автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Исследование вариантов развития государственной геодезической сети Анголы

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ

р^^ ОД "а правах 1>>копнсн

УДК 528.3

' Л >■)}()

КУТУШЕВ ШАИХИЛ-ИСЛАМ БУРГАНОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ „ВАРИАНТОВ РАЗВИТИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГЕДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ АНГОЛЫ

Специальность 05.24.01 - Геодезия

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва, 2000

Работа выполнена на кафедре Геодезии Московского Государственного Университета Геодезии Аэрофотосъёмки и Картографии (МИИГАиК).

Научный руководитель: Профессор В.В. Голубев.

Официальные оппоненты: Профессор, доктор технических наук C.B. Лебедев.

Кандидат технических наук В.А. Пискулин.

Ведущая организация : Московское аэрогеодезическое предприятие.

Защита диссертации состоится « » 2000 г.

В Ау часов на заседании диссертационного совета в Московском Государственном Университете Геодезии Аэрофотосъёмки и Картографии по адресу: 103064, Москва К-64, Гороховский пер., 4, МИИГАиК, ауд. 321.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МИИГАиК. Автореферат разослан г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н. В.А. Монахов.

i7) о )-г г>

¿Z>//.<- ¿><s ¿о

Актуальность темы. В связи с изменением внутренней и внешней обстановки перед геодезической службой Республики Ангола встала задача в обеспечении полной, современной топографо-геодезической информацией не только отдельные провинции, свободные от военных действий, как это было ранее, а всей территории страны и прилегающих к нему акваторий.

Существующая, в настоящее время, государственная геодезическая сеть в Р. Ангола неоднородна и не удовлетворяет по точности, и по плотности пунктов, современным требованиям в обеспечении топографических съёмок не только крупных, но и средних масштабов.

По результатам обновления карт 1: 100 ООО масштаба, выполненной советской экспедицией в начале 80-х было установлено, что 92 % пунктов ГГС сохранены. Это порядка 2 116 пунктов, что даёт возможность использования старых результатов, центров и наружных знаков.

Из, вышеуказанного следует, без совершенствования государственной Геодезической сети не обойтись, что делает данную диссертацию актуальной.

Кроме того, следует учесть, что в настоящее время Национальная служба геодезии находится на стадии становления. Поэтому Технический Совет Института Геодезии и Картографии Анголы специально рассмотрел и утвердил проект модернизации ГГС, соответствующей данной диссертации. Цель. Разработать научно- методическое сопровождение концепции развития ГГС в Р. Ангола с использованием спутниковой технологии, содействовать реконструкции существующей ГГС и повысить точность взаимного положения пунктов до уровня современных требований. Научная новизна.

1. Выявление участков неоднородности существующей ГГС и разработка методик и предложений по её модернизации.

2. Обоснование концепции построения плановой, высотной и гравиметрической высокоточных опорных сетей.

Для повышения точности ГГС используются старые пункты в местах пересечения звеньев триангуляции (узловые точки), координаты которых переопределяются с использованием GPS на эпоху 2000 года. Принцип построения сети от общего к частному:

- создаётся высокоточная опорная геодезическая сеть (ВОГС) из 6-и пунктов, надёжно связанная с международной геодезической сетью WGS - 84. Выполнен расчёт точности передачи координат.

- Создаётся спутниковая геодезическая сеть СГС из 41- го пункта и устанавливается её связь с национальной системой координат, с учётом неоднородности существующей ГГС.

- Создаётся гравиметрическая карта по имеющемся материалам гравиметрической информации.

По гравиметрической карте и другим данным подбирается оптимальная модель геоида в нашем случае модель EGM - 96, и создаётся карта аномалии высот на всю территорию страны.

- Осуществляется переход к приближённой Нормальной системе высот и выполняется общее уравнивание всей ГГС.

Определяются параметры перехода между Национальной и Международной системами координат.

3. Экономически обосновывает преимущество новой технологии перед базовой. Практическая ценность работы. Результаты исследования по теме диссертации внедрены в производство, и нашли отражение при планировании модернизации ГГС, что способствовало решению задач геодезического производства, накоплению научно-технической информации, и привлечению международных инвестиций.

1. Апробация работы. Результаты исследований докладывались на расширенном Техническом Совете И.Г.К.А., и легли в основу при создании проекта « Модернизации ГГС в Р. Ангола». Опубликованы в статье «Методы повышения производительности геодезических работ в строительном производстве». Материалы 4-й международной научно-технической конференции.4-8.04.2000.том 1 стр.82. Уфа-2000.

Структура и объём работы. Настоящая диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, приложения, и списка- литературы из 60 наименований. Общий объём диссертации - 121 стр. текста, включая 17 рис. и 17 таблиц, 7 схем и 1 приложения на 10 стр.

Содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность темы, определены и сформулированы цель и задачи исследований. Так конечными результатами деятельности государственной геодезической службы являются пространственная опорная государственная геодезическая сеть, высотная опорная государственная сеть, гравиметрическая государственная опорная сеть, сеть пунктов с известными значениями аномалии высоты, сеть пунктов с известными значениями уклонения отвеса и построенные на основе этих сетей топографические, гравиметрические и другие специальные карты различных масштабов. При этом используется единая система отсчета, составной частью которой являются унифицированные и, известным образом, связанные между собой системы координат.

Геодезическое обеспечение страны создается методом последовательных приближений. Содержание работ на каждой конкретной стадии или фазе учитывает результаты, полученные, при реализации предыдущей фазы и служит основой при осуществлении последующих фаз.

Первая глава «Характеристики существующих государственных геодезических сетей» является информационно-аналитической. Здесь приведены сведения о стране, физико-географическое положение, политический строй. В ней изложены основные этапы и особенности построения ГГС в Р. Ангола. Дана характеристика ранее выполненным работам. На основе предварительной оценки точности выполнен анализ современного состояния сети. Даны краткие выводы и предложения.

Геодезическая сеть на территории Республика Ангола создавалась различными организациями: Гидрографическая Миссия Анголы (М.Н.А.) 19361942гг, Географическая Миссия Анголы (М.О.А.) 1942-1973гг, португальскими

фирмами «АЯТОР» и «ТЕСАРО» 1961-1964гг, а также Службой Географии и Кадастра Анголы (З.О.С.) 1953- 1963гг.

На западе и частично на востоке страны геодезические сети были созданы методом триангуляции, а на востоке методами полигонометрии и грилатерации.

Геодезические сети в Республике Ангола по точности подразделяются на 1,2 и 3 классы. Схема существующей ГГС представлена на схеме № 1.

Плотность геодезических пунктов, с учётом пунктов в сетях сгущения, на территории Анголы не одинакова. Так в западной части страны вдоль Атлантического побережья на один лист карты масштаба 1:100 ООО (3 ООО <в.км.) приходится от 17 до 26 пунктов, в центральной зоне от 6 до 10, а в зосточной части около 3 пунктов соответственно. Средняя плотность -еодезических пунктов в Республике Ангола составляет 1 пункт на 375 кв.км.

Вычисление координат геодезических пунктов проводилась 1ервоначально на эллипсоиде Кларка, 1866г., а затем перевычислены на шшпсоид Кларка 1880г. с размерами:

эольшая полуось а = 6 378 249,145м. и сжатие а = 1 293,465 Прямоугольные координаты пунктов вычислялись в поперечно-цилиндрической проекции Меркатора (масштаб отображения по осевому иеридиану 0.9996).

Высоты пунктов геодезической сети были получены в основном из тригонометрического нивелирования, используя в качестве исходных пункты, зысоты которых определены из геометрического нивелирования.

В качестве начального геодезического пункта использовался пункт :<Сашасира», находящийся в центре страны на возвышенности, севернее юродрома Сатасира (лист № 235 масштаба 1: 100 000) со следующими лараметрами:

Сатасира СатаппЬо

Широта В = 12° 0Г09.07" Широта В = 11° 57' 38,502"

Цолгота Ь = 17° 27' 19,800" Долгота Ь = 17° 32' 25,460"

Азимут 55° 01 '45,6" ; 5= 11 285.630м.

Высота Н = 1508,31 м. Высота Н = 1 458,68 м.

По результатам, ранее выполненных работ, рассчитана приближенная эценка точности таблица №1.

Предварительная оценка точности выполненных работ. Таблица № 1.

№ Характеристика ошибок в сетях М. в. А. 1 кл 2 кл АКТОР Трилатерац ия Тесайэ полнгоно метрня М. Н. А. Б.О.С

1 Средняя квадратическая ошибка пункта в слабом месте в метрах, полученная допустимая 0,12 0,15 0,21 0,07 0,40 0,15 0,56 0,15 0,27 0,15 0,42 0,15

Примерная относительная ошибка в слабом месте полученная 1 1 1 1 1

2 200000 1 100000 1 75000 1 20000 1 40000 1

допустимая 150000 300000 300000 300000 150000

5

Г:

Результаты, определённые в таблице №1, получены с использованием формул априорной оценки точности профессора Проворова для трилатерации, построенных радиогеодезическими методами:

= 0,52ш,л/77; тч = 0,11т, + 2,19/^ + 28,83); ш„ = + т] ;

I а /Я2+N + 75 для триангуляции: /п£,2 —— ;

Из таблицы № 1 наглядно видно, что из всех работ, выполненных ранее, только Географическая Миссия Анголы укладывается в современные требования «Инструкции о построении и развитии ГГС» а остальные не выдерживают критики.

Полной информации об уравнивании отдельных фрагментов ГГС и всей сети в целом нет. Однако, по частично, сохранившимся, архивным материалам можно сделать вывод, что в результате обработки материалов геодезических измерений все значения горизонтальных углов, измеренных сторон (базисов) и астрономических наблюдений были редуцированы на уровенную поверхность «геоида», после чего были развёрнуты на поверхности референц-эллипсоида Кларка (1880г.),таким образом редуцирование сети было выполнено приближённым методом развёртывания. В измеренные горизонтальные углы и азимуты введены поправки за высоту пунктов наблюдений, а в измеренные стороны и базисы введены поправки за высоту над уровнем моря. Поправки за уклонение отвесной линии не вводилась.

Уравнивание триангуляции Географической Миссией Анголы выполнялось, с использованием редуцированных углов, учитывая все возйикающие независимые условия. Координатные условия составлялись для замкнутых полигонов.

По результатам уравнивания были получены поправки: в первом классе максимальная угловая поправка составляет 0,4", во втором - 0,8", относительные ошибки сторон в самом слабом месте составляли от 1: 50 000 до 1: 70 000 в 1-ом классе и от 1:20 000 до 1:30 000 во 2-м классе. Приведенные данные согласуются с результатами предварительной оценки точности (см. таблицу № 1).Низкая точность указывает на слабое место в методе приближённого развёртывания, который применялся и который, не учитывает поправки за аномалию высот и методические ошибки за счёт приближённого редуцирования. В таблице № 2 представлены составляющие уклонений отвесной линии на примере 5 пунктов, на которых выполнены астрономические определения.

Таблица № 2

№ Наименование Пунктов Астрон. Широта Ф Астрон. Долгота Л Геодезич. Широта В Геодезич. Долгота L Состовл. Отвеса 4 = ф-ъ Состовл. Отв. г] = (/í-£)cos¿?

1 Quitinda 6° 17' 33,780" 14° 36' 03,570" 6° 17' 32,360" 14° 36' 25,160" + 1,420" -21,460"

2 Sassalemba 8°39' 06,450" 13°31' 24,060" 8° 39' 06,526" 13°31' 33,823" -0,076" -9,652"

3 Base da P. 9" 17' 12,430" 15° 10' 44,060" 9° 17' 12,512" 15° 10' 51,714" -0,082" -7,654"

4 Marco 23 14°55' 35,400" 22° 00' 03,990" 14°55' 36,060" 22° 00' 11,570" -0,660" -7,324"

5 Ponta Albina 15°53' 04,680" 1Г44' 02,680" 15°53' 04,181" 11° 44' 17,456" +0,500" -14,211"

Согласно выполненным расчётам следует, что наибольшее значение составляющих уклонения отвесной линии наблюдается в направлении первого вертикала до -21,46". Здесь сказываются не только случайные ошибки, но и систематические ошибки методического характера, а именно:

- в результаты линейных измерений поправки "за высоту геоида" не вводились. Соответственно ошибка в «редуцированных» длинах линий имеет систематический характер и может достигать при условии, что высота

-I п т. тс т. 20 , _ , _

квазигеоида 20 м., величины — = —, —=- «3,2 мм на 1км. То

5 Я 5 6400000

есть при удалении от исходного пункта на 1000 км величина

систематической ошибки будет около 3,2 метра. Заметим, что высоты

квазигеоида относительно референц-эллипсоида Кларка (1880) могут быть и

больше 20 метров.

- ошибки за приближённое редуцирование направлений (азимутов) могут превысить ошибку измерения. В качестве примера рассчитаем влияние УОП на пункте (ЗиШпс1а: = =21 х 0.1 =2,1". ( при номинальной погрешности наблюдений 0,5").

Проведённые нами исследования, направленные на определение однородности существующей ГГС (см. раздел 2.3 во 2-й главе), показали, как и следовало ожидать, что существующая сеть настолько неоднородна по точности, что она фактически фиксирует разные, хотя и близкие системы координат. Это проявляется в очень больших значениях ошибок эмпирических параметров связи Национальной ГГС и международной системы координат ЧУОБ -84. ( см. таблицу № 3).

_таблица № 3

Parámetros da Transformacao Ajustados WGS84 -> Nacional

Escala 1.000000529 +- 0.000002760

Rotacao X -5.0499 segare +- 3.2815 segare

Rotacao Y 4.2788 segare +- 6.2993 segare

Rotacao Z -10.8605 segare+-8.5523 segare

Translacao X 76.7737 m+- 34.6003 m

Translacao Y -18.4848 ш+- 269.7482 m

Translacao Z 81.8971 m+- 209.9177 m

К таким же выводам мы пришли, анализируя причину появления недопустимых невязок в теодолитных ходах повышенной точности, опирающихся на пункты ГГС, координаты которых были получены на основе ранее выполненных работ.

Высотная основа в Республике Ангола представлена нивелирной сетью высокой точности, развитой в 1956 - 1990 гг. в западной части страны. Общая протяжённость сетей нивелирования составляет порядка 3300 км. В Р. Ангола не существует подразделения высотных сетей на классы.

В качестве исходного пункта использовался « нуль » мареографа, установленного в городе Луанда. Контрольный мареограф установлен в городе Лобито.

На основе контрольных измерений, выполненных, Советской экспедицией, в 1986 году по трассе Луанда-Виана на объекте « Луанда », высокоточное нивелирование по своим характеристикам, можно отнести к нивелированию I класса. Но из-за использования системы ортометрических высот и отсутствия полной гравиметрической информации всю нивелирную сеть следует классифицировать, как приближённо-высокоточную.

За период с октября 1984 г. по декабрь 1985 г. советской экспедицией были выполнены гравиметрические определения. Гравиметрическая сеть включает: Главный гравиметрический пункт Республики Ангола, который находится в городе Луанда; 11 гравиметрических пунктов первого класса; 17 гравиметрических пунктов-спутников. Кроме того, имеется старая гравиметрическая съёмка, выполненная в 1960-е годы по трассе высокоточного нивелирования Уамбо-Лубанго.

Астрономические определения в ГГС Анголы выполнялись различным1; организациями и в разное время. К сожалению всех данных, в архиве не обнаружено. Удалось обнаружить только 14 пунктов.

Результатом топографо-геодезических работ за период с 1930-1970 гг стало создание карты масштаба 1:100 000 на всю территорию страны, котора; была обновлена Советской экспедицией в 1980-1990 гг. После этого период; из-за сложной военно-политической обстановки геодезическая сеть (т.е плановая и высотная основа) в стране не обновлялась.

Советской экспедицией выполнены крупномасштабные съёмки I некоторых городах, являющимися центрами провинций. Например в город! Луанда, советской экспедицией, выполнены съёмки масштаба 1: 2 000, ] окрестностях 1: 5 000 и в радиусе 50км 1 : 25 000.

Таким образом, подводя итог, нужно подчеркнуть следующие существенные недостатки, существующей ГГС.

- отсутствие строгой совместной математической обработки всех имеющихся государственных плановых геодезических сетей.

- отсутствие топографических съёмок м-ба 1: 50 ООО и крупнее.

- отсутствие высокоточной связи между государственными, местными и городскими системами координат.

невозможность исследования геодинамических явлений.

- необеспеченность всех заинтересованных организаций современной геоинформацией.

- отсутствие связи с общеземными ( международными) системами координат I.E.R.S. (International Earth Rotation Service), TGS, WGS, что нередко является препятствием для участия в международных научных программах.

t - существующая в настоящее время государственная плановая опорная геодезическая сеть ни по точности, ни по плотности не отвечает современным и перспективным требованиям и нуждается в коренной реконструкции;

- существующая в настоящее время государственная высотная опорная сеть по плотности и по точности нуждается в дальнейшем развитии. Необходимо принять нормальную систему высот и обеспечить линии нивелирования гравиметрической информацией.

- существующие в настоящее время гравиметрические пункты являются лишь тем ядром, на основании которого может быть развита государственная опорная гравиметрическая сеть и выполнена гравиметрическая съёмка по трассе линий нивелирования.

- существующие в настоящее время астрономические пункты могут быть использованы в работах научно-исследовательского характера и в частности для проложения хода астрономического нивелирования вдоль Атлантического побережья.

Получившая в настоящее время широкое распространение GPS (Global Positioning System) технология позволяет успешно решать выше перечисленные проблемы, обеспечивая при этом не только высокий уровень точности, но и оперативность развития опорной геодезической сети в сочетании со значительным технико-экономическим эффектом.

2. МОДЕРНИЗАЦИЯ ГГС.

Исходя из реальной военно-политической обстановки в Республике Ангола и, учитывая имеющийся задел ранее выполненных геодезических работ представляется, что на данном этапе государственного строительства целесообразно создать пространственную государственную опорную геодезическую сеть, которая выполняла бы функции государственной опорной плановой сети и одновременно служила бы высотной основой для картографирования территории страны в масштабах вплоть до 1: 10 ООО ( с высотой сечения 2,5 до 5,0 м.)

В соответствии с поставленными задачами ( приказ по И.Г.К.А. № 107 от 21.09.1999г.) и в целях их реализации предлагаются следующие положения по модернизации государственной геодезической сети:

1. Положение пунктов государственной геодезической сети определять в общей земной системе координат, в основе которой лежит общий земной эллипсоид, используемый в WGS-84.

Каждый пункт ГГС должен так же иметь координаты в национальной референцной системе координат в основе, которой лежит референц-эллипсоид Кларка 1880. и внешними элементами ориентирования в пункте: Camacupa Camarinho

Широта В = 12° 01 '09,07" Широта В = 1 Io 57' 38,502"

Долгота L = 17° 27' 19,800" Долгота L = 17° 32' 25,460"

Азимут = 55° 0Г45.6" ; 5= 11 285.630м.

Высота Н = 1508,31 м. Высота Н = 1 458,68 м.

Плоские прямоугольные координаты X, Y вычислять в проекции UTM в шестиградусных зонах с осевыми меридианами 12 и 21 градусов восточной долготы, высоты пунктов определять в системе приближённых нормальных высот с нулём, совмещённым с нулём мареографа в городе Луанда.

2. Для передачи общих земных координат и закрепления этой системы на территории Республики Ангола предусмотреть создание специальной пространственной сети - Высокоточной Опорной Геодезической Сети (ВОГС) состоящей из 6-и пунктов (схема № 2). Координаты этих пунктов должны быть определены с максимально возможной высокой точностью относительно пунктов с известным положением в общей земной системе координат. Исходя из возможностей геодезической службы и с учётом опыта построения ГГС других стран ( Вьетнама, Тайланда, Норвегии и т.п.) предлагается непосредственно связать измерениями спунктами только два пункта IGS. Предварительно выбраны пункты: Parque ( Ангола)- Camacupa ( Ангола ) -lohanesburg ( ЮАР) - Лагос (Нигерия).( Схема № 2). Основными функциями ВОГС являются распространение на всю территорию страны общеземной геоцентрической системы координат и определение средних значений параметров взаимного ориентирования общеземной геоцентрической и государственной референцной систем геодезических координат, а также передача и контроль единого линейного масштаба в пределах страны.

3. Государственная геодезическая сеть создаётся на основе принципа перехода от общего к частному в виде построения двух классов, различающихся по назначению и плотности. Спутниковая геодезическая сеть ( СГС ) образует каркас, включающий в себя 41 пункт ( включая пункты ВОГС ) равномерно покрывающих всю территорию страны. Среднее расстояние между пунктами 160 км. Точность определения взаимного положения пунктов - не ниже 1 х Ю"4. Пункты СГС совмещаются или надёжно привязываются к пунктам существующей опорной сети, расположенным в местах пересечения звеньев триангуляции.( Схема №2.) Пункты СГС фиксируют национальную систему координат на определённую эпоху (в данном случае на эпоху 2000 года) и используются для определения параметров связи референцной и общей земной

систем координат. Они служат основой для геодезической сети сгущения (ГСС). На данном этапе ГСС включает в себя, в основном, пункты существующей сети. Все измерения, относящиеся к ГСС, подлежат редуцированию на референц-эллипсоид (и в первую очередь выходные стороны триангуляции, стороны в сети трилатерации и стороны полигонометрических ходов) с последующим уравниванием. На следующих этапах, координаты пунктов ГГС будут переопределяться спутниковыми методами. Координаты пунктов ГСС перевычисляются в национальную систему координат. При необходимости дальнейшее сгущение опорной геодезической сети осуществляется путём вставки отдельных пунктов или систем пунктов в СГС, причём для этого, как правило, используются спутниковые технологии.

4. На всех пунктах СГС определяется приращение силы тяжести относительно исходного гравиметрического пункта с ошибкой не более 0,02 мГала.

5. Карта высот квазигеоида создаётся на основе имеющихся результатов нивелирования, спутниковых и гравиметрических определений и современной модели геопотенциала с сечением 2-3 метра, достаточным для решения задачи редуцирования результатов линейных измерений и приближённого вычисления нормальных высот.

6. Уравнивание ВОГС и СГС выполняется в пространственной прямоугольной системе координат с учётом корреляционной матрицы ошибок исходных данных.

Реализация данной программы обеспечит:

- Установление и распространение государственной системы геодезических координат на всей территории страны и поддержание её на высоком уровне современных и перспективных требований.

- Создание основы для дальнейшего сгущения государственной геодезической сети, картографирования территории страны и акватории Атлантического океана.

- Геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения природных ресурсов.

- Исходными геодезическими данными средства наземной, морской и воздушной навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной сред.

- Изучение фигуры Земли, гравитационного поля и их изменений во времени

- Изучение геодинамических явлений

- Метрологическое сопровождение высокоточных технических средств для определения местоположения и ориентирования.

- Вычисление и перевычисление координат любого пункта в пределах страны, где будут выполнены спутниковые измерения, в любую требуемую координатную систему с точностью, с которой в данном пункте выполнены спутниковые измерения.

- Сведение к минимуму трудоёмкой работы по закладке новых центров (т.к. определяемые совмещены со старыми пунктами).

- Участие геодезической службы страны в международных программах. Структурно государственная геодезическая сеть на эпоху 2000 года

сформирована по принципу перехода от общего к частному и в неё включены геодезические построения различных классов точности. Проект сети представлен на схеме № 2.

Согласно этой схеме государственная геодезическая сеть подразделяется на:

- Высокоточную опорную геодезическую сеть (ВОГС), 6 пунктов.

- Спутниковую геодезическую сеть (СГС), 41 пункт, включая ( ВОГС).

- Геодезические сети сгущения (ГСС) 2 116 пункта.

Каждый пункт ВОГС связан с общеземной геодезической сетью WGS 84. Точность передачи координат на территорию Анголы проиллюстрирована ниже,

В качестве «исходных» используем 2 пункта сети WGS-84 (I.G.S.) - Lagos и Johannesburg. Выполним предрасчёт точности, методом моделирования, используя, программу Netncl. Для этого 10-и кратно передаём координаты с пункта \Camacupa 1 и 2 на пункт 3 и 4 (см.рис 1). В результате получим по 20 значений координат на каждый определяемый пункт: Полное описание вычислений приведены в диссертации, здесь же приведен фрагмент оценки точности передачи i\.Iohanesbur£ К00РДинат с 2 на 3 точку из 10-и вариантов. (Таблица № 4)

I ALagos

рис.1

Оценка точности передачи координат со 2 на 3 точку Таблица № 4

№ вар. X Результ Y am а ты и Z змер е ний dx= х,-х0 dy= УсУо dz= г ¡-г dx2 о. dz2

0 6134918.857 1444581.635 -974772.976

1 6134919.043 1444581.592 -974772.774 0.186 -0.043 0.202 0.035 0.020 0.04

2 6134918.645 1444581.829 -974773.281 -0.212 0.194 -0.305 0.045 0.038 OOS

3 6134918.645 1444581.829 -974773.281 -0.212 0.194 -0.305 0.045 0.038 o.os

4 6134918.916 1444581.720 -9744772.932 0.059 0.085 0.044 0.003 0.007 о.ос

5 6134918.925 1444581.774 -974773.182 0.068 0.139 -0.206 0.00,5 0.019 0.0^

6 6134918.701 1444582.010 -974773.036 -0.156 0.375 -0.06 0.024 0.140 о.ос

7 6134919.011 1444581.484 -974773.208 0.154 -0.151 -0.231 0.024 0.023 о.о;

8 6134918.868 1444581.553 -974772.851 0.011 -0.082 0.125 0.000 0.007 0.01

9 6134918.937 1444581.970 -974772.957 0.080 0.335 0.019 0.006 0.112 о.ос

10 6134918.853 1444581.591 -974772.835 -0.004 -0.044 0.141 0.000 0.002 0.020

0.125м. 0.201м. 0.191м.

Здесь dx,dy,dz - отклонения от истинных значений координат исходной точки. с 2 на 3 точку:

тх =0.125: -М =0.040м.; ту =0.201: VÏ0 =0.064м.; mz = 0.191: VTÔ =0.060м. Средне кв.ошибка m = ^т] + т] + т) = л/0.042 + 0.0642 + 0.060: = 0.096м. el па 3 точку:

тх =0.121: Vio =0.038м.; ту =0.110 : -JÏÔ =0.035м.; mz = 0.209: -Ло =0.066м. Средне кв.ошибка m = ^т] + m¡ + m] = V0.0382 + 0.035" +0.0662 = 0.084 M.

Средне кв.ошибка положения точки 3, Мер. Т.3= ^ =0.090м.

,с 2 па 4 точку

тх =0.133: VÏÏÏ =0.042м.; ту =0.117: VÜ) =0.037м.; mz = 0.134: л/ÎÔ =0.042м. Средне кв.ошибка m = ^т] +т]+ m] = V0.0422 +0.0372 +0.0422 = 0.070 м. cl на 4 точку

тх =0.146: VTÔ =0.046м.; ту =0.133: -JÏÔ =0.042м.; mz = 0.195: M =0.062м. Средне кв.ошибка т= ^т] + тгу + m) = V0.0462 + 0.0423 +0.062: = 0.087 и.

Средне кв.ошибка положения точки 4, Мер. Т.4 = =0.079м.

Итак, точность передачи координат, согласно расчётам будет в пределах 0.08-0.09м.

При моделировании ошибок измерений использовался датчик независимых случайных чисел, а ошибки исходных данных не учитывались так как они неизвестны.

Для уравнивания сети ВОГС можно предложить алгоритм рекурентного уравнивания , предложенный профессором Маркузе Ю.И., который позволяет учитывать корреляционную матрицу исходных пунктов и последовательно присоеденять измерения сети ВОГС к сети WGS, IGS. Суть алгоритма состоит в следующем:

После уравнивания 2-х пунктов Parque и Camacupa имеем вектор неизвестных матрица обратных весов Qx и квадратичная форма

О,.., = После этого к сети присоединяется группа измерений пунктов

Mimguanha, Cuvo, P. Alex, Tchizo с уравнениями поправок VlAx¡ + L¡.

Матрицу коэффициентов нормальных уравнений , составляемых для всех измерений, представляем так: R, = R¡_, +A*P¡A,. Тогда матрицу Qt¡ = получим в виде

а, = - +да,., 4 г1 aq„ «ли

a, =Q,,_,-ZjN-%, .где

Zj=Qx _Aj-, N, = Р~* + A¡Z].

Таким образом, к уже уравненным 2 пунктам Parque и Camacupa можно присоединить группу зависимых между собой измерений пунктов Mimguanha, Cuvo, P. Alex, Tchizo. (схема № 2).

Определения координат пунктов ВОГС выполняются относительным методом в режиме «статика» путём односуточных непрерывных спутниковых измерений, одновременно на шести пунктах: Parque-Camcupa-Cuvo-P.Alexan-Tchizo-Mimguanha.

Цель создания СГС состоит в обеспечении оптимальных условий для реализации точностных и оперативных возможностей спутниковой аппаратуры при переводе геодезического обеспечения территории Анголы на спутниковые методы определения координат и устанавливается её связь с Национальной системой координат с учётом неоднородности, существующей ГГС. Кроме того, эта сеть служит основой для сгущения и уравнивания ГСС.

СГС представляет собой пространственное геодезическое построение, состоящее из 41-го легко доступных пункта (включая ВОГС), совмещённые с пунктами старой ГГС в местах пересечения звеньев триангуляции.

Каркас из спутниковой геодезической сети позволяет решить задачу определения и учёта локальных деформаций существующей ГГС на территории между смежными пунктами ВОГС и обеспечения однозначности результатов определения координат. Из-за неоднородности существующей государственной геодезической сети Анголы параметры связи ( Компоненты вектора параллельного переноса, элементы матрицы вращения и масштабный множитель) Национальной системы координат с системой координат WGS-84 ( закреплённой 41 пунктом сети СГС) будут значимо изменяться при переходе от одного района к другому. Поэтому можно говорить о семи функциях координат

точки Р вида: *„ = f,(xp,yp), у0 = f2{xp,yp),.........m = f1(xp,yp) или

= F¿Bf,Lf\ у0 = F2(Bp,Lp),........m = F7{Bp,Lp)

Здесь х ,у или Bp,Lp это плоские прямоугольные или геодезические координаты точки Р. Заметим, что для удобства вычислений за начало координат целесообразно принимать пункт «Camacupa».

Вид функций /....../7 {muF^.....F7) нам не известен, однако исходя из общих

представлений о возможной неоднородности ГГС Анголы, можно полагать, что это непрерывные функции вместе со своими производными. Значения этих функций, в некотором числе узлов интерполяции, в том числе в пунктах сети СГС, могут быть найдены эмпирически. Определять их рекомендуется, используя формулы представленные в подразделе 2.2.2 для всех пунктов СГС по следующей схеме:

- для каждого пункта СГС выделяется подобласть wi территории Анголы Q таким образом, чтобы этот пункт находился примерно в центре подобласти, а по её периметру находилось не менее 4 других пунктов СГС. Возможная схема размещения пунктов в подобласти показана на рис. № 2.

СХЕМА № 1 Существующие государственные геодезические сети

УСЛОШ1ЫЕ ОБОЭ11ЛЧЕ1Ш

• Сеть триошулянии, (М.И.Л.) __ • Сеть пшш1-ономстрии(ТГССЛ1;0)

• Спыриашуляции. (М.О.Л) ^ • Ьочислыс стороны

• Заполняющие полигоны, (М.О.А.) -* • Сеть трилатероции,(Л1*ТОР)

Астрономические пункты Гравиметрический II) нкт

СХЕМА № 2 Расположения пунктов ВОГС и СГС .

ОУСЛОШ ГЫЕ ОШ31 1ЛЧШ1ИЯ :

• Пункты , пысокоточиой опорной геодсжческой сети (1ЮГС)

А • Проектируемые пункты снугникопой (тодс-шческой сети (СГС

• Стороны высокоточной опорной геолмичсской сети

Возможная сх размещения пунк сети а,Ь,с,

используемых определения значе! 7-ми парамет преобразования Национальной систе координат в сист< координат WGS-84 Рис.2 подобласть

Найденные значения функций приписываются центральной точке подобласти (т. О „,). Эта точка в последующем будет рассматриваться как узел интерполяции. Всего на территории Анголы, таким образом, могут быть установлены до сорока таких подобластей прямоугольной формы и, соответственно до сорока узлов интерполяции, образующих регулярную сетку с шагом от 160 до 200 км.

Мы рекомендуем, на данном этапе использовать для локального описания искомых функций интерполяционные сплайны. Практически целесообразно ограничиться кубическими сплайнами

Интерполяция сплайнами обладает теоретическими преимуществами перед интерполяцией полиномами. Действительно, норма наивысшей производной соответствующей данному сплайну (для кубического сплайна это вторая производная) обладает наименьшей кривизной и, следовательно, интерполянт, построенный при помощи сплайнов будет наиболее гладким (плавным). Это полностью согласуется с принципом « сомневаешся-сглаживай», лежащим в основе широкого класса методик обработки данных, искажённых погрешностями с неизвестными свойствами.

В заключение данного раздела подчеркнём, что при интерполяции функции нескольких (двух) переменных можно последовательно использовать алгоритм конструирования одномерных сплайнов. Поэтому технических трудностей, превосходящих трудности сопровождающие нахождение коэффициентов интерполяционного полинома, не возникает. Последовательное использование линейного интерполянта по двум переменным даёт:

аа + а{х + агу + а,ху, где о0,а,....Л] - коэффициент, - с геометрической точки зрения это эквивалентно использованию поверхности гиперболического параболоида.

Два основных пункта ВОГС определяются относительным методом GPS-технологии при помощи приёмников, используемых для наблюдений на основных пунктах 1GS при реализации международных проектов. Остальные пункты ВОГС определяются с использованием двухчастотных геодезических приёмников из непрерывных двухсуточных сеансов.

Пункты СГС определяются относительными методами космической геодезии, обеспечивающие точность взаимного положения со средними квадратическими ошибками не превышающими 5мм+1 мм/км по каждой из плановых координат и 10мм+1 мм/км по геодезической высоте. Для этого будут использованы 10 двухчастотных приёмников фирмы Leica и Spectra Precision AB.

Измерения будут выполняютьея синхронно, в два сеанса, группой из 10 GPS приемников. Длительность сеансов 4 часа. При подсчете количества сеансов наблюдений в пределах проектируемого объекта необходимо учитывать следующее:

- один сеанс должен состоять из 10 или более, синхронно работающих приемников;

- перекрытия между сеансами должны составлять не менее 3 пунктов; каждый сеанс должен содержать по крайней мере 1 пункт ВОГС используемый в качестве исходного для передачи общеземной геоцентрической системы координат.

Соблюдение перечисленных условий обеспечит не только устойчивую связь смежных сеансов наблюдений, представляющих собой геометрически отдельные пространственные сети, но и объединит все сеансы спутниковых наблюдений в одну жесткую пространственную конструкцию, которая .обеспечит окончательно требуемый уровень точности взаимного положения пунктов сети.

На всех пунктах ВОГС и СГС определяются по два ориентирных пункта.

По проблеме оптимальной продолжительности сеанса наблюдений пока нет достаточно конкретных выводов, базирующихся па строгих расчетах. Основным критерием здесь может быть безусловно верное разрешение неоднозначности. Для этого необходимо иметь несколько рядов наблюдений на пункте, причём при различных условиях. Определяющими факторами здесь являются требуемый уровень точности и расстояние между пунктами наблюдений.

При планировании необходимо обеспечить PDOP < 2,5, а также наблюдения одних и тех же спутников с базисной и роверных станций.

Одновременно со спутниковыми измерениями планируется выполнение гравиметрических определений на пунктах ВОГС и СГС т.е. осуществить привязку к ближайшим гравиметрическим пунктам 1-го класса со средней квадратической ошибкой 0,02 мГал.

Для получения всех параметров ориентирования следует воспользоваться формулой Гельмерта:

где г и R - векторы соответственно в референцной и в общеземной системах координат, ДЛ- вектор начала национальной системы в общеземной системе координат , т - разница в линейных масштабах систем, W - матрица поворота координатных осей от референцной к общеземной.

/ ,

1 О), -Шг

r = (X„Y„Z,)T, R = (X„Jr,Zr)t , ДЛ = (ДХ0,ДГ0,Д20)Г, W=-a>, 1 а.

Для каждой опорной точки, с известными прямоугольными геоцентрическими координатами R в системе WGS-84 и вычисленными по геодезическим широтам, долготам и высотам координатам г в референцной,

используя преобразованные формулы трансформирования, можно составить следующие уравнения поправок v,;

V, = ДЛ"0 - Zrcoy + + Х,т -(XR-Xr), V,. = ДГ„ + Zrco, - Хгаг + Y,m ~(YK -Yr) , v,=AZ0- Y,cox + Хгшу + Zrm - (Zs - Z,). В уравнениях 7 неизвестных параметров, образующих вектор: г = (AX0,AY0,AZ0,ajJ,a}y,a}1,m)T.

Чтобы его найти, нужны координаты в 2 системах минимум для трёх пунктов. (В нашем случае имеем 6 пунктов ВОГС) .Тогда имеем матричное уравнение поправок:

V = Аг - L,

Где в матрицу А собраны коэффициенты, стоящие в уравнениях поправок v( искомыми параметрами трансформирования, а вектор L - разности координат в общеземной и референцией системах. Пусть Р весовая матрица поправок v. Решая задачу по методу наименьших квадратов (МНК) находим параметры: r = (ATPA)-'ATPL,

Уравнивание СГС выполняется в пространственной прямоугольной системе координат с учётом корреляционной матрицы ошибок исходных данных.

Более совершенными в плане поставленных задач являются профессиональные программы, в рамках которых используются более строгие алгоритмы решения, учитываются особенности конкретных условий и дополнительная информация о решении. К такому программному обеспечению относится пакет программ BERNESE, разработанный институтом астрономии Бернского университета, Швейцария, или, как это имеет место в нашем случае, программа GeoGtnius v.2.01., разработанная фирмой « Spectra Ргес1зюп».Данная программа позволяет обрабатывать обширные сети с одновременным уравниванием результатов измерений, осуществляет переход между различными координатными системами. При этом имеется множество полезных прцедур, позволяющих оценивать и редактировать результаты измерений. Комплекс позволяют совместно обрабатывать результаты спутниковых (NAVSTAR и ГЛОНАСС) и классических наземных измерений.

Все настройки пакета, такие, как уровень влияния ионосферы и тропосферы, априорные ошибки эфемерид, фильтрация результатов вычислений, количество итераций при уравнивании, система координат и проекция и т.п. будут осуществляться руководителем Проекта.

Что касается точности, то пакет GeoGenius создан с расчётом получения приращений координат линий с точностью 5 мм + 1 мм/км в статическом режиме при двухчастотных наблюдениях.

На сегодняшний день, в Р. Ангола используется ортометрическая система высот. Для перехода к системе нормальных высот необходимо:

гравиметрическая информация в виде гравиметрических карт с сечением 5 мГал. и высокоточного геометрического нивелирования.

Для приближённого решения этой задачи воспользуемся средствами спутниковых определений. При создани ВОГС и СГС мы имеем возможность оперативной передачи геодезических координат (B,L,H) на значительные расстояния с высокой точностью. Переход к разностям нормальных высот осуществляется на основе соотношения:

Где ДЯ^ - разность нормальных высот; АНаЬ - разность геодезических высот t\£ah- разность высот квазигеоида.

Квазигеоид может быть определён достаточно точно для того, чтобы с его помощью можно было бы заменить геометрическое нивелирование III класса. 'Для этого необходимо иметь полноценную гравиметрическую карту (аномалий Буге или аномалий в свободном воздухе масштаба 1: 200 ООО), построенную по результатам сплошной гравиметрической съёмки с шагом == 1,5 — 2,5 км. То есть иметь не менее 120 ООО гравиметрических пунктов на территорию Р. Анголы и гравиметрические карты на прилегающие к границам страны территорий и акваторий м-ба 1:200 000. Ни в настоящее время, ни в обозримой перспективе постановка задачи построения квазигеоида гравиметрическим методом не реальна. Возможно только её приближённое решение. Для полосы, обеспеченной астропунктами с шагом 70-100км.( т.е. вдоль побережья Атлантики) возможно проложение хода астрономического нивелирования, с возможной километровой ошибкой порядка 1 дециметра. Для остальной территории страны приближённая карта высот квазигеоида построена по современным моделям геопотенциала. Для этого по имеющейся гравиметрической и астрономической информации опытным путём выбирается наиболее подходящая современная модель геопотенциала ( в нашем случае это модель EGM -96).

Автором диссертации на основе имеющихся данных, создана гравиметрическая карта аномалии силы тяжести ( Рис. 1). с сечением изоаномал 20 мГал., и построена карта высот квазигеоида с сечением изоаномал 2.0 метра, (с шагом ЗО'хЗО' ), (рис. 2). Данные вычисления аномалий силы тяжести представлены в диссертации таблицах № 11 и № 12.

Технически переход к приближённым нормальным высотам осуществляется следущим образом:

W — W

Нормальная высота репера А, по определению, это Н'л = —5-где

У„

Wo - потенциал силы тяжести в исходном пункте нивелировки ( «нуль»

мареографа в Луанде),

Wa- потенциал силы тяжести в репере А,

ут - средне интегральное значение нормальной силы тяжести на отрезке Ао Ai.

КАРТА АНОМАЛИЙ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

д \ «н \

\

X ч

д \

\ N \ А \

\ А \ * |и< 4 с*. \

Ем

I ■•»"»

I ..( 1 Сюп.' ,

\ 4/ 4 I 4 1

4' им* '

Условные обозначения: Гравиметрический пункт масштаб 1:17 ООО ООО

Изоаномалы сечение - 20 мгал

Л/с. 1

КАРТА АНОМАЛИЙ ВЫСОТ

; г.йт;ввя«яаввиви i4! и ввв гггиз easa? нвяяг

Я вас» ЯЯВЯ1

лоааиайеяиааиоаваявй;

вагдаистааайаяй^штйг^^Э аваэаовавиявегваааяагзи

взаэйЗнваааввввивввв!

I/U UJjíM Ы \Ы Ы-Ш-riKHWM-Hlf-fil Условные обозначения: + - отметка высоты квазигеоида в точке пересечения трапеций м-ба 1: 100 000 линия равных аномалий. Масштаб 1:15 000000

Рис. 2

Точки Ао Ai это нормальная проекция точки А на эллипсоид Нормальной Земли и теллуроид. Как известно Wo- W* = jgdh, где, на практике, интеграл заменён

ол

суммой. Шаг такого численного интегрирования определяется характером рельефа и, обусловленной этим, средней длиной секции нивелирования:

Wo - Wa » ■ В данной интерпретации нивелирный ход делится на N

(=1

участков ( секций ), и на каждом из которых должно быть известно значение силы тяжести.

Превышение между реперами АВ в нормальной системе высот 1 " 1

ьнгла = Ы1лд--XWo; +—2>g,M =àhAB +<5глв где

AhJB - сумма измеренных превышений по ходу геометрического нивелирования, ут - среднее значение нормальной силы тяжести для территории Анголы 978,3 Гал.

Д/0, - разность значений нормальной силы тяжести на эллипсоиде в пределах секции, среднее значение высоты для секции А/,

Agi - среднее значение аномалии силы тяжести в свободном воздухе для секции с номером i. Именно этот член нельзя вычислить для большинства секций.

Поэтому в качестве приближённых нормальных высот Н' в Анголе рекомендуется использовать высоты, вычисленные по формуле: Н'л = щ + д н>А ; Нд = Нгв+А Н'лв ; и т.д., где Д Щл = АЬал + ; Д Н'лв = ДhAS + SUB и т.д.,

Я0Г - отметка исходного пункта нивелирования в нормальной системе. Приближённость таких высот объясняется тем обстоятельством, что при их вычислении не учитывается непараллельность соответствующих уровенных поверхностей нормального и реального потенциалов. Оценим эту погрешность сверху. Радиус корреляции поля A g составляет, в среднем, 40' то есть примерно 75 км. На таком расстоянии превышение при переходе от береговой зоны к центральному плоскогорью может достигать 1 км., среднее значение Agcp - 100 мГал. Таким образом ;

' ' 106 106

Реальная погрешность будет несколько меньше т.к. имеет место изостатическая компенсация, а радиус корреляции аномалии силы тяжести в предгорных и горных районах меньше использованного. Отметим, что в будущем, когда необходимые для вычисления рассматриваемой поправки значения аномалии силы тяжести, могут быть найдены с нужной точностью (< 3 мГал), необходимые поправки надо будет просто добавить к уже имеющимся превышениям не изменяя результатов вычислений приближённых нормальных высот (превышений). В большинство результатов нивелирования никаких поправок вводить не придется - все результаты, полученные с километровыми

ошибками свыше 5мм ^Гкм ( за исключением высокогорных районов и трасс, проходящих через горные перевалы) в исправлениях не будут нуждаться.

Точность вычисления значений высот квазигеоида порядка 1 метра, что вполне достаточно для решения редукционной задачи в пунктах ГГС. По мере накопления гравиметрической информации появляется возможность создания высокоточной модели квазигеоида на Р. Ангола. Для этого необходимо:

- По всем трассам высокоточного нивелирования (ранее выполненного) произвести гравиметрические определения.

- , Покрыть всю территорию страны высокоточным и точным

нивелированием в соответствии с проектом, представленным в диссертации.

Расчёт сравнительной экономической эффективности от внедрения новой техники и технологии.

Для расчёта экономической эффективности GPS-технологии при модернизации ГГС в Р. Ангола была рзят проект модернизации ГГС без использования инструментов GPS т.е. классическим методом. Проект создания ГГС классическим методом представлен на Схеме № 7( все таблицы и рисунки помещены в диссертации). По данным этого проекта была составлена смета всего комплекса работ. ( базовый вариант ). В то же время была создана смета всего комплекса работ, по предлагаемой технологии.

Экономический эффект от снижения трудовых и материальных затрат и от внедрения новой техники по сравнению с базовой определяем по формуле: Э = [ (С, +Е„К;)-(С2+Е„К'2) ] AJ" , где

Е. = 0.15 - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; С, и С2- себестоимость работ соответственно при использовании базовой и новой техники;

К( и Кj - удельные капитальные вложения на единицу работ, выполняемые новой техникой;

А $ - годовой объём работ ( или объём работ на объекте) в натуральных единицах измерения, выполняемых новой техникой.

В себестоимость включены расходы, связанные только с полевыми, камеральными, работами, а также расходы на внутренний транспорт и орглики, при этом учитывалось;

- общая себестоимость по базовой технологии составляет 384 525.34 USD ;

- общая себестоимость по новой технологии составляет 128 467.48 USD;

- капитальные расходы ( базовый вариант) 450 ООО USD ;

- капитальные расходы (по новой технологии) 500 000 USD ;

- общее количеств пунктов ГГС, включая сети сгущения, составляет порядка 2 116, также Е„ = 0.15 , К; = 450000:2116=212.66, К'2 = 500000:2116=236.29 получаем соответственно:

Э = С 181.72 + 0.15 х 212.66) - ( 60.72 + 0,15 х 236.29) х 1 = 117.46 USD на 1 пункт или 248 545.36 USD на весь объект.

По результатам экономических расчётов сделаны следующие выводы: на основе сметы по предлагаемому варианту расходы составят 2 500 000.00 USD, расходы по базовому - 2 651 933.39 USD.

- в результате оптимизации сетевого графика определено, что сроки выполнения работ можно сократить на 5.3 месяца, что составит 6.7 месяца.

- трудоёмкость от внедрения новой технологии сократится на 6437 -1969 = 4468 бригадо-дня то есть в 3,3 раза.

- экономическая эффективность составит 248 545 USD.

В таблице № 5 отражены сроки выполнения работ и расходы по предлагаемой технологии.

Анализируя, общие расходы на один пункт ( 2 500 000.00 : 2116 = 1181.47 USD), приходим к выводу, что эти расходы не противоречат общепринятым нормам. Так, например, при развитии геодезических сетей GPS- методом в ФРГ, стоимость одного пункта определённого GPS- методом колеблется от 300 .до 3000 USD.

ПЕРВЫЙ ЭТАП (Предпроектпыеработы) Таблица Кя 5

№ Виды работ Сроки исполнения Стоимость

1.1 Сбор и анализ существующей информации по всему комплексу работ, связанных с модернизацией ВОГС и СГС. Разработка схемы построения ВОГС и СГС. Сбор и анализ существующей информации ГГС на всю страну 0.8 2126.40

1.2 Приобретения инструментов и необходимого материала 0.4 500000.00

1.3 Проведение обследования пунетов ВОГС и СГС. Подготовительные работы 0.3 8200.00

1.4 Разработка оптимальных методик проведения работ по ВОГС и СГС 0.4 708.80

1.5 Составление технического проекта. 0.8 1063.20

Всего 512098.40 ВТОРОЙ ЭТАП ( Полевые работы)

№ Виды работ Сроки ■ исполнения (б.м) Стоимость

2.1 Аренда авиатранспорта 0.4 1486000.00

2.2 Изготовление ориентирных пунктов 0.3 12300.00

2.3 Метрологическая аттестация инструментов 0.4 1100.00

2.4 Рекогносцировка,закладка и определение ориентирных пунктов в сетях ВОГС и СГС. 2.5 32800.00

2.5 Планирование спутниковых измерений на пунктах ВОГС и СГС 0.2 177.2

2.6 Гравиметрические измерения. 0.6 12300.00

2.7 Высокоточные спутниковые измерения на пунктах ШКЭ. 0.2 3200.00

2.8 Высокоточные спутниковые измерения на пунктах ВОГС. 0.2 4200.00

2.9 С учётом внутреннего траспорта и орглики 14298.48

3.0 Высокоточные измерения на пунктах СГС. 0.6 24600.00

Всего 1590975.68

ТРЕТИЙ ЭТАП ( Камеральные работы) Таблица № 5 (продолжение)

№ Виды работ Сроки исполнения (б.м) Стоимость

3.1 Обработка спутниковых измерений на пунктах 1Е1«. 0.1 800.00

3.2 Обработка гравиметрических измерений на пунктах ПОГС и СГС 0.3 2050.00

3.3 Обработка спутниковых измерений на пунктах ВОГС. 0.1 900.00

3.4 Обработка спутниковых измерений на пунктах СГС. 0.3 4100.00

3.5 Уравнивание спутниковых измерений в сетях тяБ, ВОГС и СГС. Преобразование координат пунктов из системы координат \VGS-84 в государственную систему координат. Составление каталога координат пунктов ВОГС.СГС. 1.4 3189.60

3.6 Составление базы данных с пояснительной запиской. 0.2 354.4

3.7 Группа научногосопрвождения 54035.43

3.8 Бригада охраны 36023.62

3.9 Непредвиденные расходы 295474.43

Всего 396925.92

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ 6.7 МЕСЯЦА

ПЛАНОВАЯ СТОИМОСТЬ РАБОТ 2 500 ООО USD

Заключение.

В результате проведённых теоретических исследований, подтверждённых математическим моделированием и практическими экспериментами можнс сделать следующие выводы:

1. на основе предварительной оценки точности доказано, что существующая, на сегодняшний день, государственная геодезическая сеть в Республика Ангола по точности и по плотности не соответствует современным требованиям.

2. Разработана концепция реконструкции всей ГГС с использование\^ спутниковых технологий.

3. Разработана методика по определению связи ВОГС с международно? сетью WGS, IGS. Выполнен предрасчёт „точности mctoaov

математического моделирования. Ожидаемая точность получения общеземных координат пунктов ВОГС порядка 0.1 м.

4. Предложен алгоритм последовательного уравнивания с использованием рекурентного уравнивания.

5. Предложен способ оценивания неоднородностей по точности существующей ГГС.

6. Предложен способ определения параметров связи систем координат, фиксированных локальными фрагментами ГГС, с общеземной системой координат.

7. Разработан способ учёта поведения локальных элементов нутреннего ориентирования систем координат пунктов ГСС при помощи 7-ми интерполяционных сплайнов наименьшей кривизны. Это даёт возможность исключить разрывы, вызванные неоднородностью ГСС.

8. По существующей гравиметрической информации автором построена гравиметрическая карта масштаба 1: 7 ООО ООО, сечением 20 м Гал.

9. По всей имеющейся информации построена карта высот квазигеоида с сечением 2 метра, предназначенная для получения приближённых нормальных высот и решения редукционной задачи методом проектирования.

10.Предложен способ перехода к приближённым нормальным высотам с расчётом возможных ошибок.

11 .Трудоёмкость производственного цикла по результатам оптимизации сетевого графика сократится в 3,3 раза, на основе экономических расчётов обосновано иснользование новой технологии перед базовой при этом экономическая эффективность составит 248 545 USD.

12.Указанные выше основные результаты диссертационной работы, одобрены Техническим Советом Института Геодезии и Картографии Анголы (И.Г.К.А.) от 21.07.2000г и используются для реконструкции государственных геодезических сетей.

Заключение.

В результате проведённых теоретических исследований, подтверждённых математическим моделированием и практическими экспериментами можно сделать следующие выводы:

1. на основе предварительной оценки точности доказано, что существующая, на сегодняшний день, государственная геодезическая сеть в Республика Ангола по точности и по плотности не соответствует современным требованиям.

2. Разработана концепция реконструкции всей ГТС с использованием спутниковых технологий.

3. Разработана методика по определению связи ВОГС с международной сетью WGS, IGS. Выполнен предрасчёт точности методом математического моделирования. Ожидаемая точность получения общеземных координат пунктов ВОГС порядка 0.4м.

4. Предложен алгоритм последовательного уравнивания с использованием рекурентного уравнивания.

5. Предложен способ оценивания неоднородностей по точности существующей ГГС.

6. Предложен способ определения параметров связи систем координат, фиксированных локальными фрагментами ГГС, с общеземной системой координат.

7. Разработан способ учёта поведения локальных элементов внутреннего ориентирования систем координат пунктов ГСС при помощи 7-ми интерполяционных сплайнов наименьшей кривизны. Это даёт возможность исключить разрывы, вызванные неоднородностью ГСС.

8. По существующей гравиметрической информации автором построена гравиметрическая карта масштаба 1: 7 ООО ООО, сечением 20 м Гал.

9. По всей имеющейся информации построена карта высот квазигеоида с сечением 2 метра, предназначенная для получения приближённых

106 нормальных высот и решения редукционной задачи методом проектирования.

Ю.Предложен способ перехода к приближённым нормальным высотам с расчётом возможных ошибок.

11. Трудоёмкость производственного цикла по результатам оптимизации сетевого графика сократится в 3,3 раза, на основе экономических расчётов обосновано иснользование новой технологии перед базовой при этом экономическая эффективность составит 248 545.36 USD.

12. Указанные выше основные результаты диссертационной работы, одобрены Техническим Советом Института Геодезии и Картографии Анголы (И.Г.К.А.) от 21.07.2000г и используются для реконструкции государственных геодезических сетей.

107

1. Баллут М. Восстановление и развитие ГГС Ливана с применением GPS-технологии. Известия ВУЗов, Геодезия и аарофотосъёмка,1997, №2-3, стр.30-34.

2. Базлов Ю.А. Галазин В.Ф. Каштан Б.А. и др. Анализ результатов совместного уравнивания астрономо-геодезической, доплеровской и космической геодезический сетей. Геодезия и картография, 1996г. № 8,с. 6-7.

3. Баранов В.Н.,Бойко В.Г. и др. Космическая геодезия. М.Недра 1986, стр.407.

4. X. Бовшин H.A., Зубинский В.И.,Остач О.М., Совместное уравнивание общегосударственных опорных геодезических сетей. Геодезия и картография. 1995, № 8, стр.6-17.

5. Бойков В.В. Галазин В.Ф.,Каштан Б.А. и др. Опыт создания геоцентрической системы координат П390. Геодезия и картография, 1993г.,№11,стр. 17-21.

6. Бурша М., Ватрт В. Вийтишкова М. и др. Оценка точности геопотенциальных моделий EGM Х01-Х05, EGM 96, Геодезия и картография 1998, № 8,10-13.

7. Бугаевский JI.M. Математическая картография М. Златоуст, 1998,стр.400.

8. Василенко В.А. Сплайн-функция: теория , алгоритмы, прграммы. Наука,Новосибирск,1983,214с.

9. Герасимов А.П., Ефимов Г.М., Насрединов К.К.,Совместное уравнивание астрономо-геодезической и космических сетей.

10. Доклады министерства гидрологии Анголы (МГА) о работах по триангуляции на побережье НРА. Д980г.

11. П.Домингуш А. О модернизации астрономо-геодезической сети Анголы. Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъёмка. 1990г.,№ 5.

12. Кутушев Ш.Б.,Ахметзянова Ф.Т. и др. Методы повышения производительности геодезических работ в строительном производстве. Материалы 4-й международной научно-технической конференции.4-8.04.2000.том 1 стр.82. Уфа-2000.118

13. Кутушев Ш.Б. Записи полевых измерений и материалы по расчётам и дополнениям триангуляции и полигонометрии, проводихшимся фирмами «Артоп» и Текафо». Ангола, И.Г.С.А., 1988г.

14. Инструкция по нивелированию I, II, III и IY классов. Геоземтехиздат, 1963г., стр. 112.

15. Инструкция о построении государственной геодезической сети СССР. М. Недра, 1966г.,стр.342.

16. Инструкция о полигонометрии и трилатерации. М.Недра, 1976г.,стр. 105.

17. Кашин JI.A. Построение классической астрономо-геодезичеекой сети России и СССР. М. Картгеоцентр-Геодезиздат, 1949г.стр.192.

18. Концепция перехода топографо-гедезического производства на автономные методы спутниковых координатных определений. М.ФСГКД995.

19. Методы повышения производительности геодезических работ в строительном производстве. Кутушев Ш.Б., Ахметзянова Ф.Т.,

20. Jle Минь. Построение спутниковой геодезической сети в Индокитае и методы определения аномалии высот во Вьетнаме. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидат технических наук. М. МИИГАиК,2000,23с.

21. Маркузе Ю.И. Бойко Е.Г. Голубев В.В. Вычисление и уравнивание геодезических сетей. М.Картгеоцентр-Геодезиздат, 1994,432с.

22. Маркузе Ю.И., Хоанг Нгок Ха. Уравнивание пространственных наземных и спутниковых геодезических сетей. М.Недра,1991,276с.

23. Медведев П.П.,Баранов И.С. Глобальные космические навигационные системы (геодезическое использование).Итоги науки и техники,т. 29.М.ВИНИТИ РАН. 1992,157с.

24. Макаренко H.JI. «О переходе на автономные спутниковые методы определения координат» . Геодезия и аэросъёмка №8,1997.

25. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии. М.Недра 1979,296с.

26. Муджахид Яхья Сайд Аль Дафиф. Разработка схемы и программы построения высокоточной государственной геодезической сети Йеменской119

27. Республики с использованием спутниковой технологиий. Автореферат кандидатской диссертации. М.Д995.

28. Непоклонов В.Б.,Чугунов И.П.Дковенко П.Э.,Орлов В.В., Новые возможности развития сети нормальных высот на территории России. ГиК.,1996,№ 7.

29. Нивелирование I и II классов.М.Недра,1982.,264с.

30. Основные положения о государственной геодезической сети России (проект) .М.,1997.

31. Пеллинен Л.П. Определение параметров фигуры и гравитационного поля Земли в ЦНИИГАиК. Геодезия и картография. 1992,№4, с.29-35.

32. Пеллинен Л.П. Высшая геодезия ( Теоретическая геодезия) М.Недра 1971,264с.

33. Серапинас Б.Б. Основы спутникового позиционирования. М.МГУ,1998,84с.

34. Судаков С.Г. Основные геодезические сети.М.Недра 1975,368с.

35. Суринга К.К. Совершенствование опорной государственной геодезической сети Лаоса. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук.МГУГиК, 1994.

36. Франсишку Фернанду Себастиану. О построении государственной нивелирной сети Анголы. Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъёмка 1991. №6, 41-47.

37. Яковлев Н.В. Высшая геодезия. М.Недра, 1989,446с.

38. Bazlov, У.A., V.F. Galazin, B.L. Kaplan, V.G. Maksimov, & V.P. Rogozin. (1999). GLONASS to GPS. A new coordinate transformation, GPS World, 10(1),

39. Beutler, G. et al. (1999). The international GPS service (IGS): An interdisciplinary service in support of earth sciences, Advances in Space Research, 23.

40. Becker M. Hide J, and at. Positionong, Yermessungaw,1996,121,№4,168-170.120

41. Demetris D, Beck N., An overview of recent GPS activities at the Canadiangeodetic syrvey. CSTG Bull. 1988.№10, pp 84-95.

42. Herring, T.A. (1999). Geodetic applications of GPS. Proc. IEEE, 87(1), 92-110

43. Hossman-Welludorf B., Kirchner G., Moritz H. And oth. Osterreihishe Beitrage zum Wegener-Medlas projent.Miit.geod.Inat.Pechn.Univer. Graz, 1989,№65, pp.1-107.

44. Hornic.H. Geoid. Vermessungsw, 1996,№4.

45. Kutterer, H. (1998). Quality aspects of a GPS reference network in Antarctica — a simulation study, J. Geod., 72(2), 51-63

46. Duchnowski, R., W. Kaminski, & K. Swiatek, K. (1998). Three-dimensional geodetic control network tied to GPS stations, Allgemeine VermessungsNachrichten, 105(11/12), 414-420.

47. Featherstone, W.E. (1998). Do we need a gravimetric geoid or a model of the Australian Height Datum to transform GPS heights in Australia, The Australian Surveyor, 43(4), 273-280.

48. Mareyen, M. & M. Becker. (1998). On the datum realization of regional GPS networks, Allgemeine Vermessungs-Nachrichten, 105(11/12), 396-406.

49. Nash D, Whiffen P, Dixon K. Surveing Kazakhstans Rich Resources with GPS. GPS World,1995,6 №2, pp.22-28.

50. Rajal B.S., Srivastava V.P. Madhwal H.B. GPS bringuniti to indian diversity.GPS World, 1994,5 №9.pp.56-60.

51. Report of Thailand's geodetic activity. Royal That survey Department, Boulding,Cola,1995.

52. WeekB. Results of the 1994 Sirgas GPS pre- compaing. Geography and Enviom.Boulder,Colo,1995,B49.

53. World Geodetic 1984: its Definition and Relationships with local geodetics Systems. Nima-Tecnical Report 7-1997.

54. Mirakami, M.& S. Ogi. (1999).Relazation of the Japonese Geodetic datum 2000 (JGD2000),Bull.Geogr.Survey Inst.,45(3),1-10.