Выполнение работ цифровыми нивелирами

Цифровые нивелиры позволяют выполнять нивелирование с высокой точностью и сохранять данные измерений во внутренней памяти или на карте памяти. Внутренняя память рассчитана на хранение измерений 8000 точек. Цифровое изображение кода нивелирной рейки обрабатывается с помощью программы обработки изображения.

Все цифровые нивелиры являются высокоточными, поэтому при работе с ними используются инварные рейки. Для менее точных работ применяются фиберглассовые рейки, имеющие несколько больший температурный коэффициент линейного расширения, и поэтому являющиеся менее точными.

Точность цифровых нивелиров зависит от большого числа внутренних факторов, учтенных при конструировании прибора. Однако при работе с цифровыми нивелирами встречаются факторы, которые необходимо учитывать непосредственно наблюдателю.

Так хорошая фокусировка зрительной трубы прибора и хорошая освещенность рейки сокращают время измерений. При цифровом нивелировании атмосферная турбулентность сильно уменьшает контраст в изображении рейки вследствие мерцания (мигания) и искажает местоположение рейки. Вибрация компенсатора при измерениях вблизи транспортных магистралей по своему влиянию на процесс корреляции идентичны дрожанию атмосферы.

При высокоточном нивелировании необходимо учитывать такие факторы как ветер, движение автомобилей и другие, которые вызывают дрожание компенсатора и таким образом влияют на стабильность положения визирной оси. По программе «Повторные измерения» выполняются несколько измерений подряд. Их число и полученная средняя квадратическая погрешность указываются на табло. Повторные измерения позволяют минимизировать вышеназванные влияния и оценить качество измерений.

В последние годы для определения отметок точек при инженерно–геодезических работах используются лазерные нивелиры. В отличие от оптических нивелиров они не применяются для определения отметок точек при прокладке нивелирных ходов.

Привязка к реперам и нивелирование репера поста

Все находящиеся вблизи от нивелирных ходов стенные или грунтовые реперы, пункты триангуляции и полигонометрии, а также другие знаки должны быть включены в ход, как связующие точки нивелирования.

При привязке реперов и пунктов висячим ходом нивелирование выполняется в прямом и обратном направлениях. При привязке к грунтовым реперам рейку устанавливают на головку репера. Отсчеты по рейке, установленной на репер, производят по методике для соответствующего класса нивелирования. Расположенные в районе работ постоянные и временные гидрологические посты всех ведомств должны быть включены в ходы высотного обоснования.

Нивелирование постовых устройств (свай, реек) производится в прямом и обратном направлениях с привязкой к постоянным знакам нивелирования. Одновременно с нивелированием постовых устройств нивелированием определяют уровень водной поверхности с указанием даты и времени, а также снимают показания уровня воды по рейке или сваям поста с точностью 1 см.

Привязка постовых устройств к реперу поста и связь репера поста с постоянными знаками нивелирования осуществляется нивелированием IV класса.

Камеральная обработка

По окончании полевых работ производится проверка записей в полевых журналах и выполняется постраничный контроль. После проверки полевых журналов составляется ведомость превышений, в которую включаются все постоянные и временные пункты в ходах нивелирования III и IV классов и все пункты в ходах технического нивелирования.

В ведомостях превышений вычисляются невязки в нивелирных ходах и производится их уравнивание.

После уравнивания нивелирных ходов составляется Каталог высот марок и реперов. В каталог включаются все постоянные знаки, а также надежные по закреплению временные реперы. Кроме того, в каталог помещают высоты реперов, послуживших исходными для уравнивания ходов нивелирования на данном участке.

К каталогу прилагаются: схема расположения нивелирных ходов; пояснения к каталогу, в которых указывается качественная характеристика ходов нивелирования, организация, выполнявшая работы, материал, из которого изготовлены реперы, год выполнения работ и другие сведения.

Для сокращения времени и повышения качества камеральной обработки материалов по созданию высотного обоснования применяется программное обеспечение. Программное обеспечение позволяет обрабатывать материалы нивелирования, выполненного как обычными, так и цифровыми нивелирами. Состав и полнота программного обеспечения зависят от фирмы – производителя и используемых приборов.

5.4. Создание планового и высотного обоснования
с использованием спутниковых геодезических систем

Для автоматизации геодезических полевых измерений и съемок с целью планирования и производства путевых и картографических работ на ВВП применяются, в основном, следующие геодезические приборы:

– спутниковые геодезические приемники систем ГЛОНАСС и GPS;

– электронные тахеометры;

– электронные теодолиты;

– лазерные дальномеры, в том числе безотражательные;

– электронные (цифровые) нивелиры.

Спутниковые геодезические приемники предназначены для определения координат точек местности по принятым от навигационных спутников радионавигационным сообщениям. С их появлением полностью автоматизирован комплекс полевых геодезических работ при построении новых и сгущении существующих опорных геодезических сетей (ОГС).

Электронные тахеометры применяются для сгущения ОГС, построения сетей съемочного обоснования, тахеометрической съемки, межевания земель, инвентаризации строений, а также в прикладных геодезических работах.

В электронных теодолитах автоматизированы считывания с горизонтального круга (ГК) и вертикального круга (ВК) и регистрация результатов угловых измерений. В лазерных дальномерах автоматизированы линейные измерения. При этом на больших расстояниях используются системы отражателей, а на малых расстояниях измерения возможны в безотражательном режиме.

Электронные (цифровые) нивелиры позволяют применять цифровые технологии при измерении превышений. Они автоматически считывают отсчеты со специальных реек, регистрируют их в памяти и проводят полевую обработку. Выпускаются высокоточные, точные и технические цифровые нивелиры. В строительных и монтажных работах используются лазерные нивелиры, обеспечивающие построение видимыми лучами горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей и направлений.

Геодезические электронные приборы имеют встроенное программное обеспечение, с использованием которого выполняется начальная обработка информации, полученной прибором при автоматическом считывании с лимбов, нивелирных реек, а также с радионавигационных сообщений от спутников. Кроме того, встроенное программное обеспечение (далее – ПО) позволяет быстро решать целый ряд задач непосредственно на станции в режиме реального времени.

Результаты измерений регистрируются и записываются в рабочие файлы. Геодезические приборы имеют внутреннюю и внешнюю память, объем которой достаточен для проведения большего числа измерений (до 10000 точек и более). Кроме памяти прибора может использоваться память контроллера. Контроллер является дополнительным к прибору электронным полевым журналом и портативным компьютером.

Результаты измерений, записанные в файлы прибора или контроллера, передаются на компьютер для дальнейшей обработки. При наличии специализированного ПО автоматизация процессов геодезических измерений и обработки становится непрерывной.

Спутниковые геодезические приемники ГЛОНАСС/GPS, предназначенные для производства работ по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа, должны быть сертифицированы для геодезического применения в Российской Федерации и иметь свидетельства о поверке. Поверку необходимо выполнять ежегодно.

При выборе значения интервала регистрации необходимо руководствоваться эксплуатационной документацией используемого типа приемника с учетом применяемого метода спутниковых определений. Значение интервала регистрации должно быть одинаковым для всех приемников, используемых в сеансе.

По условиям организации работ могут быть необходимы также устройства хранения, передачи и обработки информации – внешние носители данных, ноутбук, модем и принадлежности к ним, а также – зарядное устройство и (или) набор аккумуляторов.

5.4.1. Назначение и содержание съемочных рабочих планшетов

Геодезической основой при создании съемочного обоснования или при съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем могут служить следующие геодезические построения:

– государственные геодезические сети: триангуляция и полигонометрия 1, 2, 3 и 4 классов; нивелирование 1, 2, 3 и 4 классов;

– геодезические сети сгущения: триангуляция 1 и 2 разрядов, полигонометрия 1 и 2 разрядов; техническое нивелирование;

– съемочное обоснование: плановые и планово–высотные съемочные сети или отдельные пункты (точки).

При создании съемочного обоснования с применением спутниковой технологии геодезические сети сгущения, как правило, вновь не создают, а используют имеющиеся государственные геодезические сети. Высоты пунктов съемочного обоснования вычисляют в принятой Балтийской системе высот 1977 года.

Съемка с применением глобальных навигационных спутниковых систем позволяет изображать на отчетных рабочих планшетах масштабов 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000 и 1:500 с необходимой достоверностью и точностью следующие объекты:

– пункты триангуляции, полигонометрии, трилатерации, грунтовые реперы и пункты съемочного обоснования, закрепленные на местности (наносятся по координатам);

– промышленные объекты;

– береговые линии рек, озера водохранилищ, площади разливов, приливно–отливные полосы и т.д. (наносятся по фактическому состоянию на момент съемки или на межень);

– объекты гидротехнические и водного транспорта – каналы, водоводы и водораспределительные устройства, плотины, пристани, причалы, молы, шлюзы и др.;

– объекты водоснабжения – водозаборы, водовыпуски, естественные источники и др.;

– рельеф местности с применением горизонталей, отметок высот и условных знаков пойменных и коренных бровок, обрывов, оврагов, оползней и др.;

– растительность кустарниковая, травяная, культурная растительность и их границы, отдельно стоящие кусты и деревья;

– грунты и характер берега (песчаный, глинистый и др.);

– границы – административные, заповедников, различные ограждения.

На отчетных рабочих планшетах помещают собственные названия населенных пунктов, пристаней, причалов, урочищ, перекатов, перевалов, островов и других географических объектов.

5.4.2. Основные положения спутниковой технологии создания
планового и высотного обоснования. Съемочное обоснование

Работы по созданию планового и высотного обоснования начинают с получения технического задания, анализа топографо–геодезической изученности территории, определения системы координат, требуемой точности работ. Проводится рекогносцировка и обследование пунктов опорной сети, составляется план работ. Определяется ПО, с использованием которого будет проводиться обработка результатов, и составляется каталог координат существующих пунктов действующей опорной сети.

Работу на станции начинают с установки и приведения прибора в рабочее положение. При прокладке ходов полигонометрии используют трехштативную систему. В этом случае штативы устанавливают над точкой начального ориентирования и над следующей за станцией точкой хода. Подставки центрируют и горизонтируют по оптическому центриру. Отражатели направляют на тахеометр, измеряют высоту до центра отражателя.

Для съемки, прокладки теодолитного хода, построений засечками призму отражателя можно устанавливать на веху, которая в отвесное положение приводится по круглому уровню. Для привязки к пунктам опорной сети ось вехи отражателя устанавливают над центром марки пункта. Если проводится только угловая (азимутальная) привязка к пункту опорной сети, то достаточно поставить на веху визирную марку без отражателя. Ее можно использовать в безотражательном режиме для измерения коротких расстояний.

Для реализации относительных спутниковых определений используют два или более приемников, один из которых является базовой станцией, а другие – подвижными. Наблюдения спутников базовой и подвижными станциями осуществляют приемами, объединенными в сеансы.

Различают следующие методы относительных спутниковых определений:

Статический – метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют одним приемом продолжительностью не менее 1 часа.

Быстрый статический – метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют одним приемом продолжительностью 5–20 минут.

Реоккупация – метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют двумя приемами продолжительностью не менее 10 минут каждый с интервалом между выполнением приемов от 1 до 4 часов. Приемы должны быть выполнены одним и тем же приемником.

Кинематический – метод, при котором подвижная станция находится в режиме непрерывной работы как во время выполнения приема на точке, так и во время перемещения между точками.

Его разновидностями являются способ «стой–иди» и способ непрерывной кинематики. Работа способом «стой–иди» складывается из выполнения подвижной станцией приема, называемого инициализацией (продолжительностью около 15 минут), и выполнения связанных с этой инициализацией приемов на определяемых точках продолжительностью до 1 минуты. При реализации способа непрерывной кинематики остановок на точках для выполнения приема не требуется. Однако точность этого способа для производства топографических съемок недостаточна, и использовать его для этих работ не рекомендуется.

В общем случае для развития съемочного обоснования применение спутниковой технологии (аппаратуры и методов) не имеет существенных ограничений, поскольку точность этой технологии удовлетворяет предъявляемым требованиям, а при выборе местоположения пунктов съемочной сети почти всегда легко обеспечить возможность беспрепятственного проведения спутниковых наблюдений. Поэтому для масштабного ряда 1:10 000, 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000 и 1:500 развитие съемочного обоснования может проводиться спутниковой аппаратурой.

При обеспечении съемок масштаба 1:10 000 спутниковая технология может быть применена для развития съемочного обоснования (планово–высотной привязки топознаков). При крупномасштабных съемках эта технология может быть применена как для развития съемочного обоснования, так и для съемки ситуации и рельефа с высотами сечения рельефа 5,0; 2,5; 2,0; 1,0; 0,5 м.