С целью экспериментальной проверки предлагаемой методики анализа результатов спутниковых измерений за осадками и смещениями плотины «Саналона» были проведены работы по созданию геодезической сети спутниковыми методами в районе водохранилища.
Водохранилище находится на западном склоне Сьерра Мадре Оксиденталь (западная горная цепь Мадре) в ее нижних отрогах. В данной местности преобладают вулканические горные породы, главным образом интрузивные базальты. Плотина Саналона (из грунтовых материалов) была построена на реке Тамазула в 32 км западнее от города Кульякан штата Синалоа (Мексика). Она представляет собой земляной вал, с левой стороны находится дамба и на правом краю водослив в виде веера со свободным гребнем. Слив плотины Саналона сделан в основном из гранита, который в своей верхней части имеет участок с ярко выраженной альтерацией, доходящей до глубин около 20,0 м.
Как уже отмечалось ранее, при решении данной проблемы установлена целесообразность применения сетевого метода построений. По такому принципу реализована, в частности, локальная сеть в зоне изучаемого объекта. Для иллюстрации на рис. 1 приведена схема расположения опорных и рабочих пунктов.
Рабочие пункты CASETA, B, A и TEMPLETE находятся на гребне плотины, а опорные - вне зоны деформации в стабильных и прочных породах.
На плотине «Саналона» за исходные пункты приняты точки: CACTUS, LOMA и CULEBRA, расположенные в нижнем бьефе за пределами зоны деформаций.
Основное требование, предъявляемое к опорным пунктам и к технологии их закрепления на местности, сводится к обеспечению максимальной стабильности их местоположения в течение времени.
В общем комплексе экспериментальных исследований, относящихся к принципам построения локальных спутниковых геодезических сетей, должное внимание было уделено также обоснованию выбора длительности сеанса наблюдений, которая позволяет производить спутниковые определения на требуемом уровне точности.
В результате анализа опубликованных работ, было решено при производстве работ на плотине проводить сеансы наблюдений в течении одного часа. Измерения на всех пунктах производились двухчастотными геодезическими приемниками: 4 приемника «Z-200» фирмы ASTECH.
При условии соблюдения всех технических требований, погрешность взаимных положений двух смежных пунктов этими типами приемников не должна превышать 3-5 мм соответственно.
В таблице 1 приведены пространственные прямоугольные координаты X, Y, Z и геодезические эллипсоидальные координаты , , рабочих пунктов первого цикла наблюдений, полученные в результате уравнивания базисных векторов с учетом их ковариационных матриц по рекуррентному алгоритму с контролем и исключением грубых ошибок.
Средние квадратические ошибки пространственных прямоугольных координат X, Y, Z рабочих пунктов из уравнивания даны в табл. 2
В таблице 3 приведены топоцентрические декартовые координаты рабочих пунктов и их оценка точности, выполненная по формулам (28), разработанным автором диссертационной работы.
Таблица 1
Рабочие пункты
X, м
Широта [С]
Y, м
Долгота [З]
Z, м
Высота, м
CAS E T A
-1708627,31678
-5535015,69923
2660596,89474
24°48'55,95470"
107°09'18,5558"
129,87617
A
-1707987,94741
-5535267,22002
2660478,79319
24°48'51,7647"
107°08'54,1609"
127,31152
B
-1708047,09865
-5535251,72771
2660473,04779
24°48'51,5592"
107°08'56,3362"
127,29411
TEMP
-1707602,55450
-5535310,99717
2660636,99941
24°48'57,4106"
107°08'40,5885"
128,54945
Таблица 2
Рабочие пункты
, мм
, мм
, мм
CASETA
3,6
8,1
3,3
A
3,4
7,4
3,4
B
2,9
6,8
3,7
TEMPLETE
3,3
8,3
4,2
Таблица 3
Рабочие пункты
, м
, мм
, м
, мм
, м
, мм
CAS E T A
677,40160
4,3
-515,66011
4,1
48,80393
7,2
A
548,46324
4,4
169,44743
4,7
46,27031
6,5
B
542,14086
3,5
108,35801
3,9
46,25478
5,4
TEMP
722,20086
4,1
550,61294
5,3
47,46935
7,1
Из табл. 2 и 3, видно, что точность топоцентрических прямоугольных координат после перехода от геоцентрических к топоцентрическим прямоугольным координатам остается практически одной и тоже.
Основная цель проведенных в этой области экспериментов состояла в практическом подтверждении эффективности действия изложенных выше предпосылок, изыскании надежных критериев оценки применения топоцентрических декартовых координат и конкретизации практической реализации рекомендуемых методов.
В таблице 4 приведены топоцентрические декартовые координаты, полученные по результатам наблюдений в период с января 2005 г. по июль 2006 г.
В табл. 5, 6, 7 и 8 приведены уклонения координат рабочих пунктов от начального момента в каждом цикле измерений.
Таблица 4
Рабочие пункты
Дата наблюдений
Топоцентрические декартовые координаты рабочих пунктов
Из рассмотрения этих графиков представляется возможным сделать выводы:
1. Средние квадратические погрешности определения смещений и осадок рабочих пунктов составили соответственно по осям , , , а предельные , , .
2. Измеренные смещения и осадки рабочих пунктов находятся в пределах до 10 мм по всем осям, что меньше предельной погрешности измерений этих смещений и осадок всех наблюдаемых пунктов.
3. Из этого можно заключить, что деформации плотины, превосходящие точность измерений, не обнаружены.
Сравнение превышений между пунктами показало, что их изменения за последние 1,5 года находятся в пределах точности измерений (менее 5 мм).
Характерная особенность применения топоцентрических прямоугольных координат при изучении осадок и горизонтальных смещений инженерных сооружений состоит в том, что в отличие от остальных систем координат преобразование осуществляется сравнительно просто; так как формулы позволяют получить изменение координат рабочих пунктов относительно исходной точки, условная поверхность отсчета высоты проходит через исходную точку, исключается необходимость редуцирования результатов измерений на референц-эллипсоид, а потом на плоскость, точность вычисления координат после перехода от геоцентрических к топоцентрическим прямоугольным координатам не снижает точности геоцентрических координат после уравнивания.
Представленные в главе результаты опытно-производственных работ по геодезической спутниковой сети подтверждают эффективность применения спутниковых измерений на основе разработанной в диссертации методики и указывают, что не происходить деформаций тела плотины, превосходящих 10-15 мм, т.е. точность предполагаемого метода.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе исследований, проведенных в настоящей диссертационной работе, представляется возможным сделать обобщенный вывод о том, что представленный материал охватывает комплекс вопросов, относящихся к разработке методов исследования деформационных процессов применительно к крупным инженерным сооружениям. В основу разработанного метода положены современные возможности определения осадок и смещений на основе применения топоцентрических прямоугольных координат с применением глобальных спутниковых навигационных систем. При этом в процессе реализации упомянутого комплекса решены следующие задачи:
1. Разработана методика обработки результатов спутниковых измерений с целью выявления деформаций крупных инженерных сооружений, используя топоцентрическую систему координат.
2. Точностные исследования разработанной методики обработки результатов спутниковых измерений показали, что средние квадратические ошибки деформационных характеристик наблюдаемых объектов зависят только от точности определения приращений координат и не зависят от точности определения абсолютных координат и от точности знания аномалий высот в районе выполненных работ.
3. Предложенный метод спутниковых измерений при мониторинге крупных инженерных сооружений позволит существенно сократить время поиска признаков деформаций в условиях Мексики.
4. Усовершенствован процесс проведения на геодезических сетях полевых спутниковых измерений и процедур последующей обработки результатов измерений с тем, чтобы на их основе получать надежные значения изучаемых деформаций.
5. Выявлены математические зависимости изменения точности топоцентрических декартовых координат при анализе деформаций крупных инженерных сооружений.
6. Предположенный метод изучения деформаций не выявлен на изучаемом объекте признаков смещений и осадок.
Новые принципы установления и дальнейшего развития системы топоцентрических прямоугольных координат при изучении деформационных процессов электроэнергетических объектов в Мексике на основе современных спутниковых технологий обуславливают необходимость изменения структуры геодезического обеспечения.
Результаты экспериментальных производственных работ, подтверждают высокую эффективность применения GPS-методов при изучений деформаций крупных инженерных сооружений.
2020-02-04
195
Обсуждений (0)
, 
, 
рабочих пунктов первого цикла наблюдений, полученные в результате уравнивания базисных векторов с учетом их ковариационных матриц по рекуррентному алгоритму с контролем и исключением грубых ошибок.
, мм
, мм
, мм
, м
, мм
, м
, мм
, м
, мм
,
мм
,
мм
,
мм
(в мм)
(в мм)
(в мм)
, 
, 
, а предельные 
, 
, 
.