Супутникова геодезія і навігація. Винесення в натуру об'єктів за допомогою GPS в реальному часі
Геодезія стала високотехнологічної дисципліною. Відбулася радикальна зміна в порівнянні з 50-ми роками, коли геодезисти вдосконалювали свою майстерність на практиці. Сьогодні ми використовуємо супутникову глобальну навігаційну систему (GPS) для створення опорних мереж і польового контролю. Однак багато фахівців все ще скептично ставляться до її використання для виносу в натуру будівельних об'єктів. В основному недовіра ставитися до висотних позначок, що видаються GPS-приймачами. Однак при ретельному плануванні і калібрування вихідної мережі ці проблеми стають розв'язуються.
Трохи більше року тому наша фірма розглядала питання про необхідність закупівлі GPS - приймачів. Ми вивчали можливості апаратури, прицінювалися, розраховували окупність вкладених коштів і спілкувалися з користувачами наскільки це було можливо. Устаткування для кінематики в реальному часі (RTK) відносно недавно стало широко застосовуватися в геодезії. Ми вирішили випробувати цю технологію, проте людям потрібно якийсь час, щоб отримати довіру до апаратури в якій немає можливості що-небудь побачити або "помацати".
Тепер, коли проект виносу в натуру завершений, хочеться поділитися нашим досвідом з іншими людьми. Завдяки компанії Trimble ми розробили певну методику для цього проекту розбивки. Традиційними методами була створена мережа опорних пунктів по всій кордоні робочої площі. Після цього за допомогою GPS, була проведена контрольна зйомка і відпрацьована методика роботи в режимі RTK для визначення моделі геоїда на конкретній території зйомки.
Проект виносу в натуру був здійснений на ділянці в 101 гектар в містечку Рамона, Каліфорнія. Процес поетапного узгодження зайняв більше 4-х років і в остаточному варіанті документів розглядається майже 81 га місцевості. За результатами оцінки ґрунтів і навколишнього середовища визначено 20 підходящих місць під будівництво будинків. Розбивка включала майже 4000 м доріг і понад 5000 м кордонів замаркированного площі. Ми також розмітили 20 майданчиків та під'їзних шляхів до них.
Декілька факторів зробили цей проект майже ідеальним для виносу в натуру за допомогою RTK. В першу чергу рельєф місцевості. Високі і густі кущі - це типова рослинність, поширена на берегових гірських схилах Південної Каліфорнії. Переплетення кущів, дерев і полину, роблять час від часу прохід по ним неможливим. Крім того, зарості можуть обмежувати видимість до 3 м.
Традиційні методи зйомки, використовують оптичні прилади або електронні тахеометри зазвичай вимагають безлічі установок інструменту, високих рейок і рубки визирок. Розмітка майданчика при використанні звичайних геодезичних методів включає велику кількість контрольних точок. RTK зводить до мінімуму число установок приладу і проблему видимості між інструментами. Нам потрібно розмітити на відкритій площі межі земельних ділянок і кутові точки, віддалені від них не більше ніж на 90 м. Для практичних цілей ми також повинні були розмітити точки на відкритому місці, щоб була видна наступна точка лінії.
Місце зйомки включало в себе кілька луків, відокремлених крутими, вкритими чагарником, пагорбами, що піднімаються більш ніж на 50 м над рівної поверхнею. На деяких з них були високі зарості полину. По лугах будуть проходити під'їзні шляхи та дороги до кожного будівельній ділянці. Створення грунтових подушок передбачено для того, щоб скористатися перевагою ландшафту. Вони були поміщені на схилах так високо, як тільки це було можливо.
У підсумку ми зробили розбивку будівельного майданчика, як було заплановано і результати близько відповідали очікуваним за проектом. Ми вклалися в рамки нашого бюджету і ніхто не був з'їдений пумою, заражений хворобою Лайма або укушений гримучої змією.
Місцеві вимоги до зйомки вимагали, щоб наш проект базувався на Північноамериканської системі координат +1983 (NAD 83). У нас було безліч контрольних геодезичних пунктів першого і другого класу на даній території, так що виконати цю умову не становило жодних проблем. Двадцять планових і висотних контрольних пунктів були попередньо закріплені для аерофотограмметріческой зйомки. Ми встановили кожну таку точку всередині геодезичної мережі, що дозволило нам отримати додаткову інформацію і використовувати її під час нашої наступної RTK GPS зйомки.
Спочатку ми створили мережу для конкретної ділянки робіт. Взагалі, можна взяти вже існуючу мережу, але пункти повинні бути легко доступні. Крім того, мережа повинна максимально охоплювати місце проведення робіт. Всі пункти нашої вихідної мережі були спроектовані, виміряні і зрівняні традиційними методами. Потім ми виміряли за допомогою GPS (в режимі постобробки), заздалегідь обрані контрольні пункти і відзняли кожну точку за допомогою RTK. В результаті, вийшло достатню кількість надлишкових вимірювань, щоб забезпечити хороший контроль.
Ми виконали повторні заміри створеної раніше мережі обгрунтування і заново винесли в натуру кілька будівельних об'єктів. У деяких випадках ми міняли висоту віхи на точці,. Після цього порівнювали отримане значення з розрахунковим. Якщо щось виявлялося неправильним, ми з'ясовували чому. Самі по собі процедури досить прості. Оскільки метод зйомки в режимі RTK має високу продуктивність, ми витратили трохи часу на перевірку (більшість точок були виміряні за кілька секунд).
Продуктивність робіт на відкритій місцевості коливалася від 1200 до 2200 м на добу. Якби ми використовували звичайні геодезичні інструменти, то ця цифра склала 500 - 1200 м з великими затратами, витраченими на розчищення ліній візування. Винесення в натуру ґрунтових подушок і доріг за допомогою GPS апаратури теж виявився вкрай ефективним. Перевищення, отримані в режимі RTK знаходилися в межах 2 см від розрахункових.
Ми почали проект з двома приймачами Trimble 4000 SSE. Пізніше Trimble дав нам у тимчасове користування новий 4000 SSI, так щоб ми могли порівняти продуктивність. Різниця була істотною - 4000 SSI за рахунок застосування нової технології обробки сигналу Everest, скорочує час спостережень на точці і краще виконує захоплення супутникового сигналу, дозволяючи оператору працювати в більш густому лісі, ніж раніше.
Крім того, ми зіткнулися з деякими природними особливостями. Було багато гримучих змій, дуже велика кількість кліщів і оператори бачили свіжі сліди пуми. Однак, наша команда приймала відповідні запобіжні заходи, носячи високі чоботи, що захищають від змій і відповідний одяг, а також використовували всілякі репеленти. Ми ніколи не бачили пуму, хоча в цьому місці сталося кілька нападів на людину і стався один смертельний випадок приблизно в 25 км від нас. В остаточному підсумку, розбивку нашого об'єкта справили як було заплановано і результати дуже близько відповідали очікуваним за проектом. Ми вклалися в рамки відведеного бюджету, ніхто не був з'їдений пумою, заражений хворобою Лайма або укушений гримучої змією.
Дон Несланд (Don K. Nasland), Девід Джонсон (David Paul Jonson)