Создание ПВО

31.01.2022

Сколько нужно исходных пунктов

Речь пойдет о линейных объектах, а также о площадных объектах ограниченного размера (50х50 км).

Согласно Стандарта СТО Роскартография 3.3-2020 (18) п. 5.3.5:

«минимальные требования к объему данных спутниковых наблюдений, включающие количество смежных исходных пунктов, переходных и определяемых точек, имеющих геодезических связи, общее количество базовых линий, минимально необходимое количество синхронных сеансов спутниковых наблюдений для вычисления каждой базовой линии устанавливают в соответствии с приложением В, таб. В.1, если иное определено установленными требованиями (пункт 4.1)».

Из приложения В, таб. В.1: достаточно 3-2 баз.линии/связи (следовательно 3-2 исходных пункта) при создании съемочного обоснования (и просто «всего», что ниже СГС-1 по точности – так следует из таблицы В.1 Приложения В).

Итак, 3-2 исходных пункта.

А Инструкция ГКИНП (ОНТА)-02-262-02 (4) требует не менее пяти высотных и четырех плановых исходных пунктов ГГС/ОГС при построении ПВО.

В обоих документах речь идет о минимальном количестве – то есть уже после отбраковки негодных. Откуда же разница в общем количестве исходных пунктов, а также разница в количестве плановых и высотных пунктов?

Может быть, причина в том, что существуют разные способы преобразования координат ГНСС-измерений в искомые МСК?

Различают два типа преобразования координат при переходе из одной системы в другую:

— преобразование пространственных прямоугольных или эллипсоидальных координат одной координатной системы в другую координатную систему того же типа с использованием точно определенных параметров перехода – т.н. ключей (при наличии ключей исходные пункты не нужны);

— преобразование одной координатной системы в другую координатную систему того же типа с использованием пунктов, координаты которых известных в двух системах — «передача» координат и высот (локализация, или калибровка).

В первом случае, действительно, при отсутствии параметров перехода, для их создания требуется «много» пунктов, и высотных больше чем плановых, чтобы максимально точно отразить форму «местного» квазигеоида для получения максимально надежной формулы для нормальных высот.

При инженерных же изысканиях применяется, как правило, второй тип преобразования, раздельно для координат и высот: для координат – двухмерное преобразование одной координатной системы в другую координатную систему того же типа с использованием пунктов, координаты которых известны в двух системах, на основе теории подобия; для высот — одномерное трансформирование высот с использованием нормальных высот опорных (исходных) пунктов.

При этом ошибки исходных пунктов игнорируются подгоном ГНСС-измерений к наилучшему соответствию исходным (как и при «обычном» уравнивании измерений на плоскости – тоже ведь «подгонка»…).

У преобразования с использованием опорных пунктов трансформирование высот имеет свои методические ограничения, связанные:

а) с необходимой точностью определения нормальных высот;

б) с точностью опорных пунктов;

в) с размером объекта и равномерностью в пределах объекта поверхности квазигеоида.

Последнее ограничение самое важное для нас, поскольку формальное трансформирование высот на основе теории подобия для очень больших объектов (которые мы не рассматриваем) могут привести к методическим погрешностям трансформирования, превосходящим и точность спутниковых измерений, и точность используемых опорных высотных точек. В связи с чем высказывалось опасение, что использование метода относительных определений для передачи нормальных высот, без учета разностей уклонений отвесных линий в разных точках, может привести к значительным погрешностям (хотя известно, что уклонения отвесных линий изменяются медленно, плавно и однообразно на значительных территориях: «Поверхность геоида/квазигеоида – гладкая», — так говорят).

Есть расчёт изменения уклонения отвесной линии под влиянием весьма крупной искусственной аномалии силы тяжести (Куйбышевское водохранилище) и влияния изменения уровня водохранилища на геометрическое нивелирование. Оно составило 1 (один) мм на первые 10 км хода (12). И нет публикаций, говорящих о том, что поверхность геоида/квазигеоида на ограниченном равнинном участке в несколько десятков км имеет волну более 10 см.

Напротив, из работ (6, 7, 8, 10, 15): «для небольшого негористого района размерами 50х50 км (а речь идёт именно о таких участках изысканий) отклонения поверхности геоида составляют <0.1м (говорят о трёх-четырёх сантиметрах). Если пренебречь этими отклонениями, то можно использовать любой тип высоты (разность ортометрических высот = разности тригонометрических высот (равные разностям высот над эллипсоидом) = разности нивелированных высот)».

Возьмем максимум: 10см – на 25 км, до середины площадки. На 2.5км это составит 10мм, а на 1км – 4 (четыре) миллиметра (на самом деле в два раза меньше): это допустимая погрешность для нивелирования 2-го класса.

Из работ (5, 7, 8): «…знание нормальных высот (двух) опорных точек в начале и в конце трассы линейного сооружения позволяет выполнить высотную съемку этой трассы, а знание нормальных высот трёх опорных точек позволяет определить, методом интерполяции, разности высот геоида на площадном объекте, ограниченном опорными точками».

При преобразовании («передаче») координат такой проблемы нет. Но нет и однозначных определений геодезических построений: сетей, ходов, засечек.

А именно:

в Инструкциях (3, 4) есть «висячие» хода (бесконтрольные), даже высокоточные, а нормальных, с опорой на два пункта (следовательно, с контролем) – нет. Но они есть «в жизни» – под названием «векторные хода», «векторная сеть» или «линейная сеть», — рекомендуемые и применяемые специалистами (5, 7, 8, 9): «При создании и реконструкции геодезических сетей с использованием спутниковых приемников в большинстве публикаций рекомендованы следующие методы измерений:

— лучевой метод — определяемые пункты сети координируются с одного из опорных пунктов (= висячки);

— сетевой метод — измерения производятся на каждой линии или на каждом пункте сети.

Реальным контролем при лучевом методе является независимый контроль измерений на определяемых пунктах, например: 1) другими средствами измерений (но остаётся «висячка»); 2) от других исходных пунктов («засечка»; ход без «примычных углов»); 3) между определяемыми пунктами (замкнутый ход); и др.

Примером использования такого метода (3) является реконструкция сети полигонометрии 2 разряда в г. Нижнем Новгороде, когда каждый определяемый пункт хода непосредственно был связан с предыдущим и последующим пунктами аналогично трехштативной системе в полигонометрии (т.н. «последовательный метод»)».

Другим примером использования этого метода является создание ОМС-1 в Ульяновской области в 1997-2000 годах Ульяновским предприятием ВолгоНИИгипрозем. Исполнители работ обучались этому методу в 1997 году на курсах в Госцентре «Землемер» в Москве.

Из тех же источников (5, 7, 8, 9): «Другим методом контроля является контроль по замкнутым построениям — треугольникам, векторным ходам. Если сумма приращений координат по замкнутому векторному ходу соответствует паспортной точности прибора, то линии, входящие в это построение, являются качественными».

Вывод из всего вышеизложенного: для создания ПВО на участках ограниченного размера в «негористой» местности достаточно двух исходных пунктов (совмещенных с высотными) для линейных объектов, и трёх – для площадных. А среди геодезических построений «право имеют» не только «висячки» и сети, но и ходá разных видов, и полигоны (треугольник – это уже полигон), и засечки.

Не следует ли внести соответствующие изменения-дополнения в действующую Инструкцию? Например, дополнить пункт 6.2.4 Инструкции ГКИНП (ОНТА)-02-262-02 следующими положениями:

Для площадных объектов, размером 50 км на 50 км, минимальное количество опорных пунктов, в итоговой обработке (после отбраковки «плохих» пунктов), — не менее трех плановых и трех высотных пунктов, ограничивающих площадку.
Для линейных объектов, длиной до 50 км, минимальное количество опорных пунктов, в итоговой обработке (после отбраковки «плохих» пунктов), — не менее двух плановых и двух высотных, — расположенных в начале и конце трассы.

Точность создаваемого ПВО на таких участках ограничивается только точностью исходных пунктов.

ЛИТЕРАТУРА

ГОСТ 32453-2017 ГНСС. Системы координат. Методы преобразования координат определяемых точек.
ГКИНП (ГНТА)-06-278-04 Руководство пользователя по выполнению работ в системе координат 1995 года (СК-95).
ГКИНП (ОНТА)-01-271-03 Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использоваием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS.
ГКИНП (ОНТА)-02-262-02 Инструкция по развитию сёмочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС И GPS.
Генике А.А., Побединский Г.Г., «Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии», (Москва, 2004г)
«Руководство по Всемирной геодезической системе — 84 (WGS-84)», (ИКАО, Международная организация гражданской авиации, 2002г).
Антонович К.М., «Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии», т.1, 2005г, М., Картгеоцентр
Антонович К.М., «Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии», т.2, 2006г, М., Картгеоцентр
Курышев Л.Р., «Методика топографической съемки в масштабах 1:5000 – 1:500 в режиме РТК на ППМТ ОАО «Волжский подводник», (2014г)
Кащеев Р.А., Миргасимова А.И., Ситдиков Н.А., «Актуальные практики мониторинга изменений локального геоида/квазигеоида», (9-я Научно-практическая конференция «Актуальные вопросы геодезии и информационных систем», Казань, 2020г)
Кистерский А.П., Лапаева В.В., Нефедьев Ю.А., Кутленков М.В., «Расчёт малых величин уклонений местной отвесной линии, вызванных техногенными факторами», (Георесурсы, № 2, Казань, 2010г)
Кистерский А.П., «Техногенное влияние на распределение масс у поверхности земли и учёт его при высокоточном нивелировании», (Известия АОЭ, № 57, 1993г)
Кистерский А.П., Лапаева В.В., Урасина И.А., «Влияние уровня воды Куйбышевского водохранилища на широту Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта», (Кинематика и физика небесных тел, т.6, № 6, Киев, 1990г)
Загретдинов Р.В., «Создание спутниковых геодезических сетей с помощью ГНСС», уч.-мет. пособие, (Казань, 2013г)
Мазурова Е.М. и др. «Современные глобальные модели квазигеоида: точностные характеристики и разрешающая способность», (Вестник СГУГиТ т.22, №1 2017).
Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г., «Прикладная геодезия; основные методы и принципы инженерно-геодезических работ», (М., 1981г)
Пеллинен Л.П., «Высшая геодезия», (М., 1978г)
СТО Роскартография 3.3-2020. ПРОЦЕССЫ И МЕТОДЫ СПУТНИКОВЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ В ГСК-2011. Основные требования.
СТО Роскартография 3.5-2020. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ И ВЫСОТ ПРИ СПУТНИКОВЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЯХ.