induced suspension bridge girder displacements / / Journal of Structural Engineering. 2000. - №126(12). - P. 1413-1419.