Reteaua Geodezica de Sprijin

CAPITOLUL I.

DESCRIERE GENERALĂ

* Studiu de caz: Reabilitarea liniei de cale ferată Frontieră – Curtici – Simeria parte componentă a Coridorului IV Pan – European, pentru circulația trenurilor cu viteză maximă de 160 km/h, zona Curtici

1.1 Scopul și importanța proiectului

Acest proiect, are ca obiect construirea Coridorului IV Paneuropean, care se desfășoară pe teritoriul României de la Arad până la Cutici și face parte dintr-o măsură mai amplă, având drept scop modernizarea și dezvoltarea infrastructurii feroviare de interes național, astfel încât să se asigure creșterea gradului de siguranță a vitezei de deplasare și îmbunătățirea condițiilor de transport.

Proiectul ”Reabilitarea liniei c.f. Frontieră – Curtici – Simeria parte componentă a Coridorului IV Pan – European pentru circulația trenurilor cu viteza maximă de 160 km/h” – Secțiunea: Curtici – Simeria (Tronsoanele 2 și 3), face parte din proiectul de modernizarea rutei nordice a Coridorului IV Pan-European (Constanța – București – Brașov – Alba Iulia – Curtici) de pe teritoriul românesc, care poate fi considerată axa principală de transport feroviar dintre

țările vest europene și Marea Neagră (portul Constanța). Pentru acest Coridor de transport feroviar, aflat în diverse de stadii de realizare a modernizării, prin soluția proiectată, se asigură circulația cu viteza maximă de 160 km/h pentru trenurile de călători și de 120 km/h pentru trenurile de marfă, se adoptă sistemului de control și semnalizare a trenurilor, ERTMS/ETCS.

Secțiunea Km 614 – Simeria are o lungime totală de 144 km. Traseul se înscrie pe toată lungimea sa pe Valea Mureșului. Cea mai mare parte a traseului se desfășoară pe malul drept al râului. Linia se desfășoară pe cca 40% din lungime paralel și în imediata vecinătate a drumului național DN7. Pe toată linia sunt amplasate 18 stații de cale ferată: Ghioroc, Păuliș, Radna, Milova, Conop, Bârzava, Bătuța, Vărădia, Săvârșin, Ilteu, Zam, Câmpuri Surduc, Gurasada, Ilia,

Brănișca, Mintia, Deva, Simeria și 13 halte doar pentru transportul de călători. Din punct de vedere administrativ proiectul este situat pe raza județelor Arad și Hunedoara, iar calea ferată este în administrarea Sucursalei Centrului Regional de Exploatare, Întreținere și Reparații C.F. Timișoara. Linia de cale ferată este dublă și electrificată.

Această viteză tehnică mică este determinată de elementele geometrice ale căii, tehnologii vechi, structuri ce nu permit viteze mari, defecte și degradări ale structurilor.

Elementele geometrice ale traseului în plan corespund dezvoltării acestor viteze de proiectare și măsurătorile s-au materializat în: planuri de situație, profile longitudinale și transversale.

Prin aplicarea soluțiilor tehnice în cadrul proiectului se obțin următoarele avantaje:

modernizarea liniei de cale ferată;

ameliorarea geometriei traseului de cale ferată prin realizarea unor porțiuni de

variante de traseu pentru linie dublă electrificată;

modernizarea liniei de cale ferată existente;

porțiunile rămase în afara variantei de traseu vor fi demontate integral pe unele

zone sau demontate parțial (un fir) și păstrarea circulației pe un fir;

lucrări de protecția mediului, reabilitărea echipamenteleor existente aferente.

1.2 Morfologia și topografia terenului

Variația de nivel pe cei 41 km de cale ferată este cuprinsă între cotele de nivel Marea Neagră: 197.00 m (la Simeria) și 171.00 m(la Gurasada).

Arealul investigat face parte din Câmpia Aradului, fiind localizat la nord de Culoarul Mureșului. Traseul viitoarei căi ferate se desfașoară pe zona de câmpie înaltă cu altitudini maxime de până la 100 m.

Zona studiată a traseului proiectat este constituită din lunca largă și terasele extinse ale Mureșului (malul drept) și a afluenților săi, relieful – monoton, fiind brăzdat pe alocuri doar de pâraie sezoniere și canale de desecare.

Energia de relief este scăzută, terenul având o pantă ușoară (0.2 – 0.8 ‰) de la est la vest, dominante fiind procesele de pluvio-denudare, eroziune a malurilor, precum și cele de transport și acumulare.

1.3 Geologia zonei

Din punct de vedere geologic întregul traseu se înscrie în structura cuaternara a teraselor râului Mureș.

Grosimea acestor depozite variază între 15 – 50 m, dar poate atinge până la 100 m pe anumite porțiuni. La baza acestora se găsește sedimetarul pannonian reprezentat în principal printr-o alternanță de argile și nisipuri cu intercalații subțiri de pietrișuri.

În mod specific în zona traseului apar cu precădere următoarele trei nivele stratigrafice:

-depozite aparținând terasei superioare (Pleistocen superior qp33) – pietrișuri și nisipuri, cu intercalații de argile roșcate și depozite loesside noi;

-depozite aparținând terasei joase (Holocen inferior qh1) – pietrișuri și nisipuri

-depozite aparținând luncii și zonei de divagare (Holocen superior qh2) – pietrișuri și nisipuri.

1.3.1 Hidrologia zonei

Principalul curs de apa este râul Mureș, care se desfășoară la sud de zona investigată și are o lungime de 220 km pe sectorul aferent județului Arad. Panta râului pe acest sector este redusă fiind de numai 0.3 ‰. Debitul multianual estimat este de 165 m3/s la intrarea în județ și respectiv 177 m3/s în zona de frontieră. Afluenții săi principali sunt: Petriș, Troias, Bârzava și Cladova precum și o serie de canale: Canalul de Sub Vii, Canalul Criș, Valea Forgacea și

1.3.2 Vegetatia și fauna zonei

În această zonă se regăsește un amestec de vegetație tipică de luncă cu vegetație de silvostepă, care ocupă în prezent suprafețe restrânse datorită extinderii terenurilor agricole.

Pajiștile secundare existente sunt alcătuite în principal din păiușuri (Festuca sulcata, Festuca pseudovina, Festuca valesiaca), peliniță (Artemisia austriaca), bărboasă (Botriochloa ischaemum sau Andropogon ischaemum), sadină (Chrysopogon gryllus), etc.

Zonele împădurite sunt prezente cu totul sporadic în regiunea studiată, sunt întâlnite local “pâlcuri” de stejar în amestec cu frasin și ulm.

În zonele de luncă (în special zona văii Mureșului dar și a afluenților acesteia) apare vegetația azonală și intrazonală reprezentată prin pajiști cu iarbă moale (Agrostis stolonifera), coada vulpii (Alopecurus pratensis) alături de vegetația hidrofilă, specifică zonelor cu umiditate excesivă: (pir, papură, stuf, pipirig, rogoz, etc.).

Din punct de vedere faunistic, regiunea situată la vest de municipiul Arad este reprezentată prin graur, potârniche și, subordonat dropie și eretele alb (dintre păsări), iar dintre rozătoare, popândăul și hârciogul; râul Mureș oferă (în sectorul de câmpie) condiții optime dezvoltării crapului și cleanului.

1.3.3 Climatul zonei

În zonele de deal temperaturile scad , iar cantitățile precipitațiilor și stabilitatea stratului de zăpadă este în creștere. Zona pe care este amplasată linia de cale ferată aparține sectorului cu climă temperat continentală. În zonele de câmpie verile sunt calde, cu precipitatii moderate, iar iernile reci.

Regiunea este caracterizată de o climă temperat continentală, cu specific de câmpie, luncă și silvostepă.

Zona investigată, se caracterizează prin următoarele valori de temperatură și precipitații:

Temperatura aerului:

– temperatura medie anuală este cuprinsă între 10C și 11C (10.8oC maăsurată la stația meteorologică Arad);

-temperatura medie a lunii celei mai calde (iulie) este cuprinsă între 21C și 22C (21.4oC măsurată la stația meteorologică Arad);

-temperatura medie a lunii celei mai reci (ianuarie) este de -10C și 10C (-1.1oC măsurată la stația meteorologică Arad);

Precipitații atmosferice:

-cantități medii anuale între 500 și 600 mm (577 mm / an la Arad);

-cantități medii lunare maxime – iulie, 50 – 60 mm (67.6 mm la Arad);

-cantități medii lunare minime – ianuarie, 30 – 40 mm (34.3 mm la Arad);

Perioadele frecvente de incălzire întrerup continuitatea stratului de zăpadă, durata medie anuală fiind de 34 zile, iar grosimea acestuia este de maxim 5 – 10 cm in zona Arad, numărul mediu anual al zilelor de îngheț fiind de circa 90 zile.

Conform hărții cu repartiția după indicele de umiditate (Im) Thornthwaite, arealul se încadrează la "tip I climatic" cu un Im = – 20 ÷ 0.

Conform STAS 1709/1 – 90 tronsonul Pecica – Arad prezintă un indice de îngheț Imed3/30=460, (in oC zile) și un indice maxim de îngheț Imax 30=520 (in oC zile).

Conform STAS 6054-77 adâncimea de îngheț este de 70 – 80 cm.

Conform SR 174-1 (iulie 1997) amplasamentul se încadrează la "zona caldă".

Frecvențele medii anuale înregistrate la Arad pun în evidență o predominanță a vânturilor din Sud – Est (13.7 %) și Sud (13.0 %), acestea fiind urmate de cele din Nord (12.4 %), Nord Vest (10.7 %) și Sud Vest (10.0%); frecvența medie anuală a “calmului” înregistrează la Arad valoarea de 21.3 %.

1.3.4 Date privind solurile regiunii

Conform Enciclopediei Geografice a României – în zona culoarului de autostradă și în zonele adiacente acestuia (ce aparțin Câmpiei Aradului) se evidențiază printr-o gamă variată de soluri, ca urmare a diversității rocilor / pământurilor de solifiere, cât și a variației adâncimii nivelului hidrostatic al apei freatice. Solurile existente în zona arealului cercetat sunt reprezentate prin: cernoziomuri și cernoziomuri carbonatice freatic umede, aluviuni și soluri aluviale, iar local, soluri halomorfe (solnețuri, solodii) și hidromorfe (lăcoviști).

1.3.5 Date privind seismicitatea zonei

Conform SR 11100/1-93 privind macrozonarea seismică a teritoriului României, amplasamentul investigat se situează în zona de gradul 71 (scara MSK – indicele corespunzând unei perioade de revenire de 50 de ani).

Conform Normativului P100 – 1/2006, privind proiectarea antiseismică a construcțiilor pentru cutremure având un interval mediu de recurență IMR = 100 ani, zonarea valorii de vârf a accelerației terenului pentru proiectare este ag = 0.16g, iar valoarea perioadei de colț este

Tc = 0.7s.

CAPITOLUL II.

NOȚIUNI GENERALE DESPRE METODELE STUDIATE

Lucrările topografice și cadastrale au ca sprijin documentațiile cartografice care analizează sistemele de referință utilizate în rezolvarea acestor probleme, sisteme ce au fost și sunt de actualitate în realizarea bazelor de reprezentare topografică și cadastrală. Aceste sisteme sunt analizate din punct de vedere calitativ având la bază un studiu a deformațiilor ce se realizează în cadrul fiecărei reprezentări cartografice. Pentru teritoriul țării noastre au fost utilizate pentru reprezentăriile cartografice proiecția stereografică 1933, proiecția cilindrică transversală Gauss – Kruger și proiecția stereografică 1970 , care au avut ca bază de reprezentare elipsoidul Krasowski. Apariția tehnologiilor moderne de preluare a măsimilor topografice tip GPS au ca bază de reprezentare a poziției punctelor un elipsoid WGS – 84, având parametrii diferiții de elipsoidul Krasowski urmând ca prin programe speciale să se realizeze transcalculul coordonatelor de pe un elispoid pe altul.

2.1. Elipsoidul de referintă

Cercetările teoretice precum și prelucrarea rezultatelor diferitelor lucrări astronomo-geodezice, au arătat că cea mai simplă figură matematică și în același timp cea mai apropiată de geoid este elipsoidul de rotație cu o turtire mică la poli. Figura Pământului poate fi considerată, într-o aproximație de ordinul doi, ca fiind elipsoid de rotație.Se acceptă că figura normală a Pământului este un elipsoid de nivel, adică un elipsoid de revoluție care este suprafața echipotențiala a unui câmp gravific normal. Acceptând această definiție funcția potențială U(x, y, z)este :

(2.1)

și este determinată în cazul în care se cunosc:

– forma elipsoidului de rotație (cu semiaxele a și b) , masa totală M,

– viteza unghiulară .

Pentru a putea folosi suprafața elipsoidului în prelucrarea măsurătorilor geodezice trebuie să se stabilească cele mai apropiate dimensiuni ale elipsoidului de dimensiunile Pământului si încadrarea corectă a elipsoidului, cu dimensiunile deduse, în corpul sferei Pământului, adică să se orienteze corect elipsoidul. Determinărea figurii Pământului se rezolvă după datele măsurătorilor geodezice, astronomice și gravimetrice se determină dimensiunile elipsoidului de rotație punând condiția ca din punct de vedere geometric să fie cât mai apropiat de geoid. Apoi, în raport cu acest elipsoid se determină nepotrivirile dintre el și geoid în toate punctele sale ceea ce rezolvă problema determinării figurii sale.

Nepotrivirea în înălțime a geoidului față de elipsoidul stabilit și orientat în corpul Pământului poate să ajungă până la 100-150 m. Abaterea suprafeței fizice a Pământului care ajunge la câteva mii de metri. Aceste abateri ale suprafeței fizice a Pământului față de geoid și ale geoidului față de elipsoid, nu pot fi neglijate și de aceea trebuie să se țină seama de nesuprapunerea acestor suprafețe. Din această cauză, datele geodezice măsurate direct pe suprafața fizică a Pământului, se proiectează pe suprafața elipsoidului. Proiecțiile datelor măsurate pe suprafața elipsoidului se obțin prin introducerea corecțiilor respective în valorile măsurate direct. După proiectarea rezultatelor măsurătorilor geodezice directe pe suprafața elipsoidului se poate face o prelucrare riguros matematică a lor.

Una dintre problemele de bază ale geodeziei superioare este determinarea dimensiunilor elipsoidului general care are cea mai apropiată formă de figura Pământului în întregul său și care se obține în următoarele condiții:

– coincidența centrului elipsoidului cu centrul de greutate al Pământului și planul ecuatorului său cu planul ecuatorului pământesc;

– egalitatea volumelor elipsoidului și geoidului;

– suma pătratelor nepotrivirilor în înălțime a suprafeței geoidului față de suprafața elipsoidului să fie minimă.

Parametrii geometrici prin care poate fi definit geometric un elipsoid de rotație sunt:

a = OA = OB – semiaxa mare (raza ecuatorială);

b = OC = OD – semiaxa mică;

f = (a – b)/a – turtirea (geometrică);

E = – excentricitatea liniară;

e = – prima excentricitate numerică;

e’ = – a doua excentricitate numerică.

Elipsoidul de referință, adică elipsoidul folosit la un moment dat, într-o țară sau în mai multe țări, pentru rezolvarea problemelor geodezice este un elipsoid de rotație cu turtire mică la poli. Elipsoidul de rotație poate fi definit prin doi parametri geometrici menționați, dintre care unul trebuie să fie liniar.

Ecuația generală a unui elipsoid dat, exprimată sub forma implicită:

este puțin folosită în geodezia elipsoidală. În mod normal se operează cu ecuațiile parametrice, în funcție de coordonatele B și L, adică:

X = X(B, L)

Y = Y(B, L)

Z = Z(B).

Ecuațiile parametrice ale elipsoidului de rotație sunt:

unde,

În lucrările mari geodezice se alege un punct căruia i se determină longitudinea, latitudinea și azimutul locului pe elipsoidul de referință prin metode astronomice. Acest punct se numește “punct astronomic fundamental unic” și reprezintă punctul pe care se orientează elipsoidul. Coordonatele acestui punct sunt transmise apoi în rețeaua geodezică de stat a țării.

2.2 Caracteristicile sistemului de proiecție Stereografică 1970

Sistemul de proiecție stereografic 1970 are la bază principiile și formulele aplicate și în sistemul de proiecție stereografic 1930 ce au fost definite de geodezul francez H. ROUSSILHE în 1924.

Proiecția stereografică 1970 este o proiecție azimutală, perspectivă, oblică, conformă, pe plan secant unic, care păstrează nedeformate unghiurile și deformează în mod radial lungimile și suprafețele. Această proiecție a fost legiferată în România în anul 1971 și a devenit operațională încă din anul 1972, fiind aplicabilă în domeniul civil, pentru toate lucrările geodezice, fotogrammetrice și cartografice, la orice scară.

Punctul central al proiecției este un punct fictiv (nematerializat pe teren) situat aproximativ în centrul geometric al României. Poziția acestui punct al proiecției permite încadrarea teritoriului țării noastre într-un cerc de rază egală cu 400 Km, fapt ce satisface din punct de vedere principial cerințele optime ale reprezentării cartografice.

Coordonatele geodezice ale acestui punct au valorile:

B = 4600’00”, 000 latitudine Nordică

L = 2500’00”, 000 longitudine EST Greenwich

* Elipsoidul de referință:

Pentru proiecția STEREO – 1970 s-au folosit elementele de bază ale elipsoidului de referință Krasovski, determinate în 1940, fiind orientat la PULKOVO (Rusia), care anterior s-au utilizat și în sistemul de proiecție Gauss – Kruger, în perioada 1951 – 1973. Valorile numerice ale parametrilor geometrici de bază, ce sunt folosite în mod frecvent în diferite calcule cartografice, se reprezintă mai jos:

Semiaxa mare: a = 6 378 245, 00000 m

Semiaxa mică: b = 6 356 863, 01877 m

Turtirea: a= 1:298,3 = 0,003 352 329 869

Excentricitatea: e2 = (a2 – b2)/a2 = 0,006 693 421 623

Raza medie de curbură a elipsoidului de referință Krasovski pentru punctul central al planului de proiecție stereografice 1970, este: R0 = 6 378 956,681 m.

La adoptarea „sistemului de coordonate 1942” s-a folosit un punct fundamental materializat în cadrul Observatorului astronomic din localitatea Pulkovo (Rusia), față de care s-au determinat coordonate rectangulare plane ale rețelelor de triangulație și de poligonometrie.

Coordonatele geografice ale punctului fundamental sunt:

fp= 590 46’18’’,550 Latitudine Nordică

lp= 300 19’42’’,090 Longitudine Estică Greenwich

Î

În funcție de coordonatele geografice ale punctului fundamental, de azimutul acestuia față de un punct apropiat și de înălțimea suprafeței elipsoidului față de înălțimea geoidului din acest punct, s-a adoptat „sistemul de coordonate 1942”, utilizat de România și o serie de țări din Europa Centrala și de Est între anii 1950 – 1990.

Sistemul axelor de coordonate plane rectangulare. Originea sistemului reprezintă imaginea plană a punctului central al proiecției Qo(f, unde:

axa absciselor (XX’), orientată pe directia Nord – Sud, reprezintă imaginea plană a meridianului punctului central Qo, de longitudine = 25o;

axa ordonatelor (YY’), orientată pe directia Est – Vest reprezintă tangenta la proiecția paralelei punctului central Qo, de latitudine f = 46o.

Pentru lucrările topo-cadastrale și pentru unele calcule cartografice se folosește sistemul convențional de axe, care a rezultat din translatarea sistemului cu originea în punctul O (Xo = 0,000m și Yo = 0,000m) cu câte + 500 000,000 m spre vest și respectiv spre sud obținându-se punctul O’ cu: Xo = 500 000,000 m și Yo = 500 000,000 m.

Reprezentarea cartografică, se face pe un plan secant a cărui cerc de deformare nulă are raza de 201,718 Km, prezentând deformări liniare negative de până la – 25 cm/km în centrul proiecției și deformări liniare pozitive de până la circa + 65 cm/km în vestul și sud estul țării, unde în general s-a recurs la adoptarea unor proiecții stereo – locale;

Modulul sau coeficientul de reducere la scară se folosește la transformarea coordonatelor plane stereografice <X 70,Y 70> din planul tangent în planul secant unic și se calculează pe baza relației:

Modulul sau coeficientul de revenire la scară se folosește pentru transformarea coordonatelor stereografice <X 70,Y 70> din planul secant în planul tangent:

Adâncimea planului de proiecție secant unic – 1970 este de H = 3 189, 478 m față de planul tangent, în punctul central al proiecției Qo (φ și a fost stabilită la această valoare în vederea reducerii deformărilor liniare și areolare.

Formatul și nomenclatura hărților și planurilor topografice

Formatul și nomenclatura foilor hărții și planurilor topografice întocmite în proiecția stereografică 1970 se bazează pe următoarele principii:

Împărțirea foilor de hartă și plan se efectueaza pe trapeze ce sunt limitate de proiecția meridianelor și paralelelor având aceleași dimensiuni în valori geografice ca și în proiecția Gauss cu excepția foilor de plan la scara 1:134 ale căror dimensiuni sunt de 56”,25 și 36”,50.

Nomenclatura foilor hărții și planurilor topografice întocmite în proiecția Gauss se păstrează și în proiecția stereografică 1970 cu observația că în proiecția stereografică 1970 o foaie de plan la scara 1: 5 000 conține 4 foi de plan la scara 1:2 000 numerotate cu cifre arabe: 1, 2, 3, 4, care se adaugă la nomenclatura foii de plan la scara 1:5 000.

Reprezentările la scări mai mari de 1:134, din care se citează scările 1:1000 și 1:500 nu dispun, în mod obișnuit de un cadru geografic și de o nomenclatură standardizată, dar din punct de vedere practic, s-a folosit, un sistem de împărțire și numerotare al acestor foi, pornindu-se de la foaia de plan la scara 1:134.

Nomenclatura foilor de plan de la scara 1:1000 se obține prin adăugarea literelor a, b, c, d la nomenclatura foii de plan la scara 1:134, iar nomenclatura foilor de plan la scara 1:500, rezultă prin adăugarea cifrelor arabe 1, 2, 3, 4 la nomenclatura foii de plan la scara 1:1000

Nomenclatura unei foi de hartă se compune din nomenclatura propriu-zisă a trapezului formată din cifre și litere la care se adaugă denumirea celei mai importante localități

Reprezentarea pe harta respectivă. Când pe foaia de hartă nu apare nici o localitate se va trece denumirea celui mai reprezentat detaliu topografic din trapez cu condiția neutilizării detaliului respectiv și pe foile vecine.

2.3 Principiul măsurătorilor GPS

2.3.1 Prezentare generală

Receptorul GPS măsoară timpul necesar unui semnal pentru a se propaga de la satelit la receptor. Distanța satelit-receptor o putem determina înmulțind acest timp cu viteza luminii (c).

= c

= distanța;

c = viteza luminii;

= întârzierea dintre codul generat și codul recepționat;

Măsurătorile de distanțe pe care receptorul le face sunt afectate de către eroarea de ceas a satelitului și a receptorului, de aceea acestea sunt denumite pseudodistanțe.

Utilizând ceasuri sincronizate și în absența altor influențe perturbatoare, măsurând o singură distanță spre satelit putem determina poziția receptorului undeva pe o sferă centrată pe satelit având raza egală cu distanța măsurată. Efectuând măsurători simultane spre cei doi sateliți, poziția receptorului va fi pe un cerc care reprezintă locul de intersecție al celor două sfere centrate pe acești sateliți.

Efectuând o a treia măsurătoare simultană de distanță, rezultă o a treia sferă care intersectează pe celelalte două numai în două puncte. Unul dintre aceste puncte poate fi eliminat imediat ca fiind poziția receptorului, deoarece el se va găsi undeva departe în spațiu.

În principiu, determinările simultane de distanțe spre trei sateliți asigură suficiente informații pentru a putea determina o poziție fixă în trei dimensiuni. Dacă presupunem existența erorii ceasului receptorului t și considerând că ceasul receptorului nu este sincronizat cu ceasul satelitului în timp GPS, atunci nu este matematic posibil să determinăm în mod unic valorile celor 4 parametri (x, y, z, t) dându-se numai trei măsurători. Aceasta implică faptul că trebuie să măsurăm simultan o pseudodistanță adițională spre un al patrulea satelit presupunând că eroarea de ceas a satelitului a fost eliminată.

Observatorul Naval al S.U.A urmărește ceasurile sateliților GPS și determină abaterile (erorile) față de timpul GPS. Acești parametri sunt actualizați în memoria sateliților și transmiși ca parte a mesajului de navigație difuzat de sateliți.

Receptorul GPS utilizează valorile acestor corecții ale ceasului satelitului pentru a corecta pseudodistanța măsurată.

Ecuația observației va fi:

r s= | xs – xr |+ trc

unde:

x s = definește coordonatele satelitului;

xr = definește coordonatele (necunoscute) receptorului;

tr = eroarea ceasului receptorului;

c = viteza luminii;

Dacă introducem în modelul ecuației (5.3) și corecția ceasului (ts ) atunci este necesar să avem măsurători simultane efectuate cu două sau mai multe receptoare.

Dacă una sau mai multe coordonate ale receptorului sunt deja precis cunoscute, atunci celelalte coordonate și corecția ceasului receptorului pot fi determinate utilizând mai puțin de patru pseudodistanțe.

2.3.2 Metode de măsurare GPS

Metodele de măsurare GPS se împart în patru grupe:

a) Metoda de măsurare statică

b) Metoda de măsurare cinematică

c) Metoda de măsurare pseudo-cinematică

d) Metoda de măsurare combinată

a) Metoda de măsurare statică

În cadrul acestei metode receptoarele din stația de referință și din stațiile noi sunt staționare pe parcursul unei sesiuni de lucru. Pentru a putea rezolva problema ambiguității de la măsurătorile de fază cu unda purtătoare, este nevoie de timp îndelungat de observație. Durata unei sesiuni depinde de lungimea bazei care se măsoară, de numărul de sateliți recepționați și de geometria constelației satelitare, ea putând varia pentru o bază de 1 – 15 km între 30 minute până la 2 ore.

Ca o estimare empirică a preciziei măsurătorilor relative, se poate considera ±5 mm (3 mm) +1 ppm din lungimea bazei. Aceasta este metoda principală pentru crearea rețelelor geodezice de sprijin.

O reducere substanțială a duratei sesiunilor de lucru, la 5 – 20 minute pentru o sesiune, este atinsă cu metoda Static rapidă, fiind folosită pentru estimarea ambiguităților. Metoda oferă rezultate foarte bune la determinări de baze scurte (maxim 5 – 10 km), cu constelații satelitare foarte bune și cu receptoare care măsoară pe ambele frecvențe. Precizia potențială este estimată la (±5 mm +1 ppm). Metoda se utilizează des la îndesirea rețelelor de sprijin și reperaj fotogrametric.

b) Metoda de măsurare cinematică

În metoda de măsurare cinematică vectorii (bazele) dintre 2 receptoare, care se pot afla în mișcare relativă pot fi determinați precis și rapid dacă fiecare receptor recepționează continuu faza purtătoare de la cel puțin aceeași 4 sateliți. Este cea mai eficientă metodă de determinare a poziției punctelor. În același timp este cea mai sensibilă și cu o încredere mai slabă față de alte metode.

c) Metoda de măsurare pseudo-cinematică

Această metodă este similară cu cea cinematică în efectuarea observațiilor și similară cu cea statică în prelucrare. Observațiile în punctele necunoscute sunt identice cu cele cinematice cu excepția că fiecare măsurătoare durează aproximativ 5 minute și că fiecare punct măsurat trebuie măsurat încă 5 minute la un interval de cel puțin 1 oră față de primele 5 minute de observare.

Nu este necesară o inițializare specială și menținerea legăturii la sateliți între observații ca în cazul măsurătorilor combinate.

d) Metoda de măsurare combinată

Combinarea primelor trei metode poate asigura executarea oricărui proiect oricât de amplu, cu condiția cunoașterii și aprecierii corecte a locului și momentului unde se pretează a fi utilizată fiecare metodă. Rolul impactului planificării lucrărilor se va evidenția în acest caz în mod deosebit.

Pozițiile diferitelor puncte de pe suprafața terestră pot fi determinate utilizând tehnici și tehnologii multiple de măsurare.

Astfel, poziționarea se poate face în raport cu un anumit sistem de coordonate care se alege de obicei ca fiind geocentric în raport cu un alt punct determinat anterior sau, în contextul existenței unei rețele de puncte predeterminate. Noțiunea de poziționare poate fi atribuită atât elementelor aflate în mișcare (mobile) cât și celor fixe (statice).

Determinările pot fi făcute relativ la un sistem de coordonate bine definit, de regulă tridimensional, la care originea o constituie chiar centrul de masă al Pământului, fie în raport cu un alt punct ce reprezintă originea unui sistem de coordonate locale, diferit de centrul de masă al Pământului și stabilit conform scopului și destinației urmărite.

Astfel, în cadrul determinărilor în spațiu deosebim două tehnici de poziționare:

poziționare relativă;

poziționare absolută.

2.3.3 Tehnici de poziționare

Prin poziționare relativă se înțelege determinarea pozițiilor obiectelor mobile sau statice în raport cu un alt punct ce reprezintă originea unui sistem de coordonate locale, diferit de centrul de masă al Pământului și stabilit în funcție de scopul urmărit (fig.5.11).

Poziționarea relativă care folosește tehnicile de măsurare terestre este mai simplă decât poziționarea absolută, în special dacă între cele două puncte există vizibilitate. Orice sistem de coordonate locale poate fi folosit pentru poziționarea relativă, fiind deci logică folosirea sistemului astronomic local prezentat în figura de mai sus. Presupunând că poziția R1 a punctului P1 este cunoscută în sistemul de coordonate considerat și că între stații vectorul R12(x, y, z) este determinat în același sistem de coordonate, rezultă că ecuația vectorială:

R2 = R1 + R12 (2.8) ne dă poziția R2 a punctului P2.

Dacă R12 a fost determinat într-un alt sistem de coordonate, ulterior trebuie să fie trasformat în același sistem de coordonate ca R1 folosind următoarea transformare:

R12 = R(x, y, z) R12 (2.9)

unde : R este o matrice de rotație

x, y, z sunt unghiurile formate de axele celor două sisteme

Se observă că dacă acest model este folosit pentru poziționarea cinematică, atât R12 cât și R2 sunt funcții ale timpului.

Prin poziționare absolută (fig.9) se înțelege determinarea pozițiilor obiectelor mobile sau statice în raport cu un sistem tridimensional de coordonate, (originea constituind-o chiar centrul Pământului).

Funcție de starea obiectului ce trebuie poziționat se deosebesc:

poziționarea statică, în cazul obiectelor fixe;

poziționarea cinematică, în cazul obiectelor mobile.

2.4 Surse de erori în măsurătorile GPS

2.4.1 Generalități

Sistemul GPS a fost conceput ca un sistem de navigație în special în scopuri militare. În acest domeniu de aplicare interesează în mod deosebit poziționarea în timp real cu măsurarea și prelucrarea pseudodistanțelor.

Tehnica GPS, ca și orice altă tehnică de măsurare, este afectată de erori sistematice și de erori aleatoare.

Principalele surse de erori ce influențează măsurătorile GPS sunt legate de:

– efectele instrumentale;

– efectele mediului de propagare;

– deficiențele în modelele dinamice utilizate pentru determinarea mișcărilor relative ale sateliților GPS.

Aceste surse de erori pot provoca:

Erori sistematice (eliminate sau estimate în procesul de calcul):

erori sistematice de reprezentare a orbitelor;

erori sistematice ale modelului de funcționare a ceasului satelitului;

coordonatele ( cunoscute ) stației;

eroarea sistematică a ceasului receptorului;

eroarea troposferică și ionosferică;

ambiguitatea fazei purtătoare.

Erori aleatoare (remanente în procesul de calcul):

erori sistematice reziduale;

"cycle-slip" necorectați;

excentricitatea centrului de fază;

eroarea datorată reflexiei semnalelor (multipath);

eroarea aleatoare de măsurare.

2.4.2 Principalele erori și modul de eliminare sau reducere a lor

Erori ale satelitului

Erorile datorate sateliților sistemului GPS au ca sursă erorile efemeridelor și cele ale ceasurilor din sateliți.

Este evident că erorile efemeridelor influențează precizia poziținării. Unii autori estimează, foarte optimist, eroarea poziționării la 1,5 m, datorită impreciziei efemeridelor. Alții afirmă ca valoarea amintită reprezintă doar efectul impreciziei poziției radiale al sateliților pe orbite, eroarea totală fiiind de două sau de trei ori mai mare. Estimările se referă la soluția de navigație obținută cu efemeridele transmise în mesajul de navigație al semnalelor GPS și recepționate de utilizator.

Existența unor servicii specializate care se ocupă de determinarea efemeridelor sateliților GPS au condus, în prezent, la o evaluare mult mai precisă a efemeridelor. Aceste date pot fi puse la dispoziția utilizatorilor autorizați prin internet și cuprind:

Constelația actuală a sateliților (Satellite Health Data);

Starea și dezvoltarea planificată a sistemului;

Efemeridele precise;

Almanahul;

Vizibilități;

Ondulația geoidului;

Parametrii rotației Pământului;

Firme constructoare de echipamente GPS, etc.

Erori sistematice ale ceasurilor

Acestea reprezintă efectele instrumentale ale ceasurilor sistemelor emițătoare și receptoare.

În funcție de modul de prelucrare a datelor, influența acestor erori este diferită:

pentru faza oscilației purtătoare (nediferențiată) și ecuații de fază simplu diferențiate: fluctuații ale oscilatoarelor (satelitului și receptorului)

în ecuațiile dublu diferențiate utilizate uzual, efectele fluctuațiilor oscilatoarelor sunt reduse considerabil, dar nu este eliminată influența negativă a:

abaterii timpului epocii față de UTC- aceasta este specifică receptoarelor și provoacă interpolarea efemeridelor pentru un moment de timp eronat. Eroarea introdusă în măsurarea bazei este determinată de produsul erorii de timp cu viteza unghiulară a satelitului.

Pentru a obține măsurători de baze cu precizie de sub 1ppm este necesară sincronizarea ceasurilor receptorului cu timpul UTC sub 7ms.

abaterii timpului înregistrat pentru o epocă, de două receptoare.

Pentru a obține o eroare sub 1cm, eroarea ceasului receptorului trebuie să fie menținută sub 3s. Această eroare este critică pentru măsurători de înaltă precizie și baze scurte.

driftul între două receptoare: – în general driftul dintre oscilatoarele a două receptoare nu constituie o problemă.

Probleme pot apare dacă oscilatoarele nu sunt bine calibrate sau nu se pregătesc corespunzător. În orice caz, drifturile pot fi estimate din diferența ecuațiilor de fază dintre stații.

Efectul datorat reflexiei semnalelor (efectul multipath)

În măsurătorile GPS se presupune că semnalul ajunge direct de la satelit la receptor. Dar acest lucru nu este întotdeauna adevărat, alături de semnalul direct ajungând la receptor și semnale reflectate datorate contactului cu solul sau alte obiecte, înainte de a atinge antena. Dacă diferența de drum parcursă de cele două semnale (direct și reflectat) este considerabil de mare (mai mare de 10 m) atunci se poate face o diferențiere între semnalul care ajunge direct la receptor și semnalul care a fost reflectat. În cazul în care diferența de drum este mică, apare o incertitudine de determinare a semnalului direct si deci implicit a momentului de timp la care acesta a fost receptat.

Mărimea erorii este de aproximativ:

10 m pentru cod și variază încet;

0.01 m pentru faza purtătoare și variază rapid.

Pentru a reduce această eroare se poate alege atent amplasarea antenei sau se prelungește perioada observațiilor. De asemenea există metode de diminuare a efectului de multipath cum ar fi: tehnica procesării semnalului si utilizarea unor inele de respingere a efectului de multipath (numite choke rings).

Tehnica procesării semnalului constă în analiza separată a semnalului direct față de semnalul reflectat. Acest procedeu este ineficient dacă diferența de drum parcursă de semnalul direct și cel indirect este mai mica de câțiva metrii. Eliminarea semnalului reflectat implică uneori eliminarea unei părți din semnalul direct fapt ce duce la mărirea zgomotului (ceea ce nu este de dorit).

Folosirea inelelor de respingere a efectului de multipath funcționează doar în cazul în care semnalul a fost reflectat de obiecte aflate sub nivelul antenei. Semnalul reflectat atinge partea inferioară a antenei și el este respins. Această tehnică nu este eficientă în cazul în care semnalele au fost reflectate de obiecte aflate deasupra antenei.

Totuși, majoritatea semnalelor care sunt reflectate de obiecte aflate deasupra antenei determină o diferență mai mare de 10 m între drumul parcurs de semnalul direct și cel reflectat și eroarea poate fi eliminată prin tehnica procesării semnalului. Deoarece cele două metode prezentate sunt complementare ca natură este posibilă diminuarea erorii de multipath atât în cazul în care diferența de drum parcursă de semnalul direct și de cel indirect este mare cât și în cazul în care aceasta este mică.

Erorile sistematice ale orbitei

Aceste erori sunt datorate interpolării greșite a efemeridelor sau efectului de disponibilitate selectivă (S.A) introdus de către proprietarul sistemului sau pot fi datorate manevrelor sateliților.

Mărimea erorilor este de aproximativ:

10-20 m pentru efemeridele difuzate;

100 m pentru efemeridele difuzate și efectul de disponibilitate selectivă activat (SA).

Metodele de evaluare a erorilor sistematice ale orbitelor sunt:

presupunerea că pozițiile satelitului sunt puncte cunoscute (efemeridele sunt considerate a fi perfecte);

lucrul în mod diferențial: – diferențe de fază (ecuații de fază nediferențiate cu estimarea erorii de ceas a satelitului). În acest caz eroarea orbitei va fi ținută sub 20 m (nivel 1ppm).

calculul orbitei – se presupune că sateliții sunt noi și se caută rezolvarea acestei probleme prin:

introducerea unor erori sistematice geometrice și estimarea a trei translații (se pot introduce și rotații);

introducerea unui model dinamic cu parametri keplerieni (ca și condiții inițiale) pentru un model de forțe.

Erori sistematice ionosferice

Aceste erori sunt datorate influenței mediului de propagare (mediul conține particule încărcate electric) la o altitudine între 50-1000 km.

Mărimea acestor erori sistematice depinde de variațiile elevației sateliților, variațiile anuale ale ionosferei, exploziile solare, etc.

Influența ionosferei este mai mare pe timpul zilei și mai redusă pe timpul nopții. De asemenea se poate observa o ciclicitate a mărimii erorii datorate ionosferei în funcție de timp. În ciclul actual valoarea maximă a influenței ionosferei a avut loc în anul 1998 iar cea minimă în anul 2004. Acest ciclu se repetă. Valoarea erorii datorate ionosferei este mai mare de 10 m și din această cauză ea trebuie diminuată.

Unii receptori utilizează modele matematice ale efectelor ionosferei. Cunoscând cu aproximare densitatea de particule încărcate electric din ionosferă (aceste date sunt transmise de către sateliți), eroarea datorată ionosferei poate fi diminuată cu aproximativ 50%.

Eroarea ionosferei este invers proporțională cu frecvența semnalului. Cu cât frecvența semnalului este mai mare cu atât impactul ionosferei asupra preciziei măsurătorilor este mai mic. Deci, dacă se folosesc două frecvențe, este posibil să se elimine eroarea datorată ionosferei. Din această cauză sateliții GPS transmit informații pe două frecvențe numite L1 și L2. Receptorii de precizie recepționează ambele semnale pentru a putea elimina eroarea ionosferică. Receptorii de precizie scăzută recepteză doar pe frecvența L1. Aceasta este una dintre modalitățile principale de diferențiere între tipurile de receptori, cei care recepționează două frecvențe se numesc receptori de dublă frecvență iar ceilalți receptori de simplă frecvență.

Erori sistematice troposferice

Aceste erori sunt datorate efectelor mediului de propagare între suprafața Pământului și altitudini de aproximativ 50-80 km și au două componente:

componenta uscată;

componenta umedă;

Mărimea erorii este de ordinul a 2-3 m pentru zenit și aproximativ 20 m pentru o elevație de 10°.

Pentru estimarea (sau eliminarea) acestor erori putem:

să le ignorăm;

să utilizăm modele troposferice standard cum ar fi:

modelul cu atmosferă standard;

modelul cu atmosferă standard și parametri de scară;

modelul cu atmosferă standard și date meteo de suprafață;

modelul cu atmosferă standard, parametru de scară și date meteo de suprafață;

modelul profilului local de refracție pe verticală.

Erori sistematice ale ambiguității (N)

Eroarea sistematică de ambiguitate este o eroare sistematică cu o amplitudine ce depinde de lungimea de undă a purtătoarei (). Valoarea ambiguității este N.

Valoarea ambiguității este mult mai complexă în măsurătorile cu două frecvențe decât în cazul măsurătorilor cu o frecvență.

În primul caz este foarte greu de a fixa ambiguitatea pentru baze lungi.

Dacă parametri ambiguității sunt estimați în procesul de compensare, ei vor fi afectați de erori sistematice nemodelate ca eroarea orbitei, erori troposferice, etc. Influența acestor erori exprimată în fracțiuni de cicli () scade cu creșterea lungimii de undă. În lucrul cu două frecvențe se pot utiliza combinații liniare pentru a îmbunătăți estimarea ambiguității.

Opțiunile de modelare sunt:

soluția geometrică (pentru observații cu durata mai mare de 1 oră);

combinația purtătoarei și codului numai pentru receptoare cu codul P pe benzile L1 sau / și L2.

Fixarea ambiguității este posibilă numai dacă erorile remanente (N) sunt mai mici decât jumătate din lungimea de undă (N < /2).

Propagarea erorilor sistematice și aleatoare în coordonatele stației depinde de:

distribuția pe cer a sateliților (geometria constelației);

latitudinea punctului de stație;

unghiul minim de elevație impus;

orientarea bazei.

Propagarea erorilor pentru soluțiile cu ambiguitățile fixate, soluțiile cu ambiguitățile libere și direcțiile zenitale ale observațiilor, trebuie luată în considerare.

Pentru soluțiile cu ambiguități libere trebuie considerate în plus lungimea arcului și orientarea traiectoriei fiecărui satelit.

Pentru a îmbunătăți rezultatele măsurătorilor GPS este importantă cunoașterea geometriei sateliților și a tipului de compensare prin metoda celor mai mici pătrate (ambiguități fixate sau libere). În prezent, au fost dezvoltate tehnici de simulare care ajută utilizatorii GPS pentru o înțelegere mai bună a propagării efectelor erorilor sistematice și aleatoare în coordonatele geodezice.

Trebuie explicat ce se înțelege prin folosirea metodelor diferențiale deoarece aceasta este cea mai frecvent utilizată metodă de eliminare a erorilor. Presupunând că dispunem de doi receptori relativ apropiați unul de celălalt. În acest caz erorile orologiilor sateliților, erorile orbitelor sateliților, eroarea ionosferei, a troposferi și disponibilitatea selectivă influențează în același mod ambii receptori. Dacă se cunoaste pozitia exactă a unuia dintre receptori atunci putem folosi aceste date pentru a calcula erorile ce au intervenit în cadrul măsurătorii iar aceste valori pot fi folosite pentru a corecta datele obținute de la celălalt receptor.

Receptorul care se găsește pe punctul cunoscut se numește receptor fix sau bază iar cel care se găsește pe punctul ce trebuie determinat se numește receptor mobil sar rover. În determinarea corecțiilor ce se aplică receptorului mobil este importantă cunoașterea cu precizie a poziției punctului fix.

Distanța dintre receprorul fix si cel mobil se numește bază. Când baza este scurtă (distanța dintre cei doi receptori este mică) domeniile de erori ai celor doi receptori sunt aproape identice și în acest caz se pot folosi corecțiile determinate pentru receptorul fix și pentru receptorul mobil.

CAPITOLUL III.

Rețeaua geodezică de sprijin

3.1 Generalități

Pentru a asigura sistemul de referință necesar măsurătorilor topografice de detaliu în faza de execuție, s-a realizat o rețea geodezică de sprijin corespunzătoare, ca nivel de precizie și acces ușor la puncte.Având în vedere cerințele de precizie foarte ridicate și caracterul special al unui asemenea gen de lucrare, s-a decis proiectarea și realizarea unei rețele noi, urmărind integrarea eventualelor puncte găsite cu ocazia recunoașterii terenului.

La proiectarea rețelei de sprijin inițiale s-a urmărit asigurarea unei densități medii de circa 6 – 8 puncte / km în rețeaua principală (rețeaua poligonometrică), completate cu puncte din rețeaua secundară (de ridicare și pentru trasare), pentru asigurarea posibilității utilizării întregii rețele la dezvoltarea de drumuiri poligonometrice necesare ridicărilor topografice de detaliu și a operațiunilor de trasare.

În acest scop, s-au prevăzut grupuri de două puncte cu vizibilitate între ele (materializate la distanțe de aproximativ 200 – 300 m), situate în afara zonei de influență a viitoarelor lucrări de construcții, care să poată constitui baze de plecare și, respectiv, de închidere ale drumuirilor poligonometrice. Acest mod de proiectare a rețelei constituie o garanție de precizie a rețelei de ridicare, respectiv a ridicărilor topografice de detaliu și a operațiunilor de trasare în timpul execuției.

Pentru încadrarea în sistemul de proiecție Stereografic 1970 s-au utilizat puncte de triangulație de ordin superior (I-IV) dispuse în zonă, la distanțe sub 20 km.

Pentru stabilirea sistemului de referință altimetric s-a stabilit ca acesta să coincidă cu sistemul de referință național (Marea Neagră 1975), urmând ca în acest scop măsurătorile de nivelment să se sprijine pe puncte din rețeaua națională de nivelment.

3.1.2 Determinarea rețelei

Având în vedere treptele de dezvoltare ale rețelei planimetrice și precizia solicitată de acest tip de lucrări, s-au utilizat a două metode de determinare a coordonatelor punctelor:

a) tehnologia GPS pentru grupuri de câte 2 puncte (din rețeaua principală), situate la distanțe de 2 – 3 km, având în vedere avantajele acesteia: nu necesită vizibilitate directă între punctele rețelei, eliminând astfel necesitatea construcțiilor de semnale și a transmiterilor la sol și oferă o precizie superioară determinărilor clasice, în condițiile respectării tehnologiei de măsurare (durată suficientă de staționare în punct, asigurarea vizibilității către un număr suficient de sateliți dispuși corespunzător).

Pentru încadrarea în rețeaua geodezică națională, în proiectul rețelei s-a estimat că se vor staționa puncte de ordin superior sau se vor utiliza înregistrări de la stațiile GPS permanente, funcționale în zonele de interes (dacă este posibil).

b) metoda drumuirilor poligonometrice de precizie, utilizând stații totale performante;

c) metoda drumuirilor de nivelment geometric de precizie, realizate cu instrumente de nivelment performante, pentru determinarea cotelor punctelor rețelei.

3.1.3 Materializarea punctelor

Materializarea punctelor a fost efectuată astfel:

a) Borne Feno-materializate în apropierea terasamentului căii ferate, fără a fi afectată însă posibilitatea de conservare în timp.

b) Reperi metalici (cuie topografice), materializate în structuri de beton în stații sau cantoane CF.

c) Borne din beton, materializate in zona construcțiilor civile și industriale și a lucrărilor de artă

d) Reperi materializați pe linii de cale neafectate de lucrările de execuție.

3.2 Efectuarea și prelucrarea observațiilor

3.2.1. Măsurători utilizând tehnologie GPS

Ca metodă de măsurare s-a utilizat metoda statică, singura care asigură preciziile solicitate la realizarea rețelelor geodezice de sprijin. Este cea mai des utilizată metodă de măsurare în realizarea rețelelor de sprijin. Practic, la această metodă, receptoarele ocupă punctele de stație pentru intervale de timp (sesiuni) cu durată prestabilită în funcție de lungimea bazei care trebuie măsurată. Între sesiuni unul sau două receptoare au rămas în aceleași puncte, iar celelalte s-au deplasat în alte puncte.

Prelucrarea măsurătorilor s-a realizat cu programe specializate pentru acest gen de măsurători. Integrarea rețelei GPS în rețeaua geodezică de stat s-a realizat cu programe de transformare de pe elipsoid în planul de proiecție, pe baza punctelor de coordonate duble, cunoscute atât în Sistemul de proiecție Stereo-70, cât și în sistemul WGS-84 obținându-se rezultatele măsurătorilor GPS.

3.2.2. Măsurători utilizând stații totale

Pentru suprafețe mici sau în cazul lucrărilor speciale din domeniul construcțiilor complexe, rețeaua de triangulație sau cea de trilaterație poate fi înlocuită prin drumuiri poligonometrice, care se pot constitui în rețele poligonometrice. Acestea au avantajul că oferă posibilitatea realizării unor rețele de sprijin compacte, sub formă de poligoane. Acestea constituie atât baza de sprijin pentru ridicări la scări mari cât și pentru aplicarea pe teren (trasarea) și urmărirea în timp a unor obiective de dimensiuni mari (platforme industriale, construcții căi de comunicații, lucrări de artă aferente acestora, construcții hidrotehnice, sistematizarea localităților, etc.). Interesul pentru acest tip de rețele a crescut odată cu utilizarea pentru măsurarea unghiurilor și a distanțelor a tahimetrelor electrono-optice sau a stațiilor totale, care asigură o precizie ridicată a măsurătorilor și o eficiență sporită.

Drumuirea poligonometrică este o drumuire de precizie, la care laturile măsurate sunt de ordinul sutelor de metrii și unghiurile se măsoară cu o precizie mai mare decât la drumuirile obișnuite. Aceste drumuiri se pot sprijini la capete pe puncte sau baze dintr-o rețea de ordin superior.

În acest context s-au desfășurat și lucrările pentru obiectivul de construcții care face obiectul lucrării„ Reabilitarea liniei c.f. Simeria – Curtici – Frontieră, parte componentă a coridorului IV Pan European pentru circulația trenurilor cu viteza maximă de 160 km/h, Tronsonul 1: Frontieră – Curtici – Arad – Km 614”.

Având ca puncte (baze) de sprijin punctele determinate, ca poziție cu tehnologie GPS, s-au realizat drumuiri poligonometrice în vederea determinării poziției punctelor intermediare.

Măsurătorile se vor efectua cu o stație totală performantă ( Leica TCR 1201, Leica TS 30), care are caracteristici tehnice ce o recomandă pentru astfel de lucrări de înaltă precizie:

– abaterea standard de măsurare a direcțiilor orizontale și a unghiurilor verticale este de 1-2cc ;

– abaterea standard de măsurare a distanțelor este de 1-2 mm + 1-2 ppm;

3.2.3. Măsurători de nivelment geometric

Conform Normelor Tehnice în vigoare și a cerințelor de precizie pentru determinarea cotelor, toate punctele rețelei (materializate și determinate ca poziție planimetrică pe traseul căii ferate) se constituie și în rețea de sprijin altimetrică.

Măsurătorile s-au realizat utilizând metoda nivelmentului geometric de precizie, rezultând o rețea care include punctele noi și puncte vechi, din rețeaua de nivelment națională. Ca puncte vechi, din rețeaua națională, se utilizează mărcile de nivelment din stațiile CF de pe traseu, care oferă posibilitatea încadrării în sistemul altimetric național, Marea Neagră 1975. Măsurătorile s-au efectuat cu instrumente de nivelment de precizie,utilizând nivela electronică Leica DNA03 (abaterea standard de determinare a unei diferențe de nivel pe km. dublu de nivelment este de 0.3 – 0.4 mm), utilizând mire cu bandă invar (codate).

Pe parcursul măsurătorilor se vor respecta cerințele tehnice în vederea realizării dezideratului final: precizia de determinare a cotelor punctelor rețelei de sprijin să se încadreze în limita a 2 mm. Prelucrarea riguroasă a datelor obținute din măsurătorile de teren se va efectua cu programe proprii, specializate pentru acest gen de lucrări.

3.3. Recunoașterea terenului și definitivarea proiectului

În vederea realizării lucrării s-au procurat hărți existentente ale zonei și coordonatele punctelor de ordin superior din zonă.

Pentru tronsonul 1 c.f. Frontieră –Curtici-Arad-km 614 s-a decis să fie utilizate 7 puncte de coordonate cunoscute, care fac parte din rețeaua geodezică națională, apreciind că acestea încadrează bine zona de lucru.

Pentru altimetrie s-au folosit mărcile de nivelment încastrate în clădirile stațiilor CF principale și în clădirile cantoanelor CF de pe traseu.

S-au selectat punctele noi ale căror amplasamente să asigure condiții corespunzătoare pentru viitoarele măsurători cu echipamente GPS.

S-a urmărit în special: să nu existe obstrucții peste elevația de 15° în jurul punctului și accesul la punct să se facă ușor.

Datorită condițiilor obiective, nu s-au putut respecta unele condiții la alegerea amplasamentelor: să nu existe stații de emisie puternice la distanță mai mică de 200 m și să nu existe generatori de câmpuri magnetice la distanța mai mică de 50 m.

3.3.1. Realizarea rețelei geodezice de sprijin

Materializarea punctelor rețelei geodezice de sprijin

Pentru tronsonul 1 c.f. Frontieră –Curtici-Arad-km 614 rețeaua geodezică de sprijin inițială este constituită din: 218 puncte materializate cu borne FENO și 6 puncte materializate cu reperi metalici (cuie topografice), încastrate în elemente de beton (în stații și cantoane CF).

3.3.2. Efectuarea măsurătorilor -Măsurători utilizând stații totale

Pentru redeterminarea rețelei inițiale și completarea acesteia cu reperi noi (aprilie-octombrie 2012) s-au utilizat stația totală Leica TCR 803. Stațiile totale asigură o abatere standard de măsurare a direcțiilor orizontale și a unghiurilor verticale de 1-2cc și o abatere standard de măsurate a distanțelor de 1-2 mm + 1-2ppm.

Completările cu reperi noi și restabilirea rețelei inițiale, necesare trasării lucrărilor ȋn faza de execuție, au fost efectuate de echipe de specialiști ȋn domeniul geodeziei. Picheții implantați în cadrul pichetajului complementar sunt legați în plan și profil de picheții plantați inițial. Din acest punct de vedere s-au asigurat premisele realizării preciziei de poziție a punctelor solicitată de beneficiar.

Pentru asigurarea precizie de poziție a punctelor (≤ 5 mm) s-au luat o serie de măsuri suplimentare pentru eliminarea efectului unor erori de măsurare, care ar fi putut afecta acest parametru. Măsurătorile s-au efectuat practic pe principiul stațiilor cu centrare forțată: la centrarea instrumentului s-a utilizat dispozitivul de centrare (cu laser) al aparatului; reflectoarele au fost montate pe trepiezi, asigurându-se centrarea cu ambaze de același tip cu cea a stației totale; pentru a avea un control suplimentar pentru altitudini, s-a acordat o atenție deosebită măsurării înălțimii aparatului și a reflectorului; în fiecare stație s-au efectuat câte trei serii de măsurători pentru fiecare punct vizat, în ambele poziții; la birou s-a făcut apoi o analiză a datelor primare și s-au eliminat măsurătorile care depășeau toleranța; în calcul s-au luat apoi valorile medii.

Observație: S-au înregistrat dificultăți mari datorită trepidațiilor la momentul trecerii garniturilor de tren.

Stația totală TCR 803 de la Leica Geosystems este un aparat de înaltă calitate destinat lucrărilor din construcții, drumuri. Tehnica avansată folosită permite ca munca de măsurare să fie mai ușoară.

3.3.3 Folosirea Stației Totale Leica TCR 803 pe teren

Programul Intersecție Înapoi: aplicația “Intersecție înapoi” se folosește pentru determinarea poziției aparatului prin măsurarea a minimum 2 puncte cunoscute și a maximum 5 puncte cunoscute.

Se pot executa măsurători către puncte folosind fie distanțe și unghiuri verticale și orizontale (tipic 2 puncte), fie doar unghiuri (tipic 3 puncte) sau o combinație de unghiuri și distanțe către diferite puncte.

Se pot face măsurători fie doar pe o față, I sau II, sau pe ambele fețe, I și II. Nu e necesară o anumită secvență de puncte sau poziții ale telescopului. Orice punct poate fi măsurat în orice poziție, în orice moment anterior începerii procesului de calcul, ex: măsurarea mai întâi a ultimului punct, apoi a primului punct, apoi a celui de al doilea, etc.

În cazul măsurătorilor în ambele poziții se fac verificări pentru a se asigura că s-a vizat același punct în cealaltă poziție a telescopului. Sunt posibile următoarele secvențe de măsurători către punctele cunoscute:

Doar unghiuri și distanțe.

Distanțe, unghiuri Hz și V.

Unghiuri Hz și V către anumite puncte și unghiuri Hz, V și distanțe către altele.

În final, se calculează Estul, Nordul și înălțimea poziției actuale a aparatului, inclusiv orientarea Hz a cercului. Suplimentar se prezintă și deviațiile standard și reziduurile pentru evaluarea preciziei. Coordonatele stației și orientarea pot fi apoi activate.

* Dacă un punct este măsurat de câteva ori în aceeași poziție a telescopului, în calcul se ia ultima măsurătoare validă.

Întotdeauna măsurătorile și rezultatele (poziția, deviația standard, reziduurile) sunt înregistrate în memorie – presupunând că s-a configurat înregistrarea în memoria internă.

* Toate ecranele sunt exemple. E posibil ca versiunile locale de soft să fie diferite.

Restricții la măsurare

Măsurarea în ambele poziții

Pentru măsurători în ambele poziții, înălțimea reflectorului și coeficientul de refracție trebuie păstrate pentru același punct, deși este posibilă modificarea lor între puncte diferite. Dacă se modifică înălțimea reflectorului între poziția I și II la măsurarea aceluiași punct apare un mesaj de eroare.

Puncte vizate cu înălțimea 0.000

Punctele vizate cu înălțimea de 0.000 nu sunt luate în considerare la calculul înălțimii.

Dacă punctul vizat are cu adevărat înălțimea 0.000 m, introduceți 0.001 m, pentru ca acesta să fie luat în calculul înălțimii.

Procesul de calcul determină în mod automat metoda de prelucrare, adică 2 puncte de intersecție, 3 puncte de intersecție doar cu unghiuri, etc.

Dacă s-au executat mai multe măsurători decât sunt necesare, rutina de calcul folosește metoda celor mai mici pătrate pentru a determina poziția, mediile pentru orientare și înălțime.

În procesul de calcul se consideră datele originale măsurate în pozițiile I și II și mediate. În cazul unor măsurători către același punct, se consideră doar ultimele măsurători pentru fiecare față.

Toate măsurătorile sunt considerate cu aceeași precizie indiferent dacă s-au măsurat într-o poziție sau în ambele poziții ale telescopului.

Poziția finală în plan (E, N) este calculată prin metoda celor mai mici pătrate, incluzând deviația standard și reziduurile pentru unghiul Hz și distanța orizontală.

Înălțimea finală se calculează ca medie a diferențelor de înălțime având la bază măsurătorile originale.

Orientarea cercului Hz se calculează din media măsurătorilor în cele 2 poziții și poziția plană calculată.

3.3.4 Măsurători utilizând tehnologie GPS

Un receptor GPS afișează date și le stochează în memoria internă în vederea unei utilizări ulterioare. Segmentul spațial al sistemului de poziționare globală este format în prezent de 30 de sateliți activi, care emit semnale ce pot fi recepționate de receptoarele GPS.

Eficacitatea metodei GPS prezintă unele avantaje, cum ar fi:

Intervizibilitatea nu mai constitue un criteriu pentru poziționarea stațiilor;

Starea vremii nu mai reprezintă un obstacol în realizarea măsurătorilor astfel că, operațiile de teren se pot efectua în orice sezon.

Abordează problemele din punct de vedere tridimensional;

Utilizează un sistem global de coordonate;

Are o precizie mare (precizia actuală de poziționare relativă este ± 1,5 cm vertical și ±1 cm orizontal.

Aparatură topografică folosită este cea din gama TRIMBLE, tip R4/2 cu unitatea de control TSC2. De asemenea utilizarea metodei implică și preluarea datelor în teren folosind receptorul GPS pentru culegerea datelor de la sateliți, cât și prelucrarea datelor pe calculator, folosind programe de calcul specializate.

Receptorul GPS Trimble R4 este un sistem compact ce operează pe 72 canale. Antena, receptorul și acumulatorul sunt înglobate în aceeași carcasă.Echipat cu tehnologia Trimble R-Track Trimble R4 recepționează semnalele de la sateliții NAVSTAR,dar și pe cei din constelația GLONASS ce îmbunătățesc soluția sistemului GPS. Astfel se pot obține rezultate mai bune în condiții ostile de efectuare a măsurătorilor.Trimble R4 poate fi folosit atât ca receptor fix- (Bază) cât și ca receptor mobil – (Rover) în desfășurarea măsurătorilor cinematice în timp real cu transmisia/recepția datelor prin Radio sau GSM/GPRS.Unitatea de control Trimble TSC2 înregistrează și stochează datele din receptor prin intermediul programului Trimble Survey Controller care rulează în limba engleza și în limba română.

Dezavantajul tuturor acestor sisteme îl constitue distanța relativ mare dintre emițător și utilizator-receptor deoarece puterea semnalului descrește cu distanța. Pentru a compensa acest lucru este necesară o sincronizare de timp foarte bună.

Pornind de la multiplele avantaje ale măsurătorilor terestre cu ajutorul metodei de poziționare globală și a rezultatelor deja obținute într-un număr mare de țări, această tehnologie ia amploare și în țara noastră stănd la baza refacerii tuturor rețelelor de puncte existente. Având în vedere volumul foarte mare de lucrări de măsurători, necesitatea realizării acestora într-un timp cât mai scurt și pe cât posibil datele culese și prelucrate să fie în format digital, s-a impus ca în paralel cu metodele și aparatura clasică să se caute introducerea și utilizarea de echipamente și tehnologii moderne cum ar fi stațiile totale și tehnologia GPS.

Măsurătorile au fost efectuate, în medie cu 7 receptoare . Ca metodă de lucru s-a adoptat metoda statică de măsurare, cunoscut fiind, că aceasta oferă și preciziile cele mai ridicate. Durata unei sesiuni de observație a variat în funcție de lungimea bazei între 60 de minute și 90 de minute. Conform planului de observație întocmit și distribuit la fiecare echipă, receptoarele au fost conectate la antene și la sursa de alimentare (implicit), astfel încât înregistrările să fie executate simultan în punctele în care s-a staționat. La începutul fiecarei sesiuni s-a măsurat înălțimea antenei în stație, în trei puncte caracteristice ale platformei antenei. Ecartul maxim între valorile citite nu trebuia să depasească 1mm, după care se ia în calcul media celor trei determinări și se înregistrează în foaia de observație (respectiv în controler).

În timpul înregistrărilor, operatorii au urmărit continuu starea de recepție a semnalelor. Se urmărește și se completează carnetul de teren, înregistrându-se: denumirea stației; codul punctului; numărul sau simbolul sesiunii de lucru; data când s-au făcut inregistrările; numele operatorului; înalțimea antenei la începutul și sfârșitul sesiunii de lucru; ora de start și de stop a sesiunii, s.a.

Intervalul dintre epocile de înregistrare a fost stabilit la 10 secunde pentru fiecare receptor, astfel că într-o sesiune de o oră se obțineau 360 de înregistrări la fiecare receptor.

În timpul campaniei G.P.S. s-au măsurat aprox. 195 baze GPS pentru determinarea a 54 de puncte noi pe tronsonul 1 c.f. Frontieră –Curtici-Arad-km 614 a României, asigurându-se astfel o redundață foarte bună în rețea. La sfârșitul fiecărei zile de lucru, fișierele din receptoare au fost descărcate pe calculator, iar pentru o siguranță deplină a datelor, s-au realizat back-up-uri pe CD.

3.4 Prelucrarea datelor

3.4.1. Date provenite din înregistrări satelitare

Pentru a obține rezultate cât mai corecte și a asigura o stabilitate și încredere în soluții, s-au adoptat diferite strategii ca: eliminarea sateliților cu înregistrări sub 25% din numărul maxim de înregistrări ale sesiunii; – eliminarea sateliților cu discontinuități multiple în înregistrări; stabilirea judicioasă a epocii de început și sfârșit de înregistrare; ridicarea unghiului de elevație de la care datele să fie preluate în procesare, când apăreau fenomene de "multi path"; Toate acestea au fost introduse ca opțiuni noi în procesare și s-a reluat prelucrarea. S-au reținut doar bazele procesate la care soluția a fost fixată.

a. Compensarea măsurătorilor efectuate în rețeaua inițială

Redundanța și configurația rețelei a permis următoarea modalitate de prelucrare a măsurătorilor provenite din înregistrarile satelitare:

prelucrarea ca rețea GPS – prelucrarea vectorilor rezultați din măsurători:

– aproximativ 195 vectori pentru tronsonul 1 c.f. Frontieră –Curtici-Arad-km 614;

– rețeaua compusă din cele 71 de puncte, a fost prelucrată ca rețea spațială (tridimensională – 3D) liberă în care s-au determinat coordonatele elipsoidale ale punctelor rețelei.

– coordonatele elipsoidale compensate în sistemul WGS 84, constituie datele de intrare pentru calculele de integrare planimetrică a rețelei de sprijin în sistemul de proiecție național.

– transformarea coordonatelor din sistemul WGS 84 în planul proiecției Stereografice 1970 se efectuează pornind de la coordonatele determinate din prelucrarea măsurătorilor GPS și luând ca puncte comune pe cele din rețeaua geodezică națională.

Măsurătorile efectuate cu tehnologie clasică în rețeaua planimetrică s-au realizat conform cerințelor beneficiarului, respectiv 3 serii de măsurători în fiecare punct de stație.

Fișierele de măsurători prevenite de la stația totală au suportat o prelucrare preliminară, în sensul verificării și ulterior eliminării valorilor măsurate care prezentau abateri semnificative față de abaterea maximă admisă impusă de beneficiar. S-au luat apoi în considerare valorile medii rezultate din valorile măsurate.

Valorile direcțiilor orizontale și ale distanțelor măsurate au constituit datele de intrare în compensare. Aceasta s-a efectuat prin metode riguroase, respectiv metoda celor mai mici pătrate, procedeul măsurătorilor indirecte.

Punctele determinate cu tehnologie GPS, s-au constituit în această fază în puncte vechi, toate celelalte puncte devenind puncte noi. A rezultat un model de compensare ca rețea constrânsă, iar calculele de compensare s-au efectuat utilizând un pachet de programe specializat.

Rezultatele obținute în urma compensării au confirmat precizia efectuării măsurătorilor, cu toate dificultățile generate de factorii atmosferici și de apropierea amplasamentelor punctelor de terasamentul căii ferate.

Abaterile standard individuale ale pozițiilor planimetrice ale punctelor s-au încadrat în limita valorilor solicitate de beneficiar.

b. Sisteme de proiecție

Cerințele beneficiarului au impus utilizarea sistemului de proiecție național (Stereografic 1970) și – în final – a unei proiecții sterografice plan tangent (plan local) elipsoid WGS-84 (coordonatele centrului de proiecție B=46.114170759; L=21.191678933; coordonate locale centru de proiecție: N=500000 m; E=30000 m).

Observație: Acest aspect impune o serie de comentarii. În lucrările din domeniul Topografiei Inginerești și în special în cazul lucrărilor care se desfășoară, predominant, pe o dimensiune, domeniu în care se încadrează și lucrarea care face obiectul acestui contract, este de preferat adoptarea unor sisteme de proiecție în așa fel încât coeficientul de deformație al valorilor liniare să tindă spre valoarea 1, fapt care conduce la o comoditate sporită în lucrările de trasare din faza de execuție.

c. Compensarea măsurătorilor efectuate în rețeaua planimetrică de trasare

Punctele determinate ȋn rețeaua inițială, s-au constituit în această fază în puncte vechi, toate celelalte puncte devenind puncte noi. A rezultat un model de compensare ca rețea constrânsă. Măsurătorile efectuate cu tehnologie clasică în rețeaua planimetrică s-au realizat conform cerințelor beneficiarului, respectiv 3 serii de măsurători în fiecare punct de stație.

Fișierele de măsurători prevenite de la stația totală au fost analizate fiind utilizate valorile medii rezultate ale măsurătorilor.

Calculele de compensare s-au efectuat, pentru calculul drumuirilor poligonometrice, utilizând un pachet de programe specializat. De asemenea s-au utilizat și programe specifice stațiilor totale performante (retrointersecții, drumuiri), care oferă ȋn timp real poziția instrumentului, ȋn raport cu rețeaua de sprijin sau calculul cu ajutorul Soft-ului Leica GeoOffice, la birou.

Prelucrarea s-a efectuat prin prin metode riguroase, respectiv metoda celor mai mici pătrate, procedeul măsurătorilor indirecte.Rezultatele obținute în urma compensării confirmă precizia efectuării măsurătorilor. Abaterile standard individuale ale pozițiilor planimetrice ale punctelor s-au încadrat în limita valorilor solicitate de acest tip de lucrări. Precizia de determinare a rețelei de trasare s-a ȋncadrat ȋn precizia de determinare a rețelei inițiale (utilizată atât la ridicările topografice inițiale cât și pentru ȋntocmirea proiectului de specialitate).

d. Compensarea măsurătorilor efectuate în rețeaua de nivelment

În general, în cazul lucrărilor de acest gen se impune utilizarea sistemului de referință geodezic național. Necesitatea unei legături cu lucrări executate anterior sau cu lucrări care se vor executa în viitor a impus studierea posibilității ca sistemul de referință altimetric să fie unic și – pe cât posibil – să aibă legătură cu sistemul altimetric de referință național: Marea Neagră 1975.

În acest sens s-au solicitat inventarele de cote ale punctelor din rețeaua geodezică națională de la Fondul Geodezic al CNGFC.

În urma recunoașterii terenului pe tronsonul 1 c.f. și a măsurătorilor efectuate au rezultat următoarele:

– pe acest tronson s-au identificat și s-au staționat toate mărcile de nivelment situate pe traseu (puncte materializate în clădirile cantoanelor și gărilor CF), pornind de la Gara Radna la Gara Curtici. Inventarul de cote pentru aceste puncte a fost obținut de la Fondul Geodezic al CNGFC.

Măsurătorile efectuate în rețeaua de nivelment geometric rezultată din 3 puncte vechi și 242 puncte noi a fost prelucrată prin metoda celor mai mici pătrate, procedeul măsurătorilor indirecte, ca rețea constrânsă pe puncte de cotă cunoscută.

e. Concluzii

Rețeaua geodezică de sprijin (planimetrică și altimetrică) concepută și realizată în scopul definitivării lucrărilor de modernizare a liniei CF corespunde, ca densitate de puncte și precizie, cerințelor normelor în vigoare privitoare la acest tip de lucrări.

Realizarea acestei rețele de sprijin la parametrii de calitate și precizie ridicată asigură și calitatea viitoarelor lucrări topografice desfășoara în faza de execuție.

Calitatea ridicată a rețelei de sprijin se datorează următoarelor:

folosirea celei mai noi tehnologii, tehnologia GPS, în realizarea rețelei de sprijin;

utilizarea unor stații totale și a unor instrumente de nivelment de înaltă performanță;

folosirea unor programe de prelucrare testate în multe alte lucrări, care asigură siguranță și încredere;

rezultatul prelucrărilor rețelei planimetrice și altimetrice confirmă, prin precizia medie pe rețea și abaterile standard individuale ale punctelor, calitatea măsurătorilor efectuate și respectarea standardelor impuse.

Picheții implantați în cadrul pichetajului complementar sunt legați în plan și profil de picheții plantați inițial.

CAPITOLUL IV.

Verificarea rețelei

4.1 Verificarea rețelei

Compensarea rețelei de trilaterație -SCHEMA " GAUSS "

DATE DE INTRARE

Calculul orientării laturilor

Corecțiile ecuațiilor

Coeficienții sistemului normal

Rezolvarea sitemului normal

Rezolvarea ecuațiilor și verificarea soluțiilor

Calculul corecțiilor

Coordonate compensate

Verificarea finală

Calculul preciziei de determinare a coordonatelor

REZULTATE FINALE

Stabilirea rețelei

TABEL COORDONATE ELIPSOIDALE SI ABATERILE STANDARD (primite de la proiectant)

INVENTAR COORDONATE PUNCTE VECHI SI NOI

INVENTAR COORDONATE PUNCTE VECHI (primite de la proiectant)

Pentru încadrarea rețelei G.P.S. inițiale în sistemul geodezic național s-au realizat calcule de transformare, folosind în acest scop punctele de ordin superior cu coordonate duble:

Observație: Punctul AND provine dintr-o rețea determinată anterior, din puncte de ordin superior din rețeaua geodezică națională

4.2. Îndesirea rețelei -drumuire

Metoda triangulației este o metodă principală în ridicarea suprafețelor întinse de teren si constă în determinarea unui număr restrâns de puncte de triangulație, situate la distante mari între ele, repartizate uniform pe întreaga suprafață sub forma unor triunghiuri cu laturile cât mai egale, la care se masoară cu precizie unghiurile și una sau două laturi.

Lucrările topografice ce se execută intr-o anumita zonă, necesita existența unui sistem de sprijin materializat în teren prin puncte de triangulație. Interdependența dintre aceste puncte se face prin rețele ce au la bază triunghiul ca figură nedeformabilă și sunt determinate prin măsurători de unghiuri, caz în care rețeaua poartă denumirea de “triangulație” , sau măsuratori de distanțe , caz în care rețeaua se numește “trilaterație”.

DATE DE INTRARE

Calculul corecțiilor unitare proporțional cu distanțele

Calculul corecțiilor pe fiecare tronson

Calculul creșterilor de coordonate compensate

Calculul coordonatelor punctelor de drumuire

a) Rețeaua de îndesire se proiectează și se realizează astfel încăt să se asigure densitatea de puncte necesare, respectiv 1 punct / 5 Km2 în extravilan și 1 punct / Km2 în intravilan. Această rețea trebuie să se spijine pe minim 4 puncte din rețeaua de sprijin, selectată astfel încăt poligonul format să încadreze toate punctele de îndesire.

b) Rețeaua geodezică de ridicare se realizează prin metoda intersecției (înainte, înapoi și combinată) sau prin metoda drumuirii poligonometrice și tehnologii GPS, sprijinită pe punctele din rețeaua de spijin și de îndesire. Rețeaua geodezică de ridicare se materializează, în funcție de natura solului, cu borne și reperi. În intravilan materializarea se face și cu picheți metalici cu lungimea de 15 mm, bătuți la nivelul solului. Alegerea amplasamentului punctelor rețelei de ridicare se va face astfel încât din fiecare punct să existe vizibilitate către cel puțin două punce din rețeaua geodezică de sprijin și de îndesire. Prelucrarea riguroasă a măsurătorilor se face considerând rețeaua constrănsă pe punctele rețelei de sprijin și îndesire.

4.3. Trasarea elementelor proiectului

Soluția de execuție a trasărilor topografice este de a folosi un receptor bază și rovere, transmisia de date între acestea făcându-se prin unde radio. Pentru acest tronson de cale ferată factorul de reducere plan-proiecție calculat de inginerii proiectanți a fost de 1,000296.

După ce au fost calculate elementele geometrice de trasare ale stalpilor, din palanurile primite de la proiectare a rezultat urmatorul tabel.

Exportul datelor s-a facut in format .csv. Ele vor fi încarcate în unitatea de control a GPS-ului.

Importul datelor in unitatea de control.

Concluzii

Precizia ridicată și acuratețea planurilor întocmite decurg din obținerea unor precizii ridicate pentru coordonatele punctelor rețelelor de sprijin. Față de metodele clasice de realizare a unei rețele cadastrale de sprijin s-a adăugat în ultimul timp una noua prin determinarea coordonatelor punctelor folosind sistemele de poziționare globală. Avantajele folosirii acestei metode de realizare a unei rețele de sprijin sunt deosebite .

Procesul de realizare al unei rețele de sprijin clasice constau în:

– culegerea documentației necesare întocmirii proiectului ;

– recunoașterea terenului ;

– întocmirea proiectului rețelei ;

– calculul aprioric al preciziei necesare alegerii metodei de măsurare ;

– materializarea pe teren a punctelor rețelei ;

– executarea măsurătorilor ;

– prelucrarea datelor și obținerea coordonatelor punctelor rețelei și a preciziei de determinare a acestora;

Realizarea unei rețele folosind tehnologia GPS cu etapele menționate mai sus se respectă, dar modul de abordare este mult ușurat de posibilitățile sistemului:

– nu este necesară asigurarea vizibilității reciproce între puncte pentru efectuarea observațiilor.

– nu este necesar să se asigure o conformație echilibrală a triunghiurilor formate de punctele rețelei ;

– precizia de determinare a punctelor este aceeași, indiferent de distanța dintre ele și de configurația triunghiurilor;

– densitatea punctelor rețelei se asigură în funcție de cerințele din diferitele zone ale suprafeței acoperite de rețea;

– legarea rețelei realizate cu GPS de reteaua națională de sprijin se poate face ușor, folosind punctele geodezice de ordin superior existente în zonă;

Pe lângă aceste facilități există și posibilitata efectuării măsurătorilor în diverse condiții meteorologice. Avantajele oferite de sistemele GPS corelate cu posibilitățile economice și cu avantajul existenței în zonă a unei rețele determinate pe cale clasică au dus la adoptarea ideii de actualizare a rețelei de sprijin existente cu puncte de coordonate determinate prin măsurători executate cu ajutorul sistemelor de poziționare globală. Astfel alături de tehnologiile clasice se impune ca în paralel să se utilizeze pe scară tot mai largă echipamente și tehnologii moderne cum ar fi tehnologia GPS descrisă în această lucrare.

Un alt aspect fundamental al strategiei de modernizare a rețelelor geodezice de sprijin îl reprezintă utilizarea determinărilor de coordonate folosind tehnologii satelitare. Determinările se realizează în Sistemul de Poziționare Globală fiind caracterizate de precizii situate în domeniul centrimetrului ,sau în anumite condiții ,sub centimetru.

Un efect similar asupra preciziei punctelor l-a avut procesul de determinare, cu ajutorul sistemelor de pozitionare globală, a unora dintre punctele rețelei geodezice de stat folosite pentru sprijin. Compensarea măsurătorilor efectuate în rețeaua existentă, folosind ca puncte de sprijin pe cele redeterminate cu ajutorul G.P.S. a micșorat de asemenea simțitor erorile de determinare a coordonatelor punctelor.

S-a considerat drept soluție de viitor utilizarea acestor tehnologii moderne pentru realizarea proiectelor de refacere și perfectionare a tuturor rețelelor de sprijin. Pentru înțelegerea principiilor de funcționare a acestor tehnologii complexe în teza de doctorat s-a acordat o atenție deosebită studierii unor aspecte teoretice legate de mișcarea sateliților artificiali, perturbațiile orbitei satelitului,efemeridele orbitei satelitare, tehnicile de poziționare GPS și modelarea matematică a observațiilor GPS.

Anexe:

Planuri: -Verificarea rețelei de triangulație

-Îndesire rețea

-Ttransversale si longitudinale

BIBLIOGRAFIE:

Boș, N., Iacobescu, O. (2007), Topografie modernă, Editura C.H.Beck, București

Boș, N., (1993), Topografie, Editura Didactică și Pedagogică, București

Cristescu, N.,(1978) Topografie inginerească, Editura Didactică și Pedagogică, București

Dragomir, M., (2000), Topografie inginerească, Editura Conspress, București

Dima, N., (2005), Geodezie, Editura Universitas, Petroșani

Dima, N., Herbei, O., Vereș, I., (1999), Teoria erorilor și metoda celor mai mici pătrate, Editura Universitas, Petroșani

Dima, N., Herbei, O., (2005), Topografie generală și elemente de topografie minieră, Editura Universitas, Petroșani

Dima, N., Herbei, O., Beldea, M., Filip, L., Ular, R., (2007), Instrumente topografice și geodezice, Editura Universitas, Petroșani

Ghițău, D., (1970) Geodezie, Editura Didactică și Pedagogică, București

Grecea, C., (2005) Geodezie, Editura Mirton, Timișoara

Herbei, O., (2002), Cartografie matematică, Editura Eurobit, Timișoara

Herbei, O., (2010), Sisteme informatice geografice, Editura Universitas, Petroșani

Imbroane, Al., (2012), Sisteme informatice geografice, Presa Universitară Clujeană, Cluj-Napoca

Moca V., (1990), Topografie generală și aplicată, Centrul de multiplicare, Institutul Agronomic, Iași

Moca, V., Chirilă, C.,(2002), Cartografie matematică. Întocmire și redactare hărți. Suport de curs. 2002

Ursea, V., (1974), Topografie aplicată în construcții, Editura Didactică și Pedagogică, București

Vereș, I., (2006), Automatizarea lucrărilor topo-geodezice, Editura Universitas, Petroșani

www.geo-spatial.org

www.giscad.ro

www.earth.unibuc.ro

www.galileosworld.com

BIBLIOGRAFIE:

Boș, N., Iacobescu, O. (2007), Topografie modernă, Editura C.H.Beck, București

Boș, N., (1993), Topografie, Editura Didactică și Pedagogică, București

Cristescu, N.,(1978) Topografie inginerească, Editura Didactică și Pedagogică, București

Dragomir, M., (2000), Topografie inginerească, Editura Conspress, București

Dima, N., (2005), Geodezie, Editura Universitas, Petroșani

Dima, N., Herbei, O., Vereș, I., (1999), Teoria erorilor și metoda celor mai mici pătrate, Editura Universitas, Petroșani

Dima, N., Herbei, O., (2005), Topografie generală și elemente de topografie minieră, Editura Universitas, Petroșani

Dima, N., Herbei, O., Beldea, M., Filip, L., Ular, R., (2007), Instrumente topografice și geodezice, Editura Universitas, Petroșani

Ghițău, D., (1970) Geodezie, Editura Didactică și Pedagogică, București

Grecea, C., (2005) Geodezie, Editura Mirton, Timișoara

Herbei, O., (2002), Cartografie matematică, Editura Eurobit, Timișoara

Herbei, O., (2010), Sisteme informatice geografice, Editura Universitas, Petroșani

Imbroane, Al., (2012), Sisteme informatice geografice, Presa Universitară Clujeană, Cluj-Napoca

Moca V., (1990), Topografie generală și aplicată, Centrul de multiplicare, Institutul Agronomic, Iași

Moca, V., Chirilă, C.,(2002), Cartografie matematică. Întocmire și redactare hărți. Suport de curs. 2002

Ursea, V., (1974), Topografie aplicată în construcții, Editura Didactică și Pedagogică, București

Vereș, I., (2006), Automatizarea lucrărilor topo-geodezice, Editura Universitas, Petroșani

www.geo-spatial.org

www.giscad.ro

www.earth.unibuc.ro

www.galileosworld.com

Anexe:

Planuri: -Verificarea rețelei de triangulație

-Îndesire rețea

-Ttransversale si longitudinale