Геодезия и картография
Основная задача, которая в геодезии решается с помощью ГЛОНАСС, — это создание или реконструкция различных опорных и съемочных сетей. Используется система и в крупномасштабных топографических съемках, при выносе в натуру проектов, в кадастровых работах (межевание, вынос в натуру границ земельного участка) для обеспечения привязки геодезических измерений относительно пунктов геодезической государственной сети (ГГС).
Методы геодезических измерений ГЛОНАСС приемниками:
- Один из приемников должен находится на базе (с известным местоположением). Второй перемещается по определяемым пунктам. Есть несколько вариантов его передвижения. В этом и заключаются методологические отличия.
- статический метод - самый точный - 5мм + 1мм/км. На пункте необходимо наблюдать не менее 1 часа. Применяется для создания и развития опорных геодезических сетей.
- быстростатический метод- точность сопоставима с кинематическим, но менее достоверен. Длительность наблюдений 15-20 минут. Применяется для создания сетей сгущения.
- кинематический метод Stop-and-Go- около 1-2см + 2мм/км. Продолжительность на пункте около 30 сек. Часто применяется в топосъемке на открытой местности с небольшим количеством контуров.
- непрерывный кинематический метод- точность порядка 10-15см. Приемник движется непрерывно. Используется для трассирования линейных объектов (дороги, ЛЭП, подземные коммуникации и т.д)
- с развитием GSM технологий появился самый «продвинутый метод»- RTK. Точность сопоставима с быстростатическим методом, но измерения проводятся несколько секунд. В Москве и ближайшем Подмосковье в связи с большим количеством непрерывно работающих базовых станций этот метод считается предпочтительным (если , конечно, оборудование позволяет).
Технологии ГЛОНАСС используются в городском и земельном кадастре, планировании и управлении развитием территорий, для обновления топографических карт. Использование технологий ГЛОНАСС ускоряет и удешевляет процесс создания карт и их актуализацию – в ряде случаев отпадает необходимость в дорогостоящей аэрофотосъемке или трудоемкой топографической съемке.
В России для обеспечения работы ГНСС-оборудования геодезического класса развернута и развивается сеть наземных контрольно-корректировочных станций, позволяющих получать навигационные данные высокой точности.
Геотехнический (геодезический) мониторинг
Геотехнический мониторинг зданий и сооружений это комплексное исследование и анализ состояния техногенных, грунтовых и природных условий, возникающих во время строительства или реконструкции объекта. Своевременное применение геотехнического мониторинга предупреждает и минимизирует риски возникновения деформирования и разрушения как исследуемого объекта, так и прилегающих к нему зданий. Изучаются особенности грунтового основания, гидрологические условия, конструктивные решения объекта, включая ограждение котлована, наличие инженерных коммуникаций и нового строительства в непосредственной близости.
Неотъемлемой частью геотехнического мониторинга является геодезический мониторинг.
Геодезический мониторинг зданий и сооружений представляет собой комплекс работ, осуществляемый в процессе строительства, реконструкции или эксплуатации объектов с целью наблюдения за деформациями. Исследования направлены на выявление критических величин деформаций, а также установку причин их появления и составление прогнозов дальнейшего развития.
В процессе проведения строительных или реставрационных работ вес объекта может увеличиваться, что приводит к различным осадкам и сдвигам грунта. Чтобы исключить риск обрушения, обеспечить его безопасную эксплуатацию проводится геодезический мониторинг зданий и сооружений. Он позволяет своевременно определить начинающийся процесс деформации, выявить причины его появления и спрогнозировать процесс развития.
Мониторинг за деформациями проводится в следующих случаях
- В процессе строительства и реконструкции сооружений.
- В процессе строительства и эксплуатации промышленных и гражданских объектов
- При реконструкции памятников архитектуры.
- При изменении гидрологического или геологического режимов.
Задачи, которые решает геодезический мониторинг
- Обеспечение безопасности работ при строительстве или реконструкции объекта, а также в процессе его последующей эксплуатации (включая окружающую застройку).
- Исключение риска обрушения здания в процессе возведения и дальнейшей эксплуатации.
- Предупреждения незапланированных затрат, связанных с проведением внеплановых восстановительных или ремонтных работ.
Картографический мониторинг
Человек издавна применяет картографические изображения для решения своих народно-хозяйственных задач. С научной точки зрения картографический метод исследования предусматривает следующие виды анализа:
- визуальный анализ - в процессе которого исследователь получает общее представление об объектах или явлениях, закономерностях их размещения, о пространственных взаимосвязях с другими объектами или явлениями, об их особенностях и динамике;
- картометрический анализ заключается в измерении и исчислении по картам количественных характеристик явлений (длина, ширина, площадь, расстояния, объем, координаты, положение в рельефе и т.д.);
- графический анализ заключается в исследовании явлений при помощи графических построений, выполненных по картам. Такими построениями могут быть профили, разрезы, блок-диаграммы, розы направлений и др.;
- при математико-статистическом анализе рассматриваются однородные множества случайных величин, изменяющихся в пространстве. Их значения определяются по картам и составляют статистические совокупности. Они могут быть представлены различными параметрами окружающей среды. Например, температурой, концентрацией газов, площадью распространения и др. По ним в процессе обработки вычисляются средняя арифметическая, мода, медиана, коэффициент корреляции и др.;
- математическое моделирование по данным взятым с карт предусматривает создание пространственных моделей явлений или процессов с помощью различных компьютерных программ и составление геоизображений в электронном виде. Известно, что большинство явлений и процессов в природе связаны между собой функциональными зависимостями и могут рассматриваться как функции пространства и времени, что позволяет при моделировании «проигрывать» различные экологические ситуации и составлять прогнозы.
В настоящее время картографический метод исследования широко применяется в системе мониторинга и занимает важное место, поскольку эффективность использования данных, полученных в результате наблюдений, существенно возрастает, если они представлены в виде карт. С помощью карт можно осуществлять контроль, оценивать и прогнозировать состояние природной среды.
Реализация картографического мониторинга состоит из следующих этапов:
а) создание фонда картографической информации, содержащего различные карты, составленные на основе имеющихся к началу организации наблюдений материалов;
б) сбор, обработка и систематизация данных аэрокосмических и наземных наблюдений с целью их картографирования;
в) перевод обработанных данных в картографическую форму, то есть построение динамических карт наблюдаемых явлений, условий их распространения и происходящих при этом изменений;
г) анализ построенных карт с целью выявления закономерностей распространения наблюдаемых явлений, оценки и прогноза состояния природной среды.
Особую ценность представляют оперативные карты опасных явлений, составленные в крупном масштабе (1 : 100 000 – 1 : 1000 000). Они создаются по отпечаткам аэрокосмических снимков и отражают внешние условия, а также закономерности распространения и развития наблюдаемых процессов. Так, картографическое обеспечение мониторинга лесных пожаров предусматривает создание карт, на которых указываются очаги скрытых и явных пожаров, отмечается направление и скорость ветра, районы развития гроз, участки формирования торфяно-болотных ландшафтов, показатели влажности надпочвенного и почвенного покровов и т.п. Другими словами, на этих картах показывают факторы пожарной опасности, выявляют пожароопасные территории, определяют возможные ареалы и вероятную интенсивность возгорания лесных насаждений.
Оперативные мониторинговые карты являются основой для оповещения заинтересованных организаций, для планирования и проведения природоохранных мероприятий. Эти карты вместе с результатами анализа должны не только вовремя направляться потребителям, но и одновременно пополнять (на основе обратной связи) фонд базовой картографической информации.
В ряде конкретных случаев картографический мониторинг может принимать более простые формы. Например, для выявления источников загрязнения атмосферы городов достаточно иметь геохимические карты, составленные по результатам изучения снегового покрова. Сравнение подобных карт с данными почвенно-геохимических исследований позволяет определить происхождение геохимических аномалий и на этой основе выявить наиболее опасные источники загрязнения.