Способ определения координат точек объекта

Авторы патента:

Рагимов Эльхан Агабек-оглы (RU)

Козлов Николай Аифалович (RU)

Сергеев Дмитрий Викторович (RU)

G01C1/02 - Измерение расстояний, горизонтов или азимутов; топография, навигация; гироскопические приборы; фотограмметрия (измерение размеров или углов предметов G01B; измерение уровня жидкости G01F; измерение напряженности или направления магнитных полей вообще, кроме магнитного поля Земли, G01R; радионавигация, определение расстояния или скорости, основанное на эффекте распространения радиоволн, например эффекта Доплера, на измерении времени распространения радиоволн; аналогичные системы с использованием другого излучения G01S; оптические системы для этих целей G02B; карты, глобусы G09B)

Владельцы патента RU 2740686:

Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в геодезии для решения задач контроля деформаций зданий и сооружений, связанных с определением координат точек объекта. В способ определения координат точек объекта на некотором удалении от контролируемого объекта устанавливают два угломерных прибора, измеряют расстояния, превышения и направления на контролируемые точки объекта, выполняют камеральную обработку измерений и определяют координаты контролируемых точек объекта. При этом на некотором удалении от центра контролируемого объекта создают ориентирную сеть в виде треугольника, проводят измерения с наблюдательных столбов с неизвестными координатами, вычисляют координаты контролируемых точек объекта по ориентирующему углу относительно положения каждого прибора, перевычисляют координаты контролируемых точек объекта в условной системе координат с началом на опорной марке. Технический результат – повышение точности и оперативности определения координат точек объекта. 2 ил.

Известны способы определения координат точек объекта. Среди них можно отметить [1, 2].

Принцип работы способов [1, 2] основан на выполнении угловых и линейных измерений геодезическими приборами с последующим вычислением координат точек объекта.

Общий недостаток известных способов [1, 2] заключается в том, определение координат точек объекта выполняют относительно исходной точки (опорного пункта) координаты которой непостоянны вследствие протекания геологических и температурных изменений в земной поверхности. Это в свою очередь обусловливает наличие дополнительных погрешностей в определении координат точек объекта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ прямой угловой засечки [3, с. 116]. Данный способ, который выбран в качестве прототипа, характеризуется выполнением следующих действий:

- на некотором удалении от сооружения, обеспечивающем выгоднейшие условия засечки, устанавливают два угломерных прибора (теодолита, тахеометра) на пунктах засечки с известными координатами;

- выполняют центрирование угломерных приборов;

- измеряют углы между направлением стороны пунктов засечки и направлениями на контролируемые точки объекта;

- вычисляют координаты контролируемых точек по координатам пунктов засечки и дирекционным углам направлений на контролируемые точки объекта.

К недостаткам способа следует отнести высокие требования к стабильности пунктов засечки, к точности их взаимного положения и центрирования приборов на пунктах. Так, при точности определения координат контролируемых точек объекта со средней квадратической погрешностью (СКП), равной 1 мм, погрешности взаимного положения пунктов засечки и центрирования приборов на них не должны превышать 0,1 мм, что не достигается в реальных условиях.

Целью изобретения является повышение точности и оперативности определения координат точек объекта.

Поставленная цель достигается тем, что нестабильную плановую опорную сеть объекта заменяют ориентирной сетью. Угломерные приборы (тахеометры, теодолиты) устанавливают на двух наблюдательных столбах с неизвестными координатами на некотором удалении от сооружения, обеспечивающем углы засечки в пределах 60-120°. Определяют значение угла разворота лимба (ориентирующего угла) для каждого угломерного прибора [4] с целью устранения зависимости от плановой нестабильности наблюдательных столбов, погрешностей центрирования и исходных данных. Координаты контролируемых точек объекта определяют по ориентирующему углу прибора, определяемому с точностью, превышающей точность измерения направлений.

Так, например, по измерениям направлений прибором, размещаемым внутри треугольника из ОРП, значение СКП определения ориентирующего угла варьируется от до (где m_N - СКП измерения направлений). Значение дирекционного угла (азимута) направления на контролируемую i-ую точку по ориентирующему углу рассчитывают по формуле α_i=α₀+N_i, (где α_i - дирекционный угол, α₀ - ориентирующий угол прибора, N_i - измеренное направление на контролируемую точку).

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего существа изобретения вариантом его выполнения и прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 представлен вариант размещения ориентирных пунктов (ОРП), мест установки угломерных приборов на наблюдательных столбах и контролируемых точек на объекте; на фиг. 2 изображена схема перехода от координат контролируемой точки к координатам приборов.

Способ осуществляется следующим образом:

1) На некотором удалении от центра контролируемого объекта заблаговременно создают ориентирную сеть в виде треугольника с вершинами ОРП₁, ОРП₂, ОРП₃.

2) Устанавливают прибор, внутри ориентирной сети, в произвольной узловой точке (УТ) и измеряют направления и расстояния до ОРП₁, ОРП₂, ОРП₃. Узловую точку на местности не закрепляют. Измерения с УТ необходимы для фиксации взаимного положений ОРП₁, ОРП₂, ОРП₃. Измеряемые величины позволяют вычислить длины сторон и внутренние углы треугольника ОРП₁ОРП₂ОРП₃.

3) Устанавливают приборы вблизи центра фигуры треугольника ОРП₁ОРП₂ОРП₃ на наблюдательных столбах (I и II) с неизвестными координатами и измеряют направления на три ОРП.

4) Определяют значение ориентирующего угла для каждого прибора.

5) Не меняя ориентировки приборов, измеряют направления, расстояния и превышения на контролируемые точки объекта.

6) Повторно измеряют направления на три ОРП.

7) Вычисляют координаты контролируемых точек объекта по ориентирующему углу относительно положения каждого прибора.

8) Перевычисляют координаты контролируемых точек объекта в условной системе координат с началом на одной из контролируемых точек (опорной марке), закрепляемой на стабильном основании объекта.

Камеральная обработка измерений сводится к следующему.

1. Вычисляют значение ориентирующего угла для I и II прибора по формуле

где - значение ориентирующего угла j-го (I, II) прибора; D_n(1,2,3) - горизонтальное проложение (расстояние) от УТ до ОРП_n(1,2,3); α_n(1,2,3) - дирекционный угол (азимут) направления стороны УТ-ОРП_n(1,2,3); N_n(1,2,3) - измеренное направление прибором на ОРП_n(1,2,3).

2. Вычисляют координаты контролируемых точек объекта относительно положения j-го прибора по формулам

где - горизонтальное проложение (расстояние) от j-го прибора до контролируемой точки; - измеренное направление на контролируемую точку объекта; i - номер контролируемой точки

3. Находят координаты и превышение прибора II относительно прибора I по формулам

где n - количество наблюдаемых точек объекта; - превышение контролируемой точки над первым прибором; - превышение контролируемой точки над вторым прибором.

4. Вычисляют координаты точек объекта относительно положения первого прибора

где - значение ориентирующего угла прибора I, (II); - измеренное направление на контролируемую точку объекта прибором I, (II).

5. Перевычисляют координаты контролируемых точек объекта в условной системе координат с началом на одной из контролируемых точек (опорной марке), закрепляемой на стабильном основании объекта.

где x_i, y_i, z_i - координаты контролируемой точки в условной системе координат с началом на опорной марке; - координаты и превышение опорной марки относительно прибора I.

Приведенный авторами анализ научно-технической литературы позволяет сделать вывод о патентной новизне предлагаемого способа определения координат точек объекта.

Источники информации, используемые для составления заявки:

1. Патент РФ №2063610. Способ определения координат точек объекта / О.А. Прошляков, А.Э. Дубинский - №5035476/28; Заявлено 1992.04.01. - Опубликовано 1996.07.10.

2. Авторское свидетельство СССР №1578473. Способ определения координат точек объекта / Г.В. Нефедов, А.В. Дегтярев, В.Л. Демидов - №4308276/25-10; Заявлено 23.09.87. - Опубликовано 15.07.90. Бюл. №26;

3. Смолич, С.В. Инженерная геодезия: учебное пособие / С.В. Смолич, А.Г. Верхотуров, В.И. Савельева. - Чита: ЧитГУ, 2009. - 185 с.

4. Авторское свидетельство СССР №949338. Способ определения угла разворота лимба угломерного прибора / Н.А.Козлов - №2750651/18-10; Заявлено 09.04.79. - Опубликовано 07.08.82. Бюл. №29.

Способ определения координат точек объекта, при котором на некотором удалении от контролируемого объекта устанавливают два угломерных прибора, измеряют расстояния, превышения и направления на контролируемые точки объекта, выполняют камеральную обработку измерений и определяют координаты контролируемых точек объекта, отличающийся тем, что на некотором удалении от центра контролируемого объекта создают ориентирную сеть в виде треугольника, проводят измерения с наблюдательных столбов с неизвестными координатами, вычисляют координаты контролируемых точек объекта по ориентирующему углу относительно положения каждого прибора, перевычисляют координаты контролируемых точек объекта в условной системе координат с началом на опорной марке.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Оно может быть использовано для прецизионного измерения угловых наклонов земной поверхности в условиях внешней температурной нестабильности окружающей среды.

Мультиспектральное оптико-электронное устройство для автономной мобильной платформы экологического мониторинга // 2739140

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к области подвижных автоматизированных систем видеонаблюдения. Мультиспектральное оптико-электронное устройство, размещенное на автономной мобильной платформе экологического мониторинга, содержит мультиспектральный оптико-электронный датчик, оптико-электронный датчик, лидар, контроллер системы позиционирования, модуль фильтрации, модуль корректировки оценки дальности, модуль уточнения исходного маршрута, модуль формирования мультиспектрального изображения, модуль выделения объектов рабочей сцены, модуль расчета трехмерных координат, блок управления, блок оперативного запоминающего устройства, радиопередающий блок, блок контроллеров двигателей.

Способ прямой векторной засечки // 2735311

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в геодезии для решения задач по определению величины и скорости протекания суточных перемещений отдельных конструктивных элементов зданий, сооружений и объекта в целом.

Видеодатчик для измерения уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира // 2730382

Изобретение относится к области измерительной техники, связанной с контролем высотных положений узлов сооружения. Видеодатчик для измерения уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира содержит видеокамеру и круглые светодиоды, установленные вокруг ее объектива, также содержит маску, закрепленную на лицевой стороне видеодатчика, содержащую центральное круглое окно, диаметр которого меньше входного отверстия объектива видеокамеры, и периферийные круглые окна, диаметры которых меньше диаметров светодиодов, при этом центральное окно расположено напротив объектива видеокамеры, а периферийные окна - напротив светодиодов.

Способ измерения угла поворота и устройство его реализующее // 2720052

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного определения углов поворота механических объектов. Заявленный способ измерения угла поворота вала включает в себя соосную установку на валу круговой шкалы с выполненным на ее периферии набора прозрачных и не прозрачных штрихов, освещение шкалы с одной стороны параллельным пучком света и установку с другой стороны фотоприемного устройства.

Способ калибровки мобильных 3d-координатных средств измерений и устройство для его реализации // 2710900

Изобретение относится к области метрологии, в частности к устройствам для калибровки мобильных координатных средств измерений (МКСИ): лазерных трекеров, сканеров, самонаводящихся электронных тахеометров и др.

Способ определения угловых элементов внешнего ориентирования снимка // 2704540

Изобретение относится к фотограмметрии, может быть использовано при дистанционном зондировании Земли, картографировании местности, определении координат точек местности.

Способ определения коэффициента понижения априорной оценки точности определения азимута гиротеодолитным комплектом // 2696808

Изобретение относится к области навигационного приборостроения, в частности к способам повышения точности георотеодолитных комплексов, и может найти применение, например, в системах калибровки гироскопических наблюдений.

Способ определения коэффициента понижения априорной оценки точности определения азимута гиротеодолитом // 2696807

Способ определения коэффициента понижения априорной оценки точности определения азимута гиротеодолитом относится к геодезии, может быть использован при априорных расчетах оценки точности определения азимута гиротеодолитом или гирокомпасом (далее гиротеодолитом), а также при проектировании и обосновании методики наблюдений любым гиротеодолитом.

Видеодатчик видеоизмерительной системы // 2691160

Изобретение относится к области измерительной техники, основанной на видеоизмерении – компьютерной обработке изображения наблюдаемого объекта в телевизионном видеосигнале.