Шоломицкий А.А., Шморгун Е.И., Мартынов А.В. - Использование программного комплекса МГСети при подготовке инженеров-землеустроителей

Рассмотрены вопросы практического использования и перспективы развития программного комплекса "МГСети" в учебном процессе при подготовке инженеров–землеустроителей.

Ключевые слова:

программный комплекс, точность измерений, геодезические сети.

Постановка вопроса.

При подготовке инженеров-землеустроителей изучение геодезических дисциплин занимает достаточно большое место на протяжении всего курса обучения, и очень часто завершается разделом дипломного проекта по геодезическому обоснованию землеустроительных и кадастровых работ. Для закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков по уравниванию геодезических сетей и обработке топографических съемок студенты должны использовать самое современное программное обеспечение.

Анализ исследований и публикаций.

На кафедре геоинформатики и геодезии донецкого национального технического университета создан программный комплекс уравнивания маркшейдерских и геодезических сетей и обработки съемок "МГСети" [1,2], который широко используется в учебном процессе, начиная с геодезической учебной практики на после первого курса, затем в курсе Геодезия часть 2, Высшая геодезия, курсовом и дипломном проектировании. Такое широкое использование комплекса определяется его возможностями – на данный момент комплекс имеет возможность визуального проектирования любых геодезических сетей. Кроме того, он позволяет выполнять совместное уравнивание геодезических и спутниковых измерений. По запроектированной или реальной сети можно выполнить предрасчет точности.

Результаты исследований.

С помощью программного комплекса "МГСети" задание исходных данных для предрасчета или уравнивания сети превращается в простую и интуитивно понятную процедуру, которая занимает немного времени – в результате студенты могут сосредоточиться на исследовании закономерностей распределения ошибок в геодезических сетях. Рассмотрим возможности исследования точности геодезических сетей на примере специальной части дипломного проекта студента группы ЗК-07 Мартынова А.В.

Целью специальной части дипломного проекта является исследование точности геодезических сетей в зависимости от различных вариантов точности измерений сети, наличия и конфигурации спутниковых измерений.

Исследования выполнялись на примере сети для инвентаризации земельного участка площадью 2 га. Сеть опирается на два пункта полигонометрии 1004 и 1001, угловая привязка осуществляется на пункты триангуляции 1000 и 1005, ход съемочного обоснования замкнутый, примычные ходы длиной 6 и 5 км, всего 42 станции.

Для выполнения предрасчета точности в программном комплексе "МГСети" необходимо задать конфигурацию сети, для этого вводятся, импортируются или визуально задаются координаты жестких (признак – 3) и определяемых точек сети (признак – 4 "Приближенные") (рис. 1).

Рис. 1 Каталог опорных точек проекта

Затем задаются измерения сети (рис. 2). Измерения могут задаваться как реальными значениями измеренных величин: длин и/или углов и/или превышений, или только признаками что данные измерения будут выполняться, для этого в соответствующих ячейках таблицы измерений ставится символ *.

Рис. 2. Задание измерений для предрасчета сети

После ввода измерений (или признаков измерений) сети задаются параметры точности измерения углов и длин на вкладке Проект (рис. 3) и выполняется предрасчет точности.

Результаты предрасчета показаны на форме (рис. 4). Первая вкладка этой формы является основной для анализа – она показывает, какими будут ошибки определения координат точек сети при заданных ошибках измерения углов и длин и данной конфигурации сети, т.е. при данном числе и расположении опорных точек, ходов, станций и т.д. Вторая вкладка показывает, какими будут ошибки измерения длин при заданной технологии измерений. На третьей вкладке формы приведены все измеренные величины для данной сети.

Рис. 3. Задание параметров точности измерений

Анализируя эти данные можно сделать вывод, удовлетворяет ли проектируемая сеть требованиям [3] или ведомственным инструкциям или СНИПам, которые регламентируют точность создания специализированных сетей и съемок. Наиболее часто используют ошибку положения точек съемочного обоснования относительно государственной геодезической сети (п. 5.1.3 [3]), которая не должна превышать 0.2 мм в масштабе плана. Таким образом, для плана масштаба 1:500 граничная ошибка составляет 10 см, для планов масштаба 1:1000 ошибка не должна превышать 20 см и т.д.

Рассмотрим различные варианты создания съемочного обоснования для инвентаризации земельного участка.

Рис. 4. Ожидаемая точность определения координат точек

Рис. 5. Накопление ошибок, вариант № 1

1-й вариант: сеть съемочного обоснования создается прокладкой ходов, в которых горизонтальные и вертикальные углы измеряются оптическим теодолитом 30" точности, а длины измеряются стальной рулеткой (рис. 3 слева). Предрасчет точности показал, что ошибки положения пунктов съемочного обоснования относительно пунктов государственной геодезической сети для этого варианта составляют до 0.220 м, что превышает допуск для масштаба съемки 1:500 и 1:1000. Накопление ошибок показано на рис. 5 столбиковыми диаграммами только для характерных точек сети.

2-й вариант: сеть съемочного обоснования создается прокладкой ходов, в которых горизонтальные и вертикальные углы измеряются оптическим теодолитом 5" точности, а длины измеряются стальной рулеткой (рис. 3 справа). Предрасчет точности для такого варианта измерений показал, что ошибки положения пунктов съемочного обоснования относительно пунктов государственной геодезической сети не превышают 0.06 м, что уже является допустимой величиной для масштаба съемки 1:500. Накопление ошибок показано на рис. 6.

3-й вариант: сеть съемочного обоснования создается прокладкой ходов, в которых горизонтальные и вертикальные углы измеряются электронным тахеометром Sokkia SET33R.

Углы измеряются с точностью 3", а длины ±2мм+3ppm. Предрасчет точности для 3-его варианта показал, что ошибки планового положения пунктов съемочного обоснования относительно пунктов государственной геодезической сети уменьшились в 2 раза и не превышают 0.023 м, а высотные ошибки остались практически без изменений. Накопление ошибок показано на рис. 7.

Рис. 6. Накопление ошибок, вариант № 2

Рис. 7. Накопление ошибок, вариант № 3

4-й вариант: сеть съемочного обоснования создается прокладкой ходов, в которых горизонтальные и вертикальные углы измеряются оптическим теодолитом 30" точности, а длины измеряются стальной рулеткой, как и в варианте № 1 (рис. 3). Для повышения жесткости сети добавлено 2 вектора спутниковых измерений (рис. 8 и рис. 9), которые измерены с точностью 10 мм. Накопление ошибок в сети показано на рис. 9.

Рис. 8. Вектора спутниковых наблюдений (вариант № 4)

Добавление 2-х векторов, как показано на рис. 9, привело к некоторому уменьшению ошибок координат пунктов съемочного обоснования (по сравнению с вариантом № 1), но они еще составляют 0.085м. Такая схема спутниковых измерений не позволяет уточнить масштабирование и ориентирование съемочного хода.

Рис. 9. Накопление ошибок вариант № 4

5-й вариант: по сравнению с вариантом 4 добавлен один вектор спутниковыхизмерений. Схема накопления ошибок приведена на рис. 10. Добавление вектора 2006-3012 позволило масштабировать и ориентировать ход съемочного обоснования и довести ошибки определения координат пунктов до 25 мм. На точность подходных ходов добавление этого вектора практически не повлияло. Точность, достигнутая в этом варианте достаточна для выполнения съемки с этих пунктов, однако вектор 2006-3012 измерен бесконтрольно, а это недопустимо согласно п. 4.4 [3].

6-й вариант: сеть съемочного обоснования создается и в варианте № 1, но для повышения жесткости сети добавлено 5 векторов спутниковых измерений. Увеличение числа векторов с 3 до 5 практически не повлияло на точность определения пунктов, ошибки определения координат пунктов уменьшились на 1-2 мм.

7-й вариант: сеть съемочного обоснования создается прокладкой ходов, как и в варианте № 1. В этом варианте удалены все привязочные хода и оставлены только 5 векторов спутниковых измерений (точность измерений 10 мм). Накопление ошибок показано на рис. 11.

Такая схема привязки съемочного хода обеспечивает необходимую точность определения координат пунктов съемочного обоснования, без прокладки привязочных ходов.

Анализ ошибок координат точек съемочного обоснования показывает, что можно применять различные по точности инструменты и технологии. Студенты по данным предрасчета точности должны сделать вывод о наиболее приемлемой схеме геодезических работ, учитывая точность, стоимость и время их выполнения.

Рис. 10. Накопление ошибок, вариант № 5

Рис. 11. Накопление ошибок, вариант № 7

Выводы

В настоящее время программный комплекс "МГСети" используется в учебном процессе в 6 вузах в сетевом варианте. Только в ДНТУ студенты могут работать в 2-х компьютерных классах. Однако эти классы постоянно заняты в учебном процессе, поэтому авторы программы разрабатывают Internet-вариант программы, который позволит студентам использовать "МГСети" в любое время с помощью обычного WEB-браузера.

Список использованной литературы