Геодезические работы при межевании земельных участков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Реферат
• Введение
• 1. Основные положения по геодезическим работам при межевании
• 1.1 Цель и задачи геодезических работ при межевании
• 1.1.1 Исходная основа для геодезических работ при землеустройстве
• 1.1.2 Требования к точности геодезических работ при землеустройстве
• 1.1.3 Местные системы координат
• 1.2 Применение теодолитов и проложение теодолитных ходов
• 1.3 Применение электронных тахеометров при геодезических измерениях
• 1.4 Применение спутниковых навигационных систем при геодезических измерениях
• 2. Использование электронного тахеометра при межевании земельных участков
• 2.1 Классификация тахеометров
• 2.2 Принцип работы электронного тахеометра
• 2.3 Поверки электронного тахеометра
• 2.4 Дополнительное оборудование и аксессуары комплекта тахеометра
• 3. Выполнение геодезических работ на примере образования земельного участка расположенного в п. Надеево Вологодского района Вологодской области
• 3.1 Физико-географические условия района проведения работ
• 3.2 Исходные данные
• 3.3 Подготовительные работы
• 3.4 Геодезические измерения
• 3.5 Камеральная обработка результатов геодезический измерений
• 3.6 Формирование межевого плана
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложение 1. Кадастровая выписка
• Приложение 2. Схема расположения земельного участка
• Приложение 3. Межевой план

Реферат

Выпускная квалификационная работа содержит 103 страницы, 41 рисунок, 4 таблицы, 1 график, 37 использованных источников, 3 приложения.

Межевание, геодезические измерения, координаты, участок, тахеометр, землеустройство, анализ, обработка, опорная межевая сеть.

Объект исследования: геодезические работы на примере образования земельного участка расположенного в п. Надеево Вологодского района Вологодской области.

Цель работы - рассмотрение комплекса геодезических работ при межевании земельных участков

В процессе работы поставленные задачи решались с применением реферативно-исследовательского метода, метода описательной статистики, аналитического метода.

В результате исследования проанализирован комплекс геодезических работ для межевания земельных участков.

Область применения: в практике работы кадастрового инженера.

Введение

В сложном процессе землеустройства большое место отводится геодезическим работам.

Для проведения землеустроительных мероприятий нужны планы, карты и профили, получаемые в результате выполнения геодезических работ. При составлении землеустроительных проектов используют геодезические приборы и методы. Наконец, применяя геодезические способы работ, переносят на местность границы спроектированных объектов землеустройства (участки, и другие объекты).

Для любого межевания земельного участка необходимо выполнение геодезических работ по съемке границ земельных участков. Для этого, в соответствии с [14] предварительно составляется технический проект производства топографо-геодезических работ. В таком проекте должны быть использованы наиболее рациональные и современные методы выполнения геодезических работ, основанные на электронных технологиях и спутниковых системах определения координат. Поэтому тема дипломной работы является актуальной.

Межевание объекта включает следующие виды работ:

- определение (установление) по местности границ земельного участка;

- согласование границ участка со смежными землепользователями;

- закрепление границ межевыми знаками установленного образца;

- съемку поворотных и узловых точек границы земельного участка и определение их координат;

· составление плана земельного участка.

При составлении дипломной работы использовались следующие материалы:

- Aкт установления и согласования границ земельного участка;

- Кадастровая выписка на смежный земельный участок;

- Межевой план.

Целью работы является рассмотрение комплекса геодезических работ при межевании земельных участков на примере образования земельного участка расположенного в п. Надеево Вологодского района Вологодской области.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Рассмотрение основных положений по геодезическим работам при Землеустройстве.

2. Использование электронного тахеометра при межевании земельных участков.

3. Порядок работ при межевании земельных участков.

Теоретическую основу выпускной квалификационной работы составили Законы Российской Федерации, Постановления Правительства Российской Федерации, учебная литература в области теории геодезических, кадастровых и землеустроительных работ.

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и приложений.

1. Основные положения по геодезическим работам при межевании

1.1 Цель и задачи геодезических работ при межевании

Межевание земельного участка - комплекс работ по установлению, восстановлению на местности границы земельного участка с закреплением ее поворотных точек межевыми знаками и определению их плоских прямоугольных координат, а также площади земельного участка [21].

Целью межевания земельных участков является определение их местоположения и площади.

Межевание земельных участков включает следующие виды работ:

- уведомление лиц, права которых могут быть затронуты при проведении межевания;

- определение положения границ земельного участка на местности, их согласование и закрепление межевыми знаками установленного образца;

- съемку поворотных и узловых точек границы земельного участка, определение их координат;

- определение площади земельного участка;

- составление межевого плана земельного участка [15].

Для проведения любого мероприятия, связанного с использованием земли требуются: изучение земной поверхности (форм рельефа, места расположения различных объектов), производство специальных измерений, их вычислительная обработка и составление карт, планов, профилей, которые служат основной продукцией геодезических работ и дают представление о форме и размере поверхности всей Земли или ее отдельных частей.

В задачу геодезии входит:

- измерение линий и углов на поверхности Земли, под землей (в шахтах, туннелях), над землей (при аэрофотосъемке), использовании искусственных спутников Земли (ИСЗ), ракетно-космической техники, с помощью специальных геодезических приборов;

- вычислительная обработка результатов измерений и создание цифровых моделей местности с использованием электронно-вычислительной техники;

- графическое построение и оформление карт, планов и профилей с использованием машинной графики (графопостроителей, принтеров);

- использование результатов измерений и графических построений при решении задач промышленного, сельскохозяйственного, транспортного, культурного строительства, научных исследований, землеустройства, земельного и других кадастров [16].

Проведение мероприятий по землеустройству всегда начинается с определения местоположения объекта землеустройства и составления или изучения плана (карты) этого объекта. В отчетной документации по землеустройству обязательно представляется проектный план, который является самостоятельным землеустроительным документом [4].

Для изготовления планов (карт), определения координат поворотных точек, нахождения границ земельных участков, вычисления площадей, перенесения границ земельных участков на местность проводятся геодезические работы.

Геодезические работы подразделяются на полевые и камеральные.

Главным содержанием полевых работ являются измерения на местности, а камеральных - вычисления и создание различных картографических материалов.

На местности измеряются горизонтальные и вертикальные углы, наклонные, горизонтальные и вертикальные расстояния. Для измерений применяют теодолиты, нивелиры, тахеометры, дальномеры, мерные ленты, рулетки и проволоки и т.п. результаты измерений записываются в журналы установленной формы или запоминаются в модуле памяти прибора. При этом одновременно составляется схематический чертеж (абрис).

Вычисления заключаются в математической обработке результатов измерений. Для вычислений применяются таблицы, графики, номограммы, различные вычислительные машины, компьютеры.

По результатам геодезических измерений составляются картографические и графические материалы.

Картографические материалы включают:

1) топографические карты и планы;

2) планы (карты) границ земельных участков;

3) цифровые модели местности;

4) электронные карты (планы).

Эти картографические материалы создаются на основе результатов измерений и вычислений [9].

В результате геодезических работ получают следующие геодезические данные:

1) плоские прямоугольные координаты поворотных точек границ земельного участка;

2) горизонтальные проложения и дирекционные углы между смежными поворотными точками;

3) площадь земельного участка.

Геодезические данные показываются на плане (карте) земельного участка и плане (карте) границ земельного участка.

Целью геодезических работ является - установление (восстановление) границ земельных участков с закреплением поворотных точек межевыми знаками, определение плоских прямоугольных координат этих точек и дирекционных углов с одной точки на другую, вычисление площадей земельных участков [30].

1.1.1 Исходная основа для геодезических работ при землеустройстве

Для проведения геодезических работ при землеустройстве используется исходная основа, состоящая из геодезических сетей и топографических карт (планов).

Геодезическая сеть представляет собой совокупность геодезических пунктов, расположенных и закрепленных на местности специальными центрами и геодезическими знаками [18].

Геодезическая сеть подразделяется на государственную геодезическую

сеть (ГГС), специальную геодезическую сеть (СГС) и геодезические съемочные сети.

Все эти сети разделяются на плановые сети и высотные сети.

Государственная геодезическая сеть является основой для проведения геодезических работ на всей территории страны. Она представляет собой структуру, в которую входят геодезические построения различных классов точности:

1) фундаментальная астрономо-геодезическая сеть;

2) высокоточная геодезическая сеть;

3) спутниковая геодезическая сеть 1 класса;

4) астрономо-геодезическая сеть и 2 геодезические сети сгущения[35].

Высший уровень в структуре ГГС занимает фундаментальная астрономо-геодезическая сеть. На ее основе создаются остальные сети. Для геодезических работ при землеустройстве, в основном, используются геодезические сети сгущения 3 и 4 классов точности. Плотность пунктов этих сетей составляет 1 пункт на 20км 2 (среднее расстояние между пунктами 3…6км). Точность положения пунктов характеризуется средней квадратической погрешностью не более 0,05м. В случаях, когда такая точность и плотность не обеспечивает качественного выполнения геодезических работ, создается специальная геодезическая сеть в виде опорной межевой сети (ОМС). В городах для установления (восстановления) границ земельных участков как объектов недвижимости создают ОМС 1, а в черте других поселений и на землях сельскохозяйственного назначения ОМС 2. При этом плотность пунктов должна быть не менее:

1) четырех на 1км 2 - в черте города (ОМС 1);

2) двух на 1км 2 - в черте других поселений (ОМС 2);

3) четырех на один населенный пункт - в поселениях площадью менее 2км 2;

4) на землях сельскохозяйственного назначения и других землях - число пунктов устанавливается на основе технического проекта.

Средние квадратические погрешности взаимного положения пунктов не должны превышать для ОМС 1 - 0,05м, ОМС 2 - 0,10м [27].

Геодезическую съемочную сеть или межевую съемочную сеть создают с целью сгущения ОМС для использования в качестве геодезической основы при геодезических работах. Точность положения и плотность точек межевой съемочной сети устанавливается заданием на проведение геодезических работ.

Опорная межевая сеть является геодезической сетью специального назначения и предназначена:

1) для установления единой координатной основы на территориях кадастровых округов с целью ведения кадастра объектов недвижимости, государственного реестра земель кадастрового округа (района); мониторинга земель;

2) создания земельных информационных систем и др.;

3) землеустройства с целью формирования рациональной системы землевладения и землепользования, межевания земельных участков;

4) обеспечения государственного земельного кадастра данными о количестве, качестве и месторасположении земель для установления их цены, платы за пользование, экономического стимулирования рационального землепользования;

5) разработки системы мероприятий по сохранению природных ландшафтов, восстановления и повышения плодородия почв, защиты земель от эрозии и др.;

6) инвентаризации земель различного назначения;

7) решения других вопросов государственного земельного кадастра, землеустройства и государственного мониторинга земель [31].

Для первоначального изучения местности, рекогносцировки, обзорных целей, эскизных решений при геодезических работах используются топографические карты масштаба 1: 10000, 1: 25000, 1: 50000, 1: 100000 и аэрофотоснимки. Карты создаются равноугольной проекции Гаусса-Крюгера. Высоты точек местности даны от уровня Балтийского моря, точнее, от нуля Кронштадского футштока.

Для удобства пользования картами на каждом листе нанесена прямоугольная координатная сетка, а рамки листа карты разбиваются на минуты и 10 секундные деления широты и долготы.

Топографические карты создаются по материалам аэрофотосъемки или по картографическим материалам более крупных масштабов. Точность картографических карт характеризуется средней погрешностью (круговой) в положении на карте местных предметов и контуров в равнинной и холмистой местности не более 0,5мм, в горных, высокогорных и пустынных районах -0,75мм. Приведенные погрешности характеризуют положения контуров и местных предметов относительно пунктов геодезических сетей, но так как погрешности в положении этих пунктов малы, то можно считать, сто указанные значения характеризуют абсолютные погрешности в положении контуров и местных предметов на карте.

1.1.2 Требования к точности геодезических работ при землеустройстве

При геодезических работах проводятся измерения, графические построения и аналитические расчеты, которые неизбежно сопровождаются погрешностями. Поэтому абсолютно точных геодезических работ не существует. Погрешности определения координат межевых знаков, поворотных точек земельных участков и дирекционных углов их сторон ведут к искажению размеров и форм участков. Эти искажения ухудшают условия производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий и нарушают их экономическую целесообразность [20].

Точность выполнения геодезических работ при землеустройстве зависит от взятой исходной основы, выбранного способа измерения, применяемого при этом геодезического прибора и квалификации исполнителя, а также от физико-географических условий местности и погоды. Геодезические работы должны осуществляться в соответствии с заданием на их проведение, но так, чтобы обеспечивали точностные требования и экономическую целесообразность.

Требования к точности геодезических работ различают в зависимости от хозяйственного значения участков, на которых они выполняются, и их особенностей [19].

Приведенные погрешности необходимо учитывать при планировании, организации и проведении геодезических работ.

1.1.3 Местные системы координат

Для составления землеустроительных карт (планов), ведения земельного кадастра, определения координат точек границ земельных участков очень часто применяют местные системы координат, задается в пределах района, города территории кадастрового округа. Местная система плоских прямоугольных координат является системой плоских прямоугольных геодезических координат с местными координатами сетками проекции Гаусса. Осевой меридиан местной системы координат, как правило, не совпадает с осевым меридианом шестиградусной зоны, поэтому в определении местной системы координат указана проекция Гаусса, а не Гаусса-Крюгера. При разработке местных систем координат используют параметры эллипсоида Красовского и применяют Балтийскую систему высот [12].

Местные системы координат имеют название. Названием системы может являться ее номер, равный, на пример, коду (номеру) субъекта РФ или города, устанавливаемому в соответствии с "Общероссийским классификатором объектов административно - территориального деления". В каждой местной системе координат устанавливаются следующие параметры координатной сетки проекции Гаусса:

1) Долгота осевого меридиана первой зоны L0;

2) Число координатных зон N;

3) Угол поворота осей координат местной системы относительно государственной в точке местного начала координат;

4) Масштаб местной системы координат относительно плоской прямоугольной системы геодезических координат;

5) Высота Н 0 поверхности (плоскости) принятой за исходную, к которой приведены измерения и координаты в местной системе;

6) Референц-эллипсоиду, к которому отнесены измерения в местной системе координат;

7) Соответствующие формулы преобразования плоских прямоугольных геодезических координат.

Совокупность указанных параметров называют ключом местной системы координат. Если в местной системе координат несколько координатных зон проекции Гаусса, то расстояние по долготе между соседними осевыми меридианами (ширина координатной зоны) составляет 3о.

1.2 Применение теодолитов и проложение теодолитных ходов

Теодолит - геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите служат горизонтальный и вертикальный круги с градусными минутными и секундными делениями (рисунок 1.2.1).



Рисунок 1.2.1 - Оптический теодолит

По точности теодолиты делят на высокоточные, точные и технические.

К высокоточным относят теодолиты, одно измерение угла которыми в лабораторных условиях может содержать среднюю квадратическую ошибку, не превышающую 1,0".

Средняя квадратическая ошибка одного измерения угла в лабораторных условиях точными теодолитами в зависимости от конструкции теодолитов колеблется от 2 до 5".

Средняя квадратическая ошибка одного измерения угла при тех же условиях техническими теодолитами не должна превышать 30".

Марка теодолита соответствует eгo точности. Если средняя квадратическая ошибка одного измерения угла данным теодолитом составляет 5", его называют Т 5, если ошибка равна 30", теодолит называют Т 30 и т, д.

В высокоточных, точных и некоторых технических теодолитах на алидаде вертикального круга устанавливается контактный уровень, но вместо уровня может применятся маятниковый компенсатор. В этом случае в шифр теодолита добавляется буква К, например Т 5К.

Угломерный прибор дает правильные показания, если его оси и плоскости занимают положение, соответствующее геометрическим и оптико-механическим условиям измерения углов; периодически соблюдение этих условий проверяют. Проверка прибора сопровождается его регулировкой (юстировкой). Юстировку выполняют при помощи исправительных и регулировочных винтов. Основные поверки теодолитов следующие:

1. Ось цилиндрического уровня на алидаде горизонтального круга должна, быть перпендикулярна к оси вращения теодолита.

2. Вертикальная нить сетки должна лежать в отвесной плоскости.

3. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси ее вращения.

4. Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения теодолита [17].

Подготовка теодолита к работе

Сначала устанавливается и регулируется штатив. Верхняя часть штатива (головка) должна быть горизонтальна плоскости, на которой располагается, а высота соответствовала росту наблюдателя. После того как был установлен штатив закрепляется теодолит (в футляре) с помощью станового винта. На крючок станового винта подвешивается нитяной отвес. Длина нити отвеса регулируется перемещением планки вдоль нити. Отклонение острия отвеса от точки местности не должно превышать 1-3 мм. Затем цилиндрический уровень при алидаде приводится в положение параллельное двум подъемным винтам и при их одновременном вращение (во внутрь или наружу) устанавливается уровень (пузырек в середине ампулы). После чего алидада разворачивается на 90о и опять устанавливается уровень, вращая третий винт. Такая операция проводится до тех пор, пока при любом положение алидады пузырек уровня не будет отклоняться больше чем на одно деление.

Измерение горизонтальных углов:

1) Способ приемов

2) Способ круговых приемов

Способ круговых приемов применяется в том случаи когда необходимо измерить углы находясь в одной точке. Сущность метода состоит в следующем.

Измерения углов наклона

Теодолитом можно измерить не только горизонтальные углы, но и вертикальные. Измерение углов наклона происходит при помощи вертикального круга. Углы могут быть положительными и отрицательными в зависимости от расположения трубы (выше или ниже относительно линии горизонта трубы).

Измерения угла происходит как правило при двух положениях трубы "круг слева" и "круг справа". Отсчеты снимаются после наведения горизонтальной нити сетки зрительной трубы на нужную цель с вертикального круга, причем при снятие отсчета для положение трубы "круг справа" минуты отсчитываются не как обычно (слева направо), а справа налево.

Измерения расстояния

При помощи теодолита можно измерять расстояние до рейки. Для этого имеются два коротких горизонтальных штриха в поле зрения зрительной трубы, они называются дальномерные нити. При наведение на рейку, которая имеет сантиметровые деления, оценивается длина рейки расположенную между дальномерными нитями. Эта длина определяется разностью отсчетов, из показаний нижней нити (L//) снимают показания верхней. Чтобы вычислить расстояние до рейки надо найденную длину L умножить на 100.

Теодолитным ходом (рисунок 1.2.1.1) называют систему закрепленных в натуре точек, например, 1, 4, 5, координаты которых определены из измерения углов в и расстояний D.

Рисунок 1.2.1.1 - Схема теодолитного хода

Проложение теодолитных ходов начинают с рекогносцировки местности, в целях изучения ее для наиболее выгодного выбора направления запроектированных теодолитных ходов. Осматривают все имеющиеся на данной территории пункты государственной, местной съемочной сети и намечают местоположение всех поворотных точек хода; при этом отмечают такие постоянные предметы местности (столбы, вышки, трубы и др.), координаты которых определяются попутно с проложением теодолитного хода, уточняют границы участка, который должен быть снят с данного теодолитного хода.

Теодолитные хода должны прокладываться по местности, наиболее благоприятной для производства угловых и линейных измерений.

При съемке точки теодолитных ходов располагаются в местах с хорошим обзором местности, между соседними вершинами теодолитного хода должна обеспечиваться хорошая взаимная видимость. Длины сторон теодолитных ходов не должны быть более 350 м и менее 20 м.

Вершины теодолитных ходов закрепляются на местности в основном временными знаками - деревянными кольями, забиваемыми вровень с поверхностью земли; центр обозначается крестообразной насечкой в торце кола либо гвоздем. В качестве временных знаков могут использоваться также металлические штыри, костыли и трубки либо гвозди, вбитые в пни деревьев, а также валуны, на которых масляной краской наносятся кресты. Для облегчения отыскания точек рядом с ними забивали сторожки- деревянные колья, выступающие над поверхностью земли на 30 - 35 см; на сторожках подписывают номера точек и дату их закладки.

Поворотные точки выбираются так, чтобы обеспечивались удобство постановки прибора, видимость соседних вех, максимальную возможность использования их при съемке подробностей местности и позволяли бы определять с них переходные точки.

В зависимости от количества пунктов государственной геодезической сети, удаленности их от точек теодолитного хода привязку производят разными способами. Например, пункты государственной геодезической сети II, III включают в теодолитный ход, измеряют примычные углы в1 и в2 и линии DII-1, DIII-4 (рисунок 1.2.1.2).

Рисунок 1.2.1.2 - Схема привязки теодолитного хода к твердым пунктам

Теодолитные хода подразделяются на:

- замкнутые;

- разомкнутые;

- висячие;

- свободные.

Проложение теодолитных ходов начинается с закрепления на местности колышками или деревянными столбами вершин углов поворота.

Точки углов поворота теодолитных ходов выбирают так, чтобы стороны между соседними точками было удобно измерять, а длины их были бы не более 350 м и не менее 20 м. Линии измеряют дважды, в прямом и обратном направлениях, с относительными ошибками не более 1:3000, 1:2000 и 1: 1500 в зависимости от условий местности, на которой измеряются линии. Длина теодолитного хода допускается при съемке масштаба 1:5000 - 4 км; 1: 2000 - 2 км; 1:1000 - 1 км. Углы поворота в теодолитных ходах измеряют обычно вправо по ходу лежащие. Измерения выполняются при двух положениях вертикального круга и за окончательный результат принимается среднее из двух измерений, если разница из этих измерений не превышает двойной точности прибора. Углы наклона линий измеряют с помощью вертикального круга. Результаты угловых и линейных измерений записывают в журнал установленной формы.

Число сторон в висячих теодолитных ходах на незастроенной территории должно быть не более трех, а на застроенной - не более четырех.

При привязке теодолитных ходов к исходным пунктам измеряются два примычных угла. Сумма измеренных примычных углов не должна отличаться от значения, полученного по исходным данным, более чем на 1 минуту.

Одновременно с измерением горизонтальных углов измеряются одним приемом вертикальные углы и вводятся поправки за приведение длин линий к горизонту при углах наклона более 1,5 градус [4].

1.3 Применение электронных тахеометров при геодезических измерениях

При производстве большинства геодезических работ, как правило, требуется выполнять как угловые, так и линейные измерения, для чего обычно использовались оптические тахеометры. Еще в конце XIX века венгерский геодезист Тихи ввел в обиход слово "тахеометр", которое в переводе с греческого языка означает "быстроизмеряющий".

Позднее для этих целей стали использовать светодальномеры и теодолиты. Когда были созданы компактные светодальномеры, то конструкция их предусматривала возможность установки на теодолит. И в настоящее время конструкции светодальномеров, выпускаемых Уральским оптико-механическим заводом, предусматривают возможность их установки на теодолит. Позднее начали выпускаться приборы в общем корпусе для оптического теодолита и светодальномера. Мощным толчком в геодезическом приборостроении стал выпуск электронного тахеометра АСА-136 (Швеция), в котором оптическая система отсчета углов была заменена на электронную, т. е. в едином корпусе размещался прибор, который совмещал функции светодальномера и цифрового теодолита. В дальнейшем в электронный тахеометр был введен полевой компьютер, открыв тем самым начало выпуска компьютезированных электронных тахеометров. Использование электронных тахеометров позволило полностью отказаться от ведения полевого журнала.

В современные приборы начали встраивать мощные полевые компьютеры для обработки результатов измерений и решения непосредственно в поле типовых геодезических задач, расширились потенциальные возможности приборов за счет значительного улучшения технических характеристик.

Каждый электронный тахеометр (рисунок 1.3.1) имеет зрительную трубу, блок измерения расстояний (светодальномер), блок измерения углов (цифровой теодолит) и спецвычислитель, в который встроены программы для решения непосредственно в поле типовых геодезических задач.

Рисунок 1.3.1- Электронный тахеометр

Встроенное программное обеспечение большинства электронных тахеометров позволяет решать целый ряд геодезических задач. Например, электронные тахеометры фирмы Sokкiа (Япония), которые отличаются высокой надежностью и точностью, имеют программное обеспечение, позволяющее решать следующие задачи:

- определять горизонтальное проложение и превышение;

- решать прямую и обратную геодезические задачи;

- выполнять контроль замыкания ходов;

- вычислять превышения и расстояния между неприступными точками, определять высоту объектов, на которые невозможно установить отражатель, например, линии электропередачи, высотные здания, стены и т.д.;

- выполнять расчет площади и периметра снимаемого участка;

- помещать в отдельный список для последующего быстрого поиска выносимые в натуру точки;

- осуществлять вынос в натуру точек по углу и расстоянию, по координатам, по створу между двумя точками на задаваемую вертикальную или наклонную плоскость [11].

В последние годы появились электронные тахеометры, работающие без отражателей с дальностью действия более 1 км и наиболее сложные, с автоматическим поиском цели. Как правило, все электронные тахеометры с сервоприводом сейчас могут включать в себя опции безотражательного дальномера. При безотражательном режиме работы с прибором работает один человек. Применение таких приборов особенно эффективно на закрытых территориях. При этом очень быстро производятся измерения до различных вертикально стоящих объектов, например, зданий, деревьев, столбов и т. д., так как не требуется переставлять отражатель.

Необходимо отметить, что использование безотражательных электронных тахеометров не только увеличивает производительность работ, но при этом повышается и безопасность их выполнения. Последнее особенно важно, когда выполняются работы вблизи мест оживленного движения транспорта. Безотражательные электронные тахеометры позволяют геодезистам измерять объекты, оставаясь вне опасных зон. С помощью этих приборов легко измерять недоступные обычному дальномеру точки, производить съемку на опасных для установки отражателя объектах, например, дорогах, мостах и т. д., так как нет необходимости перекрывать движение транспорта и при этом соблюдается полная безопасность работ. Способность выполнять безотражательные измерения на большие расстояния особенно важна при съемке фасадов здания с высокой точностью. Эти приборы могут применяться для задания и развития съемочного обоснования, выноса проекта в натуру, управления и слежения за строительной техникой, а также для съемочных работ и др.

Все приборы достаточно просты в управлении и, как правило, имеют двухстороннюю алфавитно-цифровую клавиатуру. Клавиши меню обеспечивают управление проектами съемки, функциями координатной геометрии, настройками инструмента, просмотром и редактированием данных и т. д. Электронные тахеометры снабжены компактными визирными трубами, служащими для приема и передачи оптических сигналов при светодальномерных измерениях. Они имеют совмещенную оптику, центральная часть которой является передающей, а периферийная - приемной. При использовании такой конструкции уровень сигнала, отраженного от марки или диффузного отражателя, не меняется (если угол наклона не более 30°), что позволяет обеспечить высокую точность линейных измерений. Зондирующий пучок лазерного излучения имеет малый диаметр, и поэтому позволяет выполнять измерения сквозь листву деревьев и сетчатые ограждения, а также при отражении от измеряемой поверхности под острым углом. В некоторых электронных тахеометрах используется видимый луч (световой гид) в качестве соосного лазерного целеуказателя, позволяющего выполнять измерения внутри помещений. Он безопасен для глаз даже при визировании на него с помощью зрительной трубы. В отдельных тахеометрах также используются дополнительные лазерные указатели. Такой указатель обычно устанавливают над объективом зрительной трубы. Он излучает два пучка красного цвета, один из которых непрерывный, а другой - мерцающий, что позволяет речнику быстро встать в створ. Эту устройство особенно эффективно при плохих условиях освещенности, так как помогает легко обнаружить цель, а также увеличивает скорость работ при выносе точек в натуру.

Для связи с компьютером можно использовать несколько форматов передачи данных, что обеспечивает работу прибора с различным программным обеспечением. С использованием простого программного обеспечения, входящего в комплект тахеометра, данные могут загружаться из компьютера в электронный тахеометр.

Как и цифровые теодолиты, электронные тахеометры снабжены двухосевыми датчиками угла наклона, работающими в диапазоне 3'-5'Двухосевой датчик наклона автоматически отслеживает наклон инструмента по осям X и У, а поправки в отсчеты по вертикальному и горизонтальному кругам вводятся автоматически. В результате упрощается и ускоряется процесс приведения прибора в рабочее положение (приведение вертикальной оси вращения алидады в вертикальное положение). Функция исправления коллимационных ошибок автоматически вводит коррекцию в измеряемые направления. По этой причине угловые измерения можно выполнять при одном положении круга без снижения точности результатов измерений. Они снабжены оптическим или лазерным центриром.

Современные электронные тахеометры имеют водостойкую защиту, обеспечивающую бесперебойную работу прибора при условии повышенной влажности. Стандартная рабочая температура для электронных тахеометров составляет от -20 °С до +50 °С. Для низкотемпературных модификаций приборов рабочий диапазон температур составляет от -30 °С до +50 °С.

Таким образом, современные электронные тахеометры являются всепогодными, так как работают в условиях экстремальных температур и повышенной влажности.

1.4 Применение спутниковых навигационных систем при геодезических измерениях

геодезический теодолит тахеометр межевание

При выполнении геодезических измерений на земной поверхности в основном используются теодолиты, нивелиры и электронные тахеометры. Все эти приборы достигли достаточно большого совершенства и работают в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Дальнейшее повышение точности геодезических измерений в основном ограничено влиянием атмосферы, а не техническими возможностями высокоточных приборов. Повышение точности наземных геодезических измерений с помощью традиционных геодезических приборов возможно только при условии использования методов измерений, учитывающих влияние атмосферы.

Другой путь повышения эффективности геодезических измерений - использование спутниковых методов измерений с применением в качестве опорных точек мгновенных положений искусственных спутников Земли [37].

В настоящее время для определения местоположения на земной поверхности обычно измеряют расстояние между наземным пунктом и спутником, а также скорость изменения этого расстояния при прохождении спутника. Расстояния рассчитывают, исходя из времени, которое затрачивает электромагнитный сигнал (лазерная вспышка или радиоимпульс) на прохождение пути от спутника до принимающей станции при условии, что скорость распространения сигнала известна. Скорость изменения расстояния между спутником и принимающей станцией определяется по величине наблюдаемого доплеровского сдвига частоты - изменения частоты сигнала, поступающего со спутника. Вводятся поправки за атмосферную задержку сигнала и рефракцию. Основной принцип спутниковой геодезии - это использование трилатерации, т.е. измеряются расстояния до спутников, являющихся точками отсчета для вычисления координат на Земле. Все остальное, что относится к системе, - всего лишь технические решения, предназначенные для облегчения этого процесса, для того чтобы выполнить его точнее и проще [8].

Наиболее перспективными космическими системами, использующими указанные принципы измерений и служащими для решения геодезических задач, являются системы глобального определения местоположения ГЛОНАСС (РФ), GPS (США), Beidou (Китай) и Galileo (европейская система). Эти системы являются исключительно точным инструментом для решения прикладных задач геодезии, геофизики и землепользования. Они предназначены для высокоточного определения трех координат места, составляющих вектора скорости и времени различных подвижных объектов. Наиболее используемой в настоящее время является спутниковая система GPS (Global Positioning System), с которой связано появление нового термина - позиционирование (positioning). Под позиционированием понимается определение местоположения объекта, скорости его перемещения, пространственного вектора между пунктами наблюдения и точного времени определения его местоположения.

Основными достоинствами спутникового позиционирования являются всепогодность, глобальность, оперативность, точность и эффективность. Эти качества зависят от баллистического построения системы, высокой стабильности бортовых эталонов частоты, выбора сигнала и способов его обработки, а также от способов устранения и компенсации погрешностей. Параметры систем и их отдельных элементов, а также математическое обеспечение выбираются так, чтобы ошибка навигационных определений по координатам была не более 10 м, а по скорости до 0,05 м/с.

Геодезический сегмент потребителей состоит из геодезических приёмников, пакетов программного обеспечения, наземных постоянно действующих базовых станций (сетей), сообщества пользователей. Всю аппаратуру, принимающую радионавигационные сигналы спутников, по назначению, определяемым величинам и точностным характеристикам можно подразделить на геодезическую, навигационную и туристско-бытовую. Современные системы спутникового позиционирования состоят из трех частей, получивших название секторов (подсистем) (рис. 1.4.1):

- космический сектор, включающий в себя набор спутников, который называют "созвездием";

- сектор управления и контроля, состоящий из центральной (ведущей) станции и нескольких станций слежения, расположенных в разных точках земного шара. Кроме того, имеются средства развертывания и восполнения системы (космодром);

- сектор пользователей, включающий в себя широко распространенную аппаратуру пользователей [7].



Рисунок 1.4.1 - Сектора спутниковой системы навигации

Современные спутниковые приемники (рисунок 1.4.2) имеют программу, которая анализирует относительное положение всех доступных для наблюдения спутников и выбирает из них четыре, расположенные наилучшим образом, которые и используются для определения координат точки. Более точные результаты получают, когда выполняют обработку измеренных расстояний до всех спутников, находящихся в поле зрения.

Поэтому одним из важнейших направлений совершенствования и развития спутниковой радионавигации является совместное использование сигналов ГЛОНАСС и GPS, а в будущем - Galileo и Beidou . Основные цели этого процесса - повышение точности и надежности (доступности, непрерывности обслуживания и целостности) навигационных определений.

Для определения координат точек местности с точностью удовлетворяющей геодезическим требованиям, применяются специальные геодезические приёмники. Такие приёмник осуществляют захват сигнала от навигационных спутников, измеряют по фазе несущей частоты псевдодальность, по ней и по дополнительно полученной информации вычисляются координаты.



Рисунок 1.4.2 - Комплект спутникового оборудования

По сложности технических решений и объему аппаратных затрат спутниковые приемники разделяют на:

- одноканальные (в том числе мультиплексные, приемник очень быстро переключается между сигналами орбитальной группировки), которые в каждый текущий момент времени ведут прием и обработку радиосигнала только одного спутника, и

- многоканальные, позволяющие одновременно принимать и обрабатывать сигналы нескольких спутников.

В геодезии используются фазовые приёмники, так как в настоящее время только они обеспечивают миллиметровую и сантиметровую точность позицирования.

В настоящее время в основном выпускаются многоканальные приемники.

Кроме того, приемники можно разделить на:

- односистемные, принимающие сигналы GPS;

- двухсистемные, принимающие сигналы ГЛОНАСС и GPS;

- мультисистемные.

Односистемная спутниковая аппаратура

К односистемной спутниковой аппаратуре следует относить спутниковые приемники и антенны способные принимать спутниковые сигналы, от какой либо одной СРНС. Например, NAVSTAR - GPS (США) или ГЛОНАСС (Россия). Разработчики в технических характеристиках на спутниковую аппаратуру указывают СРНС сигналы, которых принимает и обрабатывает данная аппаратура. Отдельные фирмы указывают СРНС в названии модели приемника. Например, фирма TOPCON выпускает односистемный приемник Legasy HGD (символ H обозначает укороченный корпус, символ G обозначает СРНС GPS, а символ D обозначает измерение изменения частоты за счет эффекта Доплера).

Двухсистемная спутниковая аппаратура принимает и обрабатывает сигнал от двух СРНС. Например, GPS и ГЛОНАСС, GPS и GALILEO (Евросоюз). Фирма Javad выпускает двухсистемный приемник Legasy GGD (первый символ G обозначает СРНС GPS, второй ГЛОНАСС). Двухсистемная спутниковая аппаратура имеет большее число каналов и способна отслеживать большее количество спутников.

Например, двухсистемный приемник Legasy GGD имеет 40 каналов (20 каналов для спутников GPS и 20 каналов для спутников ГЛОНАСС. Для выполнения спутниковых измерений на пунктах ФАГС (Фундаментальная астрономогеодезическая сеть), ВГС (Высокоточная геодезическая сеть) и постоянно действующих станциях (ПДС) используется только двухсистемная или мультисистемная спутниковая аппаратура.

Мультисистемная спутниковая аппаратура принимает и обрабатывает сигнал более чем от двух ГНСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система) GPS, ГЛОНАСС, GALILEO, COMPASS (Китай) и может отслеживать спутники различных Региональных Навигационных спутниковых систем QZSS (Япония), Beidou (Китай), IRNSS (Индия) и т. д. [37].

В зависимости от вида принимаемых и обрабатываемых сигналов приемники делятся на:

- одночастотные, кодовые, работающие по С/А-коду;

- двухчастотные, кодовые;

- одночастотные кодово-фазовые;

- двухчастотные кодово-фазовые.

В геодезических работах в основном используются кодово-фазовые двухчастотные и одночастотные приемники. В последние годы из них все большее распространение имеют двухсистемные приемники, обеспечивающие более высокую точность и надежность измерений. Это объясняется тем, что в северных широтах российская система ГЛОНАСС, разрабатывавшаяся для навигации, связи и наведения, действует в 1,3-2,5 раз точнее, чем американская система Navstar. В средней и южной полосах России это преимущество ГЛОНАСС перед американской системой сведено на нет, зато преимущество Navstar - в числе спутников, сигналы с которых одновременно "прослушивает" навигационный приемник.

Системы спутниковых определений координат первоначально развивались для навигационных целей и обеспечивали точность, не превышающую нескольких метров. Однако современные геодезические приёмники, методы математической обработки позволяют определять плановые координаты с погрешностями 5... 10 мм, высотные - 15...30 мм и меньше. Их точность удовлетворяет требованиям построения опорных геодезических и межевых сетей, обеспечения кадастровых, землеустроительных, изыскательских и других инженерно-геодезических работ. При этом не требуется обеспечивать взаимную видимость между пунктами, строить над ними высокие сигналы, проводить комплекс точных угловых и линейных измерений. Спутниковые измерения выполняются в любых погодных условиях в течение нескольких минут, что существенно упростило производство полевых работ. Однако для наблюдения навигационных спутников (НС) небесный свод над приёмником должен быть достаточно свободен от застройки и растительности.

Наземный комплекс управления и контроля в GPS состоит из сети станций слежения, расположенных по всему миру. Имеется главная станция, контрольные станции слежения за НС и станции закладки данных на борт спутника. Станции слежения оснащены высокоточной аппаратурой я регистрируют сигналы, поступающие от всех НС системы передают результаты на главную станцию, где они обрабатываются. По ним рассчитываются параметры орбит, поправки бортовой шкалы времени, уточняются параметры модели тропосферы и ионосферы. Вычисленные необходимые поправки передаются на борт НС. Проводится непрерывный мониторинг работы спутников [8].

2. Использование электронного тахеометра при межевании земельных участков

2.1 Классификация тахеометров

"Тахеометр - геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов, длин линий и превышений". [10]

Тахеометр используется для определения координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выносе на местность высот и координат проектных точек в основном косвенными методами измерений прямые и обратные засечки, тригонометрическим нивелированием и т. д.

Первые модели прототипов тахеометра появились в 70-е годы 20 века. Тогда были созданы первые полуэлектронные приборы, где оптический теодолит был оснащен светодальномером (SM-41, Zeiss West Germany; EOТ-2000, Karl Zeiss Iena). Затем УOМЗ создал Та-5 который имел общий для теодолита и дальномера корпус, а также был оснащен панелью управления для ввода значений углов. Это устройство позволяло прямо в поле определять превышения, проложения, приращения. Но все равно это требовало дополнительных усилий и не особенно ускоряло процесс полевых работ. Мощным толчком в геодезическом приборостроении был выпуск электронного тахеометра AGA-136 (Швеция), в котором оптическая система отсчета углов была заменена на электронную. Открылись широкие возможности автоматизации работы геодезистов [27].

Виды электронных тахеометров весьма разнообразны, и их классификация, определяемая свойствами и функциями, достаточно развернута.

По сферам применения:

1) технические - наиболее простые, предназначенные для решения базовых задач;

2) строительные - обеспечивающие геодезическое сопровождение топографической съемки;

3) инженерные - сложные профессиональные инструменты для многогранных разбивочных работ, обладающие исключительной точностью получаемых данных и расширенным функционалом.

Серия технических тахеометров является одной из самых распространенных и популярных. Главной причиной, является относительно не высокая цена прибора, позволяющего определять координаты и высоты точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выполнять вынос на местность высот и координат проектных точек.

Особенность инженерных тахеометров заключается в том, что на дисплей геодезического прибора выводится изображение наблюдаемого объекта. А встроенная в тахеометр камера позволяет получать снимки местности, которые потом можно сохранить в памяти вместе с результатами измерений. А это позволяет оператору проконтролировать точки, которые были измерены, и таким образом избежать ошибок.

Строительные тахеометры оснащены безотражательным дальномером, т.е. способны вести как отражательную, так и безотражательную съемку. Алидада в конструкции строительных тахеометров отсутствует.

Кроме того, тахеометры подразделяются на модульные, состоящие из отдельных (независимых) элементов, и на интегрированные, в которых устройства объединены под одним корпусом в единый механизм. Последние типы - моторизованные и автоматизированные тахеометры. Первые из них оснащаются сервоприводом, позволяющим ведение съемки по множеству точек одновременно, вторые - сервоприводом и системами, способными распознать, захватить и отследить цели, по сути, это уже роботизированные геодезические комплексы. Приборы этой конструкции рассчитаны на выполнение измерений одним человеком, причем роботизированные тахеометры допускают произведение удаленной съемки, при этом точность результатов будет гарантировано высока.

По точности вычислений:

1) точные, гарантирующие максимальную точность вычислений;

2) технические, обладающие большей, по сравнению с точными, погрешностью замеров.

По заложенному методу разбивочных работ:

1) полярный метод;

2) ортогональный;

3) по координатам строительной сетки [11].

Наиболее известными мировыми производителями электронных тахеометров, представленных на нашем рынке, являются японская копания Sokkia Topcon с брэндами Sokkia и Topcon, швейцарская компания Leica Geosystems AG с брэндом Leica, шведская GeoMax (одноименный брэнд), американские Trimble Navigation с брэндами Nikon и Trimble, а также Spectra Precision (одноименный брэнд).

Электронные тахеометры Sokkia (рисунок 2.1.1).

Инструменты от бренда с мировым именем из Японии первыми проникли на российский рынок и завоевали доверие специалистов. Существуют модели для работы в различных климатических зонах с объемом внутренней памяти до 10000 съемочных точек, причем этот объем можно расширить за счет использования внешнего накопителя. При проведении съемки вы можете записывать комментарии к точкам с помощью алфавитно-цифровой клавиатуры, а "безотражательный режим" даст возможность регистрировать недоступные точки, к которым нет возможности подойти с измерительной вехой.

Модельный ряд Sokkia насчитывает более 30 наименований. Наиболее популярными по соотношению цена/качество являются пятисекундники, но и бюджетные модели с точностью 6" дают возможность вести высокоточные измерения. Точность тахеометра Sokkia отображена в первой цифре названии модели, к примеру Sokkia Power SET 3010 говорит о том, что мы имеем дело с трехсекундником. Интерфейсы RS-232 и USB помогут соединить тахеометр с персональным компьютером, а фирменное программное обеспечение от Sokkia позволит передать полученные результаты съемки в электронном виде в совместимом формате для работы в популярных программах Кредо или Автокад.

Рисунок 2.1.1 - Электронный тахеометр Sokkia

Средняя стоимость тахеометра 5" фирмы Sokkia составляет 290 тыс. руб.

Электронные тахеометры Trimble (рисунок 2.1.2).

Это без преувеличения "рабочие лошадки" на строительных площадках. Популярная трехсекундная модель 3303 DR специально для России производятся в модификации X-treme, что дает возможность использовать инструмент в условиях крайнего Севера при температуре до -35 °С. Эти тахеометры кроме безотражательного режима "DR" обладают лазерной указкой, что незаменимо при разбивочных работах.



Рисунок 2.1.2 - Электронный тахеометр Trimble

Встроенное программное обеспечение позволяет определять высоту недоступных объектов и выполнять основные операции по съемке или разбивке строительной сетки. Интерфейс инструмента имеет 7 функциональных клавиш, комбинации которых позволяют управлять основными функциями и программным обеспечением, дисплей односторонний в отличии от двухстороннего на Sokkia, а интерфейс RS-232 обеспечивает соединение устройства с ПК. Памяти Trimble хватит для регистрации 1900 съемочных точек, однако для условия работы на строительной площадке этого более чем достаточно.