» » Особенности космогеодезических измерений

Особенности космогеодезических измерений

С расширением сети и размеров геодинамических полигонов на них все чаще применяются космогеодезические измерения СДЗК. Такие измерения нередко связывают удаленные локальные полигоны, организуя региональные и межрегиональные трассы для оценки суммарных движений.
Методическое нормирование подобных построений и измерений еще только начинается. Поэтому можно привести лишь некоторые в значительной степени предварительные материалы.
Общие положения

Космогеодезические измерения находятся еще в стадии исследовательских и уникальных работ. Поэтому не разработаны нормированные методики и программы анализа результатов повторных спутниковых наблюдений для выявления СДЗК. Такие наблюдения требуют новых подходов и учета ряда дополнительных факторов. Дело в том, что спутниковые данные не зависят от гравитационного поля Земли и его возможного изменения во времени, но могут зависеть от смещения геоцентра (предположительно не более 5 мм по каждой из трех координат). Нивелирные данные в принципе определяют не вертикальные СДЗК, а изменения потенциалов силы тяжести на реперах. Для сопоставления спутниковых и нивелирных данных в результаты нивелирования следует вводить поправки за повороты отвесов, определяемые по площадным данным изменений силы тяжести. Необходимость изучения изменений силы тяжести во времени обуславливает необходимость сопровождения спутниковых измерений повторными гравиметрическими определениями.
Ниже будут рассмотрены только основные положения спутниковых измерений СДЗК, без деталей обработки материалов, проведения и использования гравиметрии и т.п.
В настоящее время создана специальная Служба контроля деформаций земной поверхности (СКД) Роскартографии, объединяющая службы геодинамических наблюдений аэрогеодезических предприятий (Московского, Северокавказского, Восточносибирского, Забайкальского, Якутского, Дальневосточного). В состав функций СКД входит проведение высокоточных геодезических и гравиметрических наблюдений за СДЗП, проведение аэрокосмических съемок и т.п. Головной организацией СКД служит институт ЦНИИГАиК, который осуществляет разработку программ и научно-методическую координацию работ.
Проектирование геодезических сетей

Существует концепция перехода топографо-геодезического производства на автономные методы спутниковых определений, которые решают задачи СКД сообразно всему диапазону масштабов подлежащих исследованию деформаций от локальных разрывов до литосферных плит. Предполагается учет деформационного влияния тектонических процессов на стабильность координатной геодезической основы с периодичностью 5-8 лет. При прогнозе землетрясений периодичность измерений уменьшается до 2-3 лет, а в отдельных случаях — до 2-4 и более раз в год. Высокоточная геодезическая сеть России позволит объединить в единую систему сети геодинамических полигонов (ГДП).
При блоковой неотектонической структуре в каждом блоке должно располагаться 2-3 пункта контролирующей геодезической сети. Линии этой сети должны ориентироваться поперек разрывных и шовных зон. В узлах сочленения разрывных структур каждый сектор между разрывами должен характеризоваться не менее, чем тремя пунктами. Внешние пункты сети ГДП желательно размещать на удалении от наиболее деформируемых территорий. На крупных ГЭС ГДП должны охватывать и водохранилища.
Создание сетей и производство наблюдений должно начинаться на стадии предпроектных инженерных изысканий.
Поскольку определения высот земной поверхности спутниковыми методами имеют недостаточную точность, нивелирные линии ГДП и региональных построений должны дополняться нивелированием I или II классов. На локальных построениях, пересекающих разрывные структуры, должно применяться нивелирование высших классов.
Наземное нивелирование целесообразно совмещать со спутниковыми измерениями и пунктами гравиметрических определений. Поэтому на каждой нивелирной линии необходимы пункты GPS-наблюдений, совмещенные с наиболее надежными реперами (фундаментальными, скальными, грунтовыми). Эти пункты должны включаться в нивелирную сеть с интервалом не реже 20 км, а на локальных построениях в каждом крыле разрывной структуры должно быть не менее двух таких пунктов.
Закрепление пунктов

Пункты сетей ГДП закрепляются на местности геодезическими знаками (центрами) тех типов, которые предусмотрены действующими инструкциями для каждого района и класса сети. При этом учитывается глубина промерзания грунта, уровень грунтовых вод и устойчивость грунтового массива, в который закладывается репер. Центром пункта спутниковой сети для качественного приема сигналов от 6 и более ИСЗ может быть центр сети ГДП, репер нивелирования I и II классов или центр гравиметрической сети. Глубокие неработающие скважины на ГДП и вблизи него обязательно включаются в наблюдательные сети. Испытательные площади со всеми типами реперов ГДП закладываются на расстоянии 30-70 м от глубинного репера или скважины. Наблюдения за постоянством их положения ведутся одновременно с измерениями очередного цикла.
Для надежности измерений СДЗП и повышения сохранности пунктов предпочтение отдается скальным реперам. Построение сетей регламентировано нормативными документами для инженерных изысканий (см. ниже).
При большой протяженности нивелирных линий приблизительно на каждые 100 км необходим “вековой” глубинный репер. В районах интенсивных сельскохозяйственных и строительных работ для защиты центров геодезических знаков строятся специальные колодцы.
Пункты сетей ГДП для спутниковых определений должны быть пригодны для установки антенны. При этом не допускаются: 1) наблюдения из под сигналов и пирамид (их конструкция должна предусматривать возможность временного демонтажа), 2) наличие помех при углах возвышения от 15 до 30 градусов.
При выборе пунктов измерений необходимы структурно-геоморфологическое и инженерно-геологическое обследования. Перед выполнением очередного цикла измерений также необходимо полевое обследование знаков и реперов.
Особенности измерений

Необходимо по-возможности соблюдать однообразие измерений в циклах, сохраняя тип инструмента и отражателя, приемника спутниковых наблюдений, сезон наблюдений, погодные условия, распределение наблюдений по времени суток, программу наблюдений и т.п. Методика и инструменты должны обеспечивать максимально достижимую точность результатов. При спутниковых измерениях на ГДП используются только двухчастотные типы приемников по-возможности с одинаковым типом антенн. Использование одночастотных приемников допускается только при создании построений общей протяженностью не более 5 км. Ho не допускается смешанное использование одно- и двухчастотных приемников.
Циклы измерений на ГДП выполняются по-возможности в максимально сжатые сроки.
При исследованиях традиционными геодезическими методами линейно-угловые измерения и нивелирование проводятся раздельно. Совместное уравнивание линейных и светодальномерных измерений обеспечивает среднюю квадратическую ошибку определения смещения пунктов в несколько миллиметров, и относительную ошибку в величинах деформаций (1-2)х10в-6.
Двухчастотные многоканальные приемники ГЛОНАСС/GPS обеспечивают измерения с миллиметровой точностью. В сеанс одновременных наблюдений включаются, как правило, все пункты ГДП, что обеспечивает получение всех связей между пунктами. При недостатке приемников, выполняется несколько сеансов измерений с различной расстановкой имеющихся приемников, но так, чтобы в каждой расстановке было, по крайней мере, два связующих пункта, наблюдавшихся при одной или двух смежных расстановках. Схему расстановки приемников в сеансе и схему проведения сеансов желательно сохранять одинаковой от цикла к циклу. При каждой расстановке приемников на пунктах сети необходимо не менее двух сеансов наблюдений продолжительностью не менее 4 часов каждый. Продолжительность сеансов увеличивается при неблагоприятных условиях измерений. Максимальный интервал времени между наблюдениями на ГДП (высший класс точности) составляет 15-20 секунд, минимальное количество квадрантов, в которых наблюдались спутниковые сигналы — 4. Метеорологические измерения производятся не менее 3 раз за сеанс.
На пунктах, не обеспеченных системой принудительного центрирования, между сеансами выполняется повторная центрировка антенн и измерение ее высоты. Обе процедуры выполняются с точностью 1 мм. При отсутствии принудительного центрирования применяются оптические отвесы.
Наблюдения, выполненные в одном сеансе, подвергаются полевой оперативной обработке для оценки приемлемости полученных результатов. Оценка точности спутниковых измерений выполняется только по независимым определениям (из разных сеансов). Для надежной оценки идентичности масштабов спутниковых измерений и светодальномерных измерений предыдущего цикла следует предусматривать в первом цикле спутниковых измерений светодальномерные измерения не менее чем по трем сторонам спутниковой сети.
Детали методики измерений, варианты обработки результатов и способы построений итоговых материалов (графиков, карт, объемных изображений) постоянно совершенствуются и отражаются в соответствующих нормативно-методических документах. Приведенная выше информация ограничена сведениями, необходимыми лишь для правильного планирования и производства инженерно-геотектонических исследований, сопутствующих космогеодезическим измерениям, и для квалифицированной оценки результатов таких измерений.

title-icon Подобные новости