На всех этапах жизненного цикла зданий и сооружений выполняется геодезическое сопровождение электронными средствами измерений – системой лазерного сканирования, беспилотными воздушными суднами и спутниковым оборудованием. При этом получают набор геопространственных данных, которые можно представить в виде цифровой модели. Актуальность настоящей работы – практические рекомендации для построения локальной модели квазигеоида и цифровой модели рельефа (ЦМР) определенной точности. В качестве объектов исследования выбраны локальная модель квазигеоида и ЦМР. Отмечено, что ЦМР часто создается на обширные территории, и тогда на такие модели необходимо создавать локальную модель квазигеоида. Рассматривается задача оценки точности построения таких моделей, решение которой позволит получить лучшее приближение к реальным данным на заданных наборах полевых материалов. Представлен общий алгоритм создания как ЦМР, так и локальных моделей квазигеоида в программном продукте Golden Software Surfer. Построения выполнялись методами пространственной интерполяции. При построении локальной модели квазигеоида для площадного объекта отмечены методы триангуляции с линейной интерполяцией (наименьшее значение средней квадратической погрешности (СКП) интерполяции составило 0,003 м) и кригинга (0,003 м). Наименьшее значение СКП определения высот по контрольным точкам для площадного объекта получено методами естественного соседа (0,004 м) и кригинга (0,004 м). При построении локальной модели квазигеоида на линейный объект выделены методы кригинга (0,006 м) и триангуляции с линейной интерполяцией (0,006 м). Построение цифровой модели рельефа привело к наименьшему совокупному значению оцениваемых параметров: на равнинном участке земной поверхности – метод естественного соседа, для горного участка местности с антропогенным рельефом – метод квадратичного кригинга, для горного участка местности – квадратичный кригинг.
Предложен вариант проекта концепции топографо-геодезического и картографического обеспечения Арктической зоны РФ на основе использования современных средств и методов, а также приведено ее содержание. Последовательно изложены результаты внедрения в Арктике разработок, выполненных с участием авторов в 1961-1967 и 1975-1992 годах. Подчеркивается стратегическое значение и большое внимание государственных структур к освоению Арктической зоны. Приведены ключевые моменты развития топографо-геодезического и картографического обеспечения для этого региона. Показана роль ведущих научно-исследовательских институтов в этом процессе. Предлагаемая концепция включает шесть этапов. При создании плановой геодезической основы авторы рекомендуют альтернативный инновационный алгоритм определения высоты Н без предварительного вычисления широты В с использованием только спутниковых измерений. Рассмотрен чрезвычайно важный вопрос о преобразовании геодезических координат B, L в плоские прямоугольные координаты x, y. Для территории РФ предложены новые разработки, использующие данные спутниковых определений, новый подход к определению нормальных высот и преобразования пространственных прямоугольных координат в плоские прямоугольные координаты, необходимые для целей картографирования. Показаны необходимые положения, которые должна содержать нормативно-техническая документация по топографической съемке шельфа. Показана важность реализации концепции в связи с определением внешней границы континентального шельфа Северного Ледовитого океана.
Показано, что положение межевых знаков городских земельных участков площадью до 2 га должны определяться с ошибками относительно пунктов городской геодезической сети mt = 0,05 м, для участков большей площади – mt = 0,10 м. Приведены формулы вычисления параметров теодолитных ходов (угловой и линейной невязок, длины ходов и числа сторон) и параметров кадастровой съемки (расстояний до межевых знаков).
Предложен алгоритм вычисления плоских прямоугольных координат, сближения меридианов и масштаба проекции Гаусса в 6-градусной зоне по геодезическим координатам. Предложенный алгоритм представляет упрощенный инвариант известного алгоритма Гаусса, многократно видоизменяемого, но используемого до сих пор в научной, учебной и справочной литературе, а также в нормативно-технической геодезической документации.
Рассмотрены основные виды геодезических работ, выполненные при строительстве вантовых мостов во Владивостоке. Среди них: создание геодезической разбивочной основы, геодезические работы при строительстве пилонов и установке анкерных устройств крепления вант в пилоне и на пролете, геодезическое обеспечение монтажа блоков металлического сердечника, геодезический мониторинг конструкций вантового моста в процессе его строительства.
Приведена методика выполнения геодезических работ при строительстве 2-й сцены Мариинского театра в Санкт-Петербурге. Детально рассмотрены основные этапы этих работ: проектирование, создание и мониторинг опорной геодезической сети, геодезические работы при устройстве опытного котлована, геодезические работы при строительстве подземной части театра и наблюдение за осадками и кренами зданий окружающей строительство застройки.
Для земельного участка многоугольной формы с n вершинами предложено определять вдоль каждой стороны участка координаты дополнительных точек. Выполнив по этим данным линейную аппроксимацию, можно получить n уравнений прямых. Пересечение i – 1-й и i-й прямых даст координаты i-го межевого знака, по которым с использованием известных формул можно вычислить площадь земельного участка. Выполнены модельные исследования точности аппроксимации и точности определения координат межевых знаков. Показано, что, если по сторонам участка в форме квадрата с длиной стороны 20 м координировать промежуточные точки через 2 м, то точность определения координат межевых знаков можно повысить в 1,8 раз, если через 1 м, – то в 2,4 раза. В соответствующее число раз повысится и точность определения площади участка.
Поднята проблема строгого уравнивания геодезических сетей, развитых комплектом станций спутниковых навигационных систем, которая обусловлена тем, что в результате постобработки по существующим программам получают ковариационные матрицы ошибок приращений пространственных координат по каждой измеренной стороне геодезической сети в отдельности. В матрице не учитывается корреляция, которая вызвана тем, что результаты наблюдений многих спутников используют одновременно для определения приращений координат по всем измеренным сторонам сети. Показано, что для строгого уравнивания ковариационную матрицу ошибок спутниковых измерений необходимо определять в результате корреляционного анализа, а уравнивание выполнять регуляризованным методом наименьших квадратов.
Приведены результаты модельных исследований точности площадей земельных участков прямоугольной и треугольной формы. Показано, что наиболее выгодными формами участков для обеспечения максимальной точности являются участки в форме квадратов или равносторонних треугольников.
В статье последовательно обосновывается алгоритм оптимизации весов, приводятся необходимые для практической реализации формулы.
