Toate aceste acțiuni necesită cunoașterea noțiunilor teoretice și practice dintr-o varietate de domenii. [310382]

CUPRINSUL LUCRARII

INTRODUCERE

De-a lungul timpului conținutul măsurătorilor terestre a evoluat precum și dezvoltarea societății. Obiectul științei măsurătorilor terestre este studierea totalității operațiilor de teren și de birou (calcul) care se efectuează în vederea reprezentării pe planuri și hărți a unei suprafețe terestre.

[anonimizat] o anumită scară și într-o proiecție cartografică. [anonimizat] a elementelor planimetrice din teren cât și a formelor de relief se bazează pe folosirea corectă și eficientă a [anonimizat].

Toate aceste acțiuni necesită cunoașterea noțiunilor teoretice și practice dintr-o varietate de domenii.

Aceste domenii reprezintă ramurile măsurătorilor terestre și anume: Geodezia, topografia, cadastrul și fotogrammetria.

[anonimizat]. În anul 1880, Friedrich Robert Helmert definește geodezia astfel: “Știința măsurării și reprezentării Pământului”.

Topografia se ocupă tot cu măsurarea și reprezentarea suprafețelor terenului însă se aplică doar pe suprafețe reduse deoarece nu ține cont de curbura Pământului. În urma măsurătorilor topografice se află pozițiile relative dintre obiecte din teren și reprezentarea acestora pe planuri și hărți.

[anonimizat] a imobilelor. [anonimizat], înregistrează, descriu și reprezintă terenurile pe planuri și hărți. Finalitatea cadastrului o reprezintă înscrierea în cartea funciara a terenurilor vizate de această acțiune. Legea fundamentală a cadastrului este 7/1996. Aceasta a fost republicată în anul 2015 și spune că: “[anonimizat], de importanță națională, a tuturor imobilelor de pe întregul teritoriu al țării.”

Fotogrammetria înglobează diferite procedee prin care se determină și se reprezintă suprafețe de teren. [anonimizat].

[anonimizat]/[anonimizat], înțărușări, [anonimizat], [anonimizat], profile transversale ale apelor (râuri, lacuri), [anonimizat], [anonimizat]- acestea sunt serviciile ce le putem oferi în cadrul lucrăilor topografice.

Topografia este o ramură a [anonimizat] ([anonimizat]), precum și cu tehnica reprezentării grafice sau numerice a [anonimizat],  a [anonimizat] a [anonimizat].

[anonimizat]-a desena.

Măsurătorile de teren împreună cu reprezentarea lor pe plan se numesc ridicări topografice. [anonimizat]onate x, y, h, adică atât în plan cât și în spațiu.

Ca urmare, în cadrul topografiei se disting două părti disticte:

· planimetria,  care se ocupă cu reprezentarea pe planuri și hărți a proiecției orizontale a obiectelor de pe suprafața terestră;

· altimetria, care se ocupă cu reprezentarea reliefului pe planuri și hărți.

REȚELE GEODEZICE

Introducere

În țara noastră rețelele geodezice de stat (triangulație și nivelment) sunt realizate într-o densitate convenabilă pentru lucrările topografice – fotogrammetrice, cartografice sau cadastrale.

Totodată rețelele geodezice pot servi și în scopuri științifice legate de forma și dimensiunile globului pământesc, precum și de mișcările cadastrale.

Rețelele geodezice de stat se execută separat pe ordine, de la complex către simplu.

Pentru a fi reprezentate pe planuri și hărți, trebuie să cunoaștem poziția spațială a obiectelor.

Această poziție se determină cu ajutorul măsurătorilor punctelor caracteristice ale obiectelor ce urmează a fi determinate.

Aceste Măsurători se prelucrează, aducându-se pe diferite planuri de proiecție sau diferiți elipsoizi. Obiectele fiind vectorizate sau desenate.

Pentru a afla poziția unui obiect, este nevoie ca referința spațială să fie determinată sigur pentru a ne raporta la ea.

Necesitatea existenței unei astfel de rețele există la orice ridicare topografică.

O rețea geodezică este alcătuită din totalitatea punctelor aflate pe suprafață pe care urmează să se desfășoare o lucrare.

Poziția acestor puncte fiind cunoscută într-un sistem unitar de referință.

Rețeaua de triangulație geodezică de stat este formată dintr-o rețea complexă de triunghiuri.

Aceasta se împarte în cinci categorii:

Rețea geodezică de ordin superior (I sau II).

La aceste rețele laturile au între 20 și 60 de km la rețeaua de ordinul I și între 10-20 km la cele de ordinal II.

Rețea geodezică de ordin inferior (III și IV).

Aceasta are distanțe între 7 și 15 km la cele de ordinul III iar la cele de ordinul IV între 4 și 8 km.

Rețeaua de ordinul V se numește și rețea de îndesire.

Determinarea acestor puncte se determină după mai multe procedee topografice cum ar fi: – intersecții (înainte, înapoi sau combinate),

rețele sau lanțuri de triangulație sprijinite pe laturi din triangulația de ordinele I-IV

sau

prin rețele poligonometrice (în zonele unde realizarea unor rețele de triangulație ar presupune construirea unor semnale înalte.

De exemplu în zonele împădurite sau construite.

Rețelele planimetrice se diferențiază în funcție de natura elementelor măsurate.

Acestea pot fi:

Rețele de triangulație (sunt efectuate numai Măsurători de direcții unghiulare orizontale)

Rețele de trilaterație (sunt efectuate numai Măsurători de distanțe)

Rețele de triangulație-trilaterație

Clasificarea rețelelor geodezice

Punctele ce alcătuiesc o rețea geodezică sunt împărțite în trei categorii în funcție de cum este definită poziția acestora. Aceste rețele sunt:

Rețele definite doar printr-o coordonată.

Această coordonată este de obicei altitudinea. (în majoritatea cazurilor înălțimea deasupra mării).

Aceste rețele sunt cunoscute sub numele de rețele altimetrice sau de nivelment.

În rețelele altimetrice se cunosc cu o precizie mare altitudinea (H) dar și cu o precizie mai mică poziția planimetrică.

Rețelele planimetrice sau orizontale cum se mai numesc ele, sunt rețelele în care se cunosc poziția orizontală a punctelor latitudinea (B) și longitudinea (L).

Aceste coordonate pot fi date și în alte sisteme bidimensionale de coordonate (x, y) cu condiția să se cunoască relațiile de trecere de la un sistem la altul.

Rețelele tridimensionale conțin coordonatele geodezice ale punctelor (latitudine și longitudine) dar și altitudinea.

O altă clasificare a rețelelor geodezice se face după numărul de elemente fixe în procesul de prelucrare.

Din acest punct de vedere rețelele se clasifică în:

Rețele geodezice constrânse – există mai multe puncte fixe decât este nevoie.

În acest caz sunt suficiente puncte pentru determinarea geometrică și poziția rețelei.

Rețele geodezice neconstrânse – sunt destule puncte fixe în rețea și suficiente pentru a poziționa rețeaua.

Rețele geodezice libere – în acest tip de rețea niciun punct nu este considerat fix.

În această rețea intervin doar Măsurători necesare pentru determinarea geometriei rețelei.

Mai există o clasificare a rețelelor.

În funcție de zona acoperită, rețelele geodezice se împart în:

Rețele locale

Rețele globale.

Metode de îndesire a rețelelor geodezice

Pentru a determina detaliile din teren este nevoie ca punctele să se afle în apropierea rețelei geodezice.

Pentru ca acest lucru să fie posibil, avem nevoie de îndesirea rețelei.

Metodele de îndesire le reprezintă intersecțiile înainte, înapoi sau combinate.

Rețelele se pot îndesi și cu ajutorul triangulației, trilaterației, drumuirilor poligonometrice sau Măsurătorilor GNSS.

În cazul în care coordonatele punctelor noi sunt determinate cu ajutorul tehnologiei GPS, trebuie să se țină seama de următoarele lucruri:

Punctele de sprijin trebuie să fie relativ uniform dispuse

Rețeaua de îndesire trebuie să fie sprijinită pe minimum patru puncte din rețeaua geodezică de sprijin.

Există câteva condiții absolut obligatorii la amplasarea punctelor noi prin această metodă.

Acestea sunt:

Trebuie păstrată distanța față de obstacolele înalte, pentru a lăsa orizontul liber.

Unde nu există vize de orientare pentru dezvoltarea drumuirii și radierilor, trebuie ca punctele să fie plasate în perechi, având vizibilitate între ele.

Trebuie evitată apropierea de suprafețele reflectorizante dar și de instalațiile electrice cu putere mare (de exemplu linii de înalta tensiune).

Instalarea pe locuri ferite de circulație pentru a se proteja borna.

METODE DE RIDICARE A DETALIILOR PLANIMETRICE

Introducere

Ridicarea planimetrică a unei suprafețe reprezintă totalitatea operațiilor (măsurare, calculare și reprezentare) prin care se adăugă datele necesare în vederea elaborării planului topografic.

Orice detaliu de planimetrie sau altimetrie poate fi definit de puncte caracteristice.

Precizia dorită și scara de reprezentare determină numărul și poziția punctelor necesare.

Ridicarea în plan a detaliilor se face după următoarele etape:

Descompunerea detaliilor în puncte caracteristice;

Determinarea poziției relative a acestor puncte în raport cu punctele rețelei de ridicare;

Reprezentarea poziției punctelor ce definesc detaliile la o anumită scară și redactarea planului.

Ridicările planimetrice se fac foarte ușor, iar cele altimetrice doar când se dorește obținerea de profile pe anumite direcții.

Ridicarea detaliilor se poate face prin mai multe metode.

Aceste metode sunt:

Metoda radierii (metoda coordonatelor polare);

Metoda absciselor și ordonatelor;

Metoda absciselor;

Metoda drumuirii;

Metoda drumuirii combinată cu radieri;

Metoda intersecțiilor;

Metoda profilelor.

Reprezentarea unei părți a Pământului se realizează prin planuri și hărți.

Adică printr-un număr de puncte alese reprezentativ pentru suprafață ce urmează a fi reprezentată.

Pentru a reprezenta o suprafață planimetric este nevoie de poziția orizontală a punctelor ce alcătuiesc rețelele orizontale sau planimetrice.

Poziția planimetrică a unui punct poate fi determinată pe elipsoidul care aproximează suprafață pământului sau într-un sistem bidimensional de coordonate.

La reprezentarea pe elipsoid, poziția este dată de coordonatele geodezice (latitudine și longitudine).

Dacă poziția este dată într-un sistem bidimensional, trebuie să se cunoască relațiile de legătură dintre cele două sisteme.

Rețelele geodezice planimetrice pot fi, în funcție de natura elementelor care se măsoară, de triangulație, trilaterație sau de triangulație-trilaterație.

Sisteme utilizate în poziționarea planimetrică

Sistemul rectangular de coordonate are două axe. Una îndreptata către nord iar cealaltă către est. Din cauza faptului că suprafața terestră nu este perfect plană, pentru reprezentarea suprafeței terestre este nevoie să se utilizeze diferite proiecții cartografice. Aceste proiecții deformează însă realitatea.

Între poziția unui punct situat pe suprafață terestră și același punct situat în plan există relații de corespondență ca cele ce urmează:

X = f1(B, L)

Y = f2(B, L)

Este foarte important pentru măsurătorile efectuate pe Pământ să se cunoască sistemul de proiecție utilizat deoarece trebuie să se facă reducerea la acest sistem.

Sistemul utilizat în țara noastră este Proiecția Stereografică 1970.

Aceasta a fost întrodusă în țara noastră în anul 1971. Prin Decretul numărul 305, pe lângă faptul că se impunea folosirea proiecției stereografice 1970 pentru lucrările topo-fotogrametrice și cartografice de pe teritoriul României, se impunea și sistemul de referință al altitudinii ca fiind Marea Neagră.

Proiecția stereo 70 cum mai este ea denumită, funcționează pe elipsoidul de referință Krasovski iar centrul proiecției are coordonatele 46° latitudine Nordică și longitudinea 25° Est.

Suprafață României este reprezentată pe un singur plan.

Această proiecție are și un cerc de deformație nulă, acesta având raza egală cu 201718m.

Axele de coordonate au Originea în imaginea plană a centrului proiecției iar pe direcția Nord este axa Ox iar Oy având sensul pozitiv spre est.

Centrul proiecției se află la Nord de Făgăraș.

Măsurători clasice pentru ridicarea detaliilor

Metoda radierii este o metodă cu coordonate polare ale poziției unui punct în raport cu o bază de sprijin. Pentru a se ridica detaliile din teren se urmează o serie de etape.

Dar mai întâi trebuie urmărit dacă se respectă următoarele reguli:

Distanța maximă între punctul de sprijin și punctul nou să nu fie mai mare de 100 m

Măsurarea punctelor să se facă în sens orar

Din fiecare punct se măsoară unghiul orizontal, unghiul de declivitate a terenului și distanța înclinată.

Distanțele se pot măsura direct sau indirect. În continuare se fac următoarele calcule:

Reducerea distanțelor la orizont: DAB = LAB*cos φAB

Calculul diferenței de nivel: ΔZAB = LAB*sin φAB

Calculul coordonatelor relative:

ΔXAB = DAB*cos ƟAB

ΔYAB = DAB* sin ƟAB

Calculul coordonatelor absolute

XAB = X + ΔXAB

YAB = Y + ΔYAB

ZAB = Z + ΔZAB.

Cu ajutorul stației totale se măsoară foarte ușor. Acest tip de aparat este ideal pentru radieri simple și trasării. Manipularea aparatului este ușor de învățat și nu pune mari probleme.

Caracteristicile stațiilor totale sunt următoarele:

Se învață ușor și rapid

Ecran mare și clar

Se pot roti pe orizontală și verticală

Au laser de centrare

Permit Măsurători fără reflector cu laserul încorporat

La calibrarea stației totale se ia în seamă determinarea erorilor de colimație (Hz) și indexul V (simultan cu nivela electronică).

Măsurători GNSS pentru ridicarea detaliilor

În ultima perioadă s-au dezvoltat foarte mult tehnicile care se folosesc de capacitatea sistemelor de poziționare de a oferi coordonate într-un timp foarte scurt sau chiar în timp real.

Sistemele de poziționare cunoscute sunt: GPS (dezvoltat de America), GLONASS (Rusia), GALILEO (viitorul sistem de poziționare dezvoltat de uniunea europeană), COMPAS (în prezent se numește BeiDou și este dezvoltat de China).

Deoarece GPS-ul este cel mai utilizat și dezvoltat sistem, când se vorbește despre sisteme de poziționare se folosește generic termenul de GPS.

Metodele rapide de ridicări au nevoie de o rezoluție mare a ambiguității pentru a folosi potențialul acurateței, preciziei ridicate a Măsurătorilor de fază GPS.

Astfel, nivelul zgomotului soluțiilor cu valori reale ar fi fost prea mare pentru un timp scurt de observare.

Pentru a rezolva repede ambiguitățile se pot elimina erorile mari, rămânând cu cele mici.

În concluzie, metodele rapide funcționează corect, mai ales pe distanțe mici.

Pentru distanțele mai lungi de câțiva km între stațiile participante, este necesară modelarea erorilor dependente de distanță.

Metodele rapide GPS se pot împărți în:

Metode rapide statice;

Metode semi-cinematice (stop-and-go);

Metode cinematice pure.

Această clasificare se face dacă receptorul poate să preia sau să facă Măsurători în timp ce este în mișcare și coordonatele traseului să fie determinate cinematic, sau dacă receptorul este închis în timpul transportului și coordonatele pot fi determinate în mod static.

Există și un mod intermediar în care receptorul trebuie să fie static în timpul Măsurătorilor pe perioada transportului dar coordonatele traiectoriei nu sunt derivate.

Acesta se numește modul semi-cinematic.

Între ridicările cinematice și cele statice diferența este făcută și de către precizie.

În cazul celor cinematice erorile accidentale, de măsurare, sunt incluse în valorile coordonatelor.

TEHNOLOGII GEODEZICE SPATIALE

Principii generale de determinare a poziției prin tehnologii GNSS

Principiul de poziționare prin tehnologii GNSS se poate reduce la o intersecție liniară tridimensională in care distanțele satelit – receptor sunt determinate fie prin măsurarea timpului de propagare a semnalului, fie din măsurători asupra fazei acestuia, fie prin alte metode.

Principiul se regăseste si in cazul tehnologiilor GNSS in spațiul cu trei dimensiuni. In acest spațiu, locul geometric al punctelor egal depărtate de un punct fix, numit centru, este o sferă. Intersecția celor două sfere determinate astfel generează un cerc. Pentru a putea determina poziția in acest caz, ar mai fi nevoie de o altă distantă care să genereze o a treia sferă; intersectată cu cercul obținut mai devreme, s-ar obține două puncte, din care unul ar fi usor eliminat prin cunostințe „a priori” asupra poziției (unul dintre cele două puncte ar fi foarte depărtat de suprafața terestră).

Sisteme de timp utilizate in GNSS

Pentru a putea determina distanțele satelit-receptor pe baza timpului de propagare, este nevoie să fie determine cu o oarecare precizie momentele emiterii si recepției semnalului, si astfel este necesară definirea unor standarde de timp precise. In cele ce urmează vor fi prezentate anumite scări de timp ce sunt utilizate in prezent in domeniu.

Pentru a putea defini o scară de timp, sunt necesare două elemente: o origine si o perioadă (o frecvență sau un tact). De-a lungul timpului, oamenii au incercat să asocieze acest tact unor fenomene fizice pe care le puteau observa si care aveau anumită repetabilitate.

Sistemul GPS menține propriul standard de timp,denumit si GPS Time (GPST) si reprezintă o valoare medie a observațiilor efectuate asupra ceasurilor atomice aflate la bordul sateliților si asupra ceasurilor atomice de la sol. Acesta a fost sincronizat cu UTC la epoca standard GPS 6 ianuarie 1980 ora 0h; la acel moment diferența intre TAI si UTC era de 19s, ceea ce face ca diferența intre GPST si TAI să fie de 19s. Un anumit moment de timp pe scara de timp GPST este identificat pe baza săptămanii GPS (GPSWEEK – ce reprezintă numărul de săptămani scurse de la epoca standard GPST), zilei GPS (GPSDAY– ce reprezintă numărul zilei din săptămană GPS) si a secundei GPS (GPSSEC – ce reprezintă numărul de secunde scurse de la inceputul săptămanii).

Sisteme de referință utilizate in GNSS

Pentru a putea formula matematic problema navigației bazată pe sisteme satelitare, este necesară alegerea unui sistem de referință la care să se raporteze pozițiile satelitului si cele ale receptorului. Definirea unui sistem de referință implică definirea unui model care să aproximeze cat mai bine suprafața Pămantului, definirea parametrilor ce leagă modelul definit de Pămant si definirea unui sistem de coordonate la care să raportăm pozițiile.

Sistemul de referință utilizat pentru aplicații GPS este sistemul WGS84 realizat de DOD. Acesta conține un model geometric ce aproximează forma Pămantului (un elipsoid echipontential) dar si un model gravimetric detaliat (EGM). Setul de parametri prezentați mai jos se referă la forma geometrică a modelului elipsoidal – semiaxă mare (a) si turtire (f), viteza de rotație a acestuia (ω) si constanta sa gravitațională (GM).

Orbitele sateliților

Conform celor prezentate in subcapitolele anterioare, pentru a putea poziționa un receptor aflat pe suprafața Pămantului cu ajutorul tehnologiilor satelitare, este necesar să determinăm distanțele dintre un număr minim de sateliți si receptor la un anumit moment, pe baza principiului intersecției liniare spațiale, cunoscută din topografie. Sateliții nu au o poziție fixă in raport cu observatorii de pe Pămant, ci se miscă pe anumite traiectorii denumite orbite.

Trebuie astfel cunoscută poziția satelitului la momentul efectuării observațiilor in scopul determinării distanței satelit-receptor. Similar geodeziei clasice in care o precizia de determinare a punctelor vechi se regăsea in precizia de determinare a punctelor noi, cunoasterea eronată a poziției sateliților are ca efect in cazul tehnologiilor de radionavigație cu ajutorul sateliților o determinare eronată a poziției receptorului. Din acest motiv, paragrafele următoare tratează succint elementele unei orbite la modul general, clasificarea acestora si vor fi studiate unele cazuri particulare de orbite.

NAVSTAR GPS

Sistemul GPS este, ca si celelalte sisteme GNSS, un sistem de radionavigație cu ajutorul sateliților si este alcătuit, la modul general, din 3 subsisteme sau segmente:

Segmentul satelitar sau constelația satelitară – formată din sateliții ce gravitează in jurul Pămantului, transmițand semnalul necesar poziționării si informațiile de navigație către receptoarele utilizatorilor, precum si alte informații suplimentare legate de starea de “sănătate” a sateliților.

Segmentul de control – format din stațiile de control de la sol ce monitorizează segmentul satelitar din punct de vedere al “sănătații” sateliților. De asemenea, segmentul de control are rolul de a estima, prezice și încărca în sateliți informațiile legate de traiectoriile acestora (efemeride difuzate) împreună cu corecțiile de ceas și ale acestora.

Segmentul utilizator – format din totalitatea receptoarelor adecvate ce pot folosi semnalul satelitar pentru navigație, poziționare etc.

Segmentul satelitar a fost conceput inițial ca avand 24 de sateliți (SV – space vehicles), dispuși în așa fel încât să asigure o poziționare globală. Astfel, s-a hotărat în final dispunerea celor 24 de sateliți în 6 plane orbitale, avand o înclinare de 550, cate 4 sateliți în fiecare plan orbital, cu o altitudine de 20 230 km deasupra Pământului.

Segmetul de control

Perioada de revoluție a sateliților este de jumătate de zi siderală (adica 11 ore si 58 de minute), ceea ce inseamnă că în timp ce Pământul face o rotație completă de 3600 în jurul axei sale, satelitul va efectua două mișcari de revoluție. Guvernul Statelor Unite a investit masiv în sistemul GPS iar durata mare de viață a sateliților, raportată la durata preconizată de viață, a făcut ca actuala constelație să cuprindă pană la 30 de sateliți.

Segmentul de control este alcătuit dintr-o stație de control principală (Master Control Station – MCS) aflată la baza Falcon Air Force (Colorado Springs), o stație de control principală de rezervă aflată la Cape Canavral, alte 4 stații de monitorizare situate in Hawaii, Kwajalein, Diego Garcia si Ascension Island precum si alte 10 stații de monitorizare ale National Geospatial Intelligence Agency. În acest moment, orice satelit poate fi „vazut” din cel puțin 2 stații de monitorizare. O dispunere a acestor stații poate fi observată în figura alăturata.

Segmentul utilizator este alcătuit din totalitatea receptoarelor de la sol sau din aer ce utilizează semnalul transmis de sateliții GPS pentru a-și determina poziția. Utilizatorii GPS se împart în utilizatori civili și utiliztori militari în funcție de gradul de accesibilitate la capabilitățile sistemului.

Semnalul Satelitar

Pentru a înțelege metodele de poziționare si implicit preciziile de poziționare pe

baza tehnologiilor de radionavigație cu ajutorul sateliților este important să fie înțelese

tipul observațiilor sau măsurătorilor ce pot fi realizate. În acest sens trebuie studiate inițial

semnalele generate de sateliții sistemelor GNSS.

Semnalul GPS

Sateliții GPS au la bord oscilatoare ce generează o frecvența fundamentală f0 egală cu 10.23 MHz cu o stabilitate de 10-13-10-14 pe perioade relativ îndelungate. Pe baza acestei frecvențe fundamentale sunt generate, prin multiplicarea cu numerele întregi 154 si 120, două semnale în banda L, denumite L1 si L2. Semnalul L1 are o frecvență f1=1575.42 MHz și o lungime de undă λ1=19.05 cm, iar semnalul L2 are o frecvență f2=1227.60 MHz și o lungime de unda λ2=24.45 cm. Trebuie menționat că, pe langă aceste două semnale, sateliții GPS vor emite și pe o a treia frecvență obținută prin multiplicarea frecvenței fundamentale cu 115 și denumită L5. Deoarece semnalul L5 este momentan transmis doar de un singur satelit și este folosit doar în scopuri de analiză a semnalului și cercetare, acesta nu va fi menționat în partea de generare și combinare a semnalelor GPS, dar se vor face referiri la utilizarea sa, și în special la avantajele pe care aceasta le va aduce.

Semnalele GPS sunt modulate pe baza unor coduri binare al căror scop este acela de a fi folosite pentru poziționare (ranging signals). De aceea semnalele descrise mai devreme au rolul de a “purta” informația și sunt denumite uneori în literatura ca unde purtătoare. Modulația semnalului presupune modificarea uneia dintre proprietățile acestuia în conformitate cu informația ce trebuie transmisă. Modulația se poate face modificand amplitudinea, frecvența sau faza semnalului, în funcție de informația ce trebuie transmisă. În cazul GPS, pentru semnalele actuale, modulația aplicată este o modulație de fază a semnalului, denumita modulație binară bifazică (Binary Phaser Shift Keying – BPSK sau biphase modulation). În acest caz, modulația se realizează prin schimbarea fazei semnalului cu 1800 la fiecare schimbare ce are loc în codul sau secvența modelatoare.

La nivelul receptorului, există un demodulator care identifică schimbările de fază și obține secvența inițială transmisă.

Codurile GPS

Codurile utilizate pentru modulația semnalelor reprezintă secvențe binare (o succesiune de valori de 1 sau 0). La prima vedere aceste secvențe par aleatoare, dar ele sunt cunoscute și se pot genera în echipamentele de recepție folosind registre de deplasare cu retroalimentare (tapped feedback registers).

Un registru de deplasare cu retroalimentare este un echipament electronic capabil să genereze o succesiune de valori binare pseudoaleatoare. Scopul utilizării acestora este acela de a avea o memorie internă foarte mică. Un astfel de registru conține 10 poziții în care sunt stocate valori binare. La fiecare moment registrul deplasează spre dreapta cele 10 poziții, iar ultima valoare va deveni un număr binar în cadrul codului transmis. Prima poziție va fi însă neocupată iar valoarea ce va “intra” în registru este generată pe baza valorilor anterioare din cod folosind porti logice. În cazul codurilor pseudoaleatoare GNSS sunt folosite porți XOR (sau exclusiv) aplicate valorilor de pe anumite poziții ale registrului.

Întrucat combinațiile folosite nu ar fi suficiente pentru a acoperi toate codurile transmise de sateliții GPS, sateliții folosesc două registre pentru a genera secvențele pseudoaleatoare (PRN – Pseudo-Random Number).

Coreland semnalul recepționat cu cel generat in echipamentul de recepție, se poate determina timpul de propagare a undei și implicit distanța satelit – receptor. În cazul GPS, fiecare satelit emite continuu, pe aceleași frecvențe, alte coduri, tehnică numită acces multiplu cu diviziune în cod (CDMA – Code Division Multiple Acces), pentru ca receptorul să poată identifica satelitul de la care primește semnalul.

STUDIU DE CAZ

GENERALITATI

– Denumirea lucrarii: RIDICARE TOPOGRAFICĂ PENTRU EXPERTIZA TEHNICĂ A PODULUI CF KM0+609 PE LINIA312 CÂMPINA-CÂMPINIȚA

– Beneficiar: CNCF’’CFR’’SA – SUCURSALA REGIONALĂ CF BUCUREȘTI

– Obiectiv: Expertiza tehnică de calitate pentru  POD CF Km 0+609 LINIA 312 – Câmpina-Câmpinița, peste Dn1 și Raul Prahova – Județul Prahova.

– Termen de finalizare: 21.11.2018 – 12.12.2018

CARACTERISTICILE PRINCIPALE:

Suprafața totală : aproximativ 14ha.

Adresa imobil: UAT CAMPINA .

Timpul de execuție: 20 ZILE.

LOCALIZARE

Suprafața studiaăa se află în Municipiul Câmpina, Judetul Prahova.

Podul are o deschidere, o lungime totală de 174m și o lățime de 6.40m.

Localizare în cadrul Judetului Prahova

Câmpina este un municipiu în județul Prahova, Muntenia, România. Amplasat într-un adevărat amfiteatru natural, municipiul Câmpina este situat pe Valea Prahovei și este înconjurat de trei râuri (Câmpinița, Doftana, Prahova), care au modelat terasa Câmpina.

APARATURA SI PROGRAME FOLOSITE:

Receptor GNSS South S 82T cu acuratetea de:

– 1cm ± 1ppm (RMS) – pe orizontala

– 2cm ± 1ppm (RMS) – pe vertical

Statie Totala TCR 803 Power cu urmatoarele caracteristici

Acuratetea: Reflectorless 2mm+2ppm,Reflector 1mm+1.5ppm

Laptop Dell Inspiron 3576 cu procesor Intel® Core™ i5-8250U pana la 3.40 GHz, 15.6", Full HD, 8GB, 256GB SSD, AMD Radeon 520 2GB

Plotter HP DesignJet T120, Wireless, A1

AutoCAD 2013 Student – Soft CAD utilizat pentru procesarea măsuratorilor topografice

TopoLT – este un soft ce rulează împreuna cu AutoCAD 2013 fiind destinat lucrărilor topografice. Acest programe asigură o rapiditate mai mare și un control mai bun în procesarea datelor.

Microsoft Excel 2010

ETAPELE PRINCIPALE ALE REALIZARII LUCRARII

Materializarea și determinarea coordonatelor punctelor ce au servit drept rețea de sprijin;

Efecturea procedurilor de determinare a coordonatelor punctelor de detaliu ale terenului și de construcție ale podului;

Procesarea datelor obținute în teren;

Prezentarea rezultatelor într-un format estetic și calitativ;

Verificarea și predarea lucrării;

MATERIALIZAREA SI DETERMINAREA COORDONATELOR PUNCTELOR CE AU SERVIT DREPT RETEA DE SPRIJIN

Pentru un teritoriu dat se pot realiza, în principiu, mai multe variante de proiectare a rețelei de sprijin. Proiectarea rețelei geodezice de sprijin se va face respectând criteriile impuse de normativele tehnice în vigoare.

S-a încercat asigurarea unei precizii cât mai ridicate cu un volum de efort bine raportat la cerințele lucrării.

Etapa urmatoare consta în materializarea punctelor rețelei geodezice de sprijin. Punctele rețelei de sprijin vor fi materializate prin cuie metalice și/sau borne topografice dupa caz, dar și în marcarea cu markerul sau plantarea de Tape Reflectorizant în vederea micsorarii efortului și timpului de lucru.

Deciziile finale în privința amplasării punctelor au fost luate pe teren, unde s-a încercat în funcție de topografia locului găsirea acelor amplasamente care sa permită o legare optimă a rețelei printr-un numar cât mai mare de măsurători.

ETAPELE DE LUCRU LA TEREN

Realizarea rețelei de sprijin cu GPSul

Alegerea metodei adoptată la teren

Punerea aparatului în stație

Ridicarea detaliilor cu Stația Totală

Efecturea măsurătorilor cu Echipamentul GNSS

Realizarea Retelei De Sprijin

Rețeaua de sprijin a fost determinată pe punctele materializate la sol, astfel s-a încercat poziționarea acestor puncte în zone vizibile pentru a oferi o mai mare flexibilitate pozițiilor în care ar urma să fie amplasată stația totală.

Au fost realizate un numar de 30 de determinări pentru fiecare punct materializat, media acestor determinări definind valorile ce au fost introduse în JOB-ul creat în stația totală.

Metoda Utilizată în Teren

Ridicarea topografică a detaliilor a fost realizată atât cu ajutorul Sistemului GNSS, dar și cu ajutarul determinărilor cu Stația Totală TCR 803 POWER.

Au fost ridicate limitele de proprietate, elementele constructive ale podului (pile, culei, intrados, fundatie) stâlpii de electricitate, taluzurile, limitele drumului național DN1, cât și axul acestuia, dar și drumurile de exploatare agricolă din vecinatatea zonei de lucru. Au fost determinate cotele terenului cu o densitate de 4-10 metri pentru realizarea modelului 3D și a curbelor de nivel.

RIDICAREA TOPOGRAFICĂ A DETALIILOR CU STAȚIA TOTALĂ

Punerea Aparatului In Statie

Pentru fixarea trepiedului se vor prefera suprafețele dure și rugoase cum este asfaltul deoarece ofera o stabilitate mai mare a aparatului.

se orizontalizeaza suportul pentru ambaza dupa ochi

se fixează aparatul cu șurubul pompa ce se află pe acest suport.

Calarea grosieră se realizează din picioarele trepiedului cu ajutorul șuruburilor ce ajută la blocarea pe lungime a fiecarui picior. Se ajustează lungimea unuia dintre picioarele trepiedului astfel încât bula se deplaseze pe unul dintre celelalte picioare si procesul este reluat pe acel picior. Odata ce se ajustează și cel de-al doilea picior, în principiu calarea grosieră ar trebui să fie finalizată, dar în cazul în care nu suntem mulțumiți, putem repeta procedeul până când bula ajunge cât mai aproape de centru.

Calarea fină se realizează cu ajutorul șuruburilor de calare, trei la număr, acestea sunt reglate până când bula ajunge în centru și pe display-ul aparatului cele doua valori ce indică precizia calării ajung la valori apropiate de 0. În mod normal daca aparatul este calat în mai putin de 10 secunde pe fiecare directie, erorile de masurare din aceasta cauza vor fi insignifiante.

Centrarea pe punctul de coordonate cunoscut constă în fixarea laserului de centrare exact pe punctul din care se efectuază măsurătorile în momentul în care stația este și calată, deci calarea fină și centrarea aparatului trebuie să fie îndeplinite concomitent.

Măsurarea înălțimii aparatului este necesară pentru introducerea acesteia în setările aparatului deoarece pentru această ridicare topografică este nevoie ca punctele să aibă determinate și cota cu o acuratețe cat mai bune.

FREE STATION sau RESECTION

Free Station este o aplicație instalată în stațiile totale ce folosește ca metodă de poziționare principiile intersecției înapoi doar ca pentru determinarea coordonatelor și orientarea stației sunt suficiente două puncte și sunt utilizate și distanțele măsurate, nu doar unghiurile determinate și distanțele calculate deoarece sunt efectuate măsurători asupra punctelor, nu doar determinări unghiulare așa cum permite teodolitul.

Precizia maximă este dată de geometria punctelor, astfel cea mai bună variantă este aceea în care cele două puncte asupra cărora se efectuează măsurătorile și poziția stației totale determină un triunghi cât mai apropiat ca formă de cel echilateral. Precizii foarte bune se obțin până la un unghi de 170 grade.

Deoarece punctele de sprijin au fost determinate cu ajutorul tehnologiilor GNSS, trebuie să acceptăm ca și precizie de lucru valori de ordinul 0-2cm, lucru ce s-a și întâmplat valorile fiind de fiecare dată sub 1 cm pe E și N și între 1 și 2 cm pe cotă. Precizia orientării a fost de fiecare dată sub 10 secunde.

După rularea programului Free Station și executarea determinărilor pe punctele cunoscute, stația și-a deteminat atât poziția în cooordonate stereo 70 și Marea Neagră 1975 (sistemul național de raportare a cotelor), cât și orientarea față de Nordul sistemului Stereo 70 astfel că se poate trece la determinarea punctelor radiate de detaliu.

Pentru măsurători au fost utilizate două modele de prismă Leica:

Miniprisma de constantă 17.5 mm ce oferă control și sistabilitate determinărilor

Prisma Circulară de constantă 0 mm ce oferă rapiditate

Orietarea Pe Un Punct Cunoscut

Aceast procedeu, puțin mai greoi decât precedentul, prevede centrarea aparatului pe un punct deja determinat, calarea acestuia, determinarea înălțimii și vizarea unui singur punct vizibil materializat si cunoscut. Înălțimea stației trebuie introdusă în parametrii de rulare ai programului.

După măsurătoarea asupra punctului de orientare, coordonatele stației totale sunt cunoscute și se pot face determinări în sistemul Stereo 70 asupra punctelor de interes la fel ca și în cazul de dinainte – Free Station.

Măsurători Efectuate Cu Echipamentul GNSS

Punctele din zonele ce au oferit o vizibilitate bună a sateliților au fost ridicate cu ajutorul GPS-ului. După terminarea măsurătorilor se exportă fișierul de măsurători, se transferă fișierul RW5 în calculator, și s-au păstrat doar valorile pentru numărul punctului, Est, Nord, Cota si Cod.

Inventar De Coordonate

ETAPELE DE LUCRU LA BIROU

Raportarea punctelor cu ajutorul TopoLT

Realizarea planului de situație

Realizarea modelul 3D al terenului

Desenarea curbelor de nivel

Desenarea și printarea planșelor

Raportarea Punctelor Cu Ajutorul Topolt Și Realizarea Planului

Cu ajutorul Topo LT, au fost raportate punctele măsurate atât cu GPS-ul, cât și cu stația totală în Autocad utilizându-se comanda RAPPCT. Astfel se rulează comanda, se selectează fișierul cu măsurători, se alege scara la care dorim raportarea punctelor și alte opțiuni:

Utilizand comanda LAYER s-au definit straturile de lucru, numele, tipul liniei și culoarea acestora.

ALTE COMENZI UTILIZATE PENTRU PROCESAREA DATELOR MĂSURATE

Dupa rularea RAPPCT – Pentru Raportarea Punctelor

Punctele raportate pe plan

LAYER – Pentru Definirea Layerelor – Layerele determină în mare și legenda planului

PL (Polyline) – Pentru Trasarea PoliLiniilor

M3D – Crearea Modelului 3D

Modelul 3D după executarea completă a comenzii

Modelul 3D si punctele masurate în foaia de lucru a AutoCAD-ului

CNN – Pentru Curbele De Nivel

Curbe de nivel pe modelul 3D

Curbe de nivel cu punctele măsurate

Curbele de nivel

EDITAREA LUCRĂRII ȘI PREZENTAREA SITUAȚIEI DIN TEREN

Pentru editarea lucrării se vor folosi programe proprii CAD care permit transmiterea directa a datelor din calculator la periferice (plotter, imprimanta, etc.).

În cadrul acestei etape se urmarește în principal respectarea normativelor impuse în ceea ce priveste editarea planurilor topografice.

Alte deziderate urmărite au fost constituite de obtinerea unui aspect estetic al planului topografic, precum și de a oferi o serie de informații utile, fără a aglomera inutil planul topografic.

VERIFICAREA ȘI PREDAREA LUCRĂRII

Verificarea va fi interna, verificându-se:

modul în care au fost realizate măsurătorile teren;

modul în care au fost compensate măsurătorile și dacă acestea au fost încadrate în toleranțele admise

dacă planurile topografice cuprind toate elementele obligatorii (în conformitate cu atlasul de semne convenționale), precum și pe cele cerute în mod special de catre beneficiar;

toate piesele scrise și desenate să aiba caracter estetic și omogen.

CONCLUZII

Prezentarea modului de realizare a retelei de sprijin pe puncte materializate la sol și determinate cu ajutorul echipamentelor GNSS

Utilizarea echipamentelor dedicate măsurătorilor terestre, acestea fiind executate atât cu Sistem GNSS, cât și cu Stația Totală.

Efectuarea măsurătorilor ce au stat la baza planului de sițuatie

Utilizarea softurilor specializate precum TopoLT pentru raportarea punctelor pe plan, pentru obtinerea modelului 3D și a curbelor de nivel și AutoCAD 2013.

Desenarae planului de situație

Bibliografie

Curs Bazele Măsurătorilor prin unde – S.L.Dr. Ing. Bogdan ERGHELEGIU

Conf. univ. dr. Ovidiu IACOBESCU – TOPOGRAFIE – GEODEZIE

Legea 30/2006 – privind cadastrul si publicitatea imobiliara

http://documents.tips/download/link/c1-si-c2

http://www.expertcadastru.ro/topografie.html

https://www.ct.upt.ro/users/CosminMusat/Cadastru1.pdf

Curs Tehnologii Geodezice Spatiale – Dr. Ing. Vlad Gabriel OLTEANU

Curs Proiecții Cartografice – Gabriel Popescu

ANEXE