СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ

Методика выполнения экспериментальных съемок разработана исходя из требования обеспечить максимальную сопоставимость результатов различных методов [1]. Ключевыми условиями обеспечения сопоставимости приняты: единая сеть планово-высотного обоснования для всех методов съемки; единый набор контрольных точек, определяемых каждым из методов; единые метеорологические условия выполнения работ; единое программное обеспечение обработки (при наличии такой возможности); независимое определение эталонных ("истинных") координат контрольных точек с точностью, существенно превосходящей паспортные характеристики исследуемых методов.

Обработка результатов экспериментальных работ по каждому из исследуемых методов топографической съемки выполнена в специализированном программном обеспечении: тахеометрических измерений – в Trimble Business Center v. 5.5; данных ГНСС RTK – в Leica Infinity v. 3.6; облаков точек наземного лазерного сканирования – в Leica Cyclone REGISTER 360 v. 2023.0 с последующим экспортом в Leica Cyclone 3DR для извлечения координат контрольных точек; материалов аэрофотосъемки с БПАС – в Agisoft Metashape Professional v. 2.0. По каждому методу были получены координаты 60 контрольных точек в единой местной системе координат г. Караганды, согласованной с системой координат К-42, зона 13.

По результатам выполненных экспериментальных работ для каждого из четырех методов топографической съемки рассчитаны характеристики точности по 60 контрольным точкам. Для каждой точки определены плановые расхождения (невязки) относительно эталонных координат, высотные расхождения и полное плановое расхождение [1]. На основе полученных выборок невязок рассчитаны средние квадратические погрешности (СКП) планового и высотного положения по формулам.

Сводная сравнительная оценка методов по комплексу технологических и метрологических показателей представлена в таблице 1. В таблице приведены не только полученные в эксперименте средние квадратические погрешности, но и оценочные показатели производительности работ, рассчитанные по фактическим затратам времени на выполнение съемки одних и тех же 60 контрольных точек каждым из методов, а также показатели применимости методов в условиях различной сложности.

Таблица 1.

Сводная сравнительная оценка современных методов топографической съемки застроенных территорий

Сравнительный анализ данных таблицы 1 показывает, что ни один из рассмотренных методов не является универсально оптимальным. Каждый метод имеет свою область наиболее эффективного применения, определяемую совокупностью требований к точности, производительности, условий объекта и экономических соображений. На основе проведенного анализа предлагаются следующие рекомендации по выбору метода создания крупномасштабных топографических планов застроенных территорий.

Для создания наиболее ответственных планов масштаба 1:500 на территориях с плотной застройкой – в первую очередь для целей детального проектирования зданий и сооружений, реконструкции, высокоточной инвентаризации инженерных коммуникаций – рекомендуется применение наземного лазерного сканирования как метода, обеспечивающего наивысшую точность (СКП в плане – 6–7 мм, по высоте – 5–6 мм) при одновременной высокой производительности и возможности построения трехмерной модели объекта. В случае отсутствия наземного сканера или экономических ограничений предпочтение должно отдаваться классическому тахеометрическому методу, обеспечивающему сопоставимую точность (СКП порядка 10 мм) при более умеренных требованиях к оборудованию и квалификации исполнителей [2].

Применение метода ГНСС RTK при создании крупномасштабных планов на плотно застроенных территориях следует считать нецелесообразным ввиду критического ухудшения точности вследствие многолучевости сигналов. Метод сохраняет эффективность при развитии съемочного обоснования на открытых участках – дворовых территориях, проездах, пешеходных зонах без прилегания к многоэтажной застройке, – где его производительность существенно превосходит альтернативные методы при сохранении приемлемой точности (СКП около 20 мм). Для сложных задач создания планов застроенных территорий оправданным является применение комбинированных методов: ГНСС RTK – на открытых участках, тахеометрический или НЛС – в условиях застройки [1].

Аэрофотосъемка с БПАС наиболее эффективна при создании планов масштабов 1:1000 и 1:2000 [2] на значительных по площади территориях, а также при выполнении исполнительных схем построенных объектов и инвентаризации территорий, где требования к точности положения отдельных мелких объектов не являются критическими. Для создания планов масштаба 1:500 с наивысшими требованиями к точности аэрофотосъемка с БПАС должна дополняться наземными измерениями в местах, критически важных по точности (углы капитальных зданий, подземные коммуникации, элементы проектируемых объектов).

Применение разработанных рекомендаций требует обязательной предварительной рекогносцировки объекта с оценкой ряда ключевых факторов [3]: плотности застройки, определяющей долю точек, попадающих в зону интенсивного проявления многолучевости; этажности окружающих зданий – чем выше здания, тем более выражен эффект перекрытия небесной полусферы; наличия источников радиоинтерференции (базовые станции сотовой связи, радиорелейные линии, высоковольтные ЛЭП); требований к детальности плана и масштабу создаваемой продукции; экономических ограничений, определяющих приемлемое соотношение точности и производительности работ. Комплексная оценка перечисленных факторов позволяет избежать типичной ошибки – выбора метода съемки на основании одного лишь предыдущего опыта или наличного оборудования, без учета специфики конкретного объекта [3].

Частным случаем, требующим особого внимания, являются объекты с комбинированной структурой, включающие зоны как плотной многоэтажной застройки, так и протяженные открытые пространства (например, кварталы, примыкающие к городским паркам или водоемам). Для таких объектов применение единого метода съемки всегда будет компромиссом в пользу более точного, но менее производительного метода (например, тахеометрического). Альтернативой является применение разработанной в настоящем исследовании комбинированной технологической схемы, подробно описываемой в следующем подразделе.