Усовершенствование методов создания геодезических сетей с применением наземных способов
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Тауирбаев А.Б.
Усовершенствование методов создания геодезических сетей с применением наземных способов
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
специальность 5В071100 - Геодезия и картография
Караганда 2021
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Допущен к защите
Зав. кафедрой__________
Хмыровой Е.Н.
"____"___________2021 г.
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
На тему: Усовершенствование методов создания геодезических сетей с применением наземных способов
по специальности: 5В071100 - Геодезия и картография
Выполнил Тауирбаев А.Б.
Руководитель
Ханнанов Р.Р.
Караганда 2021
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Специальность: 5В071100 - Геодезия и картография
кафедра Маркшейдерского дела и геодезии
Утверждаю:
Зав. кафедрой Хмырова Е.Н.
2021 г.
Задание
по дипломному проекту студента
Тауирбаев Алибек Болатович
(фамилия, имя, отчество)
1 Тема проекта Усовершенствование методов создания геодезических сетей с применением наземных способов
Утверждено приказом Министра образования и науки Республики Казахстан № 604 от 31 октября 2018 года, протокол № 5 от 28 декабря 2018 года, рабочим учебным планом, Академическим календарем специальности и решением Ученого совета от 27.01.2021г. (протокол №10)
2 Исходные данные к проекту (работе) задание к дипломной работам, отчеты по производственным практикам
3 Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
1 Виды и методы создания геодезических сетей
2 Применение ГНСС позиционирование при создании геодезических сетей и перспективы их развития
3 Создание геодезической сети для ведения мониторинга за устойчивостью бортов Качарского карьера
4 Усовершенствование путем внедрения ПО в геодезические работы
5 Экономика и организация картографо-геодезического
производства
6 Охрана труда и техника безопасности
7 Промышленная экология
АННОТАЦИЯ
Данная дипломная работа посвящена созданию геодезической сети для мониторинга за устойчивостью бортов Качарского карьера при использовании современных методов построение, с применением усовершенствованных ГННС технологии. Рассмотрен и произведен сравнительный анализ традиционных методов построения геодезической основы с усовершенствованными ГННС технологии. Цель дипломной работы заключалась в исследовании перспектив усовершенствование методов построение геодезической сети, обработки данных и внедрения программном обеспечении "Leica infinity", "программный комплекс AutoCAD", "Программный комплекс GeoniCS".
В результате анализа были выявлены все достоинства и недостатки традиционных методов построение геодезической основы, а также предоставлены пути усовершенствования.
Данная дипломная работа состоит из семи разделов.
В первом разделе были рассмотрены общие понятия об видах и методов создания геодезических сетей.
Во втором разделе рассмотрены были рассмотрены ГНСС системы и перспективы их развития.
В третьем разделе даны общие сведения об объекте, выполнение геодезических работ.
В четвертом разделе представлено усовершенствование путем внедрения ПО в геодезические работы.
В пятом разделе произведен прямой расчет производства и составлена смета на все проводимые геодезические работы.
В шестом разделе определены цели и задачи трудового законодательства в области охраны труда и техники безопасности при проведении геодезических работ.
В седьмом разделе рассмотрены взаимодействия промышленности и окружающей среды.
Объем дипломной работы составил 67 страниц.
Обозначения и сокращения
В настоящем дипломном проекте применяются следующие сокращения:
ГИС - географические информационные системы;
ГОСТ - государственный стандарт;
ГГС - государственная геодезическая сеть;
ГНС - государственная нивелирная сеть;
СГС - спутниковая геодезическая сеть;
GPS - Global Positioning System (Глобальная Навигационная Система);
GNSS - глобальная навигационная спутниковая система (Global Navigation Satellite System)
ПО - программное обеспечение;
ПК - персональный компьютер;
ГОК - горно-обогатительный комбинат;
IT - информационные технологии;
БС - базовые станции;
ЭДМ - (электронного измерения расстояния;
НКА - навигационный космический аппарат;
НСС - навигационные спутниковые системы;
м - метр;
см - сантиметр;
л - литр;
сек - секунда
СК - система координат;
СНиП - строительные нормы и правила;
ОТ - охрана труда;
ТБ - техника безопасности.
Содержание
Введение
10
1
Виды и методы создания геодезических сетей
12
1.1
Виды геодезических сетей
13
1.2
Методы создания опорных геодезических сетей
15
1.3
Государственная плановая и высотная геодезическая сеть
16
2
Применение ГНСС позиционирование при создании геодезических сетей и перспективы их развития
18
2.1
История и развитие ГНСС
19
2.1.1
Глобальные навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС
23
2.2
Создание геодезических сетей спутниковыми методами
25
2.3
Перспективы и развитие ГННС
27
3
Создание геодезической сети для ведения мониторинга за устойчивостью бортов Качарского карьера
27
3.1
Общие сведения об объекте и географо-экономические условия района расположения объекта
30
3.2
Виды возможных деформаций объекта
30
3.3
Развитие геодезической сети для ведения мониторинга
32
3.4
Методика инструментального контроля состояния устойчивости карьерных откосов с использованием GNSS технологий
34
4
Усовершенствование путем внедрения ПО в геодезические работы
39
4.1
Предпосылки усовершенствования, автоматизации геодезических вычислений
45
4.2
Виды и назначение современных ПО
45
4.3
Специализированные геодезические программы
48
5
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Экономика и организация картографо-геодезического
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
производства
54
5.1
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Нормирование труда
57
5.2
Составление прямого расчета геодезической сети Качарского карьера
61
5.3
Составление сметных работ на объекте
63
6
Охрана труда и техника безопасности
7
Промышленная экология
Заключение
65
Список используемых источников
67
Введение
В современной геодезии традиционные методы создания геодезических сетей продолжают использоваться, но уже не как основные. Усовершенствование новых технологий измерений и результатов их обработки в геодезии позволяет на принципиально новой основе создавать геодезические сети. Речь идет об использовании технологии ГНСС, которая является наиболее эффективным средством позиционирования. Вместе с тем при конкретной реализации возникает ряд вопросов, требующих проведения исследований и разработки методики измерений с обеспечением требуемой точности.
Прогресс в развитии высокоточного координатно-временного обеспечения в последние десятилетия во многом связан с использованием глобальных навигационных спутниковых систем. Применение методов космической геодезии позволило создавать так называемые спутниковые геодезические сети, что стало важным шагом в направлении повышения точности координатно-временного и навигационного обеспечения. Спутниковые геодезические сети принято выделять в противовес классическим. Классические сети создавались методами астрономических определений, полигонометрии, триангуляции, трилатерации, геометрического и тригонометрического нивелирования. Спутниковые - методами космической геодезии, в частности, с помощью таких ГНСС, как GPS и ГЛОНАСС. Современные государственные геодезические сети трех уровней:
- фундаментальная астрономо-геодезическая сеть;
- высокоточная геодезическая сеть;
- спутниковая геодезическая сеть первого класса.
При создание геодезической сети для мониторинга за устойчивостью бортов Качарского карьера использовались современные методы построение с применением ГННС технологии.
Взяв основную цель дипломной работы, можно выделить такие задачи:
- Проанализировать текущие состояние ГНСС;
- Рассмотреть усовершенствование методов создания геодезической сети;
- Построить сеть сгущения плановой и высотной основы;
- Изучить программное обеспечение по созданию геодезической сети;
- Проанализировать и сравнить специализированное ПО.
Выполняя данную дипломную работу мной были использованы программы по созданию геодезической сети leica infinity, trimble business center.
1.Виды и методы создания геодезических сетей
Виды геодезических сетей
Геодезическая контрольная сеть (также геодезическая сеть, опорная сеть, сеть контрольных точек или контрольная сеть) - это сеть, часто состоящая из треугольников, которые точно измеряются методами наземной геодезии или спутниковой геодезии. Геодезическая контрольная сеть состоит из стабильных, идентифицируемых точек с опубликованными значениями данных, полученными из наблюдений, которые связывают эти точки вместе. Классически управление подразделяется на горизонтальное и вертикальное управления, однако с появлением спутниковых навигационных систем, в частности GPS, это деление устаревает.
В теоретических исследованиях и практике геодезических работ особое внимание уделяется определению взаимного положения точек, как в плановом отношении, так и по высоте. Многолетний опыт выполнения такого рода работ позволил выработать основные принципиальные положения, которые следует неукоснительно соблюдать при организации геодезических измерений. Это позволяет свести к минимуму неизбежные ошибки, не допустить накопления погрешностей при переходе от точки к точке, полностью избавиться от грубых промахов. Такими принципами являются:
- переход от общего к частному;
- систематический контроль всех видов работ.
Принцип перехода от общего к частному позволяет существенно уменьшить накопление погрешностей измерений. В соответствии с этим принципом геодезические построения не должны быть однородными, а наоборот, должны создаваться в несколько этапов.
Сначала на территории страны была создана редкая сеть геодезических пунктов, координаты которых определены с высокой точностью. Затем эта сеть была сгущена сетями с меньшими расстояниями между пунктами, однако координаты пунктов этих более плотных сетей определялись соответственно с меньшей точностью. Такой принцип построения геодезических сетей позволяет обеспечить территорию страны пунктами с известными координатами такой плотности, которая необходима для производства топографических съемок, геодезического обеспечения различных инженерных работ и решения других важных проблем.
Геодезические сети представляют собой систему точек, определенным образом размещенных и закрепленных на местности. Положение этих точек в результате выполнения геодезических измерений и вычислений должно быть найдено в единой системе координат и высот. Геодезические сети, для точек которых получены только координаты X, Y или только высоты Н, называют плановыми или высотными. Если пункты, закрепленные на местности, имеют все три координаты X, Y, H, то образующие их геодезические сети называют планово-высотными.
В зависимости от роли в общей системе создания геодезической основы на данной территории, точности, назначения и густоты геодезической сети в соответствии с современной классификацией делят на государственные геодезические, сети сгущения и съёмочные сети.
Точную геодезическую сеть, имеющую координаты, распространяемые на всю территорию страны, являющуюся основой для построения других сетей, называют государственной геодезической сетью. Сеть, полученную в результате развития между пунктами государственной геодезической сети и связывающую их со съемочными сетями, называют геодезической сетью сгущения.
Согласно все геодезические сети по назначению и точности построения подразделяются на три большие группы:
- государственные геодезические сети (ГГС),
- геодезические сети сгущения (ГСС),
- геодезические съемочные сети.
Насущной задачей нынешнего периода является создание единой классификации всех существующих и перспективных геодезических сетей, которая бы соответствовала международным стандартам.
Государственная геодезическая сеть (ГГС) является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерно-технических задач. Плановая сеть создается методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации и их сочетаниями; высотная сеть создается построением нивелирных ходов и сетей геометрического нивелирования. Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1,2, 3 и 4 классов, различающиеся точностью измерений углов, расстояний и превышений, длиной сторон сети и порядком последовательного развития.
Государственная геодезическая сеть 1 класса, называемая еще астрономо-геодезической сетью (АГС), строится в виде полигонов периметром около 800 - 1000 км, образуемых триангуляционными или полигонометрическими звеньями длиной не более 200 км и располагаемыми по возможности вдоль меридианов и параллелей.
Государственная геодезическая сеть 2-го класса строится в виде триангуляционных сетей, сплошь покрывающих треугольниками полигоны, образованные звеньями триангуляции или полигонометрии.
Требования к точности измерения горизонтальных углов и расстояний в триангуляции приведены в таблице 1.1.1, в полигонометрии - в таблице 1.1.2.
Таблица 1.1.1
Требования к точности измерения горизонтальных углов и расстояний в триангуляции
Класс сети
Ср. кв. ошибка
измерения углов, сек
Относительная ошибка
базисных сторон
Длина стороны
треугольника
1
0.7
1 : 400 000
20 км
2
1.0
1 : 300 000
7 - 20 км
3
1.5
1 : 200 000
5 - 8 км
4
2.0
1 : 200 000
2 - 5 км
Таблица 1.1.2
Требования к точности измерения в полигонометрии
Класс сети
Ср. кв. ошибка
измерения углов, сек
Относительная ошибка
стороны хода
Длина стороны
хода
1
0.4
1 : 300 000
20 - 25 км
2
1.0
1 : 250 000
7 - 20 км
3
1.5
1 : 200 000
3 км
4
2.0
1 : 150 000
2 км
Кроме того, должны быть выполнены условия по количеству сторон в ходе, по длине периметра полигонов и некоторые другие.
Средние квадратические ошибки измерения превышений на 1 км хода в нивелирных ходах и сетях I, II, III, IY классов равны 0.8 мм, 2.0 мм, 5 мм и 10 мм соответственно; предельные ошибки на 1 км хода приняты равными 3 мм, 5 мм, 10 мм и 20 мм соответственно.
Для топографических установлены следующие нормы плотности пунктов ГГС:
- для съемок в масштабах 1: 25 000 и 1: 10 000 - 1 пункт на 50 - 60 км²;
- для съемок в масштабах 1: 5 000 - 1 пункт на 20 - 30 км²;
- для съемок в масштабах 1:2 000 и крупнее - 1 пункт на 5-15 км².
В труднодоступных районах плотность пунктов ГГС может быть уменьшена, но не более, чем в 1.5 раза. На территории городов, имеющих не менее 100 000 жителей или занимающих площадь в пределах городской черты не менее 50 км², плотность пунктов ГГС должна быть доведена до 1 пункта на 5 - 15 км². Геодезические сети сгущения (ГCС) являются планово-высотным обоснованием топографических съемок масштабов от 1:5000 до 1:500, а также служат основой для производства различных инженерно-геодезических работ. Они создаются методами триангуляции и полигонометрии. По точности измерения углов и расстояний полигонометрия ГСС бывает 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов - таблица 1.1.3.
Таблица 1.1.3
Точность измерения углов и расстояний полигонометрии
Разряд
сети
Ср. кв. ошибка
измерения углов, сек
Относительная ошибка
измерения расстояний
Разряд
сети
4 кл.
3.0
1 : 25 000
4 кл.
1 разр.
5.0
1 : 10 000
1 разр.
2 разр.
10.0
1 : 5 000
2 разр.
Следует подчеркнуть, что измерения в 4-м класс полигонометрии ГСС выполняются со значительно меньшей точностью, чем в 4-м классе ГГС. Плотность пунктов ГСС должна быть доведена до 1 пункта на 1 км2 на незастроенной территории и до 4 пунктов на 1 км2 на территории населенных пунктов и на промплощадках. Государственную геодезическую сеть 4 класса можно считать переходным видом сетей между ГГС и ГСС. Отметки пунктов ГСС определяются из нивелирования IY класса или из технического нивелирования.
Геодезические съемочные сети служат непосредственной основой топографических съемок всех масштабов. Они создаются всеми возможными геодезическими построениями; плотность их пунктов должна обеспечивать высокое качество съемки. Отметки пунктов съемочных сетей разрешается получать из технического нивелирования (при высоте сечения рельефа h 1 м) или из тригонометрического нивелирования (при высоте сечения h 1 м).
Существуют и другие виды геодезических сетей:
- фундаментальная астрономо-геодезическая сеть
- государственная фундаментальная гравиметрическая сеть
- доплеровкая геодезическая сеть
- космическая геодезическая сеть
- спутниковая геодезическая сеть 1-го класса
- спутниковая дифференциальная геодезическая сеть.
Создание геодезических сетей любого класса и разряда осуществляется по заранее разработанным и утвержденным проектам. В проекте должна быть составлена схема сети (схема размещения пунктов сети и их связей), обоснованы типы центров и знаков, определены объемы измерений и их точность, выбраны приборы для измерения углов, расстояний, превышений и разработана методика измерений. Проектирование триангуляции, трилатерации и сложных произвольных сетей выполняется, как правило, на ЭВМ по специальным программам.
Методы создания опорных геодезических сетей
Плановое положение пунктов геодезических сетей создают методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также другими методами, в частности, в последнее время наземно-космическими методами с использованием систем спутниковой навигации GPS. В ближайшей перспективе наземно-космический метод создания геодезических сетей, учитывая его доступность, точность и простоту реализации, будет основным.
Триангуляция - один из методов создания плановых геодезических сетей на основе построения и решения треугольников по измеренным углам. Триангуляция представляет собой систему примыкающих или перекрывающих друг друга треугольников, которые могут образовывать триангуляционный ряд или триангуляционную сеть. Сторону одного из треугольников измеряют непосредственно или получают косвенным путем, построив так называемую базисную сеть, состоящую, как правило, из ромбов с разными по длине диагоналями. Остальные стороны триангуляционного ряда или сети находят путём последовательного решения треугольников по углам и стороне, используя терему синусов. Известно, что для решения треугольника достаточно измерить в нём, кроме стороны, два угла. Однако при построении триангуляции в каждом треугольнике измеряют все три угла. Это позволяет проконтролировать результаты угловых измерений и, кроме того, в итоге специальных уравнительных вычислений несколько повысить точность конечного результата. С этой же целью измеряют длину не одной стороны ряда или сети, а двух и более. В случае необходимости в схеме триангуляции предусматривают перекрытие треугольников, что также улучшает качество построения. После того, как будут вычислены длины стороны треугольников, находят координаты их вершин. Для этого в качестве исходных данных необходимо иметь координаты одной из точек и дирекционный угол (азимут) одной из сторон сети. Затем по этим сторонам последовательно решают прямые геодезические задачи и таким образом определяют плановое положение вершин сети.
Основными достоинствами метода триангуляции являются его оперативность и возможность использования в разнообразных физико-географических условиях; большое число избыточных измерений в сети, позволяющих непосредственно в поле осуществлять надежный контроль всех измеренных величин; высокая точность определения взаимного положения смежных пунктов в сети, особенно сплошной. Метод триангуляции получил наибольшее распространение при построении государственных геодезических сетей.
Рисунок 1.2.1 - Сеть триангуляции
Рисунок 1.2.2 - Полигонометрический ход
Таблица 1.2.1
Основные характеристики триангуляционных сетей
Показатели
Для триангуляции класса
1
2
3
4
Средняя длина сторон, км
20-25
7-20
5-8
1-5
Средняя квадратическая погрешность измерения угла (сек)
0,7
1,0
1,5
2,0
Относительная погрешность выходной стороны
1
40000
1
30000
1
20000
1
10000
Относительная погрешность измеряемой стороны
-
-
-
-
Предельные значения невязок в треугольниках
3
4
6
8
Государственная плановая и высотная геодезическая сеть
Государственная плановая сеть подразделяется по точности на 4 класса: 1-й, 2-й, 3-й и 4-й.
Государственная сеть 1-го класса служит геодезической основой для построения всех остальных плановых сетей. С помощью этой сети на территории страны вводится единая система координат. Результаты измерения в сетях 1-го класса используются для решения научных геодезических задач.
Государственная геодезическая сеть 1-го класса создаётся в виде триангуляционных рядов, прокладываемых вдоль параллелей и меридианов на расстоянии примерно200-250 км друг от друга. Ряды, идущие вдоль параллелей и меридианов, пересекаясь друг с другом, образуют полигоны периметром 800-1000 км. Каждая из четырёх сторон этого полигона, называемая звеном, состоит из треугольников, близких к равносторонним, с расстоянием между вершинами не менее 20 км. На пересечениях звеньев триангуляции измеряют базисные стороны с относительной погрешностью, не превышающей 1:400 000. В пунктах лежащих на концах таких сторон, выполняют астрономические измерения широты, долготы и азимута.
Длины сторон полигонометрических ходов 1 класса измеряют с относительной ошибкой 1:300 000.
В тех районах, где по условиям местности построение триангуляции сопряжено со значительными трудностями, её заменяют ходами полигонометрии 1-го класса. Геодезическая сеть 1 класса является геодезической основой для дальнейшего развития сетей в единой системе координат на всей территории страны. Внутри полигонов 1 класса методами триангуляции и полигонометрии создается геодезическая сеть 2 класса. Базисные стороны в сетях триангуляции 2 класса измеряют не реже чем через 25 треугольников с относительной погрешностью не более 1:300 000, а стороны полигонометрии - не более 1:250 000.
Сеть геодезических пунктов 2 класса сгущают пунктами геодезических сетей 3 и 4 классов. Относительную допустимую ошибку измерения длин базисных сторон в триагуляции 3 и 4 классов принимают 1:200 000, а в полигонометрии - 1:200 000 и 1:150 000 соответственно.
Геодезические пункты государственной геодезической сети устанавливают таким образом, чтобы они по возможности равномерно покрывали территорию страны.
Полигонометрию, как и триангуляцию, разделяют на 4 класса. Точность определения полигонометрических пунктов должна быть одинаковой с точностью триангуляции тех же классов, аналогична последовательность развития этих сетей.
Съёмочные сети непосредственно обеспечивают съёмки конкретных участков. Они строятся как развитие сетей сгущения и, следовательно, имеют привязку к государственной сети. Иногда съёмочная сеть строится для небольших участков совершенно самостоятельно (свободная сеть).
Предельные длины теодолитных ходов и длины линий в этих ходах ограничиваются в зависимости от масштаба съемки. Прокладка висячего хода допускается как исключение, по возможности его следует избегать.
Высотная геодезическая сеть также подразделяется на сеть государственную, сеть сгущения и съёмочную сеть. Государственная геодезическая высотная основа, как и плановая, строится в соответствии с принципом перехода от общего к частному и подразделяется на четыре класса. Все четыре класса создаются методом геометрического нивелирования. Нивелирные ходы I класса связывают уровни всех морей и океанов, омывающих нашу страну, и выполняются с наивысшей точностью. Нивелирная сеть 1 - го класса имеет наивысшую точность. Ходы нивелирования 1-го класса прокладывают по специально разработанным, с учётом геофизической ситуации, маршрутам между основными морями. Средняя квадратическая погрешность нивелирования составляет 0.5 мм на 1 км хода при систематической ошибке не более 0.05 мм. Характерной особенностью нивелирования первого класса является то, что его периодически повторяют по тем же маршрутам, в результате чего получают данные для анализа вертикальных движений земной коры.
Закрепление главной высотной геодезической основы на местности выполняется независимо от класса нивелирования постоянными знаками через 5-7 км, а в труднодоступных районах - через 10-15 км. Кроме того, для закрепления точек нивелирных ходов используются долговременные каменные или железобетонные сооружения, в цокольной части которых на цементном растворе устанавливают стенные реперы и марки. Такие же реперы могут устанавливаться в отвесных скалах. Нивелирные ходы 1 и 2 классов закрепляются дополнительно через 50-60 км фундаментальными (капитальными) реперами, обеспечивающими стабильность закреплённой точки в течение продолжительного времени. В тех случаях, когда для съемок в масштабе 1:500 - 1:5000 плотность пунктов государственной сети недостаточна, создается нивелирная сеть сгущения. Ее создают проложением отдельных ходов, как нивелирование II, III и IУ классов, но с некоторыми изменениями характеристик ходов (по точности, по длине ходов и т.д.).
2. Применение ГНСС позиционирование при создании геодезических сетей и перспективы их развития
2.1 История и развитие ГНСС
Спутниковая система позиционирования зародилась как продолжение наземной геодезии. Когда первый спутник "Спутник-1" начал вращаться вокруг Земли в 1957 году, геодезисты в нескольких странах поняли, что спутники обладают значительным потенциалом в качестве инструмента геодезического позиционирования и навигации. Основные технологии наземной геодезии того времени, в частности триангуляция, траверсированное и точное нивелирование, были медленными и громоздкими, главным образом из-за эффекта кривизны поверхности Земли, который ограничивал диапазон измерений наблюдениями теодолита между точками, расположенными на вершинах холмов, наблюдательными башнями и триангуляционными мачтами. Появление ЭДМ в 1960-х годах помогло наземной геодезии, но на нее тоже повлияло то же ограничение, а именно короткость наблюдаемых диапазонов ЭДМ из-за кривизны Земли. Орбитальные спутники Земли не страдали этим недостатком. Их можно было наблюдать одновременно из нескольких точек на Земле, и поэтому производились измерения направления и дальности, при условии, что космические аппараты не были скрыты высокими природными объектами или высокими искусственными сооружениями. Это привело к появлению нескольких новых методов спутниковой геодезии.
Первой из них была спутниковая триангуляция, которая первоначально использовалась для дополнения и укрепления наземных триангуляционных сетей. Спутниковая триангуляция состояла из геодезических измерений направления, полученных на основе фотографий высокой мощности спутниковых орбит, сделанных на звездном фоне звезд с известным прямым восхождением и склонением. Несколько лет спустя за этим последовали измерения дальности до спутников, выполненные с привязанного к Земле оборудования ЭДМ до угловых кубических отражателей, размещенных на ранних спутниках. Методология, использовавшаяся до сих пор, была продолжением геодезической астрономии, мало связанной с физической геодезией. Эта ситуация значительно изменилась при использовании доплеровского сдвига сигнала, передаваемого со спутника, для получения дифференциальных измерений дальности, которые вместе с известной кеплеровой орбитой спутника могут привести к относительно быстрому методу позиционирования или навигации. Кеплеровское орбитальное движение спутников основано в первую очередь на гравитационном поле Земли, что является предметом экспертизы практиков физической геодезии.
Этот технический прогресс породил Транзит-Допплер, первую технологию спутниковой навигации. Транзит-доплер использовался в конце 1970-х-начале 1980-х годов не только для позиционирования морских кораблей и подводных лодок, всплывающих в полярных районах, но и для укрепления и масштабирования национальных и континентальных наземных триангуляционных сетей. Позиционирование транзитно-доплеровским методом с разумной степенью точности занимает несколько минут, а, следовательно, исключает его использование в качестве полноценной навигационной методики, требующей квазиминутного позиционирования.
Тесная связь между ранним GPS и геодезией была дополнительно продемонстрирована принятием WGS84, Всемирной геодезической системы 1984 года, в качестве основы трехмерной системы координат GPS. Поскольку GPS родился во время холодной войны, он был объявлен американской военной навигационной системой с полным доступом к НАТО, но только ограниченным доступом и пониженной точностью позиционирования для гражданских пользователей. Эта так называемая выборочная доступность дала зеленый свет гражданскому геодезическому сообществу для разработки новых методологий. Были разработаны две новые дифференциальные методики. Первым был метод дифференциального GPS, который улучшил относительную точность позиционирования GPS на один порядок, вплоть до нескольких метров. В результате DGPS вскоре стала стандартной методологией для морского позиционирования нефтяных платформ, трубопроводов и т.д. Следующий шаг в повышении точности спутникового позиционирования был сделан по совету радиоастрономов, которые предложили заменить стандартные измерения дальностей GPS, основанные на синхронизации модулированного сигнала со спутника на приемник. Вместо этого они предложили проводить измерения на основных несущих частотах этих сигналов, точно так же, как они делали это с внегалактическими сигналами, поступающими, скажем, на два широко разнесенных радиотелескопа в так называемой очень длинной базовой интерферометрии, приводя в качестве побочного продукта к декартовым разностям координат между двумя телескопами. Это было началом сантиметрового позиционирования методом несущей фазы GPS, который позже был развит геодезистами в кинематическую GPS и сантиметровую навигацию. GPS теперь стал универсальным высокоточным квазиминутным инструментом позиционирования и навигации, создав основу для сотен новых приложений. Они включали в себя топографическую съемку и картографирование, позиционирование в морской технике, мониторинг местной динамики земной коры и тектоники плит, относительные вертикальные перемещения датчиков приливов и непрерывные трехмерные перемещения критических инженерных сооружений, таких как высокие здания, плотины, водохранилища и длинные подвесные мосты.
Первое предложение использовать спутники для навигации было сделано В.С. Шебашевичем в 1957 году. Эта идея родилась при исследовании возможности применения радиоастрономических технологий для аэронавигации. В ряде советских учреждений были проведены дальнейшие исследования для повышения точности навигационных определений, глобальной поддержки, повседневного применения и независимости от погодных условий. Результаты исследований были использованы в 1963 году для НИОКР по первой советской низкоорбитальной системе Цикада. В 1967 году был запущен первый советский навигационный спутник Космос-192. Навигационный спутник обеспечивал непрерывную передачу радионавигационного сигнала на частотах 150 и 400 МГц в течение всего срока эксплуатации.
Система из четырех спутников Цикада была введена в эксплуатацию в 1979 году. Навигационные спутники были выведены на круговые орбиты высотой 1000 км с наклоном 83° и равным распределением орбитальных плоскостей к экватору. Это позволяло пользователям захватывать один из спутников каждые полтора-два часа и фиксировать положение в течение 5-6 минут после сеанса навигации. В навигационной системе Цикада использовались односторонние измерения дальности от пользователя к спутнику. Наряду с совершенствованием бортовых спутниковых систем и навигационного оборудования большое внимание уделялось повышению точности определения и прогнозирования параметров орбит навигационных спутников.
Позже на спутниках Цикада была размещена приемно-измерительная аппаратура для обнаружения аварийных радиомаяков. Спутники принимали эти сигналы и ретранслировали их на специальные наземные станции, где производился расчет точных координат аварийных объектов (кораблей, самолетов и т. Д.). Спутники Цикада, отслеживающие радиообъявления бедствия, сформировали систему Коспас, которая вместе с американо-французско-канадской системой Сарсат построила интегрированную поисково-спасательную службу, которая спасла несколько тысяч жизней. Система космической навигации Цикада (и ее модернизация Цикада-М) предназначена для навигационного обеспечения военных пользователей и используется с 1976 года. В 2008 году пользователи Цикада и Цикада-М начали использовать систему ГЛОНАСС. и работа этих систем была остановлена.
Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигационных систем морскими пользователями привлекла всеобщее внимание к спутниковой навигации. Универсальная навигационная система была необходима для удовлетворения требований подавляющего большинства потенциальных пользователей.
На основе всесторонних исследований было решено выбрать орбитальную группировку, состоящую из 24 спутников, равномерно распределенных в трех орбитальных плоскостях, наклоненных под углом 64,8° к экватору. Спутники ГЛОНАСС выводятся на примерно круговые орбиты с номинальной высотой орбиты 19 100 км и периодом обращения 11 часов 15 минут 44 секунды. Благодаря значению периода стало возможным создать устойчивую орбитальную систему, которая, в отличие от GPS, не требует поддержки корректирующих импульсов в течение ее активного срока службы. Номинальный наклон обеспечивает глобальную доступность на территории Российской Федерации, даже когда несколько КА не работают.
При разработке высокоорбитальной навигационной системы возникли две проблемы. Первый касался взаимной синхронизации спутниковых шкал времени с точностью до миллиардных долей секунды (наносекунд).
Летные испытания российской высокоорбитальной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС начались в октябре 1982 года с запуска спутника Космос-1413. Система ГЛОНАСС была официально объявлена действующей в 1993 году. В 1995 году она была переведена в полноценную группировку (24 спутника ГЛОНАСС первого поколения). Большой недостаток, на который следовало обратить внимание, заключался в отсутствии гражданского навигационного оборудования и гражданских пользователей.
Положение улучшилось, когда в 2002 году была принята и запущена федеральная программа "Глобальная навигационная система на 2002-2011 годы".
В рамках данной федеральной программы были достигнуты следующие результаты:
- Сохранилась, модернизирована и введена в строй система ГЛОНАСС в составе спутников ГЛОНАСС-К. В настоящее время действуют две действующие глобальные спутниковые системы навигации: GPS и ГЛОНАСС.
- Модернизирован наземный диспетчерский сегмент, который вместе с орбитальной группировкой обеспечивает характеристики точности на уровне, сопоставимом с характеристиками GPS.
- Модернизированы Госстандарт времени и частоты и средства определения параметров вращения Земли.
- Разработаны прототипы дополнений ГНСС, большое количество образцов основных приемно-измерительных модулей, оборудование ПНТ гражданского и специального назначения и сопутствующие системы.
В настоящее время спектр приложений ГНСС-технологий становится все более и более широким. Для удовлетворения требований пользователей необходимо постоянно совершенствовать систему ГЛОНАСС, а также навигационное оборудование пользователя. В первую очередь это касается высокоточных приложений ГЛОНАСС, где необходима точность в реальном времени на уровне дециметра и сантиметра. Это также относится к приложениям, касающимся безопасности при эксплуатации воздушного, морского и наземного транспорта. Необходимы более высокая эффективность работы навигационных решений и помехоустойчивость ГЛОНАСС. Существует значительное количество специальных и гражданских приложений, где малые размеры и высокая чувствительность навигационного приемного оборудования имеют решающее значение.
Начиная с 2012 года система ГЛОНАСС движется в направлении эффективного решения задач ПНТ в интересах обороны, безопасности и социально-экономического развития страны в ближайшем и отдаленном будущем.
Уровень расширения возможностей ГЛОНАСС определяется рядом направлений развития, основными из которых являются:
- Развитие структуры орбитальной группировки ГЛОНАСС
- Переход на использование навигационных спутников нового поколения ГЛОНАСС-К с расширенными возможностями.
- Развитие наземного сегмента управления ГЛОНАСС, включая совершенствование сегмента орбиты и часов ГЛОНАСС
- Система дифференциальной коррекции и мониторинга
- Глобальная система высокоточного определения навигационной, орбитальной и часовой информации в реальном времени для гражданских пользователей.
2.1.1 Глобальные навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС
Система глобального позиционирования (GPS), первоначально Navstar GPS, является спутниковая радионавигационная система принадлежит правительству Соединенных Штатов и управляется Космическими войсками Соединенных Штатов. Это одна из глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), которая предоставляет информацию о геолокации и времени на приемник GPS в любом месте на Земле или рядом с ней, где есть беспрепятственная прямая видимость для четырех или более спутников GPS. Препятствия, такие как горы и здания, блокируют относительно слабые Сигналы GPS.
GPS не требует от пользователя передачи каких-либо данных и работает независимо от телефонного или интернет-приема, хотя эти технологии могут повысить полезность информации о местоположении GPS. GPS предоставляет важные возможности позиционирования военным, гражданским и коммерческим пользователям по всему миру. Правительство Соединенных Штатов создало систему, поддерживает ее и делает ее доступной для всех, у кого есть GPS-приемник.
Проект GPS был начат Министерством обороны США в 1973 году, когда первый прототип космического корабля был запущен в 1978 году, а полная группировка из 24 спутников была запущена в 1993 году. Первоначально использование GPS было ограничено военными США, а использование в гражданских целях было разрешено с 1980-х годов. в соответствии с указом президента Рональда Рейгана. Развитие технологий и новые требования к существующей системе привели к усилиям по модернизации GPS и внедрению следующего поколения спутников GPS Block IIIA и системы оперативного управления следующего поколения. Объявления вице-президента Эла Гора и администрации Клинтона.в 1998 году инициировал эти изменения, которые были санкционированы Конгрессом США в 2000 году.
В течение 1990-х качество GPS было снижено правительством США в рамках программы под названием Выборочная доступность; это было прекращено 1 мая 2000 года законом, подписанным президентом Биллом Клинтоном.
Служба GPS предоставляется правительством США, которое может выборочно отказать в доступе к системе, как это произошло с индийскими военными в 1999 году во время Каргильской войны, или в любой момент снизить качество службы. В результате несколько стран разработали или находятся в процессе создания других глобальных или региональных систем спутниковой навигации. Российская глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) была разработана одновременно с GPS, но до середины 2000-х годов страдала от неполного покрытия земного шара. ГЛОНАСС может быть добавлен к устройствам GPS, делая доступным больше спутников и позволяя определять положение быстрее и точнее с точностью до двух метров. КитайНавигационная спутниковая система BeiDou начала оказывать глобальные услуги в 2018 году и завершила свое полное развертывание в 2020 году. Есть также система позиционирования Европейского союза Галилео и индийская NavIC. Японская спутниковая система Quasi-Zenith - это спутниковая система дополнений GPS для повышения точности GPS в Азии и Океании, при этом спутниковая навигация не зависит от GPS, запланированная на 2023 год.
Когда в 2000 году была отменена выборочная доступность, точность GPS была около пяти метров (16 футов). Последний этап повышения точности использует полосу L5 и теперь полностью развернут. Приемники GPS, выпущенные в 2018 году и использующие диапазон L5, ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Карагандинский государственный технический университет
Тауирбаев А.Б.
Усовершенствование методов создания геодезических сетей с применением наземных способов
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
специальность 5В071100 - Геодезия и картография
Караганда 2021
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Допущен к защите
Зав. кафедрой__________
Хмыровой Е.Н.
"____"___________2021 г.
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
На тему: Усовершенствование методов создания геодезических сетей с применением наземных способов
по специальности: 5В071100 - Геодезия и картография
Выполнил Тауирбаев А.Б.
Руководитель
Ханнанов Р.Р.
Караганда 2021
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Специальность: 5В071100 - Геодезия и картография
кафедра Маркшейдерского дела и геодезии
Утверждаю:
Зав. кафедрой Хмырова Е.Н.
2021 г.
Задание
по дипломному проекту студента
Тауирбаев Алибек Болатович
(фамилия, имя, отчество)
1 Тема проекта Усовершенствование методов создания геодезических сетей с применением наземных способов
Утверждено приказом Министра образования и науки Республики Казахстан № 604 от 31 октября 2018 года, протокол № 5 от 28 декабря 2018 года, рабочим учебным планом, Академическим календарем специальности и решением Ученого совета от 27.01.2021г. (протокол №10)
2 Исходные данные к проекту (работе) задание к дипломной работам, отчеты по производственным практикам
3 Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
1 Виды и методы создания геодезических сетей
2 Применение ГНСС позиционирование при создании геодезических сетей и перспективы их развития
3 Создание геодезической сети для ведения мониторинга за устойчивостью бортов Качарского карьера
4 Усовершенствование путем внедрения ПО в геодезические работы
5 Экономика и организация картографо-геодезического
производства
6 Охрана труда и техника безопасности
7 Промышленная экология
АННОТАЦИЯ
Данная дипломная работа посвящена созданию геодезической сети для мониторинга за устойчивостью бортов Качарского карьера при использовании современных методов построение, с применением усовершенствованных ГННС технологии. Рассмотрен и произведен сравнительный анализ традиционных методов построения геодезической основы с усовершенствованными ГННС технологии. Цель дипломной работы заключалась в исследовании перспектив усовершенствование методов построение геодезической сети, обработки данных и внедрения программном обеспечении "Leica infinity", "программный комплекс AutoCAD", "Программный комплекс GeoniCS".
В результате анализа были выявлены все достоинства и недостатки традиционных методов построение геодезической основы, а также предоставлены пути усовершенствования.
Данная дипломная работа состоит из семи разделов.
В первом разделе были рассмотрены общие понятия об видах и методов создания геодезических сетей.
Во втором разделе рассмотрены были рассмотрены ГНСС системы и перспективы их развития.
В третьем разделе даны общие сведения об объекте, выполнение геодезических работ.
В четвертом разделе представлено усовершенствование путем внедрения ПО в геодезические работы.
В пятом разделе произведен прямой расчет производства и составлена смета на все проводимые геодезические работы.
В шестом разделе определены цели и задачи трудового законодательства в области охраны труда и техники безопасности при проведении геодезических работ.
В седьмом разделе рассмотрены взаимодействия промышленности и окружающей среды.
Объем дипломной работы составил 67 страниц.
Обозначения и сокращения
В настоящем дипломном проекте применяются следующие сокращения:
ГИС - географические информационные системы;
ГОСТ - государственный стандарт;
ГГС - государственная геодезическая сеть;
ГНС - государственная нивелирная сеть;
СГС - спутниковая геодезическая сеть;
GPS - Global Positioning System (Глобальная Навигационная Система);
GNSS - глобальная навигационная спутниковая система (Global Navigation Satellite System)
ПО - программное обеспечение;
ПК - персональный компьютер;
ГОК - горно-обогатительный комбинат;
IT - информационные технологии;
БС - базовые станции;
ЭДМ - (электронного измерения расстояния;
НКА - навигационный космический аппарат;
НСС - навигационные спутниковые системы;
м - метр;
см - сантиметр;
л - литр;
сек - секунда
СК - система координат;
СНиП - строительные нормы и правила;
ОТ - охрана труда;
ТБ - техника безопасности.
Содержание
Введение
10
1
Виды и методы создания геодезических сетей
12
1.1
Виды геодезических сетей
13
1.2
Методы создания опорных геодезических сетей
15
1.3
Государственная плановая и высотная геодезическая сеть
16
2
Применение ГНСС позиционирование при создании геодезических сетей и перспективы их развития
18
2.1
История и развитие ГНСС
19
2.1.1
Глобальные навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС
23
2.2
Создание геодезических сетей спутниковыми методами
25
2.3
Перспективы и развитие ГННС
27
3
Создание геодезической сети для ведения мониторинга за устойчивостью бортов Качарского карьера
27
3.1
Общие сведения об объекте и географо-экономические условия района расположения объекта
30
3.2
Виды возможных деформаций объекта
30
3.3
Развитие геодезической сети для ведения мониторинга
32
3.4
Методика инструментального контроля состояния устойчивости карьерных откосов с использованием GNSS технологий
34
4
Усовершенствование путем внедрения ПО в геодезические работы
39
4.1
Предпосылки усовершенствования, автоматизации геодезических вычислений
45
4.2
Виды и назначение современных ПО
45
4.3
Специализированные геодезические программы
48
5
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Экономика и организация картографо-геодезического
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
производства
54
5.1
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Нормирование труда
57
5.2
Составление прямого расчета геодезической сети Качарского карьера
61
5.3
Составление сметных работ на объекте
63
6
Охрана труда и техника безопасности
7
Промышленная экология
Заключение
65
Список используемых источников
67
Введение
В современной геодезии традиционные методы создания геодезических сетей продолжают использоваться, но уже не как основные. Усовершенствование новых технологий измерений и результатов их обработки в геодезии позволяет на принципиально новой основе создавать геодезические сети. Речь идет об использовании технологии ГНСС, которая является наиболее эффективным средством позиционирования. Вместе с тем при конкретной реализации возникает ряд вопросов, требующих проведения исследований и разработки методики измерений с обеспечением требуемой точности.
Прогресс в развитии высокоточного координатно-временного обеспечения в последние десятилетия во многом связан с использованием глобальных навигационных спутниковых систем. Применение методов космической геодезии позволило создавать так называемые спутниковые геодезические сети, что стало важным шагом в направлении повышения точности координатно-временного и навигационного обеспечения. Спутниковые геодезические сети принято выделять в противовес классическим. Классические сети создавались методами астрономических определений, полигонометрии, триангуляции, трилатерации, геометрического и тригонометрического нивелирования. Спутниковые - методами космической геодезии, в частности, с помощью таких ГНСС, как GPS и ГЛОНАСС. Современные государственные геодезические сети трех уровней:
- фундаментальная астрономо-геодезическая сеть;
- высокоточная геодезическая сеть;
- спутниковая геодезическая сеть первого класса.
При создание геодезической сети для мониторинга за устойчивостью бортов Качарского карьера использовались современные методы построение с применением ГННС технологии.
Взяв основную цель дипломной работы, можно выделить такие задачи:
- Проанализировать текущие состояние ГНСС;
- Рассмотреть усовершенствование методов создания геодезической сети;
- Построить сеть сгущения плановой и высотной основы;
- Изучить программное обеспечение по созданию геодезической сети;
- Проанализировать и сравнить специализированное ПО.
Выполняя данную дипломную работу мной были использованы программы по созданию геодезической сети leica infinity, trimble business center.
1.Виды и методы создания геодезических сетей
Виды геодезических сетей
Геодезическая контрольная сеть (также геодезическая сеть, опорная сеть, сеть контрольных точек или контрольная сеть) - это сеть, часто состоящая из треугольников, которые точно измеряются методами наземной геодезии или спутниковой геодезии. Геодезическая контрольная сеть состоит из стабильных, идентифицируемых точек с опубликованными значениями данных, полученными из наблюдений, которые связывают эти точки вместе. Классически управление подразделяется на горизонтальное и вертикальное управления, однако с появлением спутниковых навигационных систем, в частности GPS, это деление устаревает.
В теоретических исследованиях и практике геодезических работ особое внимание уделяется определению взаимного положения точек, как в плановом отношении, так и по высоте. Многолетний опыт выполнения такого рода работ позволил выработать основные принципиальные положения, которые следует неукоснительно соблюдать при организации геодезических измерений. Это позволяет свести к минимуму неизбежные ошибки, не допустить накопления погрешностей при переходе от точки к точке, полностью избавиться от грубых промахов. Такими принципами являются:
- переход от общего к частному;
- систематический контроль всех видов работ.
Принцип перехода от общего к частному позволяет существенно уменьшить накопление погрешностей измерений. В соответствии с этим принципом геодезические построения не должны быть однородными, а наоборот, должны создаваться в несколько этапов.
Сначала на территории страны была создана редкая сеть геодезических пунктов, координаты которых определены с высокой точностью. Затем эта сеть была сгущена сетями с меньшими расстояниями между пунктами, однако координаты пунктов этих более плотных сетей определялись соответственно с меньшей точностью. Такой принцип построения геодезических сетей позволяет обеспечить территорию страны пунктами с известными координатами такой плотности, которая необходима для производства топографических съемок, геодезического обеспечения различных инженерных работ и решения других важных проблем.
Геодезические сети представляют собой систему точек, определенным образом размещенных и закрепленных на местности. Положение этих точек в результате выполнения геодезических измерений и вычислений должно быть найдено в единой системе координат и высот. Геодезические сети, для точек которых получены только координаты X, Y или только высоты Н, называют плановыми или высотными. Если пункты, закрепленные на местности, имеют все три координаты X, Y, H, то образующие их геодезические сети называют планово-высотными.
В зависимости от роли в общей системе создания геодезической основы на данной территории, точности, назначения и густоты геодезической сети в соответствии с современной классификацией делят на государственные геодезические, сети сгущения и съёмочные сети.
Точную геодезическую сеть, имеющую координаты, распространяемые на всю территорию страны, являющуюся основой для построения других сетей, называют государственной геодезической сетью. Сеть, полученную в результате развития между пунктами государственной геодезической сети и связывающую их со съемочными сетями, называют геодезической сетью сгущения.
Согласно все геодезические сети по назначению и точности построения подразделяются на три большие группы:
- государственные геодезические сети (ГГС),
- геодезические сети сгущения (ГСС),
- геодезические съемочные сети.
Насущной задачей нынешнего периода является создание единой классификации всех существующих и перспективных геодезических сетей, которая бы соответствовала международным стандартам.
Государственная геодезическая сеть (ГГС) является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерно-технических задач. Плановая сеть создается методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации и их сочетаниями; высотная сеть создается построением нивелирных ходов и сетей геометрического нивелирования. Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1,2, 3 и 4 классов, различающиеся точностью измерений углов, расстояний и превышений, длиной сторон сети и порядком последовательного развития.
Государственная геодезическая сеть 1 класса, называемая еще астрономо-геодезической сетью (АГС), строится в виде полигонов периметром около 800 - 1000 км, образуемых триангуляционными или полигонометрическими звеньями длиной не более 200 км и располагаемыми по возможности вдоль меридианов и параллелей.
Государственная геодезическая сеть 2-го класса строится в виде триангуляционных сетей, сплошь покрывающих треугольниками полигоны, образованные звеньями триангуляции или полигонометрии.
Требования к точности измерения горизонтальных углов и расстояний в триангуляции приведены в таблице 1.1.1, в полигонометрии - в таблице 1.1.2.
Таблица 1.1.1
Требования к точности измерения горизонтальных углов и расстояний в триангуляции
Класс сети
Ср. кв. ошибка
измерения углов, сек
Относительная ошибка
базисных сторон
Длина стороны
треугольника
1
0.7
1 : 400 000
20 км
2
1.0
1 : 300 000
7 - 20 км
3
1.5
1 : 200 000
5 - 8 км
4
2.0
1 : 200 000
2 - 5 км
Таблица 1.1.2
Требования к точности измерения в полигонометрии
Класс сети
Ср. кв. ошибка
измерения углов, сек
Относительная ошибка
стороны хода
Длина стороны
хода
1
0.4
1 : 300 000
20 - 25 км
2
1.0
1 : 250 000
7 - 20 км
3
1.5
1 : 200 000
3 км
4
2.0
1 : 150 000
2 км
Кроме того, должны быть выполнены условия по количеству сторон в ходе, по длине периметра полигонов и некоторые другие.
Средние квадратические ошибки измерения превышений на 1 км хода в нивелирных ходах и сетях I, II, III, IY классов равны 0.8 мм, 2.0 мм, 5 мм и 10 мм соответственно; предельные ошибки на 1 км хода приняты равными 3 мм, 5 мм, 10 мм и 20 мм соответственно.
Для топографических установлены следующие нормы плотности пунктов ГГС:
- для съемок в масштабах 1: 25 000 и 1: 10 000 - 1 пункт на 50 - 60 км²;
- для съемок в масштабах 1: 5 000 - 1 пункт на 20 - 30 км²;
- для съемок в масштабах 1:2 000 и крупнее - 1 пункт на 5-15 км².
В труднодоступных районах плотность пунктов ГГС может быть уменьшена, но не более, чем в 1.5 раза. На территории городов, имеющих не менее 100 000 жителей или занимающих площадь в пределах городской черты не менее 50 км², плотность пунктов ГГС должна быть доведена до 1 пункта на 5 - 15 км². Геодезические сети сгущения (ГCС) являются планово-высотным обоснованием топографических съемок масштабов от 1:5000 до 1:500, а также служат основой для производства различных инженерно-геодезических работ. Они создаются методами триангуляции и полигонометрии. По точности измерения углов и расстояний полигонометрия ГСС бывает 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов - таблица 1.1.3.
Таблица 1.1.3
Точность измерения углов и расстояний полигонометрии
Разряд
сети
Ср. кв. ошибка
измерения углов, сек
Относительная ошибка
измерения расстояний
Разряд
сети
4 кл.
3.0
1 : 25 000
4 кл.
1 разр.
5.0
1 : 10 000
1 разр.
2 разр.
10.0
1 : 5 000
2 разр.
Следует подчеркнуть, что измерения в 4-м класс полигонометрии ГСС выполняются со значительно меньшей точностью, чем в 4-м классе ГГС. Плотность пунктов ГСС должна быть доведена до 1 пункта на 1 км2 на незастроенной территории и до 4 пунктов на 1 км2 на территории населенных пунктов и на промплощадках. Государственную геодезическую сеть 4 класса можно считать переходным видом сетей между ГГС и ГСС. Отметки пунктов ГСС определяются из нивелирования IY класса или из технического нивелирования.
Геодезические съемочные сети служат непосредственной основой топографических съемок всех масштабов. Они создаются всеми возможными геодезическими построениями; плотность их пунктов должна обеспечивать высокое качество съемки. Отметки пунктов съемочных сетей разрешается получать из технического нивелирования (при высоте сечения рельефа h 1 м) или из тригонометрического нивелирования (при высоте сечения h 1 м).
Существуют и другие виды геодезических сетей:
- фундаментальная астрономо-геодезическая сеть
- государственная фундаментальная гравиметрическая сеть
- доплеровкая геодезическая сеть
- космическая геодезическая сеть
- спутниковая геодезическая сеть 1-го класса
- спутниковая дифференциальная геодезическая сеть.
Создание геодезических сетей любого класса и разряда осуществляется по заранее разработанным и утвержденным проектам. В проекте должна быть составлена схема сети (схема размещения пунктов сети и их связей), обоснованы типы центров и знаков, определены объемы измерений и их точность, выбраны приборы для измерения углов, расстояний, превышений и разработана методика измерений. Проектирование триангуляции, трилатерации и сложных произвольных сетей выполняется, как правило, на ЭВМ по специальным программам.
Методы создания опорных геодезических сетей
Плановое положение пунктов геодезических сетей создают методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также другими методами, в частности, в последнее время наземно-космическими методами с использованием систем спутниковой навигации GPS. В ближайшей перспективе наземно-космический метод создания геодезических сетей, учитывая его доступность, точность и простоту реализации, будет основным.
Триангуляция - один из методов создания плановых геодезических сетей на основе построения и решения треугольников по измеренным углам. Триангуляция представляет собой систему примыкающих или перекрывающих друг друга треугольников, которые могут образовывать триангуляционный ряд или триангуляционную сеть. Сторону одного из треугольников измеряют непосредственно или получают косвенным путем, построив так называемую базисную сеть, состоящую, как правило, из ромбов с разными по длине диагоналями. Остальные стороны триангуляционного ряда или сети находят путём последовательного решения треугольников по углам и стороне, используя терему синусов. Известно, что для решения треугольника достаточно измерить в нём, кроме стороны, два угла. Однако при построении триангуляции в каждом треугольнике измеряют все три угла. Это позволяет проконтролировать результаты угловых измерений и, кроме того, в итоге специальных уравнительных вычислений несколько повысить точность конечного результата. С этой же целью измеряют длину не одной стороны ряда или сети, а двух и более. В случае необходимости в схеме триангуляции предусматривают перекрытие треугольников, что также улучшает качество построения. После того, как будут вычислены длины стороны треугольников, находят координаты их вершин. Для этого в качестве исходных данных необходимо иметь координаты одной из точек и дирекционный угол (азимут) одной из сторон сети. Затем по этим сторонам последовательно решают прямые геодезические задачи и таким образом определяют плановое положение вершин сети.
Основными достоинствами метода триангуляции являются его оперативность и возможность использования в разнообразных физико-географических условиях; большое число избыточных измерений в сети, позволяющих непосредственно в поле осуществлять надежный контроль всех измеренных величин; высокая точность определения взаимного положения смежных пунктов в сети, особенно сплошной. Метод триангуляции получил наибольшее распространение при построении государственных геодезических сетей.
Рисунок 1.2.1 - Сеть триангуляции
Рисунок 1.2.2 - Полигонометрический ход
Таблица 1.2.1
Основные характеристики триангуляционных сетей
Показатели
Для триангуляции класса
1
2
3
4
Средняя длина сторон, км
20-25
7-20
5-8
1-5
Средняя квадратическая погрешность измерения угла (сек)
0,7
1,0
1,5
2,0
Относительная погрешность выходной стороны
1
40000
1
30000
1
20000
1
10000
Относительная погрешность измеряемой стороны
-
-
-
-
Предельные значения невязок в треугольниках
3
4
6
8
Государственная плановая и высотная геодезическая сеть
Государственная плановая сеть подразделяется по точности на 4 класса: 1-й, 2-й, 3-й и 4-й.
Государственная сеть 1-го класса служит геодезической основой для построения всех остальных плановых сетей. С помощью этой сети на территории страны вводится единая система координат. Результаты измерения в сетях 1-го класса используются для решения научных геодезических задач.
Государственная геодезическая сеть 1-го класса создаётся в виде триангуляционных рядов, прокладываемых вдоль параллелей и меридианов на расстоянии примерно200-250 км друг от друга. Ряды, идущие вдоль параллелей и меридианов, пересекаясь друг с другом, образуют полигоны периметром 800-1000 км. Каждая из четырёх сторон этого полигона, называемая звеном, состоит из треугольников, близких к равносторонним, с расстоянием между вершинами не менее 20 км. На пересечениях звеньев триангуляции измеряют базисные стороны с относительной погрешностью, не превышающей 1:400 000. В пунктах лежащих на концах таких сторон, выполняют астрономические измерения широты, долготы и азимута.
Длины сторон полигонометрических ходов 1 класса измеряют с относительной ошибкой 1:300 000.
В тех районах, где по условиям местности построение триангуляции сопряжено со значительными трудностями, её заменяют ходами полигонометрии 1-го класса. Геодезическая сеть 1 класса является геодезической основой для дальнейшего развития сетей в единой системе координат на всей территории страны. Внутри полигонов 1 класса методами триангуляции и полигонометрии создается геодезическая сеть 2 класса. Базисные стороны в сетях триангуляции 2 класса измеряют не реже чем через 25 треугольников с относительной погрешностью не более 1:300 000, а стороны полигонометрии - не более 1:250 000.
Сеть геодезических пунктов 2 класса сгущают пунктами геодезических сетей 3 и 4 классов. Относительную допустимую ошибку измерения длин базисных сторон в триагуляции 3 и 4 классов принимают 1:200 000, а в полигонометрии - 1:200 000 и 1:150 000 соответственно.
Геодезические пункты государственной геодезической сети устанавливают таким образом, чтобы они по возможности равномерно покрывали территорию страны.
Полигонометрию, как и триангуляцию, разделяют на 4 класса. Точность определения полигонометрических пунктов должна быть одинаковой с точностью триангуляции тех же классов, аналогична последовательность развития этих сетей.
Съёмочные сети непосредственно обеспечивают съёмки конкретных участков. Они строятся как развитие сетей сгущения и, следовательно, имеют привязку к государственной сети. Иногда съёмочная сеть строится для небольших участков совершенно самостоятельно (свободная сеть).
Предельные длины теодолитных ходов и длины линий в этих ходах ограничиваются в зависимости от масштаба съемки. Прокладка висячего хода допускается как исключение, по возможности его следует избегать.
Высотная геодезическая сеть также подразделяется на сеть государственную, сеть сгущения и съёмочную сеть. Государственная геодезическая высотная основа, как и плановая, строится в соответствии с принципом перехода от общего к частному и подразделяется на четыре класса. Все четыре класса создаются методом геометрического нивелирования. Нивелирные ходы I класса связывают уровни всех морей и океанов, омывающих нашу страну, и выполняются с наивысшей точностью. Нивелирная сеть 1 - го класса имеет наивысшую точность. Ходы нивелирования 1-го класса прокладывают по специально разработанным, с учётом геофизической ситуации, маршрутам между основными морями. Средняя квадратическая погрешность нивелирования составляет 0.5 мм на 1 км хода при систематической ошибке не более 0.05 мм. Характерной особенностью нивелирования первого класса является то, что его периодически повторяют по тем же маршрутам, в результате чего получают данные для анализа вертикальных движений земной коры.
Закрепление главной высотной геодезической основы на местности выполняется независимо от класса нивелирования постоянными знаками через 5-7 км, а в труднодоступных районах - через 10-15 км. Кроме того, для закрепления точек нивелирных ходов используются долговременные каменные или железобетонные сооружения, в цокольной части которых на цементном растворе устанавливают стенные реперы и марки. Такие же реперы могут устанавливаться в отвесных скалах. Нивелирные ходы 1 и 2 классов закрепляются дополнительно через 50-60 км фундаментальными (капитальными) реперами, обеспечивающими стабильность закреплённой точки в течение продолжительного времени. В тех случаях, когда для съемок в масштабе 1:500 - 1:5000 плотность пунктов государственной сети недостаточна, создается нивелирная сеть сгущения. Ее создают проложением отдельных ходов, как нивелирование II, III и IУ классов, но с некоторыми изменениями характеристик ходов (по точности, по длине ходов и т.д.).
2. Применение ГНСС позиционирование при создании геодезических сетей и перспективы их развития
2.1 История и развитие ГНСС
Спутниковая система позиционирования зародилась как продолжение наземной геодезии. Когда первый спутник "Спутник-1" начал вращаться вокруг Земли в 1957 году, геодезисты в нескольких странах поняли, что спутники обладают значительным потенциалом в качестве инструмента геодезического позиционирования и навигации. Основные технологии наземной геодезии того времени, в частности триангуляция, траверсированное и точное нивелирование, были медленными и громоздкими, главным образом из-за эффекта кривизны поверхности Земли, который ограничивал диапазон измерений наблюдениями теодолита между точками, расположенными на вершинах холмов, наблюдательными башнями и триангуляционными мачтами. Появление ЭДМ в 1960-х годах помогло наземной геодезии, но на нее тоже повлияло то же ограничение, а именно короткость наблюдаемых диапазонов ЭДМ из-за кривизны Земли. Орбитальные спутники Земли не страдали этим недостатком. Их можно было наблюдать одновременно из нескольких точек на Земле, и поэтому производились измерения направления и дальности, при условии, что космические аппараты не были скрыты высокими природными объектами или высокими искусственными сооружениями. Это привело к появлению нескольких новых методов спутниковой геодезии.
Первой из них была спутниковая триангуляция, которая первоначально использовалась для дополнения и укрепления наземных триангуляционных сетей. Спутниковая триангуляция состояла из геодезических измерений направления, полученных на основе фотографий высокой мощности спутниковых орбит, сделанных на звездном фоне звезд с известным прямым восхождением и склонением. Несколько лет спустя за этим последовали измерения дальности до спутников, выполненные с привязанного к Земле оборудования ЭДМ до угловых кубических отражателей, размещенных на ранних спутниках. Методология, использовавшаяся до сих пор, была продолжением геодезической астрономии, мало связанной с физической геодезией. Эта ситуация значительно изменилась при использовании доплеровского сдвига сигнала, передаваемого со спутника, для получения дифференциальных измерений дальности, которые вместе с известной кеплеровой орбитой спутника могут привести к относительно быстрому методу позиционирования или навигации. Кеплеровское орбитальное движение спутников основано в первую очередь на гравитационном поле Земли, что является предметом экспертизы практиков физической геодезии.
Этот технический прогресс породил Транзит-Допплер, первую технологию спутниковой навигации. Транзит-доплер использовался в конце 1970-х-начале 1980-х годов не только для позиционирования морских кораблей и подводных лодок, всплывающих в полярных районах, но и для укрепления и масштабирования национальных и континентальных наземных триангуляционных сетей. Позиционирование транзитно-доплеровским методом с разумной степенью точности занимает несколько минут, а, следовательно, исключает его использование в качестве полноценной навигационной методики, требующей квазиминутного позиционирования.
Тесная связь между ранним GPS и геодезией была дополнительно продемонстрирована принятием WGS84, Всемирной геодезической системы 1984 года, в качестве основы трехмерной системы координат GPS. Поскольку GPS родился во время холодной войны, он был объявлен американской военной навигационной системой с полным доступом к НАТО, но только ограниченным доступом и пониженной точностью позиционирования для гражданских пользователей. Эта так называемая выборочная доступность дала зеленый свет гражданскому геодезическому сообществу для разработки новых методологий. Были разработаны две новые дифференциальные методики. Первым был метод дифференциального GPS, который улучшил относительную точность позиционирования GPS на один порядок, вплоть до нескольких метров. В результате DGPS вскоре стала стандартной методологией для морского позиционирования нефтяных платформ, трубопроводов и т.д. Следующий шаг в повышении точности спутникового позиционирования был сделан по совету радиоастрономов, которые предложили заменить стандартные измерения дальностей GPS, основанные на синхронизации модулированного сигнала со спутника на приемник. Вместо этого они предложили проводить измерения на основных несущих частотах этих сигналов, точно так же, как они делали это с внегалактическими сигналами, поступающими, скажем, на два широко разнесенных радиотелескопа в так называемой очень длинной базовой интерферометрии, приводя в качестве побочного продукта к декартовым разностям координат между двумя телескопами. Это было началом сантиметрового позиционирования методом несущей фазы GPS, который позже был развит геодезистами в кинематическую GPS и сантиметровую навигацию. GPS теперь стал универсальным высокоточным квазиминутным инструментом позиционирования и навигации, создав основу для сотен новых приложений. Они включали в себя топографическую съемку и картографирование, позиционирование в морской технике, мониторинг местной динамики земной коры и тектоники плит, относительные вертикальные перемещения датчиков приливов и непрерывные трехмерные перемещения критических инженерных сооружений, таких как высокие здания, плотины, водохранилища и длинные подвесные мосты.
Первое предложение использовать спутники для навигации было сделано В.С. Шебашевичем в 1957 году. Эта идея родилась при исследовании возможности применения радиоастрономических технологий для аэронавигации. В ряде советских учреждений были проведены дальнейшие исследования для повышения точности навигационных определений, глобальной поддержки, повседневного применения и независимости от погодных условий. Результаты исследований были использованы в 1963 году для НИОКР по первой советской низкоорбитальной системе Цикада. В 1967 году был запущен первый советский навигационный спутник Космос-192. Навигационный спутник обеспечивал непрерывную передачу радионавигационного сигнала на частотах 150 и 400 МГц в течение всего срока эксплуатации.
Система из четырех спутников Цикада была введена в эксплуатацию в 1979 году. Навигационные спутники были выведены на круговые орбиты высотой 1000 км с наклоном 83° и равным распределением орбитальных плоскостей к экватору. Это позволяло пользователям захватывать один из спутников каждые полтора-два часа и фиксировать положение в течение 5-6 минут после сеанса навигации. В навигационной системе Цикада использовались односторонние измерения дальности от пользователя к спутнику. Наряду с совершенствованием бортовых спутниковых систем и навигационного оборудования большое внимание уделялось повышению точности определения и прогнозирования параметров орбит навигационных спутников.
Позже на спутниках Цикада была размещена приемно-измерительная аппаратура для обнаружения аварийных радиомаяков. Спутники принимали эти сигналы и ретранслировали их на специальные наземные станции, где производился расчет точных координат аварийных объектов (кораблей, самолетов и т. Д.). Спутники Цикада, отслеживающие радиообъявления бедствия, сформировали систему Коспас, которая вместе с американо-французско-канадской системой Сарсат построила интегрированную поисково-спасательную службу, которая спасла несколько тысяч жизней. Система космической навигации Цикада (и ее модернизация Цикада-М) предназначена для навигационного обеспечения военных пользователей и используется с 1976 года. В 2008 году пользователи Цикада и Цикада-М начали использовать систему ГЛОНАСС. и работа этих систем была остановлена.
Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигационных систем морскими пользователями привлекла всеобщее внимание к спутниковой навигации. Универсальная навигационная система была необходима для удовлетворения требований подавляющего большинства потенциальных пользователей.
На основе всесторонних исследований было решено выбрать орбитальную группировку, состоящую из 24 спутников, равномерно распределенных в трех орбитальных плоскостях, наклоненных под углом 64,8° к экватору. Спутники ГЛОНАСС выводятся на примерно круговые орбиты с номинальной высотой орбиты 19 100 км и периодом обращения 11 часов 15 минут 44 секунды. Благодаря значению периода стало возможным создать устойчивую орбитальную систему, которая, в отличие от GPS, не требует поддержки корректирующих импульсов в течение ее активного срока службы. Номинальный наклон обеспечивает глобальную доступность на территории Российской Федерации, даже когда несколько КА не работают.
При разработке высокоорбитальной навигационной системы возникли две проблемы. Первый касался взаимной синхронизации спутниковых шкал времени с точностью до миллиардных долей секунды (наносекунд).
Летные испытания российской высокоорбитальной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС начались в октябре 1982 года с запуска спутника Космос-1413. Система ГЛОНАСС была официально объявлена действующей в 1993 году. В 1995 году она была переведена в полноценную группировку (24 спутника ГЛОНАСС первого поколения). Большой недостаток, на который следовало обратить внимание, заключался в отсутствии гражданского навигационного оборудования и гражданских пользователей.
Положение улучшилось, когда в 2002 году была принята и запущена федеральная программа "Глобальная навигационная система на 2002-2011 годы".
В рамках данной федеральной программы были достигнуты следующие результаты:
- Сохранилась, модернизирована и введена в строй система ГЛОНАСС в составе спутников ГЛОНАСС-К. В настоящее время действуют две действующие глобальные спутниковые системы навигации: GPS и ГЛОНАСС.
- Модернизирован наземный диспетчерский сегмент, который вместе с орбитальной группировкой обеспечивает характеристики точности на уровне, сопоставимом с характеристиками GPS.
- Модернизированы Госстандарт времени и частоты и средства определения параметров вращения Земли.
- Разработаны прототипы дополнений ГНСС, большое количество образцов основных приемно-измерительных модулей, оборудование ПНТ гражданского и специального назначения и сопутствующие системы.
В настоящее время спектр приложений ГНСС-технологий становится все более и более широким. Для удовлетворения требований пользователей необходимо постоянно совершенствовать систему ГЛОНАСС, а также навигационное оборудование пользователя. В первую очередь это касается высокоточных приложений ГЛОНАСС, где необходима точность в реальном времени на уровне дециметра и сантиметра. Это также относится к приложениям, касающимся безопасности при эксплуатации воздушного, морского и наземного транспорта. Необходимы более высокая эффективность работы навигационных решений и помехоустойчивость ГЛОНАСС. Существует значительное количество специальных и гражданских приложений, где малые размеры и высокая чувствительность навигационного приемного оборудования имеют решающее значение.
Начиная с 2012 года система ГЛОНАСС движется в направлении эффективного решения задач ПНТ в интересах обороны, безопасности и социально-экономического развития страны в ближайшем и отдаленном будущем.
Уровень расширения возможностей ГЛОНАСС определяется рядом направлений развития, основными из которых являются:
- Развитие структуры орбитальной группировки ГЛОНАСС
- Переход на использование навигационных спутников нового поколения ГЛОНАСС-К с расширенными возможностями.
- Развитие наземного сегмента управления ГЛОНАСС, включая совершенствование сегмента орбиты и часов ГЛОНАСС
- Система дифференциальной коррекции и мониторинга
- Глобальная система высокоточного определения навигационной, орбитальной и часовой информации в реальном времени для гражданских пользователей.
2.1.1 Глобальные навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС
Система глобального позиционирования (GPS), первоначально Navstar GPS, является спутниковая радионавигационная система принадлежит правительству Соединенных Штатов и управляется Космическими войсками Соединенных Штатов. Это одна из глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), которая предоставляет информацию о геолокации и времени на приемник GPS в любом месте на Земле или рядом с ней, где есть беспрепятственная прямая видимость для четырех или более спутников GPS. Препятствия, такие как горы и здания, блокируют относительно слабые Сигналы GPS.
GPS не требует от пользователя передачи каких-либо данных и работает независимо от телефонного или интернет-приема, хотя эти технологии могут повысить полезность информации о местоположении GPS. GPS предоставляет важные возможности позиционирования военным, гражданским и коммерческим пользователям по всему миру. Правительство Соединенных Штатов создало систему, поддерживает ее и делает ее доступной для всех, у кого есть GPS-приемник.
Проект GPS был начат Министерством обороны США в 1973 году, когда первый прототип космического корабля был запущен в 1978 году, а полная группировка из 24 спутников была запущена в 1993 году. Первоначально использование GPS было ограничено военными США, а использование в гражданских целях было разрешено с 1980-х годов. в соответствии с указом президента Рональда Рейгана. Развитие технологий и новые требования к существующей системе привели к усилиям по модернизации GPS и внедрению следующего поколения спутников GPS Block IIIA и системы оперативного управления следующего поколения. Объявления вице-президента Эла Гора и администрации Клинтона.в 1998 году инициировал эти изменения, которые были санкционированы Конгрессом США в 2000 году.
В течение 1990-х качество GPS было снижено правительством США в рамках программы под названием Выборочная доступность; это было прекращено 1 мая 2000 года законом, подписанным президентом Биллом Клинтоном.
Служба GPS предоставляется правительством США, которое может выборочно отказать в доступе к системе, как это произошло с индийскими военными в 1999 году во время Каргильской войны, или в любой момент снизить качество службы. В результате несколько стран разработали или находятся в процессе создания других глобальных или региональных систем спутниковой навигации. Российская глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) была разработана одновременно с GPS, но до середины 2000-х годов страдала от неполного покрытия земного шара. ГЛОНАСС может быть добавлен к устройствам GPS, делая доступным больше спутников и позволяя определять положение быстрее и точнее с точностью до двух метров. КитайНавигационная спутниковая система BeiDou начала оказывать глобальные услуги в 2018 году и завершила свое полное развертывание в 2020 году. Есть также система позиционирования Европейского союза Галилео и индийская NavIC. Японская спутниковая система Quasi-Zenith - это спутниковая система дополнений GPS для повышения точности GPS в Азии и Океании, при этом спутниковая навигация не зависит от GPS, запланированная на 2023 год.
Когда в 2000 году была отменена выборочная доступность, точность GPS была около пяти метров (16 футов). Последний этап повышения точности использует полосу L5 и теперь полностью развернут. Приемники GPS, выпущенные в 2018 году и использующие диапазон L5, ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
