Геодезическая съемка

Дальнейшая обработка выполняется  в автоматическом режиме в соответствии с имеющимся программным пакетом. Однако перед окончательной математической обработкой необходимо проанализировать полученные данные, их качество, точность. Принять решение, если потребуется, направленное на повышение точности построения: отбраковать отдельные измерения, снизить их вес при уравнивании или провести перенаблюдение, дополнительные измерения. Поэтому сначала проводится предварительная обработка, а затем уравнивание.

Цель предварительной обработки  геодезических построений: введение необходимых поправок в измеренные данные, контроль качества измерений по невязкам фигур, подготовка информации для уравнивания. Измеренные расстояния и угловые направления приводятся к центрам знаков, редуцируются на поверхность относимости (принятый эллипсоид), а затем — на плоскость в проекции Гаусса - Крюгера. Перед обработкой необходимо установить, в какой системе координат будет выполняться обработка геодезического построения. При обработке в системах СК - 95 или СК - 42 редукции на поверхность относимости и в плоскость проекции будут выполняться. При обработке в местной системе координат эти редукции не проводятся, если геодезическое построение расположено в пределах действия местной системы, а сама система координат введена на плоскости. Приведение результатов измерений к центрам знаков обязательны, если применялась внецентренная установка прибора или внецентренное расположение на пунктах построения отражателя и визирной цели. При этом вычисляются и вводятся поправки за центрировку прибора и редукцию визирной цели (отражателя). Приводятся к центрам пунктов измерения, опирающиеся на стенные знаки. При обработке результатов спутниковых измерений перевычисляются из одной системы в другую координаты пунктов, поэтому поправки в измеренные величины за редукцию на поверхность относимости и в плоскость проекции не вводятся.

Уравнивание геодезического построения выполняется по методу наименьших квадратов (МНК). В программных пакетах реализован чаще всего алгоритм параметрического способа уравнивания. Цель уравнивания: получить наилучшие при условии МНК оценки значений измеренных величин и их функций (координат определяемых пунктов построения) с оценкой их точности. Для уравнивания вводятся координаты исходных пунктов, которые при уравнивании должны оставаться неизменными, используются предварительно обработанные массивы измеренных данных, точностные характеристики.

После уравнивания опорного геодезического построения на объекте проводится математическая обработка опирающихся на него построений второго уровня и материалов съемок. В геодезических работах по межеванию и инвентаризации земель вычисляются координаты границ земельных участков по результатам измерений, проводится их контроль; вычисляются площади участков по координатам и геодезические данные: дирекционные углы, расстояния линий границ. Создаются и печатаются документы: план границ земельного участка, государственный акт на участок, таблицы, кадастровые формы и другие данные.

По материалам обработки результатов  тахеометрической съемки, а также растровых файлов карт материалов создается и редактируется цифровая модель местности (ЦММ) t рельефа (ЦМР). На их основе формируется топографический план с использованием электронных библиотек точечных, линейных и площадных условных знаков. При этом материалы межевания, инвентаризации объектов, съемки подземных коммуникаций и других специальных работ распределяются по слоям информационной нагрузки планов, объединенных в иерархическую структуру, включая графические и текстовые данные. По ЦММ и условным знакам полностью строится план в электронном виде, а также разрезы, продольные и поперечные профили. В современных программных пакетах учитываются топологические отношения данных, обеспечивающие их связь, корректность контуров, линейно-узловые представления информации. Полнофункциональные графические редакторы полностью формируют топографический план в соответствии с нормативными требованиями, а также чертежи его отдельных слоев, профилей, поперечников. Материалы выдаются на печать в виде готовых стандартных топографических планов и чертежей.

Для автоматизации обработки результатов геодезических измерений и создания электронных планов и карт применяются многофункциональные программные пакеты: CREDO, Trimble Geomatics Office, Spectrum Survey, ПРИМА, Maplnfo, Ингео и другие. На их основе выполняется сопровождение камеральных геодезических работ в автоматическом режиме.

2.5.2 Порядок обработки  результатов измерений электронным  тахеометром

Электронным тахеометром выполняются  различные виды работ по назначению, сложности построений, требованию к  точности, типу конечной продукции. Поэтому математическая обработка может отличаться по объему и применяемому модулю ПО в каждом конкретном случае. Но в целом можно выделить три основных этапа обработки:

• первичная обработка результатов непосредственных измерений на основе встроенного ПО тахеометра;
• передача информации с тахеометра на компьютер;
• окончательная обработка результатов измерений с использованием универсальных программных пакетов с выдачей требуемой информации, в том числе в графическом виде.

Первичная обработка измерения углов и расстояний тахеометром выполняется автоматически после входа в соответствующий режим меню или режим работы прибора и сопровождает измерения. Встроенное ПО входит в техническое оснащение электронного тахеометра и обеспечивает ввод информации, настройку (установки) прибора, вычисление элементов привязки, определение координат и других геодезических величин, решение прикладных задач, настройку интерфейса. Оно же осуществляет управление отдельными операциями и работой прибора в целом, обеспечивая высокопродуктивный удобный уровень работы с ним. В некоторых случаях первичной обработки измерений, выполняемой тахеометром, достаточно, особенно при определении координат отдельных точек в режиме реального времени. Определение координат полярной и обратной засечками выполняют все модели тахеометров непосредственно на станции. При этом обратная линейно-угловая засечка решается в тахеометре SET путем уравнивания по методу наименьших квадратов с оценкой точности определения координат, используя до десяти приближений, пока разности координат в последовательных итерациях не будут меньше 0,5 мм. Дополнительная обработка таких определений чаще всего не требуется.

Однако математическая обработка  ходов и других сложных построений, а также обработка и нанесение на план материалов съемки должны выполняться по специальным программам. В настоящее время для этого используются универсальные программные пакеты и комплексы. Для обработки в них информация полевых измерений передается с электронного тахеометра в компьютер.

Для передачи информации используется интерфейсный кабель, который входит в комплект тахеометра. Он присоединяется к интерфейсному порту тахеометра и к последовательному порту компьютера. При подключении кабеля электронный тахеометр и компьютер должны быть выключены. Загружается программа передачи данных. Дальнейшие действия зависят от типа тахеометра и используемой программы.

2.5.3 Порядок обработки  результатов спутниковых измерений

Результаты спутниковых наблюдений передаются с приемника или его контроллера на компьютер для постобработки. Постобработка информации, полученной приемниками от НС, проводится в два этапа: предварительная обработка и уравнивание геодезического построения (окончательная обработка).

Предварительная обработка включает: обработку файлов спутниковых наблюдений, оперативный контроль и оценку качества выполненных построений, выявление пунктов, на которых необходимо повторить наблюдения, подготовку данных для уравнивания.

Окончательная обработка включает совместное уравнивание измерений на пунктах объекта на основе метода наименьших квадратов, вычисление уравненных координат пунктов с оценкой их точности, преобразование в требуемую систему координат.

В настоящее время применяется  широкий арсенал программных средств для постобработки спутниковых измерений: Trimble Geomatics Office, Spectrum Survey (Sokkia), Aschtech Solutions, 3S PACK (Thales), Geo Office (Leica), SKI и другие. Проведена определенная унификация, позволяющая обрабатывать разными программами информацию большинства типов приемников. Для этого применяются специальные универсальные форматы: данных измерений - RINEX (Receiver Independent Exchange), представления данных в ПО - SINEX (Software Independent Exchange). Современные программные пакеты поддерживают экспорт данных в универсальных форматах. Например, пакет Trimble Geomatics Office может принимать и обрабатывать GPS-данные приемников в форматах Trimble и RINEX; пакет 3S PACK - в форматах Thales и RINEX. Формат RINEX не зависит от конкретного приемника и унифицирует форматы файлов GPS-измерений, метеоданных, навигационных сообщений.

Большинство программ обработки спутниковых  геодезических измерений содержат следующие основные модули:

• планирование измерений на основе обработки альманаха НС и данных о препятствиях на пунктах объекта;
• передача результатов измерений с приемников в ПК для постобработки;
• предварительная обработка, контроль качества измерений;
• окончательная обработка;
• организация базы данных и сервисные функции.

Используя программное обеспечение, создают проект, в рамках которого будут вводиться данные и осуществляться постобработка.

Модуль передачи данных предназначен для управления процессом передачи результатов измерений и преобразования данных из компактного формата приемника в формат, используемый в ПО. Информация в память приемника записана в виде файлов базовой (опорной) и передвижной станций. Она содержит кодовую, фазовую, эфемеридную и иную информацию, полученную от НС, а также данные о станции. Полевые файлы с приемников переписывают в базу открытого для обработки проекта. В передаче данных используется окно ПО, корректируются названия и номера пунктов, делаются предусмотренные программой установки.

Постобработка выполняется в соответствии с содержанием файлов. В специально организованных окнах ПО указывается рабочая временная зона, опорные и мобильные пункты, участвующие в обработке, вводятся координаты опорных станций. Корректируются допуски (маски), выбираются модели учета тропосферных и ионосферных влияний, вариант использования эфемеридных данных. Указывается вариант обработки «код- фаза». В обработку одновременно принимается кодовая и фазовая информация сигналов, но предусмотрен выбор только кодовых или только фазовых данных. Выбираются частоты сигналов: LI, L2, LI + L2 - в соответствии с типом приемников, работавших на объекте, и другие параметры.

Программа предварительной обработки  запускается. Вычисляются пространственные координаты спутников по их эфемеридным данным. Можно использовать точные эфемериды, которые публикуются на сайтах GPS в Интернете. После их появления обработку можно повторить, что повысит точность определения координат пунктов объекта. В дальнейшей предварительной обработке проводится разрешение неоднозначностей фазовых измерений, и вычисляются вектора базовых линий.

Чаще всего разрешение неоднозначностей проводится в процессе вычисления векторов базовых линий в следующей  последовательности:

• сравнение кодовых и фазовых данных приемника;
• обработка с использованием третьих разностей фазовых измерений;
• определение вещественных значений чисел неоднозначности и вычисление по ним вектора базовой линии из обработки вторых разностей фазовых измерений;
• приведение вещественных значений неоднозначностей к целым числам, вычисление по ним вектора базовой линии и характеристик точности (СКП вектора).

Первые разности (ПР) фазовых измерений  получают при наблюдении одного спутника двумя приемниками. Вторые разности (BP) - разности ПР для двух спутников, измеренных одновременно. Третьи разности (ТР) - разности BP для двух разных эпох наблюдений, они позволяют при обработке существенно снизить влияние ряда систематических погрешностей спутниковых измерений.

Программы предварительной обработки проводят автоматическую отбраковку векторов базовых линий, если они содержат недопустимые погрешности. Все это позволяет выполнять оперативный контроль качества спутниковых наблюдений. Если перенаблюдать пункты с плохой базовой линией нет возможности, то ее исключают из окончательного уравнивания или придают ей малый вес.

    При обработке измерений  можно в ряде случаев повысить точность векторов базовых линий за счет вариации по лученной приемниками информации. Так можно отбраковать избыточные вектора, которые ухудшают точность при последующем уравнивании, изменять в вычислениях количество НС, снижать или повышать критерии отбраковки 
(маски), тем самым улучшая геометрию рабочего созвездия. 
В некоторых программах предусмотрены при обработке изменения вариантов ионосферной модели и других внешних 
влияний. Обработка может проводиться в режиме отдельных базовых линий или их комбинации для сети пунктов, а также - нескольких сеансов наблюдений. Обработка отдельных линий позволяет локализовать их вектора по величинам погрешностей. Если в каком-то пункте сходятся линии с большими пункте погрешностями, то низкоточный пункт обнаруживается.

Предварительная обработка измерений  в режиме кинематики 
может выполняться на контроллере или полевом компьютере с использованием специальных модулей ПО. Для обработки RTK-режима наблюдений необходима информация с определяемого и базового приемников, а также координаты базовой (опорной) точки. Они поступают с опорной точки по каналам линии связи и позволяют выполнить предварительную обработку в поле непосредственно на точке стояния приемника. Наиболее эффективны постоянно действующие GPS базовые станции, которые круглосуточно записывают в формате RINEX полученную информацию. При отсутствии связи на приемнике пользователь может получить необходимые для обработки данные с такой станции через Интернет. Контроль предварительной обработки кинематических GPS-измерений чаще всего проводится по расхождением координат пунктов, с которых позиционирование выполнялось два или более, а также по контрольным пунктам, координаты которых известны Результаты RTK-измерений можно подвергнуть постобработке после отбраковки и уточнения данных.

Предварительная обработка позволяет  установить по СКП 
веса базовых линий для последующего уравнивания и вычислить 
элементы ковариационной матрицы.

Следует отметить, что с увеличением  числа избыточных измерений (число  наблюдаемых спутников 5 и более), с использованием избыточных исходных пунктов при уравнивании и избыточных связей по базовым линиям снижаются величины СКП при уравнивании, и тем самым повышается точность определяемых координат. Количество избыточных измерений вырастает также с уменьшением числа определяемых при уравнивании неизвестных. Поэтому возникает желание при решении некоторых задач (например, при определении только плановых координат) исключить из уравнивания определение высот пунктов. Теоретически это возможно в двух случаях: