Создание спутниковых геодезических сетей
для целей мониторинга городских земель
Калыбеков Турсын Калыбекович,
доктор технических наук, профессор,
Тарасова
Екатерина Ивановна,
магистрант,
Айтенова Асель Джамбуловна,
магистрант.
Казахский национальный технический
университет им. К.И.Сатпаева.
Мониторинг земель представляет
собой систему базовых, оперативных, периодических наблюдений за качественным и
количественным состоянием земельного фонда. Результаты наблюдений служат для
своевременного выявления происходящих изменений, их оценки, прогноза
дальнейшего развития и выработки рекомендаций по предупреждению и устранению
последствий негативных процессов.
Объектом мониторинга
городских земель являются все городские земли, независимо от их целевого
назначения, характера использования и форм собственности. Мониторинг земель ведется с соблюдением
принципа совместимости разнородных данных, основанного на применении единых классификаторов,
кодов, систем единиц, стандартных форматов данных и нормативно-технической базы,
государственной системы координат [1].
На
современном этапе определяющими в области геодезического обеспечения мониторинга
городских земель должны стать работы, направленные на создание и реконструкцию
геодезических сетей с применением спутниковых методов, которые смогут обеспечить
в условиях города целый ряд практических задач:
топографической съемки и обновления планов города всех масштабов;
землеустройства, межевания, инвентаризации земель;
топографо-геодезических изысканий на городской территории;
инженерно-геодезической подготовки объектов строительства;
геодезического изучения локальных геодинамических природных и техногенных
явлений на территории города;
навигации наземного и частично воздушного, водного транспорта.
Главной особенностью этих работ является необходимость сохранения
городской системы координат, в которой ранее были выполнены крупномасштабные
съемки территории города. При этом должна обеспечиваться высокая однородная
точность городской геодезической сети для решения других топографо-геодезических
задач.
Спутниковые методы
имеют следующие основные преимущества перед другими методами координатных
определений:
·
возможность
передачи координат на большие расстояния;
·
отсутствие
необходимости взаимной видимости между пунктами, т.е. отпадает необходимость в
дорогостоящих наружных знаках;
·
снижение
требований к плотности исходной геодезической основы;
·
высокий
уровень автоматизации производства измерений;
·
возможность
производства работ практически в любых погодных условиях;
·
возможность
определения как плановых координат, так и высот пунктов.
Однако, как и любые
методы производства работ, спутниковые, несмотря на большие возможности их
применения, имеют свои недостатки. В основном трудности появляются на стадии
планирования работ. На этом этапе можно выделить следующие недостатки:
сложность
точного предопределения времени наблюдений на пункте, достаточного для
получения координат нужной точности;
необходимость
рационального размещения пунктов, с целью исключения влияния наземных помех,
т.е. обеспечение бесперебойной работы приемника на период измерений [2].
Однородная высокая точность городских геодезических сетей достигается
применением обоснованных методов спутниковых наблюдений и соответствующих
методов их обработки, а также за счет использования оптимальной геометрии
расположения пунктов, их равномерной плотности и максимально возможного
совмещения старой и новой геодезических сетей. Создание спутниковых
геодезических сетей основано на дифференциальном методе базовых спутниковых
определений, в которых участвуют не менее двух приемников и четырех спутников.
Структурная схема спутниковых измерений на территории городов включает
следующие этапы [3]:
создание
одного или нескольких исходных пунктов;
спутниковые
измерения на пунктах каркасной сети;
измерения
на пунктах спутниковой городской геодезической сети, включая существующие
геодезические пункты;
совместная
обработка измерений во вновь созданных и ранее выполненных сетях.
Мониторинг земель
предусматривает систематические наблюдения за развитием процессов, вызванных
образованием оврагов, оползней, селевыми потоками, землетрясениями и другими
явлениями. Источником таких воздействий на геологические структуры являются
разнообразные деформации земной коры. В крупных городах это воздействие усиливается
за счет техногенных нагрузок на грунт, связанных с постройкой многоэтажных
зданий, интенсивным освоением подземного пространства, нарушением гидрорежима, вибровоздействием со
стороны нарастающих транспортных потоков. Особенно остро проблема осуществления
наблюдений за этими процессами стоит для территории города Алматы,
в связи с высокой тектонической активностью региона, бурным строительством
жилых и административных зданий, транспортных развязок, метрополитена и т.д.
Здесь в рамках реконструкции опорной геодезической сети города появляется
необходимость построения высокоточной спутниковой геодинамической сети.
Созданная с помощью спутниковых технологий определения координат опорная
геодезическая сеть города должна объединить пункты старых геодезических сетей,
уточнив их координаты, и послужить основой для создания геодинамической сети. С целью выявления активности отдельных участков геологической среды,
выбранные пункты сети привязываются к различным структурным зонам. При этом в
сеть включается целый ряд пунктов, достаточно удаленных от зон активного
техногенного воздействия на среду. Такой подход позволяет более объективно
оценить значения возникающих деформаций. Медленные тектонические движения на
территории города могут быть выявлены в результате повторных измерений на
пунктах высокоточной спутниковой геодезической сети. Возникающие при этом
деформации будут оказывать влияние на стабильность опорной геодезической
основы, в связи с этим возникает необходимость периодических контрольных наблюдений
на пунктах сети.
В городах, подверженных сейсмической опасности, создаются сети базовых
станций вдоль основных линий разломов. Управление сетью таких базовых станций обычно выполняется с
единого вычислительного центра. С помощью специализированного программного
обеспечения сервер вычислительного центра выполняет обработку данных,
получаемых с каждой базовой станции сети, и вычисляет их координаты. Величины и
скорость изменения этих координат позволяют определить и проанализировать
смещения и деформации точек расположения базовых станций. Подобные сети используются
для наблюдения за смещениями природных и искусственно созданных объектов,
например, ледников, оползней, плотин, мостов, высотных зданий и других
сооружений.
Таким образом,
опорная геодезическая сеть современного города должна отвечать его постоянно
растущим потребностям: обеспечивать получение полных и достоверных сведений о
состоянии земель, природных объектов, построек, коммуникаций и других элементов
городской инфраструктуры. Достичь требуемой точности и автоматизировать работы
по построению этой сети позволяет применение спутниковых технологий при ее
создании. При этом спутниковые геодезические сети обеспечат единую систему
координат на территории города, свяжут все его объекты в одно целое, что позволит
объединить топографо-геодезические и картографические данные в единую геоинформационную систему.
Современное высокоэффективное геодезическое обеспечение мониторинга
земель в крупных городах открывает перспективу прогнозирования недопустимых
деформаций различных зданий, а также наземных и подземных инженерных
сооружений, что позволяет принимать соответствующие меры по предотвращению
разрушения этих объектов. Высокая потенциальная точность современных
спутниковых методов координатных определений, а также возможность проведения
наблюдений в самых различных физико-географических условиях при одновременном
использовании практически неограниченного количества приемников создают
предпосылки для проведения мониторинга городских земель спутниковыми методами.
Литература
1.
Правила ведения мониторинга земель и пользования его
данными в Республике Казахстан. Постановление
Правительства Республики Казахстан №956 от 19 сентября 2003 года.
2.
Поклад Г.Г.,
Гриднев С.П. Геодезия: учебное пособие для вузов. - М.: Академический проект,
2007.- 592 с.
3.
Руководство
по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием
спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. - М.: ЦНИИГАиК, 2003.
- 65 с.
Поступила в редакцию 11.11.2009 г.