МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» Факультет инженерной экологии и городского хозяйства Кафедра геодезии, землеустройства и кадастров Дисциплина: Географические информационные системы Реферат По теме «Информационные технологии в инженерно – геодезических расчетах» Работу выполнил студент группы Проверил к. т. н., доцент Подпись Санкт-Петербург 2021г Оглавление Введение ........................................................................................................ 3 Глава 1 «Системы координат, геодезические сети и пункты» .......... 5 1.1 Классификации систем координат .................................................... 5 1.2 Классификация исходных пунктов ................................................... 8 1.3 Геодезическая основа ЕГРН .............................................................. 9 1.4 Состав и назначение пунктов ФАГС ................................................ 9 1.5 Государственная геодезическая сеть и сети специального назначения.......................................................................................................... 10 1.6 Сведения о пунктах ГГС .................................................................. 14 1.8 Статус и назначение опорной межевой сети ................................. 19 Глава 2 Спутниковые технологии ......................................................... 22 2.1. Понятие. Описание. Задачи. .......................................................... 22 2.2. Сегменты и структура спутниковых технологий. ........................ 24 2.3. Принцип определения координат GPS-приёмником. .................. 25 2.4. Точность определения координат. ................................................. 27 2.5. Радиосигналы ................................................................................... 28 Глава 3 Геодезические калькуляторы и программы ........................ 29 3.1 Программы......................................................................................... 29 3.2 Сайты, используемые кадастровыми инженерами в своей деятельности ...................................................................................................... 36 3.3 Порядок формирования ЭП кадастрового инженера .................... 38 Глава 4 Практическая часть .................................................................. 39 Заключение................................................................................................. 45 Список литературы .................................................................................. 46 2 Введение В современном мире, каждый кадастровый инженер каждый день сталкивается с различным кругом задач, которые необходимо решить. С развитием технологий это стало возможно осуществить намного легче, чем это было раньше. С появлением интернета, появились и программы, которые решают нужные кадастровым инженерам задачи. Например, построение теодолитного хода или составление межевого плана. Выполнить данные работы помогают специальные сервисы и интернет-сайты, которыми можно воспользоваться в любое время. Помимо этого, развивается и оборудование для кадастровой деятельности, появляется огромное количество средств измерений, которые кадастровый инженер так же может использовать в своей работе: это лазерные сканеры, электронные тахеометры, теодолиты, нивелиры и тд. В данной работе будут рассмотрены некоторые понятия о инженерногеодезических работах, интернет-ресурсы, с которыми встречается кадастровый инженер в своей деятельности, а так же произведен краткий обзор современного геодезического оборудования. Цель данной расчётно-графической работы заключается в создании теодолитного хода с созданием журнала в ГИС «Панорама», «Кредо» и ручным способом, а также научиться работать в различных СК. Для выполнения поставленной цели, понадобиться решить следующие задачи: – Классификация систем координат – Ознакомиться с составом и назначением пунктов ФАГС, исходные пункты – Краткое ознакомление с программными продуктами, сервисами и сайтами, с которыми работает кадастровый инженер, дать им характеристику – Обработка географических пространственных данных; 3 -Создание теодолитного хода для масштаба 1:2000 в ГИС «Панорама» и «Кредо» Нормативно-правовые документы регламентирующие информационные технологии в инженерно-геодезических работах и кадастровой деятельности. Нормативные документы применяемые в геодезии, кадастровой деятельности и в информационных технологиях: ФЗ № 149 от 27.07.2006 «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» ФЗ № 218 от 20.01.2020 «О государственной регистрации недвижимости» ФЗ № 221 от 21.07 2003 «О кадастровой деятельности» ФЗ № 63 от 06.04.2011 «Об электронной подписи» Приказ Минэкономразвития России № 921 от 08.12.2015 «Об утверждении формы и состава сведений межевого плана, требований к его подготовке» СП 47.13330.2016 «Инженерные изыскания для строительства» СП-126.13330.2017 «Геодезические работы в строительстве» СП 317.1325800.2017 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства» ГОСТ 22268-76 «Геодезия» ГОСТ Р 53611-2009 «Глобальная навигационная спутниковая система. Методы и технологии выполнения геодезических и землеустроительных работ. Общие технические требования» ГКИНП (ОНТА)-01-271-03 «Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS» 4 Глава 1 «Системы координат, геодезические сети и пункты» 1.1 Классификации систем координат Системы координат можно классифицировать по различным признакам, ниже представленные основные: 1. Форма: пространственная прямоугольная плоская прямоугольная геодезическая балтийская система высот 2. Территориальный признак По территориальному признаку системы координат делятся на государственные СК: СК действующие на территории определенного государства. Пример: СК 95, СК42, ГСК2011 местные СК : условная система координат, устанавливаемая на определенной территории, не превышающей территорию субъекту. Пример: МСК 25, МСК 1964, МСК 78, МСК47 локальные СК: используются в основном в строительстве, не имеют имен. международные СК: устанавливаются для всей земли. Пример: WGS-84, ITRS. 3. Для Начало отсчёта СК геодезической системы координат это точка пересечения начального меридиана и экватора. Для плоской системы координат это точка пересечения двух взаимно перпендикулярных осей x и y. 5 Для Балтийской системы высот это Кронштадтский футшток Для пространственной системы координат это центр эллипсоид Красовского. 4. Количество осей Плоская система координат : 2 оси ( x, y ) Пространственная система координат : 3 оси ( X, Y, Z ) Балтийская система высот : 1 ось ( h ) 5. Взаимное расположение осей Плоская система координат: оси x и y располагаются взаимно перпендикулярно Пространственная система координат: оси X, Y, Z располагаются взаимно перпендикулярно. Геодезическая система координат: сложное взаимное расположение. 6. Единицы измерения метрическая система – международная десятичная система измерений, в основу которой положено использование таких единиц измерений, как килограмм и метр. Это плоская и пространственная система координат. градусная система – система измерений, где за основу используют градус. Это геодезическая система координат. 7. Вид осей прямые оси : x,y в плоской СК; X, Y, Z в пространственной кривые оси: B, L в геодезической СК. 8. Поверхность относимости плоскость : плоская СК (x,y) эллипсоид: геодезическая СК (X, Y, Z) 9. По методу определения координат Геодезический метод СК. 6 Спутниковый метод 7 1.2 Классификация исходных пунктов По времени использования: 1) Временные Постоянные По применению: 2) В сетях нивелирования В опорных геодезических сетях По точности 3) Пункты государственной геодезической сети Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ классов Пункты сетей сгущения 1, 2 разрядов Пункты съемочных сетей Пункты разбивочных сетей стой. Площадок 4) По глубине заложения: До 1 м Более 1 м 5) По категории грунтов 6) По методам создания: Триангуляция Трилатерация Полигонометрия Спутниковые станции 8 1.3 Геодезическая основа ЕГРН Геодезической основой ЕГРН (единого государственного реестра недвижимости), являются все государственные геодезические сети, а также сети специального назначения. Для ведения ЕГРН используются местные системы координат, установленные в соответствующих кадастровых округах. Местные СК могут переходить к единой государственной системе координат, а в установленных Минэкономразвития России случаях используется единая государственная система координат. Для ведения Единого государственного реестра недвижимости используются установленные в отношении кадастровых округов местные системы координат с определенными для них параметрами перехода к единой государственной системе координат, а в установленных органом нормативноправового регулирования случаях используется единая государственная система координат. 1.4 Состав и назначение пунктов ФАГС Фундаментальная астрономо-геодезическая сеть - является главной геодезической основой для формирования всей государственной геодезической сети (ГГС). ФАГС состоит из постоянно действующих и периодически определяемых пунктов, формирующих единую сеть на территории Российской Федерации. Пространственное положение пунктов ФАГС определяется методами космической геодезии в геоцентрической системе координат относительно центра масс Земли, со средней квадратической ошибкой 10-15 см, а средняя квадратическая ошибка взаимного положения пунктов ФАГС должна быть не более 2 см по плановому положению и 3 см по высоте с учетом скоростей их изменения во времени. 9 В состав постоянно действующих пунктов ФАГС включаются пункты Роскартографии и АГП КГС, а также, по согласованию, расположенные на территории России пункты лазерной локации спутников, сверхдлиннобазисной радиоинтерферометрии, пункты службы вращения Земли, и другие пункты спутниковых наблюдений, измерения на которых позволяют поддерживать и уточнять геоцентрическую систему координат. Расстояние между смежными пунктами ФАГС - 650...1000 км. Количество, расположение постоянно действующих и периодически определяемых пунктов ФАГС, состав аппаратуры и программы наблюдений определяются программой построения и функционирования ФАГС. Все пункты ФАГС должны быть фундаментально закреплены с обеспечением долговременной стабильности их положения, как в плане, так и по высоте. Рис. 1 «Пункт ФАГС» 10 1.5 Государственная геодезическая сеть и сети специального назначения Согласно Федеральному закону от 13.07.2015 N 218-ФЗ (ред. от 25.11.2017) «О государственной регистрации недвижимости»:«Геодезической основой Единого государственного реестра недвижимости являются государственные геодезическиесети, а также геодезические сети специального назначения, создаваемые в соответствии с законодательством о геодезии и картографии». ГГС предназначена для решения следующих основных задач: 1) установление и распространение единой государственной системы геодезических координат на всей территории страны и поддержание ее на уровне современных и перспективных требований; 2) геодезическое обеспечение картографирования территории России и акваторий окружающих ее морей; 3) геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения природных ресурсов; 4) обеспечение исходными геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной сред. Структура новой ГГС формируется по принципу перехода от общего к частному. Она должна состоять из геодезических построений разных классов точности: фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС); высокоточной геодезической сети (ВГС); спутниковой геодезической сети 1 класса (СГС-1). астрономо-геодезические сети (АГС) 1 и 2 классов; геодезические сети сгущения (ГСС) 3 и 4 классов: Высший уровень в структуре ГГС –ФАГС. Она является исходной основой для распространения на территории страны общеземной геоцентрической системы координат. Для определения положения пунктов 11 ФАГС в такой системе координат используют методы космической геодезии. Они обеспечивают высокую точность их в общеземной системе координат, характеризуется средней квадратаческой погрешностью не более 10...15 см, а средняя квадратическая погрешность взаимного положения пунктов ФАГС, удаленных один от другого на расстояние 650...1000 км, не должна превышать 1 см в плане и 3 см по высоте. 1.6 Высокоточная геодезическая сеть (ВГС) опирается на пункты ФАГС. Она представляет собой однородную по точности систему, пункты которой удалены один от другого на расстояние 150...300 км. С помощью пунктов ВГС распространяют на всю территорию страны общеземную систему координат, а также уточняют параметры взаимного ориентирования общеземной и референцной систем координат и решают некоторые другие задачи. Координаты пунктов ВГС относительно пунктов ФАГС определяют со средними квадратическими погрешностями, равными 1...2 см в плановом положении и 3 см по геодезической высоте. Рис. 2 «Пункт ВГС Спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1) – третий уровень в структуре современной ГГС. Она представляет собой геодезическое построение, создаваемое в целях эффективного использования спутниковых 12 технологий при переводе геодезического обеспечения территории страны на спутниковые методы. Исходной основой для создания СГС-1 служат ближайшие пункты ФАГС и ВГС. СГС-1 в первую очередь создают в экономически развитых районах страны. Расстояние между пунктами СГС-1 в среднем составляет 25...35 км. Средние квадратические погрешности по каждой из плановых координат пунктов СГС-1 относительно ближайших пунктов ВГС не должны превышать 1см. Астрономо-геодезическая сеть 1 и 2 классов (АГС) и геодезические сети сгущения 3 и 4 классов (ГСС) можно создавать как традиционными астрономо-геодезическими и геодезическими методами, так и с использованием спутниковых технологий. Средняя длина стороны в АГС обычно составляет 12 км. Астрономо-геодезическая сеть задает на всей территории страны геодезическую референцную систему координат и распространяет с необходимой для практики плотностью пунктов общеземную систему координат. Геодезические сети сгущения 3 и 4 классов – главная плановая основа топографических съемок всего масштабного ряда. Исходной основой для их создания служат пункты АГС и СГС-1. Средняя длина сторон в ГСС 3 класса составляет 6 км, а 4 класса – 3 км. Точность взаимного положения смежных пунктов АГС и ГСС характеризуется средней квадратической погрешностью, не превышающей 5 см. Положение пунктов ГГС определяют в двух системах геодезических координат: общеземной и референцной. Между ними установлена однозначная связь, обусловленная параметрами взаимного перехода – элементами ориентирования. Референцная система геодезических координат и элементы ее ориентирования относительно общеземной системы координат обязательны для использования на территории страны всеми ведомствами Российской Федерации. 13 Рис. 3 «Пункт АГС» (ул. Партизана-Германа 12) 1.6 Сведения о пунктах ГГС Служат важными сети тригонометрическими элементами при построении опорной (триангуляция), полигонометрическими и другими методами. Они представляют собой инженерные строительные сооружения, с использованием которых реализуются основные геодезические работы на территории всей страны. После проведенных на них измерений и полученных результатов в виде координат всех центров, пункты являются основой для формирования единой системы координат. Государственные геодезические сети (ГГС) I, II, III, IV классов построены еще в СССР по основному принципу геодезистов «от общего к частному». К каждому классу сети предъявлялись свои технические требования. Наивысшими по точности и наибольшими по протяженности считаются сети I класса, которые являются основой для II класса и так далее. Таблица 1 Классы пунктов ГГС 14 Важная часть всей конструкции, которая должна быть максимально стабильной. Она является несущим элементом абсолютных значений геодезических координат. Практически почти всегда находятся в грунтах для продолжительной сохранности и на возвышенных местах земной поверхности. Вообще место закладки центра зависит от различных факторов: географического расположения района; физико-механических свойств, состава и характера грунтов; глубины их промерзания и оттаивания; коррозийной степени грунта; назначения пунктов. Исходя из серьезности строительству геодезических пунктов, поставленных по своему задач предназначению по с долговременным и постоянным сохранением своего пространственного положения были проведены исследования и расчеты с целью определения оптимальных конструкций центров для наиболее встречающихся природных условий в стране. Результатом работ стало разработанная инструкция «Центры и реперы ГГС» именно для высококлассных основных работ. В ней были предусмотрены: типовые конструкции центров с основными размерами; 15 глубины и уровни залегания относительно поверхности земли и границ промерзания грунта; возможности применения механизмов при технологии закладки; ориентирные пункты. Разные типы конструкций центров предусматривают возможность их закладки в различных местах: обычных суглинках и песках, болотах и в северных грунтах вечной мерзлоты, в средних и южных широтах страны. Рис.4.Типовые центры. В основном центры изготавливаются в виде железобетонных конструкций (пилонов, свай) с различными: основаниями (с якорем или конусного вида), размерами, опознавательными знаками. К верхней площадке центра крепится специальная металлическая марка с обозначением центра в виде отверстия, наименованием и его нумерацией. Над этим отверстием и устанавливаются геодезические приборы для полевых измерений. 16 Рис.5Марка центра. Иногда центры на пунктах закладывались в двух местах, но один из них на большей глубине. В случаях уничтожения одного всегда появлялась возможность использовать другой центр. При этом естественно требовалось убедиться в их устойчивости и соответствию исходных данных на них. 1.7 Геодезические сети специального назначения (ГССН) – разновидность опорных геодезических сетей, в которой плотность, точность определения положения и условия закрепления на местности геодезических пунктов устанавливаются в программе инженерных изысканий на основании расчётов для конкретных объектов строительства. Плотность пунктов ГССН на незастроенных территориях: до 1 пункта на 1 км2 на застроенных территориях: до 4 пунктов на 1 км2 на территориях крупных инженерных сооружений и на пром. Опорная межевая сеть (ОМС) является геодезической сетью специального назначения, создаваемой для координатного обеспечения государственного земельного кадастра, мониторинга земель, землеустройства и других мероприятий по управлению земельным фондом России. Опорная межевая сеть подразделяется на два класса, которые обозначаются ОМС 1 и ОМС2, точность построения которых характеризуется средними квадратическими ошибками взаимного положения смежных пунктов соответственно не более 0,05 и 0,10 метра. 17 Таблица 1 Классификация ОМС ОМС 1 ОМС 2 Создается в городах для В черте других поселений на установления городских границ землях с/х назначений. В небольших поселениях — не территорий Плотность пунктов ОМС на 1 кв. км должна быть не менее 4 пунктов в черте города и 2 пунктов менее 4 пунктов на один населенный пункт. На землях сельскохозяйственного назначения и других землях необходимая плотность пунктов ОМС обосновывается расчетами исходя из требований, предъявляемых к плановокартографическим материалам. Опорная межевая сеть должна быть привязана не менее чем к двум пунктам государственной геодезической сети. Плановое и высотное положение пунктов ОМС рекомендуется определять с использованием геодезических спутниковых систем (GPS или ГЛОНАСС) в режиме статических наблюдений. При отсутствии такой возможности плановое положение пунктов может определяться методами триангуляции и полигонометрии, геодезическими засечками, лучевыми системами, а также фотограмметрическим методом (для ОМС2); высоты опорных межевых знаков определяются геометрическим или тригонометрическим нивелированием. Плановое положение пунктов ОМС определяют обычно в местных системах координат. При этом должна быть обеспечена связь местных систем координат с общегосударственной системой координат. Высоты пунктов определяют в Балтийской системе высот. 18 1.8 Статус и назначение опорной межевой сети Опорная межевая сеть (ОМС) является геодезической сетью специального назначения, создаваемой для координатного обеспечения государственного земельного кадастра, мониторинга земель, землеустройства и других мероприятий по управлению земельным фондом России. Создание опорной межевой сети является компетенцией Федеральной службы земельного кадастра России. Работы по созданию опорной межевой сети выполняются физическими и юридическими лицами, получившими в установленном порядке лицензии Росземкадастра на данных вид работ. Государственный надзор за работами по созданию ОМС осуществляют Федеральная служба земельного кадастра и ее территориальные органы. Опорная межевая сеть предназначена для: Установления координатной основы на территориях кадастровых округов, районов, кварталов; Ведения государственного реестра земель кадастрового округа. района, квартала и дежурных кадастровых карт (планов); Проведение работ по государственному земельному кадастру, землеустройству, межеванию земельных участков, мониторингу земель и координатного обеспечения иных государственных кадастров; Государственного контроля за состоянием, использованием и охраной земель; Проектирование и организация почвозащитных и восстановительных выполнения природоохранных, мероприятий, а также мероприятий по сохранению природных ландшафтов и особо ценных земель; Установление границ земель особо подверженных геологическим и техногенным воздействиям; 19 Информационного обеспечения государственного земельного кадастра данными о количественных и качественных характеристиках и местоположении земель для установления их цены, платы за пользование, экономического стимулирования и рационального землепользования; Инвентаризация земель различного целевого назначения; Решения других задач мониторинга земель и государственного земельного кадастра, землеустройства. Спутниковые постоянно действующие референцные станции - аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения выполнения измерений и определения пространственного местоположения объектов путем предоставления информации для коррекции данных, получаемых с помощью спутниковых (ГНСС) навигационных и геодезических приемников, включающий спутниковое, коммуникационное, компьютерное и другое, оборудование, установленное в специализированное районе выполнения программное измерений и обеспечение, определения местоположения, частично зафиксированное в пространстве на постоянной основе и функционирующее непрерывно. Постоянно действующая референцная станция включает в себя ГНСС приемник, спутниковую антенну, источник бесперебойного питания, средства связи, системы грозозащиты и молниеотводы которые устанавливаются стационарно на специально подготовленное место. Спутниковая антенна базовой станции установленного жестко на крепится неподвижном на верху основании специального пилона, аналогично пунктам геодезической основы. Координаты антенны определяются совместно и с одинаковой точностью с координатами пунктов опорного обоснования. Таким образом, спутниковая базовая станция является носителем системы координат 20 строительного объекта, равноправным с традиционными геодезическими опорными пунктами. Базовая станция может управляться автоматически и в удаленном доступе с персонального компьютера (ПК) и специализированного программного обеспечения. Она может работать автономно, без участия оператора. Референцная станция может работать автономно, без участия оператора. Она может формировать спутниковые данные для последующей обработки с данными полевых спутниковых измерений. Данные для постобработки могут архивироваться на жесткий диск компьютера базовой станции и передаваться по каналам связи на FTP-сервер для удаленного доступа. Пользователи дифференциальные подвижных поправки по приемников радиоканалам, могут получать высокоскоростным беспроводным сетям (GSM, GPRS, CDMA и др.) или через сеть Интернет. Постоянно действующие спутниковые референцные станции устанавливаются в местах с наиболее благоприятными условиями приема спутниковых сигналов и в радиусе своей работы надежно обеспечивают корректирующим данными переносные ГНСС приемники пользователей 24 часа в сутки, 365 дней в году. Одна базовая станция обеспечивает определение пространственных координат в режиме реального времени с сантиметровой точность в радиусе не более 25-30 км. Принципиально удаление ровера от базовой станции может быть большим, например 300 км. Несколько постоянно действующих спутниковых референцных станций, объединенных в сеть, могут обеспечивать работу на гораздо большей территории. 21 Рис 6 - Референцная станция Вывод:В первой главе были рассмотрены и в соответствии с целями выполнены задачи по: ознакомлению с различными видами геодезических сетей: ГГС, ГССН, их состав, классификацию, назначение и область применения. Глава 2 Спутниковые технологии 2.1. Понятие. Описание. Задачи. Спутниковые технологии - комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов. Основные задачи: Построение и поддержание общеземных СК Изучение фигуры и гравитационного поля Земли и их изменений во времени 22 Исследование вопросов глобальной геодинамики Геодезическое обеспечение картографирования территории страны и акваторий окружающих ее морей Геодезическое обеспечение землепользования, кадастра, природных разведки ресурсов и и разработки месторождений полезных ископаемых, проектно-изыскательских работ и др. В настоящее время используются две спутниковые системы для определения координат пунктов и приращений координат: российская система ГЛОНАСС (ГЛОбальная Навигационная Спутниковая Система) и американская система NAWSTAR GPS (навигационная система определения расстояний и времени, глобальная система позиционирования). В околоземном пространстве развернута сеть искусственных спутников Земли (ИСЗ), равномерно “покрывающих” всю земную поверхность (рис. 7). Рис.7 - Сеть искусственных спутников Земли 23 2.2. Сегменты и структура спутниковых технологий. В состав системы входят три основных компонента - это созвездие ИСЗ (космический сегмент); сеть наземных станций слежения и управления спутниками (наземный сегмент); сегмент пользователя - навигационная аппаратура потребителей . (рис. 8) Рассмотрим подробнее каждый из этих сегментов на примере системы GPS. Космический сегмент систем состоит из 26 спутников (21 основной и 5 запасных), которые обращаются на 6 орбитах. Плоскости орбит спутников наклонены на угол около 55 град. к плоскости экватора и сдвинуты между собой на 60 град. по долготе. Радиусы орбит - около 26 тыс. км, а период обращения - половина звездных суток (примерно 11 ч. 58 мин.). На борту каждого спутника имеется 4 стандарта частоты (два цезиевых и два рубидиевых - для целей резервирования), солнечные батареи, двигатели корректировки орбит, приемо-передающая аппаратура, компьютер. Наземный сегмент содержит главную станцию управления (авиабаза Фалькон в шт. Колорадо), пять станций слежения, расположенных на американских военных базах на Гавайских островах, островах Вознесения, Диего - Гарсия, Кваджелейн и Колорадо- Спрингс и три станции закладки: острова Вознесения, Диего - Гарсия, Кваджелейн. Кроме того, имеется сеть государственных и частных станций слежения за ИСЗ, которые выполняют наблюдения для уточнения параметров атмосферы и траекторий движения спутников. 24 Рис.8 – Сегменты 2.3. Принцип определения координат GPS-приёмником. Каждый спутник с периодичностью 6 сек излучает сигнал, который несёт в себе временную метку и координаты спутника в момент выхода сигнала. GPS-приёмник, находясь на земной поверхности, принимает этот сигнал, считывает его информацию и фиксирует время прихода сигнала. Время прохождения сигнала от спутника к приёмнику умножается на скорость сигнала, тем самым вычисляя расстояние до спутника. Зная координаты спутников и расстояние до них, GPS-приёмник вычисляет координаты своего местоположения, по принципу линейной засечки. 25 Прежде чем навигационный приемник сможет выдавать информацию о местоположении, он должен обладать тремя наборами данных: Сигналы от спутников Альманах — информация о приблизительных параметрах орбит всех спутников, а также данные для калибровки часов и характеристики ионосферы Эфемериды — точные параметров орбит и часов каждого спутника Для определения координат приёмнику необходима информация, как минимум от четырёх спутников. Точность такого определения координат одиночным приёмником будет составлять десятки метров, что не приемлемо в маркшейдерско-геодезической практике. Причина такой низкой точности в том, что при прохождении через ионосферу Земли радиосигнал искажается (задерживается). Величина задержки не постоянна, у неё нет никакой закономерности во времени и в пространстве, она всё время разная. Для устранения ионосферной задержки к измерениям привлекается второй приёмник – базовый. Базовый приёмник устанавливается на точку с известными координатами и ведёт непрерывные спутниковые наблюдения весь сеанс GPSсъёмки. В результате такого наблюдения определяется величина ионосферной поправки, равная разнице заранее известных координат точки и её координат, полученных в результате сеанса спутниковых наблюдений. Полученная величина ионосферной поправки вводится в результаты спутниковых наблюдений на определяемых точках. Таким образом, исключая ионосферную задержку, GPS-приёмник определяет координаты точки с точностью 2-3мм. в плане и 10мм. по высоте. 26 2.4. Точность определения координат. На точность определения координат существенное влияние оказывают ошибки, возникающие при выполнении процедуры измерений. Природа этих ошибок различна. Инструментальная ошибка приемника обусловлена, прежде всего, наличием шумов в электронном тракте приемника. Отношение сигнал/шум приемника определяет точность процедуры сравнения принятого от ИСЗ и опорного сигналов, т.е. погрешность вычисления псевдодальности. Наличие данной погрешности приводит к возникновению координатной ошибки порядка 1.2 м. Ионосферные задержки сигнала. Ионосфера - это ионизированный атмосферный слой в диапазоне высот 50 - 500 км, который содержит свободные электроны. Наличие этих электронов вызывает задержку распространения сигнала спутника. Для компенсации возникающей при этом ошибки определения псевдодальности используется метод двухчастотных измерений на частотах л1 и л2 (в двухчастотных приемниках). Линейные комбинации двухчастотных измерений не содержат ионосферных погрешностей первого порядка. Кроме того, для частичной компенсации этой погрешности может быть использована модель коррекции, которая аналитически рассчитывается с использованием информации, содержащейся в навигационном сообщении. При этом величина остаточной немоделируемой ионосферной задержки может вызывать погрешность определения псевдодальности около 10 м. Тропосферные задержки сигнала. Тропосфера - самый нижний от земной поверхности слой атмосферы (до высоты 8 - 13 км). Она также обуславливает задержку распространения радиосигнала от спутника. Величина задержки зависит от метеопараметров (давления, температуры, влажности), а также от высоты спутника над горизонтом. Компенсация тропосферных задержек производится путем расчета математической модели этого слоя атмосферы. Необходимые для этого коэффициенты содержатся в 27 навигационном сообщении. Тропосферные задержки вызывают ошибки измерения псевдодальностей в 1 м. 2.5. Радиосигналы Навигационный спутник непрерывно излучает радиосигналы на частотах L1 и L2. Сигнал диапазона L1 модулируется дальномерными кодами и навигационным сообщением. Сигнал L2содержит только дальномерный код. Дальномерный код – это определенные чередования нулей и единиц, их часто называют псевдосчайными последовательностями. Это сигналы малой мощности, но, так как они имеют строгую закономерность, их всегда можно выделить приемниками GPS из общего нулевого фона. Дальномерные коды служат для определения в аппаратуре потребителей навигационных параметром, прежде всего псевдодальности. Оперативная информация содержит следующие данные: Эфемериды навигационного спутника, т е координаты и параметры движения спутника на опорные моменты времени. Например, в системе ГЛОНАСС на середину получасового интервала; в систем GPS на интервале 4 ч. Сдвиг шкалы времени НИСЗ относительно системной шкалы времени Относительное отличие несущей частоты излучаемого радиосигнала от его номинального значения Код метки времени, которая необходима для синхронизации процесса извлечения навигационной информации в аппаратуре потребителя Неоперативная информация содержит альманах системы, т е набор справочных сведений о всей сети навигационных спутников. Они содержат следующие данные: 28 Сведения о состоянии всех навигационных спутников системы (альманах состояния) Грубые эфемериды всех навигационных спутников (альманах эфемерид или альманах орбит). Эти данные используют для определения видимых предварительных потребителю интервалов НИСЗ, времени с выявления хорошими показателями расположения созвездия спутников. Сдвиг шкалы времени каждого НИСЗ относительно системной шкалы времени (альманах фаз) Поправку к системной шкале времени; сдвиг системной шкалы времени относительно всемирного времени UTC Вывод: В этой главе мы рассмотрели спутниковые технологии, из чего они состоят, их принцип. А также разобрали от чего зависит точность съемки со спутника и сегменты (космический, наземный, пользовательский). Глава 3 Геодезические калькуляторы и программы 3.1 Программы Таблица 2 Программные продукты, с которыми работает кадастровый инженер Функции Круг решаемых задач Название 29 Credo Камеральная обработка Программы для обработки инженерно-геодезических геодезических измерений изысканий. Пересчет координат Обработка геодезических Обработка результатов данных при проведении геодезических наблюдений за геофизических разведочных деформациями зданий и сооружений работ. Обработка и трансформация Подготовка данных для создания цифровой модели растровых изображений местности (ЦММ) инженерного Векторизация растровых назначения. крупномасштабных Создание и корректировка топографических планов ЦММ инженерного назначения Создание ЦММ на основе данных изысканий и Расчет объемов земляных масс существующих картматериалов. Формирование чертежей Обмен данными с системами других топопланов и планшетов на производителей основе созданной ЦММ, экспорт данных по цифровой модели местности в системы автоматизированного проектирования и геоинформационные системы. Обработка лабораторных данных инженерногеологических изысканий. Создание и корректировка цифровой модели геологического строения площадки или полосы изысканий. Формирование чертежей инженерно-геологических разрезов и колонок на основе цифровой модели геологического строения местности, экспорт геологического строения разрезов в системы автоматизированного проектирования. Маркшейдерское обеспечение процесса добычи полезных ископаемых. 30 Проектирование генеральных планов объектов промышленного, гражданского и транспортного строительства. Подсчет объемов земляных работ. Проектирование профилей внешних инженерных коммуникаций. Проектирование нового строительства и реконструкции автомобильных дорог. Проектирование транспортных развязок. Решение задач проектирования железных дорог. Ведение дежурных планов территорий и промышленных объектов. Геодезическое обеспечение строительных работ. Панорама Развитые средства редактирования векторных и растровых карт местности и нанесения прикладной графической информации на карту. Поддержка нескольких десятков различных проекций карт и систем координат, включая системы 42 года, ПЗ90, WGS-84 и другие. Поддержка всего масштабного ряда – от поэтажного плана до космонавигационной карты Земли. Импорт и просмотр: векторных карт из форматов (SXF, TXF, OGC GML (XML), KML (Google), Arinc 424 и др.); Трансформирование данных (трансформирование векторной карты, трансформирование растровых данных, трансформирование снимков и тд.) Обработка данных (предтайловая подготовка данных OpenStreetMap, построение математической основы, сводка смежных листов, объединение данных, построение горизонталей по матрице высот) Контроль и исправление данных (исправление метрики объектов, построение подписей по семантике объектов, контроль 31 растровых данных (RSW, метрики подписей, просмотр BMP, JPEG, GeoTIFF, TIFF, статистики по объектам и тд.) IMG), мультиспектральных Геодезические задачи (расчет снимков (GeoTIFF); параметров МСК по набору точек, матриц высот, матриц качеств, геологических матриц расчет параметров датума по набору точек) слоев, TIN-моделей, данных лазерного сканирования (облако точек в формате MTD); пользовательских карт, района работ. Создание новых карт с автоматическим заполнением параметров проекции по коду EPSG или из списка параметров в формате XML. Экспорт карт в форматы SXF, MIF\MID, SHP\DBF (Shape), OGC GML (XML), KML (Google), DXF, S57. Геомикс Импорт-экспорт данных при работе с электронными тахеометрами, ГНСС (глобальная навигационная спутниковая система) приемниками; Камеральная обработка полевых измерений: прямая и обратная засечки, тахеометрическая съемка, нивелирный ход, теодолитный ход, прямая и обратная геодезические задачи; Расчет минимальных расстояний по транспортной схеме; Ведение планов горных работ и горных выработок на основе данных маркшейдерских измерений; Подсчет объемов различными методами: метод Решение задач горного производства, ведения горной графической документации и документооборота недропользования. 32 призм, методы вертикальных и горизонтальных сечений; Построение продольных и поперечных профилей; Построение изолиний по различным исходным данным; Построение топологических поверхностей с учетом структурных линий; Графическое представление плана горных работ в соответствии с требуемыми стандартами и ГОСТами; Формирование отчетов согласно нормативной документации предприятия. Liscad Данное программное Для передачи данных в и из обеспечение предназначено для других систем, а также поддержка последующей обработки более чем 40 различных тахеометров геодезических измерений, и систем GPS. Импорт и экспорт полученных в ходе полевой различных обменных файлов, съемки с помощью приборов включая DXF, DGN и ARC / INFO. большинства известных Используется фактически производителей, в первую очередь LeicaGeosystems. неограниченная в размерах база Данные любых геодезических данных, обеспечивающая полную инструментов могут быть очень связь с функциями, слоями, кодами легко импортированы и и атрибутами. Включена поддержка превращены в окончательные функций COGO в полном объеме. отчетные материалы. Создание, редактирование и работа с точками, линиями, сплайнами, полигонами, текстом и трассами. Позволяет производить различные геометрические построения, окружности, дуги, спирали, линии, сегменты и т. д. Уравнивание линейно-угловых сетей любой конфигурации по методу наименьших квадратов, импорт данных из полевого файла 33 или ввод вручную. Импорт исходных данных из открытого проекта. Создает цифровую модель с максимальной быстротой, используя неограниченное количество точек. Объемы вычисляются относительно базовой поверхности, или между поверхностями. Может быть вычислена новая модель разницы высот, расчет объемов выемок и насыпей. Набор различных камер позволяет просматривать полученную трехмерную модель с разных ракурсов. Осуществляет преобразование координат между проекциями, плюс выполняются аффинное, полуаффинное или полное трехмерное конформное преобразования. Topocad Позволяет загружать координаты точек из:текстовых файлов, файлов формата DWG/DXF. Позволяет осуществлять прием данных из электронных тахеометровфункция вычисления координат съемочных точек (расчет обратной засечки, тахеометрия). Построения с использованием таких геометрических элементов как линии (в том числе и сплайн), окружности, дуги. Доступно также выведение текстовых подписей. Вся информация располагается по слоям. Обработка результатов площадных и линейных изысканий, создание цифровой модели местности (ЦММ), подготовка топографических чертежей, геодезического обеспечения строительства, маркшейдерского обеспечения разработки месторождений полезных ископаемых, сбора и обновления данных ГИС. Комплексная обработка данных от сбора результатов полевых наблюдений и создания модели подосновы до подготовки данных проекта 34 Автокад Оформление чертежей и вывод их на печать Данные могут быть сохранены в графический формат Topocad TOP (TOPX). работа с примитивами чертежа (полилиния, 3dполилиния, отрезки, точки, блоки и т.п.); автоматизация операций импорта-экспорта объектов чертежа во внешние форматы (текстовые файлы, таблицы, файлы геодезических приборов); обработка результатов геодезических измерений (расчёты площадей, объёмов, отклонений геометрических параметров от проектных, построение профилей и сечений); оформление результатов геодезических измерений (картограмма объёмов земляных работ, отклонения размеров, подготовка листов чертежей, вставка стандартных форматов листов и заполнение штампов и т.п.). Импорт-экспорт объектов чертежа AutoCAD построение продольного профиля в AutoCAD по данным съёмки строительства для выноса в натуру и оформления исполнительной съемки. Геодезические изыскания. Профилирование. Формирование участков Моделирование коридоров. Проектирование дорог на основе критериев. 35 3.2 Сайты, используемые кадастровыми инженерами в своей деятельности Помимо полезных программ, в интернете существует огромное количество ресурсов, из которых кадастровый инженер может получить информацию об объектах. Каждый из них уникален и выполняет строго определённые функции, на каких-то можно посмотреть исходные пункты определенной территории, а на каких-то можно ознакомиться с информацией о нормативно-правовых документах и восполнить пробелы в знаниях. Росстандарт — это федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Росстандарт входит в систему федеральных органов исполнительной власти Российской Федерации и находится в ведении Министерства промышленности и торговли Российской Федерации. Оно образовано в соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 20 мая 2004 г. № 649 "Вопросы структуры федеральных органов исполнительной власти". Основные функции Росстандарта: - утверждает национальные стандарты; - принимает программу разработки национальных стандартов; - организует экспертизу проектов национальных стандартов; - обеспечивает соответствие национальной системы стандартизации интересам национальной экономики, состоянию материально-технической базы и уровню научно-технического прогресса; - осуществляет учет национальных стандартов, правил стандартизации, норм и рекомендаций в этой области и обеспечивает их доступность заинтересованным лицам; - создает технические комитеты по стандартизации и координирует их деятельность; - организует опубликование национальных стандартов и их распространение; 36 - участвует в разработке международных стандартов, обеспечивая учет интересов РФ при их принятии; - представляет РФ в международных организациях, осуществляющих деятельность в области стандартизации; - утверждает изображение знака соответствия национальным стандартам. ФГИС Аршин — это Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений РОССТАНДАРТа. В его состав входят данные из различных источников — Росстандарта, Всероссийского научно — исследовательского института метрологической службы, ГК «Росатом» и других организаций. Также «Аршин» сожержит: Нормальные документыи правоввые акты РФ Стандраты гос. системы обеспечения единства измерений Сведения об отнесения технических средств к средствам измерений Содержит инвормационный базы данных Международные документы Международные договоры Аттестованые методы измерений Единый перечень измерений, относящийся к сфере гос. регулирования Утверждённые стандартные образцы К услугам кадастрового инженера обращаются, когда требуется поставить на кадастровый учет в Росреестре объекты недвижимости – дом, земельный участок, квартиру или внести изменения: перепланировка, раздел или объединение земельного участка, помещения. Сделать работу кадастрового инженера оперативной и быстрой в вопросе заверения выполненной работы поможет электронная подпись для кадастрового инженера. 37 3.3 Порядок формирования ЭП кадастрового инженера ФЗ-221 «О кадастровой деятельности» Статья 29.1. Права и обязанности кадастрового инженера при осуществлении кадастровой деятельности 2. Кадастровый инженер обязан: иметь печать с указанием фамилии, имени, отчества (при наличии), страхового номера индивидуального лицевого счета в системе обязательного пенсионного страхования Российской Федерации, а также иметь усиленную квалифицированную электроннуюподпись; Схема 1 Виды электронных подписей Виды ЭП Простая электронная подпись Не Неквалифицированная ЭП содержит секретного Содержит ключа Квалифицированная ЭП открытый Самая и закрытый ключи надежная, имеет открытый и закрытый ключи, используются средства криптозащиты, сертифицированные ФСБ РФ ЭП кадастрового инженера нужна для подписания межевого плана, подписания технического плана, подписания акта обследования, подписания карты-плана территории. Получить ее можно в аккредитованных удостоверяющих центрах. Алгоритм получения ЭП выглядит следующим образом: Собрать необходимые документы; Подготовить рабочее место; Заполнить и отправить заявление на получение ЭП в УЦ; 38 Оплатить счет; Создать запрос на получение сертификата ключа проверки ЭП; Получить сертификат ключа проверки ЭП в бумажном или электронном виде лично в сервисном центре, имея при себе все необходимы документы и оплаченный счет. Для получения ЭП кадастрового инженере необходимо предоставить соответствующие документы: Таблица 3 Документы для получения ЭП Документ Физ. лицо ИП Юр. лицо Паспорт + + + ИНН + + + СНИЛС + + + + + + Аттестат кадастрового инженера Выписка из ЕГРИЛ + Выписка из ЕГРЮЛ + Доверенность, подписанная руководителем Справка с места работы + + Глава 4 Практическая часть Для начала работы нужно перейти к местным системам координат, в данном случае в МСК-60 (зона 1) Обязательным требованием при установлении местных систем координат является наличие возможности перехода от местной системы координат к государственной системе координат, который осуществляется с использованием параметров перехода (ключей). В каждом субъекте зоны 39 начинаются с 1. Данные параметры перехода можно узнать в интернет ресурсе, например, в MapBasic. Рисунок 1 Параметры перехода Каждая местная система координат может создаваться с одной или несколькими трехградусными зонами. Параметры местных систем координат и ключи перехода к государственной системе координат (формулы и правила, по которым координаты точек в одной системе можно получить в другой системе координат) устанавливает Росреестр. Разберём на примере МСК-47, что обозначает каждый из параметров перехода: «МСК 60 — зона 1», 8, 1001, 7, 27.95, 0, 1, 1250000, -5911057.63 «МСК 60 — зона 1» — название СК 8 — тип проекции «Поперечная Меркатора» 1001 — регион «Pulkovo 1942, Krassovsky» 7 — единица измерения «метр» 27.95— нулевая долгота «30 градусов 57 минуты» 0 — нулевая широта «0 градусов» 1 — масштабный множитель «1» 1250000 — восточное смещение «1250000 метров» -5911057.63— северное смещение «-5911057.63 метров» На карте должна быть указана начальная точка (широта, долгота), от которой будут отсчитываться координаты. Она выбирается с таким расчетом, 40 чтобы искажения на карте были минимальными. При движении на север увеличивается значение координаты X, а при движении на восток - значение координаты Y. Эти значения принято называть соответственно северным и восточными смещениями. Для поперечной цилиндрической проекции Меркатора нулевая долгота совпадает с центральным (начальным) меридианом. Для последующей работы в МСК необходимо научиться находить на местности и в интернет ресурсах местоположение опорных межевых знаков. В данном вопросе может быть полезным сайт Geobridge, на котором есть возможность узнавать информацию по геодезическим пунктам, в том числе их состояние на данный момент времени. Т к рядом с объектом нет опорных межевых точек, то воспользуемся геоспайдером, который позволит нам самим назначить опорный межевой знак. (Геоспайдер – Это геодезическая сеть дифференциальных станций) (рис. 9) Рис. 9 Геоспайдер в геобридж Последующей нашей задачей будет являться определение координат исходных пунктов и точек хода на выбранном участке местности в определённой зоне МСК. Выбираем необходимую СК (СК 60) в прямоугольной рамке в левом нижнем углу экрана. (рис. 10) 41 Рис.10 Координаты МСК 60 В результате чего курсор будет показывать координаты точки в наведённой на электронной карте местности. После того как определятся координаты интересующих исходных пунктов (в рассмотренном случае 4, так как планируется строить разомкнутый теодолитный ход) наступает очередь определения координат точек хода, по которым и будет строиться маршрут. (рис. 11) Стоит упомянуть что должна присутствовать на местности прямая видимость между последующей и предыдущей точкой стояния. Если достичь данного требования не получается, то необходимо построить другой маршрут. Рис. 11 Определение характерных точек хода 42 Дальше все исходные пункты заносятся в ГИС Панорама и строится ход (рис. 12), затем высчитывается уголы при круге лево и длины сторон (автоматически), эти показатели видны при просмотре семантики объекта, уравниваем ход.(рис. 13) Рис. 12 Построение теодолитного хода в КБ Панорама Рис.13 Уравнивание теодолитного хода 43 Аналогичным способом проверяются свои расчёты в Кредо. ( рис. 14) Рис. 14 Уравнивание хода в Кредо В данных построениях в Гис Кредо указывается только длина хода до следующей станции и угол при круге лево. Расстояния между исходными пунктами не записываются, так как они будут посчитаны автоматически при решении обратной геодезической задачи. Координаты исходных пунктов при этом записываются. По выполнению данной работы получаем отчётные журналы теодолитного хода. (рис. 15) 44 Рис. 15 Характеристика теодолитного хода В результате вычислений различными методами имеют место быть расхождениям в различных пунктах журнала, что обуславливается обычно человеческим фактором или погрешностью округлений компьютера. Заключение В результате выполненной работы были выполнены все поставленные задачи. Рассмотрен состав и назначение пунктов ФАГС и исходных пунктов, Выполнена классификация СК и ГССН и исходных пунктов. Краткое ознакомление с программными продуктами, с которыми работает кадастровый инженер. Краткая характеристика XML и его использование, а также спутниковых технологий Следующим этапом было рассмотрено, что является исходными геодезическими пунктами и методы их нахождения. С этой задачей помог разобраться интернет ресурс Geobridge. Затем была разобрана ещё одна задача, которая связана с самим понятием ИТ. При решение данной задачи выяснилось, что информационные технологии в инженерно-геодезических расчётах имеют огромную роль в нашей жизни при работе с геодезическими приборами и непосредственно постановкой на учёт объектов недвижимости. Для того, чтобы конкретнее понять, что представляет собой информационные технологии в инженерно-геодезических расчётах были рассмотрены различные продукты в сфере географических информационных систем. После завершения расчётно-графической работы могу сделать вывод, что мной была выполнена поставленная цель 45 Список литературы 1. Ворошилов А. П. Математическая обработка геодезических измерений: учеб. пособие / А. П. Ворошилов, Т. Е. Миркина. – Челябинск: ЮУрГУ, 2001. 2. Неумывакин Ю. К. Геодезическое обеспечение землеустроительных и кадастровых работ: справочное пособие / Ю. К. Неумывакин, М. И. Перский. – М.: Картгеоцентр – Геоиздат, 1996. 3. Маркузе Ю. И. Теория математической обработки геодезических измерений / Ю. И. Маркузе, В. В. Голубев. – М.: Академический Проспект, 2010. 4. Цветков В. Я. Геоинформационные системы и технологии / В. Я. Цветков. – М.: Финансы и статистика, 1988. 5. Цифровая картография и геоинформатика. Краткий терминологический словарь / под общ. ред. Е. А. Жалковского. – М.: Картгеоцентр, 1999. 6. Шайтура С. В. Геоинформационные системы и методы их создания / С. В. Шайтура. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 1998. 7. Автоматизированная обработка инженерно-геодезических изысканий в программном комплексе Кредо/ Орехов М. М., Кожанова С. Е. –СПБГАСУ, 2013 8. Росреестр [Электронный ресурс] – URL: https://rosreestr.ru/ 9. ФГБУ «Центр геодезии, картографии и ИПД» [Электронный ресурс] – URL: https://cgkipd.ru/ 10. Федеральная кадастровая палата [Электронный ресурс] – URL: https://kadastr.ru/ 14. Публичная кадастровая карта [Электронный ресурс] – URL: https:// pkk.rosreestr.ru/ 15. ФГИС «АРШИН» [Электронный ресурс] – URL: https://fgis.gost.ru/ 16. РГИС [Электронный ресурс] – URL: https:// rgis.spb.ru/ 17. Geobridge [Электронный ресурс] – URL: https://geobridge.ru/ 46 11. https://gisinfo.ru/ 12. http://www.technokad.ru/ 13. https://uc.kadastr.ru/ 14. http://www.consultant.ru 47
