WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Необходимо отметить, что спутниковые измерения в строительстве зданий могут служить альтернативой переносу пунктов внутренней разбивочной сети с помощью прибора вертикального проектирования. Спутниковые измерения могут быть выполнены в качестве контроля переноса пунктов внутренней разбивочной сети вместо угловых и линейных измерений между уже перенесенными на монтажный горизонт пунктами, а также для разбивочных работ на монтажном горизонте в режиме кинематики в реальном времени RTK.

На исходном и монтажных горизонтах пункты внутренней разбивочной сети могут располагаться в любых удобных для спутниковой технологии местах при последующем выносе в натуру местоположения строительных конструкций. Но при этом координаты пунктов внутренней разбивочной сети на каждом горизонте будут различные и придется каждый раз заново рассчитывать разбивочные элементы для выноса строительных конструкций, в связи с этим необходимо организовать процесс оперативного планирования геодезических работ и быстрой обработки полевых данных с самого начала строительства. При этом в идеале в качестве исходных данных нужно иметь чертежи и каталоги координат характерных точек в цифровой форме, для дальнейшего переноса в данных в тахеометр или спутниковый приемник.

Хотелось бы подчеркнуть, что именно координаты, а не характеристики взаимного положения точек (расстояния и углы) целесообразно иметь в цифровом виде, поскольку наличие координат характерных точек разбивки позволяет выносить эти точки независимо от геометрии геодезической сети и расположения строительной техники и оборудования на строительной площадке.

Исполнительную съемку целесообразно производить электронным тахеометром с сохранением координат характерных точек во внутренней или внешней (карте памяти) прибора с последующей передачей данных в компьютер для построения исполнительных чертежей.

Для приборной реализации координатного метода необходимо чтобы электронный тахеометр был оснащен встроенным программным обеспечением именно для производства разбивочных работ: определение и вынос в натуру пространственных координат, привязка прибора к станции через различного вида засечки или через внецентренное стояние. Наличие лазерного указателя цели позволит быстро выносить характерные точки, а возможность измерения расстояний без отражателя – производить исполнительную съемку недоступных объектов. При использовании спутниковых приемников необходимо предусмотреть возможность их совместного использования с электронным тахеометром.

Для всех приборов предъявляется требование: возможность передачи в прибор проектных координат характерных точек для разбивочных работ и получение с прибора координат пунктов разбивочной сети для обработки и уравнивания, а также фактических координат характерных точек конструкций для построения разбивочных чертежей. Также должно быть программное обеспечение, соответствующее решению задач по обработке полевых измерений, уравниванию и оценке точности геодезических разбивочных сетей с используемыми видами приборов, для преобразования координат при GPS измерениях и подготовки исполнительных чертежей.

Пятая глава

Пятая глава посвящена вопросу преобразования координат для применения спутниковых технологий в строительстве зданий.

Используемые системы координат при строительстве должны быть определены уже в начальный период строительства и показаны в проекте производства геодезических работ. Привязки отдельных элементов здания или сооружения должны быть даны относительно осей в установленной для данного объекта строительной системе координат.

При применении спутниковой технологии необходимо знать координаты выносимых в натуру точек конструкций, но не в системе координат WGS-84, а в строительной системе координат, где оси X, Y параллельны осям здания, а ось Z направлена вдоль отвесной линии. Кроме того, в начальный период строительства для посадки объекта в запроектированном месте координаты точек внешней разбивочной основы задаются в общегородской системе координат.

Таким образом, имеются три системы координат, но на весь период строительства удобно выбрать и работать лишь с одной системой. В связи с этим возникает задача преобразования координат, то есть определения параметров перехода от одной системы координат к другой.

Для того, чтобы определить параметры преобразования необходимо, чтобы в двух системах координат были известны координаты ряда связующих пунктов. Оптимальным расположением связующих пунктов является их равномерное расположение по всей территории строительной площадки. Основываясь на том, что размер площадки строительства в среднем составляет 100100м можно считать, что используемые системы координат прямоугольные и произвольно ориентированные друг по отношению к другу, причем общегородская и строительная системы – топоцентрические, а WGS-84 - геоцентрическая.

Задача формулируется следующим образом: имеются координаты пунктов в двух системах координат: WGS-84 и строительной системе координат. Необходимо вычислить элементы разворота и сдвиги по осям координат. Общее преобразование описывается соотношенем, где каждый связующий пункт позволяет составить следующее уравнение:

(1)

где

Ортогональная матрица П разворота систем координат представляет собой произведение матриц последовательного поворота :

(2)

и содержит 9 элементов, каждый из которых выражается через 3 угла разворота соответствующих осей координатных систем. Выразим эти углы через широту В, долготу L и азимут А (рис. 1).

Рис. 1 Углы разворота систем координат

Координаты любого пункта в этой системе, кроме декартовых координат можно задать и через эллипсоидальные геодезические координаты B, L, H. Здесь следует заметить, что фактически геодезические высоты пунктов мы не знаем, поэтому используем нормальные высоты, полагая что для пунктов на локальном участке аномалии силы тяжести незначительно различаются между собой.

Перемножив матрицы разворота систем координат

, где = 90 - В, = 180° - А

получим 9 элементов ортогональной матрицы П. Таким образом, преобразование координат осуществляется с использованием шести параметров – это три угла разворота и три элемента сдвига начала координат. Если приближенные значения параметров неизвестны, возможен следующий метод их нахождения.

Пусть имеются n связующих пунктов. Для всех пунктов сначала возьмем координату Х и составим систему уравнений:

(3)

Из этой системы по методу наименьших квадратов определим первую строчку ортогональной матрицы П, а именно элементы и

Далее введем вектор неизвестных, и матрицу коэффициентов А. Вектор свободных членов L,будет состоять из координат пунктов в строительной системе. Вектор поправок: - это мера рассогласования этих систем координат. Теперь под условием (или в векторной форме: ) получаем неизвестные:.

Также составляются уравнения по координатам Y и Z и находятcя величины и, и. Следует подчеркнуть, что у этих систем уравнений будет одна и та же матрица коэффициентов и для нахождения элементов ортогональной матрицы П и элементов вектора сдвига систем координат необходимо минимум 4 связующих пункта. Далее через найденные приближенные значения элементов можно найти приближенные значения углов поворота. Имея априорные значения шести параметров, для каждой связующей точки можно написать следующее уравнение поправок:

(4)

В уравнении поправок являются свободными членами, причем,,, где вычисляются по приближенным значениям параметров и при этом должны им точно соответствовать. - поправки в координаты, которые определяются при избыточном числе общих точек под условием:, где -вектор поправок.

Частные производные вычисляются по приближенным значениям параметров. Обозначим вектор поправок к априорным параметрам через, а вектор априорных значений через. Дальнейшие вычисления выполняются методом итераций с уточнением неизвестных:

(5)

где k- номер итерации, А- матрица коэффициентов уравнений поправок координат всех общих точек, включенных в обработку, L- вектор свободных членов. После того, как выполнилось условие:

(6)

где - вектор, характеризующий точность вычислений, итерации заканчиваются и вычисляется вектор поправок:.

Таким образом, показан возможный более простой путь решения задачи преобразования координат из системы WGS-84 в строительную систему при выполнении разбивочных работ. В отличие от существующих алгоритмов углы разворота между системами координат выражены через широту, долготу и азимут, значения которых можно использовать в качестве приближенных при переходе. Алгоритм позволяет уменьшить число этапов перехода. Полагая, что при каждом этапе происходит потеря точности, данное решение может повысить точность конечных результатов.

Шестая глава

В последнее время при строительстве стали использовать спутниковые приемники, но пока только в начальный период строительства при выносе основных осей, создании внешней разбивочной основы. Для разбивочных работ при возведении подземной и надземной части зданий, спутниковые приемники однако не используются. В этой связи в данной главе рассмотрены возможности применения спутниковых приемников в процессе строительства, дано обоснование и рекомендации к их использованию.

При строительстве подземной части здания и на начальном этапе строительства надземной части здания необходимо закрепить пункты внешней разбивочной сети. Эти пункты должны быть закреплены вблизи объекта строительства, но вне территории строительных работ. После закрепления пунктов внешней разбивочной сети измеряются углы и линии между всеми видимыми пунктами сети и уравниваются. Координаты, полученные в результате уравнивания, вносятся в память тахеометра и используются при разбивочных работах.

При возведении надземной части здания на исходном горизонте создается внутренняя разбивочная сеть с пунктами, расположенными в местах, удобных для вертикального проектирования на монтажные горизонты и дальнейших разбивочных работ. Координаты пунктов внутренней разбивочной сети определяются в принятой для данного строительства системе координат от пунктов внешней разбивочной сети.

В случае использования спутниковых технологий необходимо иметь координаты ряда пунктов в двух системах: в строительной системе координат и в системе координат WGS-84. При нахождении параметров связи между системами координат необходимо иметь уравненные координаты опорных пунктов в обеих системах координат, поэтому опорные пункты целесообразно совмещать с пунктами внешней разбивочной сети, имеющими координаты как в плане так и по высоте.

Получить координаты опорных пунктов в строительной системе координат можно имея план осей объекта строительства и задавшись системой координат. Для определения координат пунктов внешней разбивочной основы в системе WGS-84 необходимо на опорных пунктах установить приемники и в дифференциальном режиме методом статики в течение некоторого промежутка времени определять координаты. Длительность наблюдений зависит от многих факторов. При большой загруженности и стесненности строительной площадки и при возможности рекомендуется устанавливать спутниковые приемники на крышах соседних зданий, предварительно определив координаты пунктов постановки GPS приемников методом обратной угловой засечки или другим удобным в данных условиях строительства способом.

Далее от этих пунктов можно определять координаты любых характерных пунктов на строительной площадке. В зависимости от ответственности работ и наличия одно- или двухчастотных приемников можно использовать тот или иной способ определения координат: статику или кинематику или их разновидности. Например, в условиях открытой площадки для разбивки контура котлована можно использовать кинематический метод GPS или режим RTK наблюдений: один приемник устанавливается на пункте внешней разбивочной основы, другой перемещаясь по предполагаемому контуру в движении производит измерения.

В режиме статики или быстрой статики (при благоприятных условиях) можно выносить точки на верхнем монтажном горизонте взамен или параллельно с вертикальным проектированием. В зависимости от условий строительной площадки и приборного обеспечения возможна различная схема переноса пунктов внутренней разбивочной основы на монтажный горизонт. Перенос осуществляется от пунктов внешней разбивочной основы. При этом два приемника устанавливаются на пунктах внешней разбивочной основы, третий устанавливается на пункте на монтажном горизонте, с которого в дальнейшем удобно производить разбивочные работы с помощью электронного тахеометра. В режиме статики производится сбор данных.

При переносе точки с исходного горизонта на монтажный спутниковым методом достаточно иметь два спутниковых приемника, но наличие третьего дает дополнительный контроль при обработке данных по приращению координат. В этом случае располагать пункты для GPS наблюдений целесообразно в вершинах равностороннего треугольника, поскольку получается более надежный контроль по приращению координат в замкнутом контуре (рис. 2)

Рис. 2 Вынос пункта на монтажном горизонте с помощью спутниковых приемников

После того как определены и уравнены координаты пункта на монтажном горизонте, данный пункт можно использовать для работ по разбивке строительных конструкций в качестве базового. На данный пункт установить базовый приемник и с помощью роверного приемника определять координаты других точек, удобных для дальнейших разбивочных работ.

При сборе данных спутниковыми методами измерений важны два момента: интервал записи данных и время сбора данных. В зависимости от условий площадки и использования одно- или двухчастотного оборудования рекомендуется ставить интервал записи 1 или 2 секунды и сбор данных производить в течении 30-60 минут.

Точность, получаемая при постобработке, во многом зависит от мест установки спутниковых приемников. При плотной городской застройке часто происходят срывы сигналов в наблюдениях по приемникам, установленным внизу вблизи строящегося здания. При установке спутниковых приемников на крышах соседних зданий при использовании одночастотных приемников можно добиться точности примерно 5 мм, что удовлетворяет существующим требованиям строительства.

Седьмая глава

На основании выводов, сделанных в предыдущей главе, представляется, что для применения координатного метода необходимо представить организацию работ и экспериментальное подтверждение возможности использования спутниковых приемников в строительстве.

Как отмечалось, основной задачей координатного метода разбивочных работ при строительстве зданий и сооружений является создание строительной системы координат, закрепление точек внешней и внутренней разбивочной основы в строительной системе координат и воспроизводство ее на всех монтажных горизонтах.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»