Эффективность внедрения GPS - измерений для выполнения работ по установлению границ земельных участков

Рассмотрены возможности GPS приемников для установления границ, сделано сравне-ние эффективности их применения и электронных тахеометров.

В настоящее время в Республике Беларусь практически завершено создание сети постоянно действующих пунктов (ПДП). Задачей сети ПДП является определение дифференциальных поправок и их передача по каналам связи в режиме реального времени. Ранее были проведены работы по модернизации геодезической сети Республики Беларусь на основе спутниковых методов. Это позволило выявить деформации в существующей сети и уточнить параметры пересчета координат из спутниковых систем в созданные ранее и используемые на производстве. Также возможен и обратный переход. Всё это позволило широко выполнять многие виды геодезических работ в режиме RTK в нужной системе координат.

Наиболее широко измерения в режиме RTK применяются при установлении границ земельных участков [1, 2]. С помощью GPS приемников переносят проектные границы земельных участков или проводят координирование поворотных точек границ земельных участков по фактическому землепользованию. В тоже время в ряде случаев еще применяют и традиционные методы установления границ земельных участков с использованием электронных тахеометров.

Рассмотрим эффективность использования GPS аппаратуры на фоне электронных тахеометров. Все исследования выполнены на примере земельного участка в в г.п. Богушевск. Съемка выполнялась при помощи GPS-приемника Trimble 5800. Обработка данных с приемника производилась в программе Trimble Business Center. Координаты рассчитаны в системе координат 1963 года. Средние квадратические погрешности положения поворотных точек не превысили допусков [4]. Участок имеет 18 поворотных точек границы.

Для этого же участка был разработан альтернативный вариант установления границ на основе использования электронного тахеометра. В среде ГИС ArcGIS на космический снимок было выполнено наложение пунктов геодезической сети г.п. Богушевск точек поворота границы земельного участка (рис. 1).

Рис. 1 – Результат наложения точек на космоснимок

Как видно из рисунка, ближайшие пункты полигонометрии расположены вблизи границы земельного участка. Расстояние от середины участка до ближайшего пункта полигонометрии не более 200 м. Но осуществить привязку поворотных точек границы к пунктам геодезической опоры достаточно сложно. Требуется проложить теодолитный ход длиной около 1 км. На космическом снимке было намечено положение 14 точек теодолитного хода и 2 пунктов полигонометрии. Для этих точек были определены координаты, и их каталог был экспортирован в текстовый файл.

Этот текстовый файл был импортирован в среду Credo_DAT. При импорте было учтено, что в среде ГИС применена математическая система координат, а не геодезическая. После импорта пунктам полигонометрии был присвоен плановых координат - исходные, а остальным - предварительные. Программа Credo_DAT позволяет не только обрабатывать результаты геодезических измерений, но и выполнять предварительный расчет точности геодезических построений. Процедура предварительного расчета точности аналогична процедуре уравнивания. Здесь также необходимо задать класс построения параметры точности геодезических измерений, и указать какие измерения, и на каких пунктах выполнялись. Наличие коротких сторон в ходу и выполнение измерений не по трехштативной системе не позволяют полностью реализовать параметры точности современных приборов. По этой причине погрешность угловых измерений была принятой равной 30 секунд, а линейных 20 мм. При описании хода вместо реальных результатов измерений все угловые и линейные измерения были заданы равными 1 градусу и 1 метру. Затем, используя опцию проект, было выполнено уравнивание, и система отобразила ход с эллипсами погрешностей (рис. 2).

Рис. 2 – Схема хода с эллипсами погрешностей

По результатам расчета составлена ведомость оценки точности положения пунктов. Наиболее слабоопределяемый пункт 2009 имеет погрешность положения 61мм.

Средствами Credo_Dat, решением обратных геодезических задач были определены угловые и линейные величины измерений по ходу. Общая длина хода составила 1338, 94 м. Также была составлена возможная схема координирования границ полярным способом. Максимальное расстояние от точки теодолитного хода до поворотной точки границы составляет 124,46 м.

Средняя квадратическая погрешность положения точки относительно станции при полярном методе находится по формуле

(1)

где m_S и m_β - средние квадратические погрешности измерения длин линий и углов.

При m_S = 0,02 м, m_β = 30'', ρ = 206265'' и S = 124,46 м средняя квадратическая погрешность положения точки относительно станции при полярном методе составит 0,027 м.

Общая ошибка положения точки определяется по формуле:

(2)

где m_t - средняя квадратическая ошибка положения точки относительно станции при полярном методе;
m_tоп - средняя квадратическая ошибка точки хода (max).

Таким образом, погрешность положения поворотной точки границы даже в благоприятных условиях составляет 67 мм, а предельная погрешность может достигать 201 мм. В случае утраты межевых знаков может потребоваться восстановление границы земельного участка. Если эти работы выполнить электронным тахеометров от этих же пунктов геодезической опоры, то расхождение между первоначальным положением и восстановленным может составить 280 мм.

Так как работы выполнялись GPS приемником Trimble 5800, то средняя квадратическая погрешность положения в плане составит при работе в режиме быстрой статики ± 5 мм + 0,5 мм/км, а при работе в режиме RTK ±10 мм + 1 мм/км [3].

В нашем случае удаление от ПДП Витебск до объекта в г.п. Богушевск составляет 37 км. Если бы на момент измерений был введен в эксплуатацию ПДП Сенно, то расстояние не превысило бы 29 км.

При измерениях от пункта ПДП Витебск средняя квадратическая погрешность положения точек для режима быстрой статики составила бы - 23мм, а в режиме RTK - 47 мм. Эти значения подтвердились обработкой результатов измерений в программном обеспечении. Если бы измерения выполнялись бы от создаваемого пункта ПДП Сенно, то соответственно получили бы 20 и 39 мм. Для определения координат GPS методом в RTK режиме относительно ПДП Витебск максимальное расхождение при восстановлении межевых знаков не превысит 200 мм. А в случае если работы выполнять от пункта Сенно, то расхождения будут не более 164 мм.

Таким образом, полученные погрешности положения межевых знаков для RTK измерений примерно в 1,5 раза меньше чем при установлении границ с использованием тахеометров.

Если полевые работы по установлению границ выполняются 2-мя исполнителями, то затраты времени при использовании электронного тахеометра составят 5,5 человеко-часов. Этот расчет сделан при благоприятных условиях для выполнения измерений: вблизи объекта съемки имеются пункты геодезической опоры, условия местности позволяют прокладывать хода с длинными сторонами. В реальных условиях необходимо учитывать еще особенности рельефа и застройки, а также утрату части пунктов геодезической опоры. Это отрицательно сказывается на производительности труда так и на точности работ. Приходится прокладывать более длинные хода, что требует больших затрат времени и снижает точность геодезических работ.

Установление границ земельного участка GPS методом при работе от ПДП может выполняться одним исполнителем, а затраты времени зависят от удаления от ПДП и требуемой точности. На инициализацию приемника потребуется обычно не более минуты в режиме RTK. На переходы между межевыми знаками потребуется 26 минут. На непосредственно сами измерения в режиме RTK 5-10 секунд на межевой знак или 2-3 минуты на весь объект. Общие затраты времени составят около 30 минут на одного условного работника. Таким образом, при использовании RTK режима измерений, производительность труда увеличивается примерно в 10 раз. Когда возникают проблемы с мобильной связью или удаление от пунктов ПДП превышает 50 км, измерения выполняют с постобработкой. В этом случае общее время измерений увеличивается примерно в 2-3 раза.

Подводя итог необходимо отметить, что в Республике Беларусь практически полностью завершено создание сети пунктов ПДП необходимой для выполнения высокоточных спутниковых измерений, в том числе в режиме RTK. Ее использование позволяет существенно повысить производительность труда и точность выполняемых работ. Последнее обстоятельство в последние годы выходит на первый план, так как участились случаи земельных споров. В результате разрешения споров выявляются допущенные ранее грубые погрешности выполнения землеустроительных работ по традиционной технологии. И организации, выполнившие такие работы, вынуждены исправлять ошибки своих работников за свой счет. Применение GPS измерений позволяет снизить подобного рода риски.

Библиографический список

1. Методическими рекомендациями по установлению (восстановлению) границы земельного участка с использованием спутникового оборудования МР-07-2011. Мн.: Государственный комитет по имуществу Республики Беларусь, 2011.
   
2. Методические рекомендации по применению спутникового оборудования в режиме RTK. Мн.: Государственный комитет по имуществу Республики Беларусь, 2011.
   
3. Руководство пользователя приемников Trimble R8 GNSS, R6, R4 и 5800 Model 3 GPS. Trimble – 2009. – 76 с.
   
4. ТКП 289-2010(03150) «Установление (восстановление) и закрепление границ земельных участков», Мн.: «БелНИЦзем», 2010 – 50 с.
   

1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
   
2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
   
3. Комплексное использование природных ресурсов
   
4. Современные вопросы геологии
   
5. Физика горных пород
   
6. Новые технологии в природопользовании
   
7. Применение современных информационных технологий
   
8. Экономические аспекты недвижимости
   
9. Мониторинг использования объектов недвижимости
   
10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ