Современные геодезические технологии и методы измерений: возможности и применение

Современные геодезические приборы

Быстрые темпы развития технологий, все более сложное в технологическом плане строительство, обилие нестандартных архитектурных и инженерных решений во многом предопределили все растущие требования к работам, по обеспечению точности в строительстве. Все повышающиеся стандарты качества способствовали применению все более совершенных, точных и сложных приборов во всех сферах, связанных со строительством зданий, сооружений, прокладкой коммуникаций и т.д. Особенно явно тенденции к применению все более технологичного оборудования просматриваются в области инженерной геодезии.

В настоящее время, почти повсеместно идет активное обновления инструментария – на смену морально и технически устаревшим оптико-механическим приборам приходят оптико-электронное, лазерное оборудование. Старые бумажные графические материалы (карты, планы) вытесняются более современными электронными моделями и чертежами. Активно внедряется и применяется спутниковая технология определения географических координат.

Основные наиболее широко применяемые современные геодезические приборы можно разделить на несколько основных групп:

• GPS-оборудование. (системы спутникового позиционирования точек на местности).
• Цифровые теодолиты (электронные приборы для измерения углов).
• Цифровые нивелиры (электронные приборы для измерения превышений).
• Лазерные дальномеры.
• Электронные тахеометры (сложные приборы, объединяющие в себе функции теодолита, дальномера и др.).
• Лазерные 3D сканеры (новейшее слово в геодезической технике, позволяет создавать цифровые 3D модели местности).
• Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), (применяются для планового картографирования территории).

Использование современного геодезического оборудования предполагает знание теоретических основ картографии, геодезии и топографии, знание технических особенностей приборов, знание специфики работы со спутниковыми системами, понимание принципа действия приборов, знание характера и причин возникновения возможных погрешностей при проведении измерений.

Современные технологии в обработке геодезических измерений

Современные технологии играют важную роль в обработке геодезических измерений, обеспечивая точность, эффективность и надежность работы. С помощью современных программных и аппаратных средств геодезисты могут обрабатывать большие объемы данных, улучшать качество измерений и сокращать время выполнения задач.

Одной из важнейших технологий в обработке геодезических измерений является глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС). Системы, такие как ГЛОНАСС и GPS, позволяют определять координаты и высоты с высокой точностью. Геодезисты с помощью приемников ГНСС могут собирать данные на местности и передавать их на обработку в специализированное программное обеспечение.

В современных программах для обработки геодезических измерений используются различные методы и алгоритмы. Например, для определения координат и высот точек могут применяться методы наименьших квадратов, интерполяции, статистической обработки и др. При помощи этих методов геодезисты могут устранять систематические и случайные ошибки, а также проводить коррекцию измерений.

Другой важной технологией в обработке геодезических измерений является использование геоинформационных систем (ГИС). ГИС позволяют создавать цифровые модели местности, выполнять сложные пространственные анализы и визуализацию данных

Геодезисты могут использовать ГИС для анализа геодезических измерений, создания карт, планов и отчетов.

Современные технологии также позволяют автоматизировать процесс обработки и анализа геодезических измерений. Специализированное программное обеспечение позволяет проводить обработку данных в автоматическом режиме, сокращая время обработки и улучшая ее качество. Геодезисты могут использовать программы для автоматического определения координат и высот, создания отчетов и документации, а также выполнения других специализированных задач.

В заключение, современные технологии имеют важное значение в обработке геодезических измерений. ГНСС, ГИС и специализированное программное обеспечение позволяют геодезистам улучшать точность и эффективность работы, обрабатывать большие объемы данных и автоматизировать процессы

Это позволяет сокращать время выполнения задач и повышать качество результатов.

Оборудование геодезиста

Так какие же приборы использует в своей работе бригада геодезистов? Рассмотрим основные из них:

Тахеометр

Является наиболее востребованным и комбинированным электронно-оптическим инструментом. С помощью тахеометра можно измерить расстояние, высоту и угол по горизонтали. Именно такие приборы в своей ежедневной работе используют геодезисты, и которые можно видеть на строительных площадках, садовых участках и вдоль трасс. Очень часто тахеометр справляется со всеми необходимыми измерениями и проведением работ по межеванию, разбивки осей, топографической съемке. Ввиду этого они являются наиболее универсальными приборами.

https://youtube.com/watch?v=n1O2w0aSTys

Нивелир

Очень часто использование тахеометра сопряжено с работой другого прибора – нивелира, который позволяет контролировать высоту, уровень и вертикальность различных поверхностей. Нивелир измеряет превышение объектов. Бывают нивелиры электронные, оптические, лазерные и другие.

GPS-техника

Помогает определить местоположение на местности. Геодезическое GPS-оборудование имеет очень маленькую погрешность геодезических измерений и с высокой точностью определяют местоположение.

Штатив

Нет более простого, но в то же время полезного инструмента, чем штатив. Очень часто на нем фиксируются приборы, которые должны оставаться неподвижны в процессе работы геодезиста. Ведь иногда выполнять свою работу приходится не в самых лучших условиях.

https://youtube.com/watch?v=HJu4FK0gfpc

Вешка

Еще один простой прибор для проведения геодезических работ. Как правило представляет собой высокую (до 2 м) круглую палку. Но может быть и выше. Наверху вешки находится отражатель, который отражает посланный дальномером сигнал, и GPS приемник. Именно на верхней точки прибора идет определение местоположения необходимой точки.

Лазерная рулетка

Удобный и относительно недорогой прибор в арсенале геодезиста. Используется для измерения небольших расстояний. В основном используется в помещения, так как в условиях улицы необходимо иметь поверхность, на которую необходимо навести луч рулетки. И очень часто в условиях яркой освещенности эту точку не видно. Поэтому стальные рулетки до сих пор используют геодезисты в своей работе. Они практичны, но для больших расстояний ими в одиночку измерять расстояние не получится, они провисают. Ввиду этого оба варианта рулеток востребованы в зависимости от территории и местности измерения.

Трубоискатель и кабелеискатель

Инструмент, позволяющий определять местоположение кабелей, труб и иных подземных коммуникаций, а также их точки поворота. Может также измерить глубину их залегания. После обнаружения всех необходимых коммуникаций их переносят на план.

Нельзя определенно сказать, какой из приборов является наиболее востребованным. Каждый из них выполняет свою особую роль в работе геодезистов.

Современные геодезические инструменты

С развитием технологий геодезия получила возможность использовать современные инструменты, которые значительно улучшают точность и эффективность решения геодезических задач.

Одним из таких инструментов является GNSS (Глобальная навигационная спутниковая система), которая позволяет определять координаты точки с высокой точностью с использованием сигналов спутниковых систем, таких как GPS, ГЛОНАСС, Галилео и другие.

Другим современным инструментом является лазерный сканер, который позволяет создавать точное трехмерное изображение окружающей среды. Лазерный сканер обеспечивает сбор большого объема точек данных, что позволяет получить высокоточную модель местности или объекта.

Еще одним важным инструментом является инерциальная навигационная система (ИНС), которая использует гироскопы и акселерометры для определения изменения положения объекта в пространстве. ИНС позволяет контролировать перемещение и ориентацию при измерении геодезических параметров.

Для высокоточных замеров расстояний используются электронные расстояниемеры, которые берегут от времени и погодных условий. Эти инструменты позволяют получить точные измерения расстояний и углов для решения различных геодезических задач.

Использование современных геодезических инструментов повышает эффективность работы геодезистов и помогает получить более точные результаты при выполнении геодезических изысканий и строительных работ.

Точные геодезические измерения

Для проведения точных геодезических измерений используются современные технологии и приборы, такие как глобальные навигационные спутники (ГНСС), электронные тахеометры и лазерные сканеры. ГНСС-технология позволяет определить координаты точки с помощью сигналов, которые передают спутники навигационных систем, таких как GPS, ГЛОНАСС и Галилео. Это обеспечивает высокую точность и скорость измерений.

Электронные тахеометры являются многофункциональными приборами, которые позволяют измерять углы, расстояния и высоты. Они оснащены лазерными дальномерами и производят измерения с использованием электроники и оптики. Это позволяет получать данные с высокой точностью и выполнить сложные измерения в различных условиях.

Лазерные сканеры используются для создания трехмерных моделей поверхности Земли путем сканирования окружающей среды лазерным излучением. Эти данные могут быть использованы для создания цифровых моделей местности, измерения объемов грунта и анализа топографических характеристик.

Точные геодезические измерения играют важную роль в различных областях, включая строительство, инженерные изыскания, геологию, топографию и картографию. Благодаря применению современных технологий и методов, точные геодезические измерения становятся все более эффективными и точными, что позволяет получить более достоверные и надежные данные о географическом пространстве.

Дистанционное обучение

Межрегиональная академия дополнительного профессионального образования (МАДПО) приглашает желающих на обучение по программе «Современные геодезические приборы и методы обработки информации». Учебные курсы проводятся на базе полного высшего или специального среднего образования. На выбор слушателя доступно как очное обучение, так и дистанционные курсы. Возможность учиться дистанционно позволяет обучаться без отрыва от основной деятельности, и при этом находится в любом регионе России. На выбор обучающихся доступны две программы – курсы повышения квалификации и профессиональная переподготовка (переквалификация).

Профессиональная переподготовка (переквалификация)

Курсы профессиональной переподготовки позволят бакалаврам и специалистам, занятым в смежных и близких областях (география, топография, картография, инженерные науки, строительство и др.) получить дополнительное образование в области инженерной геодезии и овладеть всем современным геодезическим инструментарием и методической базой для высококвалифицированного проведения изысканий. Продолжительность обучения варьируется от 252 до 520 академических часов в зависимости от изначального уровня слушателя. После окончания обучения и успешного прохождения финальной экзаменации выдается диплом установленного образца.

Курсы повышения квалификации

Курсы повышения квалификации для слушателей уже имеющих образование в геодезическом направлении позволят повысить профессиональные навыки и освоить новейшие приборы и программное обеспечение для выполнения полевых и камеральных геодезических исследований на качественно более высоком уровне. Продолжительность учебного курса составляет от 72 до 140 академических часов. После прохождения курса и итоговой аттестации выдается удостоверение установленного образца. Все курсы можно пройти очно или дистанционно.

Программные продукты для обработки геодезических данных

На сегодняшний день существует большое количество программных продуктов, специально разработанных для обработки геодезических данных. Эти программы предоставляют широкий спектр инструментов и функций, которые существенно упрощают и ускоряют процесс обработки данных.

Одним из наиболее популярных программных продуктов для обработки геодезических данных является Geosoft Oasis montaj. Эта программа предоставляет возможности для обработки, анализа и визуализации геодезических данных. Она позволяет работать с различными типами данных, включая данные, полученные с помощью геодезических GPS-приемников и аэрофотосъемки, а также данные, полученные с помощью гравиметрии и магнитометрии.

Еще одной популярной программой для обработки геодезических данных является Leica Geo Office. Эта программа предоставляет возможности для обработки данных, полученных с помощью геодезических GPS-приемников и нивелирования. Она позволяет выполнять широкий спектр операций, включая вычисление координат точек, определение направлений и дистанций между точками, а также проведение коррекции измерительных данных.

Кроме того, существуют бесплатные программные продукты для обработки геодезических данных, такие как QGIS и GRASS GIS. Эти программы предоставляют базовый набор инструментов для обработки и анализа геодезических данных. Они поддерживают работу с различными форматами данных и позволяют проводить операции по обработке векторных и растровых данных.

Название программы	Функциональные возможности
Geosoft Oasis montaj	Обработка, анализ и визуализация геодезических данных
Leica Geo Office	Обработка данных GPS-приемников и нивелирования
QGIS	Базовые функции обработки и анализа геодезических данных
GRASS GIS	Работа с векторными и растровыми данными

Таким образом, выбор программного продукта для обработки геодезических данных зависит от потребностей и задач конкретного проекта

Важно выбрать программу, которая предоставляет необходимые инструменты и функции для обработки и анализа данных с высокой точностью и доступностью

Значение геодезии в современном мире

Геодезия играет важную роль в современном мире, предоставляя специалистам необходимые инструменты и методы для проведения точных измерений и определения местоположения объектов на земной поверхности. Это область знаний, которая находит применение в различных отраслях, от строительства и промышленности до геологии и экологии.

Одной из основных задач геодезии является создание и обслуживание геодезической сети, которая представляет собой сеть точек, точно определенных в пространстве. Эта сеть позволяет определять координаты и высоту объектов, а также проводить топографические и инженерно-геодезические измерения.

С помощью геодезических измерений можно определить местоположение зданий, дорог, мостов и других инфраструктурных объектов. Геодезия также играет важную роль в строительстве и планировании городов, позволяя проводить точные измерения участков земель и определять границы территорий.

В геологии и геофизике геодезия используется для изучения земной коры и тектонических движений, а также для определения формы и размеров Земли. Используя методы геодезии, ученым удается проводить точные измерения и получать данные, необходимые для моделирования и прогнозирования различных геологических процессов.

Геодезия также имеет важное значение для экологических и аграрных исследований. С ее помощью можно проводить мониторинг земельного использования, оценивать состояние растительного покрова, а также изучать изменения в природных экосистемах

В современном мире геодезия стала незаменимым инструментом для многих отраслей деятельности. Она позволяет проводить точные измерения и определять местоположение объектов с высокой степенью точности, что является основой для принятия важных решений в различных сферах жизни человека.

Какие преимущества и возможности у беспилотных технологий в геодезических исследованиях? Что уже применяется в российской практике?

Геодезические исследования являются важной частью рабочих процессов в разных видах деятельности: в строительстве (зданий и объектов инфраструктуры), геологоразведке и добыче полезных ископаемых, в городском планировании, землеустройстве и межевании, при выполнении кадастровых работ. О том, как сегодня новые, в частности беспилотные, технологии применяются в геодезии и картографии, мы уже неоднократно писали в блоге

Но считаем необходимым сделать нечто вроде обобщающей статьи, в которой показаны возможности и преимущества беспилотных систем в геодезии. Мы никоим образом не хотим сказать, что традиционные методы полностью устарели и срочно нуждаются в полной замене. Однако следует признать, что в ряде случаев они зачастую оказываются гораздо менее эффективными по сравнению с новыми технологиями.   

Теодолиты и триангуляция

Одним из основных методов геодезических измерений, в основе которого лежит использование теодолита, является триангуляция. Триангуляция – это метод определения длин и углов между линейными отрезками или сторонами треугольников на основе измерения углов и длин одного или нескольких треугольников.

Триангуляция является основой для создания геодезических сетей и карт, а также для определения координат точек на Земле. При этом использование теодолита позволяет с высокой точностью определить горизонтальные и вертикальные углы между направлениями на измеряемые точки, что позволяет проводить точные измерения расстояний и координат.

Современные геодезические приборы и оборудование

Прогресс не стоит на месте, компании занимающиеся геодезическими работами заменяют проверенные годами аналоговые приборы современным цифровым и лазерным оборудованием. К проведению геодезических работ стало предъявляться больше требований. Они должны быть выполнены в кратчайшие сроки и с высокой точностью. Новейшие модели геодезических измерительных приборов активно используются при строительстве зданий и сооружений, в картографии, горном деле, сельском хозяйстве и промышленности.

Современное оборудование для геодезических работ условно разделено на следующие группы:

Глобальное позиционирование (GPS)

Глобальное позиционирование (GPS) представляет собой систему спутниковой навигации, которая позволяет определить точные координаты объекта на Земле. GPS состоит из трех основных компонентов: спутников, приемников и наземного сегмента.

Спутники GPS находятся на орбите Земли и осуществляют связь с приемниками на поверхности планеты. Обычно спутников в сети GPS около 30, и они обеспечивают покрытие всего земного шара.

Приемники GPS представляют собой устройства, которые получают сигналы от спутников и вычисляют свои координаты на основе этих сигналов. Они могут быть использованы для определения широты, долготы и высоты объекта на поверхности Земли.

Наземный сегмент GPS включает в себя инфраструктуру, которая поддерживает работу спутников и приемников. Это включает контрольные центры, которые отслеживают положение спутников и отправляют им команды, а также станции базовых данных, которые хранят информацию о спутниках и их орбитах.

GPS широко используется в геодезии для определения координат точек на местности. Он также применим при навигации, картографии, мониторинге деформаций земной поверхности и других областях. Благодаря своей высокой точности и доступности, GPS стал основным инструментом для определения местоположения в современных геодезических технологиях.

Тема: Современные геодезические приборы и технологии

________ В настоящее время создано очень много геодезических приборов и новых геодезических технологий, принципиально отличных от традиционных. В прежние годы для каждого вида измерений существовал свой тип приборов: для угловых измерений теодолит, для высотных измерений – нивелир, для линейных измерений – рулетка и дальномер. Каждый прибор, в зависимости от предполагаемого использования имел свои точностные характеристики.

________ Создание электронных тахеометров можно считать естественным развитием геодезической техники, связанным с общим развитием приборостроения и электроники.

________ Электронный тахеометр сделал возможным получение координат в любой точке объекта в течение короткого промежутка времени без каких-либо дополнительных или предварительных построений на местности. Точность измерения углов в современном электронном тахеометре достигает половины угловой секунды.

________ Электронные тахеометры и спутниковые технологии стали основой геодезических, кадастровых, маркшейдерских и картографических съемок и объединили эти технические науки одним приборным парком.

________ Например, лазерный ручной дальномер позволяет кадастровому технику выполнить обмеры внутри помещения с достаточной точностью, быстро и без привлечения помощников. На рисунке изображены ручной и стационарный лазерные дальномеры, длины которых составляет 12 см.

________ Для измерения углов созданы электронные теодолиты, которые могут применяться не только как самостоятельные приборы для угловых измерений в различных видах геодезических работ, но и в связи с функцией накопления и сохранения информации, как миникомпьютеры для обработки измерений.

________ Для получения объемного изображения территории, пригодного для создания цифровых карт используются лазерные сканеры.

________ Лазерный сканер по средствам высокоскоростного сканирования переносит совокупность характеристик реальной поверхности в цифровой вид и представляет результат в пространственной системе координат. Лазерные сканеры – лазерные 3D сканеры – лазерные сканирующие системы – наземные лазерные сканеры – это совершенно новое геодезическое оборудование. Если рассмотреть техническую сторону лазерных сканеров, можно сказать, что лазерный сканер – это прибор, оснащенный высокоскоростным безотражательным лазерным дальномером и системой изменения направления луча лазера – специальное поворотное зеркало.

________ Прогресс современной технологии выполнения полевых инженерно-геодезических работ неразрывно связан с внедрением в геодезическое производство спутниковых систем позиционирования ( таких, как GPS, «NAVSTAR» и «Глонасс»), открывающих перспективу резкого повышения производительности труда при одновременном повышении точности измерений и снижении материальных затрат.

________ Основным отличием от GPS является то, что у ГЛОНАСС более стабильное соединение, но менее короткий срок жизни спутника. Общим недостатком использования любой радионавигационной системы является то, что при определённых условиях сигнал может не доходить до приёмника, или приходить со значительными искажениями или задержками. Например, практически невозможно определить своё точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле даже профессиональными геодезическими приемниками.

________ Одним из важных аспектов GPS по сравнению с обычными методами съемки является получение трех координат точек. Трехмерное положение точек получают с помощью засечек с искусственных спутников Земли.

________ Приемники GPS выпускаются для всех требований точности и многих специальных измерений.

________ В настоящий момент спутниковые технологии вытесняют традиционные геодезические методы определения координат, длин линий, углов и азимутов, идет поиск наиболее оптимальных технологий, обобщение и создание методических, руководящих и инструктивных материалов. Также начинают активно применяться новые виды техноологий, например, такие как беспилотные летательные аппараты.