• ООО «АВЕРС-ИНВЕСТ»
  • 8 (843) 216-16-14
  • г. Казань, ул. Петербургская, д. 42
Связаться с нами

Создание ПВО 2

18.12.2025

Создание ПВО 2

Работа в одной заданной системе координат и высот.

Создание ПВО путём передачи заданных координат и высот.

Систему координат и высот создаваемой геосети задают-определяют исходные пункты. Так было в классической геодезии, так есть и сегодня, в эпоху «господства» космической геодезии. «Промежуточная» СК WGS-84 (которая на самом деле изначальная при спутниковых измерениях) нужна «только» затем, чтобы из спутниковых измерений получить «хоть какие-то» координаты точек, а по этим координатам – их приращения и длины линий между нашими наземными станциями — векторы (со «всеми» углами: система базовых линий – жёсткая система). А когда известны линии – то хоть трилатерацию применяй по известным программам, хоть через графику 3Д в Автокаде находи решение. Значит, работая в системе заданных координат и высот, можно применять спутниковые измерения для создания ПВО без обращения к моделям геоида/квазигеоида, и без сложных формул преобразования координат и высот (всё это есть в программных продуктах, «зашитых» в ГНСС-аппаратуре, и используется автоматически при необходимости).

Вот что говорит об этом ГКИНП (ОНТА)-01-271-03:

7.4.3 Камеральная обработка и уравнивание пунктов СГГС в местной системе координат может выполняться по двум схемам: 

— уравнивание трилатерации (линейно-угловой сети) в местной системе координат,

— преобразования координат по точным формулам.

(Здесь речь пойдет именно о первой схеме — когда используется концепция только длины вектора базовой линии, а спутниковые наблюдения используются просто как метод измерения расстояний между станциями).

7.4.3.1 Уравнивание трилатерации в местной системе координат выполняется по следующей технологии:

— определение всех непосредственно измеренных линий в сети;

— отбор из общего числа линий тех, которые удовлетворяют требованиям к конфигурации геодезической сети (по критериям длин линий, углов в треугольниках, жесткости геометрических фигур и т. д.);

— вычисление наклонных длин отобранных линий на физической поверхности Земли (учёт высоты инструмента (антенны);

— редуцирование наклонных длин линий на поверхность относимости местной системы координат (эллипсоид, плоскость в трех или шестиградусной зоне,  плоскость местной системы координат (наш случай) с условной высотой и условным осевым меридианом, средний уровень города и т.д.);

— уравнивание и оценка точности полученной сети трилатерации (линейно-угловой сети) с использованием одной из известных программ уравнивания геодезических сетей (ввод координат и высот исходных пунктов).

Результаты обработки спутниковых наблюдений (отчётные материалы) должны содержать, согласно (9):

— список вычисленных базовых линий с параметрами точности приращений координат;

— список уравненных координат определяемых точек с параметрами точности координат;

— реализованная схема расположения исходных пунктов, переходных и определяемых точек.

Этот метод уравнивания (как трилатерации) наиболее целесообразно использовать в случае недостаточной уверенности в точности исходных данных (наш случай). Практически этот метод использовался многими аэрогеодезическими предприятиями Роскартографии при обработке городских геодезических сетей крупных и средних городов, таких как Москва, Нижний Новгород, Владимир, Иваново, Кострома, Саранск, Киров и другие.

Передача координат в сетях, построенных с применением ГНСС, сводится к последовательному добавлению разностей прямоугольных координат от некоторой начальной точки. В отличие от триангуляции, математическая модель спутниковой сети, состоящей из векторов базовых линий, оказывается линейной. Матрица коэффициентов уравнений поправок (матрица плана) содержит 1, -1 и 0. Из-за особого вида матрицы плана форма наземной векторной сети не играет роли. «Геометрия решения» определяется геометрией спутникового созвездия, которая отражается в стохастической модели и числе векторов на пункт (то есть числе связей между пунктами). Спутниковая сеть (ПВО, ОГС…) может состоять из любых фигур (треугольников, четырехугольников и других многоугольников), их комбинаций и траверсов. «Хорошую векторную сеть могут образовать также несколько пунктов, расположенных на прямой линии», (13).Примером использования такого метода 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 (рис. 2 – т.н. «последовательный метод»)». Другим примером использования такого метода является создание ОМС-1 и ОМС-2 в Ульяновской области в 1997-2000 годах Ульяновским предприятием ВолгоНИИгипрозем. Исполнители работ обучались этому методу на курсах в Госцентре «Землемер» в Москве.

Когда в сети есть короткие и длинные базовые линии, длинные линии будут получаться с бóльшими ошибками и мéньшим весом в уравнивании сети. С ещё бóльшими ошибками и мéньшим весом, по сравнению с линиями создаваемой сети, будут получаться линии, примыкающие к исходным пунктам (привязочные хода). Это связано с большими ошибками координат в Местных СК, базирующихся на СК-42 или, меньшей частью, на СК-95. Чтобы избавить создаваемую сеть от ошибок исходных пунктов, мы должны их ошибки «переложить на плечи» примыкающих к ним базовых линий, назначая им — «привязочным» линиям — весá в 50-100 раз мéньшие (величина этого коэффициента зависит от фактических ошибок-невязок в сети*), чем для линий внутри новой сети. Такая рекомендация дана в СП 317.1325800-2017, таб. 5.1, прим.2. И так принято при неравноточных измерениях: чтобы влияние разнородных по своей точности измерений на окончательный результат обработки оказался пропорциональным их точности, более точные измерения должны учитываться в построении с бóльшим весом, а менее точные – с мéньшим.

Рассмотрим пример передачи координат и высот в небольшой геодезической сети. «Небольшой» — потому что при инженерных изысканиях строятся обычно небольшие опорные сети или съемочное обоснование (ПВО), зачастую состоящие из одной пары новых пунктов (Рис. 1). Расстояния до ближайших исходных пунктов ОГС или ГГС – от сотни метров до 20-30 километров.

Если используется два приемника, то возможны два способа их перемещения от точки к точке.

1. Установить приемник R1 в точке с известными координатами, а с приемником R2 последовательно посещать все остальные точки, наблюдая на них в режиме статики или быстрой статики. Из обработки базовых линий координаты будут переданы на все остальные пункты. Эту технологию сбора данных называют радиальным методом (висячки). Её очевидные качества – быстрота, но отсутствие контроля (рис. 5а).

2. Можно установить приемник R1 в опорной точке 1, а приемник R2 – в определяемой точке 2 и измерить базовую линию 12 (рис. 2). После этого опорным становится приемник R2 в точке 2, а приемник R1 перемещается на точку 3, и наблюдается линия 23 и т. д. Такую технологию сбора данных называют последовательным методом (ход без примычных углов).

3. Для контроля измерений в случае радиального метода можно параллельно с измерениями статическим режимом провести кинематику. Тогда для каждой базовой линии будет получено решение и в статике, и в кинематике. Другой выход – повторить измерения с другим положением базы для первого приемника (рис. 3). Третий путь – измерения линий между смежными определяемыми точками (рис. 4).

Практически обработка измерений проводится в виде двух уравниваний. В программном обеспечении для обработки спутниковых данных очень широко используется концепция одинарной базовой линии. В совместном уравнивании обрабатываются наблюдения от двух одновременно работавших приемников, преимущественно в виде двойных разностей. Результатом являются компоненты вектора базовой линии и соответствующая ковариационная матрица KXYZ. Отдельные/одинарные базовые линии используются как входные данные в программе уравнивания сети. Обработка наблюдений в сети распадается на первичное уравнивание (решение базовых линий) и вторичное уравнивание (уравнивание векторов базовых линий). Программное обеспечение, рассчитанное на обработку отдельных линий, обеспечивает лучший контроль и локализацию некачественных линий и точек. Некачественные точки могут быть локализованы по оценке точности линий, сходящихся в этой точке. Как правило, точность таких линий существенно ниже средней на данном объекте. После строго ограниченного уравнивания (ввод координат и высот всех исходных пунктов) ошибки исходных пунктов выявляются именно через ошибки базовых линий у каждого пункта. Если ошибка таких измеренных линий превышает допустимую для данного класса точности, то такой исходный пункт выбрасывается и/или заменяется. Строгое ограниченное уравнивание производится после успешного выполнения минимально ограниченного, или свободного уравнивания, для включения вновь построенной сети в существующую сеть, в её координатную систему, в том числе систему высот. Для этого новая сеть должна быть связана, по крайней мере, с двумя (!) станциями существующей сети (13).

Как бы «автоматически» отпадает для нашего случая количественное требование к исходным пунктам: не менее 4 исходных в плане и не менее 5 исходных по высоте (1). Поскольку такие требования предъявляются к работам по созданию новых систем координат с их ключами – параметрами перехода, где нужно максимально точно отразить форму квазигеоида для получения максимально надежной формулы для нормальных высот. Это — не одноразовые определения нескольких пунктов в одной заданной СК на небольшом участке. Мы же ведем речь не о создании новых систем координат и высот с их параметрами-ключами, а о работе внутри одной заданной системы координат и высот, и не с «максимальной» точностью, а с определенной заданной. Другое дело, что «качество» пунктов ГГС заставляет нас использовать «избыточное» их количество***. Но и этот фактор важен в основном для случая преобразования координат и высот, когда ошибки исходных пунктов влияют не только на новые координаты, но и на точность параметров/ключей преобразования. А для ПВО – а это съёмочная сеть самого низшего класса точности – ошибки исходных пунктов ГГС и ОГС «практически незаметны»…

Можно создавать ПВО (не ОГС) не только методом статика (быстрая статика), но и кинематическим, о том прямо говорится в СП 317.1325800.2017, п.5.3.1.9: «выполнение геодезических спутниковых определений в режиме кинематики в реальном времени (RTK) или с применением технологии виртуальной базовой станции приведено в руководствах по эксплуатации спутникового оборудования и в методических рекомендациях по применению указанных методов. Точность определения планово-высотного положения пунктов съемочной сети должна соответствовать таблицам 5.5 и 5.7». Различие между статической и кинематической техникой становится всё менее значимым. Ясно, что кинематические съемки пригодны для статических ситуаций и являются двигателем, который делает «быструю статику» из «статики». Если же объем измерений и качество геометрии недостаточны, чтобы разрешить неоднозначности за одну эпоху, то должны использоваться несколько эпох при измерении линии.

* Определение весов линий: при расстояниях между пунктами в 20–30 км средние квадратические ошибки (СКО) длины вектора базовой линии и его компонент в общеземной или локальной геодезической системах обычно находятся в пределах 1–2 мм (по внутренней сходимости). А вес i-го измерения обратно пропорционален квадрату соответствующей СКО: рi=1/mi2. Т.е., если для линии сети назначить вес р0 = 1 (при m0 = 2 мм), тогда для привязочной линии/хода с её ошибкой, к примеру, 100 мм (это ошибка исходного пункта, которую мы «переложили на плечи» привязочной линии), вес рi = m02/mi2 = 4/10000 = 0.0004.

** Из работ (6, 12, 13): «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».

*** «Из-за недостаточной точности СК-42 и соответственно ограниченных возможностей преобразования результатов спутниковых определений в государственную систему координат и основанные на них местные системы, во всех случаях требовалось одновременное использование не менее трёх опорных пунктов в непосредственной близости от района выполняемых работ» (3). – Как видим, для «небольших» участков необходимый минимум не 4-5 пунктов, а три.

ЛИТЕРАТУРА

  1. ГКИНП (ОНТА)-02-262-02 Инструкция по развитию съёмочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС И GPS.
  2. Загретдинов Р. В., «Создание спутниковых геодезических сетей с помощью ГНСС», уч.-мет. пособие, (Казань, 2013г)
  3. ГКИНП (ГНТА)-06-278-04 Руководство пользователя по выполнению работ в системе координат 1995 года (СК-95).
  4. Андреев В. К., Докладна заседании секции №3 НТС ФГУП ЦНИИмаш по вопросу «Общий замысел геодезических направлений исследований в рамках НИР «Развитие» от 28 мая 2013 года: «Роль и место в исследованиях по геодезическому обеспечению системы ГЛОНАСС в рамках НИР «Развитие» государственных единых систем координат ГСК-2011 и ПЗ-90, высокоточного определения координат и гравитационного поля Земли», Филиал ФГУП «ЦКГФ» «ЦНИИГАиК».
  5. ГКИНП (ОНТА)-01-271-03 Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS.
  6. Генике А. А., Побединский Г. Г., «Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии», (Москва, 2004г)
  7. «Руководство по Всемирной геодезической системе — 84 (WGS-84)», (ИКАО, Международная организация гражданской авиации, 2002г).
  8. Гиенко Е. Г., Елагин А. В., Резниченко К. Ю., РЕЗУЛЬТАТЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ МОДЕЛИ КВАЗИГЕОИДА НА ТЕРРИТОРИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО УЧЕБНОГО ПОЛИГОНА СГУГиТ.
  9. СТО Роскартография 3.3-2020. ПРОЦЕССЫ И МЕТОДЫ СПУТНИКОВЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ В ГСК-2011. Основные требования.
  10. СТО Роскартография 3.5-2020. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ И ВЫСОТ ПРИ СПУТНИКОВЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЯХ.
  11. СП 317.1325800-2017
  12. Антонович К. М., «Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии», т.1, 2005г, М., Картгеоцентр.
  13. Антонович К. М., «Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии», т.2, 2006г, М., Картгеоцентр.
  14. 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)
  15.  Кистерский А. П., «Техногенное влияние на распределение масс у поверхности земли и учёт его при высокоточном нивелировании», (Известия АОЭ, № 57, 1993г)
  16. Сидоренко А. И., СПУТНИКОВАЯ ГЕОДЕЗИЯ. ЭПИЗОДЫ, (ГЕОПРОФИ, №4, 2021)
  17. Левчук Г. П., Новак В. Е., Конусов В. Г., «Прикладная геодезия; основные методы и принципы инженерно-геодезических работ», (М., 1981г)
  18.  Пеллинен Л. П., «Высшая геодезия», (М., 1978г)
  19.  https://avers-i.ru/news/
To Top