Разработка и исследование алгоритмов решения геодезических задач на дирекционных измерениях
В данной магистерской диссертации проведено исследование зависимости результатов нахождения определение точки от геодезических измерений; разработаны алгоритмы решения задач геодезии с использованием систем линейный уравнений; спроектированы и реализованы приложения по выполнению геодезических расчетов по результатам измерения углов на местности
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………. 13
1 Обзор литературы…………………………………………………………………………………………. 16
2 Объекты и методы исследования …………………………………………………………………. 19
2.1 Геодезические измерения ……………………………………………………………………….. 19
2.2 Теодолитные ходы ………………………………………………………………………………….. 20
2.3 Геодезические приборы ………………………………………………………………………….. 23
3 Решение задач геодезии ………………………………………………………………………………… 27
3.1 Постановка задачи ………………………………………………………………………………….. 27
3.2 Геодезические задачи засечки ………………………………………………………………… 29
3.3 Решение задач засечки методами линейных уравнений ……………………….. 32
3.4 Решение задач засечки с учётом особенностей технологии проведения
измерений ………………………………………………………………………………………………………… 39
4 Разработка программ и исследование обусловленности ……………………………… 42
4.1 Выбор программной среды …………………………………………………………………….. 43
4.2 Проведение экспериментов и анализ полученных результатов ……………. 44
5 Разработка Desktop приложения ………………………………………………………………….. 59
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 66
6.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………………… 66
6.1.1 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………… 66
6.1.2 Оценка готовности проекта к коммерциализации ………………………………… 67
6.1.3 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования ………………………………………………………………………………………………….. 68
6.2 Планирование управлением научно-технических проектом…………………. 69
6.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………………. 69
6.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………………. 70
6.2.3 Бюджет научно-технического исследования ……………………………………….. 74
6.2.4 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта……. 79
6.3 Оценка экономической эффективности проекта …………………………………… 80
6.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР …………………………………………… 80
6.4 Выводы по разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсобережение» …………………………………………………………………………………………… 83
7 Социальная ответственность ……………………………………………………………………….. 84
7.1 Производственная безопасность …………………………………………………………….. 84
7.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на
рабочем месте при проведении исследований ………………………………………………….. 84
7.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия опасных
и вредных факторов ………………………………………………………………………………………… 85
7.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………………….. 93
7.3.1 Анализ возможного влияния объекта исследования на окружающую среду
7.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ………….. 93
7.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды …………………… 93
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………… 94
7.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований ………………………………………………………………………………………………….. 94
7.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте при
проведении исследований ……………………………………………………………………………….. 94
7.4.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка
действия в случае возникновения ЧС ………………………………………………………………. 95
7.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 96
7.6 Выводы по разделу «Социальная ответственность» ……………………………… 98
Заключение ……………………………………………………………………………………………………….. 100
Список литературы …………………………………………………………………………………………… 102
Приложение A …………………………………………………………………………………………………… 105
Приложение Б……………………………………………………………………………………………………. 119
Приложение В……………………………………………………………………………………………………. 120
Приложение Г ……………………………………………………………………………………………………. 121
Большое количество видов наземных работ опираются на результаты
проведения геодезических и маркшейдерских измерений. Измерения в геодезии
являются количественной и качественной основой для изучения форм Земли,
отдельных ее фрагментов, для получения исходной информации при решении
всех инженерно-геодезических задач и выполнения топографических работ.
Любое измерение выражается количественной характеристикой (величиной
угла, длиной линии, площадью участка местности и т.п.) и имеет качественную
сторону, которая характеризует точность полученного результата.
Маркшейдерская съёмка представляет собой совокупность угловых и линейных
измерений на земной поверхности и в горных выработках, обеспечивающих
после вычислений и графических построений получение пространственного
положения объектов поверхности, горных выработок, параметров залегания
полезного ископаемого, распределения его свойств, состояния геологической
обстановки и т.п. Вышеперечисленные работы дают возможность получить
информацию о рельефе местности, а также наличии инженерных
коммуникаций, строений и т.д., когда такие работы выполняются на
промышленных территориях или в жилой местности.
Результаты, полученные при проведении топографических,
геодезических и маркшейдерских съёмках, требуют математической обработки
и выполнения огромного количества расчётов. Целесообразность решения
геодезических задач на компьютере продиктована следующими факторами:
функциональной связью маркшейдерских задач с автоматизированной
системой управления предприятия или отрасли; полученным экономическим
эффектом; экономией труда специалистов высокой квалификации; ускорением
процесса камеральной обработки результатов маркшейдерских измерений;
увеличением точности результатов за счет применения более совершенных
способов математической обработки; повышением качества документации.
Оперативное построение планов на плоскости, формирование
пространственных изображений и автоматическое формирование документов
по стандарту с помощью средств компьютерной графики, позволяет
дополнительно оценивать специалисту качество проведенных измерений и
результаты расчётов. При использовании портативной техники, это может
выполняться непосредственно в полевых условиях. Увиденные недостатки
позволят оперативно принять решение и выполнить дополнительные или
повторные контрольные измерения.
Классические схемы решения геодезических задач являются
трудоёмкими и плохо поддаются автоматизации. Учеными и практиками-
геодезистами, ставится задача разработки новых технологий расчётов. Поэтому
актуальной является задача, осуществления перехода на единую схему
вычислений, активно использующую вычислительную технику.
Целью данной работы является разработка методов и алгоритмов
выполнения расчётов при решении геодезических задач на основе
дирекционных измерений на определяемую точку.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие
задачи:
разработать технологию решения геодезических задач с
использованием методов линейной алгебры;
создать процедуры решения задач геодезии с использованием систем
линейных уравнений;
провести исследование влияния методологии измерений на точность
вычисления координат неизвестной точки;
разработать отдельные процедуры для приложения по выполнению
геодезических расчётов по результатам измерения углов на местности.
Объектом исследования являются особенности технологии проведения
геодезических и маркшейдерских измерений, методики выполнения расчётов.
Предметом исследования является возможность повышения точности
вычисления координат определяемой точки с использование различных
конфигураций измерений и методов вычислений.
Научная и практическая новизна работы заключается в том, что
предлагается альтернативный подход к решению классических задач геодезии,
опирающейся на автоматизированное формирование и решение систем
линейных алгебраических уравнений.
Практическая значимость результатов ВКР. Результаты ВКР и
разработанные программные модули предполагается использовать в работе
геодезистов при расчётах координат геодезических пунктов, а также при
исследовании предлагаемой методики расчётов.
В ходе выполнения магистерской диссертации в основной части:
описаны классические задачи геодезии, возникающие при проведении
геодезических работ;
рассмотрены приборы и устоявшиеся методы решения классических
задач;
разработаны новые методы решения задачи на определение координат
определяемой точки с помощью СЛАУ для дирекционных измерений;
в математических пакетах MATLAB и Mathcad реализованы
процедуры однократных вычислений координат определяемой точки, а также
процедуры для моделирования многократных расчётов на больших наборах
данных с результатами измерений;
с помощью реализованных процедур проведены эксперименты при
различных условиях;
выявлено отрицательное влияние на обусловленность матрицы
сужение области распределения известных точек;
показано, что увеличение расстояния между пунктами повышает
погрешность результата;
изучено влияние кратности последней точки на погрешность
измерений;
разработано приложение для обработки геодезических измерений.
В ходе выполнения раздела «Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и ресурсосбережение» выявлено, что разрабатываемый
продукт включает в себя эффективные методы и алгоритмы нахождения
координат определяемой точки, что всегда востребовано в маркшейдерии и
геодезии. Оценка готовности проекта к коммерциализации говорит о том, что
перспективность данной работы средняя. Рассчитан бюджет НТИ и он составил
292050,66рублей. Оценка научно-технического уровня НИР показала, что
реализуемый проект имеет средний уровень научно-технического эффекта.
В разделе «Социальная ответственность» описаны опасные и вредные
факторы на рабочем месте инженера-программиста, приведены нормы,
которым оно должно соответствовать. Анализ возможного влияния объекта
исследования на окружающую среду показал, что разрабатываемый объект на
этапах его разработки и эксплуатации не влияет на окружающую среду. Анализ
вероятных ЧС показал, что объект исследования не может быть причиной
возникновения пожара, потому что он не является материальным. Правовые и
организационные вопросы обеспечения безопасности показали также, что
нарушений нет. Помещение для работы соответствует необходимым
требованиям.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (1033 отзыва)
5 (188 отзывов)
4.7 (82 отзыва)
5 (174 отзыва)
4.6 (71 отзыв)
4.3 (248 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
