Вклад выпускников КазПТИ в индустриально-инновационное развитие

Вклад выпускников КазПТИ в индустриально-инновационное развитие
Республики Казахстан (10-11 июня 2010 г.): Труды І-го Международного
форума выпускников КазНТУ им. К. И. Сатпаева. - 2010. - С. 122-128
УДК 528.34: 622.1
А. А. Кенбаев (РКГП «Казгеокарт», г. Алматы)
А.В. Земцова (КазНТУ им. К.И. Сатпаева, г. Алматы)
ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ СЕТИ ГОРОДА
АЛМАТЫ
Высокоточная городская геодезическая сеть предназначена для
обеспечения 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;
- навигации наземного и частично воздушного;
- геодезического изучения локальных геодинамических природных и
техногенных явлений на территории города.
Вероятность возникновения деформаций земной поверхности для
крупных мегаполисов, каковым является Алматы, достаточно велика.
Деформации могут быть вызваны как техногенными, так и вполне
естественными факторами: давлением на грунт зданий и сооружений,
масштабным многоэтажным строительством, интенсивным освоением
подземного пространства (прокладка тоннелей, линий метро, коммуникаций и
т. п.), нарастанием транспортных потоков, изменением уровня грунтовых вод и
пр.
Кроме выше сказанного, территория южного и Юго-Восточного
Казахстана, в том числе и район Алматы, одна из наиболее сейсмоопасных в
СНГ. На геологической основе, дополненной элементами новейшей тектоники
и сейсмодислокаций, распределением эпицентров крупнейших землетрясений
прошлого
и
проявлением
современной
сейсмичности,
проведен
целенаправленный выбор площадей для создания геодезических сетей с целью
изучения современных движений земной поверхности в различных геологотектонических условиях.
Для изучения современных движений земной коры, предвестников
крупных землетрясений и усовершенствования методики наблюдений СДЗК в
Казахстане в 1971-1972 г. началось создание (Малого) Алматинского полигона.
В региональном плане район расположен в зоне сочленения северного склона
центральной, наиболее высокогорной части хребта Заилийский Алатау с
примыкающей к нему с севера Илийской
межгорной впадиной и
территориально совпадает с Алмаатой. Территория полигона разбита на
крупные структурные единицы Алмаатинским, Заилийским, Боролдайским и
другими глубинными разломами, связанными с разломами высших порядков.
Сами блоки имеют систему разрывов. Взаимосвязь между разломами и
взаимообусловленность перемещений по ним определили современную
систему тектонических нарушений региона и режим современных
горизонтальных и вертикальных движений.
В этих условиях проведение геодинамического мониторинга города
весьма актуально, ведь деформации земной поверхности были и остаются
причинами возможных обрушений объектов городской и хозяйственной
застройки и представляют собой серьёзную опасность для жизнедеятельности
населения и окружающей среды.
Исследование деформаций земной поверхности в мониторинговом
режиме, подразумевает многократное, от цикла к циклу, выполнение точных
геодезических измерений на одних и тех же пунктах сети, по одной программе
работ с дальнейшим анализом изменений геометрических взаимосвязей между
пунктами.
Алматинская городская геодезическая сеть, имеющая богатую историю,
территориально охватывает г. Алматы и его окрестности. Единое координатное
пространство города создано сетью геодезических пунктов в местной
городской системе координат.
Местная система координат города создана на основе сети Гипрогора, в
0
3 зоне на эллипсоиде Бесселя. Меридиан, проходящий через купол церкви в
парке имени 28 Панфиловцев, принят за начальный осевой меридиан местной
городской системы координат. За высоту уровня относимости принято
значение среднего уровня города.
Современная геодезическая сеть города представляет сложное
построение, состоящее из государственной геодезической сети 1, 2, 3 и 4
классов и городских сетей сгущения. Создание первых высокоточных сетей
относится еще к 1937 году.
Сеть города уникальна тем, что в период с 1967 по 1971 годы здесь была
создана линейно-угловая сеть Алматинского геодинамического полигона
(ГДП). Данная сеть охватывает характерные тектонические структуры и
запроектирована таким образом, что позволяет путем повторных измерений в
ней определять плановые смещения геодезических пунктов, т.е.
горизонтальные деформации земной поверхности в районе и окрестностях г.
Алматы. Два геодезических четырехугольника этой сети расположены в
эпицентральной зоне Верненского (1887г.) землетрясения.
В настоящее время в городе ведется интенсивное строительство жилья,
проводится благоустройство улиц, что приводит к утрате геодезических
пунктов. К сожалению, полное обследование пунктов сети давно не
производилось и реальное количество существующих пунктов установить
затруднительно. На анализе обследований городов России можно
предположить, что количество утраченных пунктов в городе Алматы может
составить не менее 30% от общего количества. Таким образом, современное
состояние геодезических сетей нашего города можно считать не
благополучным.
Кроме этого, обеспечение высокоточного задания пространственного
положения объектов в ГИС, особенно с использованием таких средств, как GPS
и электронные тахеометры требует создания высокоточной геодезической сети
с точностью взаимного положения пунктов 1 -2 см, что соответствует
международному стандарту для крупных городов.
Построить геодезическую сеть, удовлетворяющую указанным условиям
традиционными геодезическими методами практически невозможно.
Необходима реконструкция существующей городской сети с использованием
GPS – технологий.
Спутниковые
технологии
координатных
определений
имеют
существенные преимущества перед традиционными. Им свойственны высокая
точность, независимость от погоды и времени суток, оперативность,
возможность определения координат при отсутствии взаимной видимости
между пунктами. В то же время в закрытой и полузакрытой местности (лес,
городские кварталы) применять их довольно трудно. В таких случаях
спутниковые методы сочетают с традиционными. При этом возможны такие
варианты:
– развитие сети традиционными методами от пунктов, определенных
спутниковыми приемниками;
– развитие сети спутниковыми методами от пунктов, определенных
традиционными методами;
– ступенчатое развитие сетей, при котором спутниковые и традиционные
измерения чередуются.
На данный момент в мире функционирует две крупные спутниковые
навигационные системы (СНС) американская «NAVSTAR» (или GPS -Global
Positioning System) и российская «ГЛОНАСС» (Глобальная Навигационная
Спутниковая Система). Также на стадии разработки находиться и третья
Европейская спутниковая навигационная система «Галилео».
Основными составными частями любой спутниковой навигационной
системы являются:
– Космический сегмент, состоящий непосредственно из навигационных
спутников и систем технической поддержки.
– Сегмент управления, предназначенный для высокоточных наблюдений
ИСЗ. Система управления объединяет операторов и наблюдателей станций
слежения, рассредоточенных по всей планете. Они определяют орбиты
спутников, постоянно контролируют функционирование их систем и точность
хода часов и передают информацию на спутники для ретрансляции ее
пользователям, имеющим специальный приемник, преобразующий сообщения
со спутников в информацию о координатах.
– Сегмент пользователей, включающий в себя наземных потребителей,
обладающих спутниковой принимающей аппаратурой. Структурная схема СНС
GPS и GLONASS представлена на рис. 1.
КОСМИЧЕСКИЙ СЕГМЕНТ
СЕГМЕНТ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СНС
GPS И ГЛОНАСС
СЕГМЕНТ УПРАВЛЕНИЯ
Рис. 1 Структурная схема СНС GPS и ГЛОНАСС
Пункты городской триангуляции должны быть заменены пунктами
спутниковой сети. В случае их утраты пункты спутниковой сети
совмещаются с ближайшими к ним (по примыкающим ходам) пунктами
полигонометрии. Таким образом, ранее созданная сеть городской
триангуляции перекрывается СГГС и теряет свое значение.
Структурная схема спутниковых измерений включает следующие
этапы:
- Создание одного или нескольких исходных пунктов (ИП);
- Спутниковые измерения на пунктах каркасной сети (КС);
- Спутниковые измерения на пунктах спутниковой городской
геодезической сети 1 класса (СГГС-1), в том числе на существующих
пунктах ранее созданной городской геодезической сети для связи с
традиционной сетью;
- Обработка результатов измерений совместно с ранее выполненными
плановыми и высотными сетями.
Значения средних погрешностей взаимного положения любых пунктов
спутниковых городских геодезических сетей не должны превышать 30 мм.
Однородная высокая точность городских геодезических сетей
достигается применением обоснованных оптимальных 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.
В Алматы каркасными пунктами новой сети могут служить пункты уже
существующей линейно-угловой сети Алматинского геодинамического
полигона, которые должны быть обследованы на сохранность. Такой выбор
пунктов позволит опробовать методики трансформирования координат из
одной координатной системы в другую.
Реконструкция городской сети в первую очередь требует полной
инвентаризации геодезических пунктов на территории города для выявления
реального состояния сетей. С целью построения единого координатного
пространства необходимо создание базы геодезических данных, а также
общее уравнивание всех геодезических сетей.
Реконструкция сети и дальнейшие геодезические работы невозможны
без обеспечения всех исполнителей единой нормативно-технической
информацией и концепцией по геоинформационному обеспечению города.
Все вышеперечисленные задачи требуют значительных материальных
затрат, базы современных приборов и подготовленных исполнителей.
Реконструированная сеть города позволит решать современные задачи
обеспечения высококачественными данными кадастровые, топографогеодезические, проектно-изыскательские и строительные работы на
территории Алматы, даст возможность для геодезического изучения
локальных геодинамических природных и техногенных явлений на
территории города.
Список литературы
1. Программа развития государственной системы предупреждения и
ликвидации чрезвычайных ситуаций на 2004 – 2010 годы. Постановление
Правительства Республики Казахстан от 31 декабря 2003 г. № 1383
2. Атрущкевич П.А., Остропико П.А. Геодинамические исследования
на Алма-Атинском полигоне //Современные движения земной коры. М.:
Наука, 1984. С.23-28.
3. Татевян С.К., Кузин С.П., Ораевская С.П. Использование
спутниковых позиционных систем для геодинамических исследований
//Геодезия и картография. 2004. №3. С. 33-40.