Разработка и исследование алгоритмов решения геодезических задач на дистанционных измерениях

В настоящей работе предложено рассмотреть методы решения задачи определения координат неизвестной точки по результатам дирекционных измерений, выполненных на эту точку из произвольного множества точек с известными координатами. Решение строится из предположения, что координаты точек и углы заданы в декартовой системе координат и расстояния между точками относительно малы, то есть не учитывается искривление земной поверхности.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 14

1 Обзор литературы …………………………………………………………………………………….. 17

2 Объект и методы исследования …………………………………………………………………. 21

2.1 Методы проведения дистанционных геодезических измерений ……………. 22

2.2 Методы обработки геодезических данных по результатам дистанционных
измерений…………………………………………………………………………………………………. 27

3 Разработка методов вычисления координат определяемой точки по
дистанционным измерениям ………………………………………………………………………… 30

3.1 Геометрическая интерпретация задачи засечки для дистанционных
измерений…………………………………………………………………………………………………. 30

3.2 Первый вариант решения задачи засечки на дистанционных измерениях 34

3.3 Второй вариант решения задачи засечки на дистанционных измерениях 36

3.4 Решение задачи засечки с учетом смещения прибора измерения ………….. 39

3.5 Обусловленность матриц коэффициентов ……………………………………………. 41

4 Проведение исследований линейных систем для решения задач геодезии ….. 43

4.1 Разработка программ для решения задач геодезии и исследования свойств
систем уравнений ……………………………………………………………………………………… 44

4.4.1 Описание программ, имитирующих серии измерений …………………….. 45

4.4.2 Описание формируемых файлов …………………………………………………….. 49

4.2 Проведение экспериментов по исследованию влияния конфигурации
известных точек на обусловленность матрицы ………………………………………….. 51

4.4.1 Равновероятное распределение точек……………………………………………… 51

4.4.2 Точки, сконцентрированные в небольшой области …………………………. 53

4.4.3 Измерения с одной кратной точкой ………………………………………………… 54

5 Реализация программы обработки геодезических измерений …………………….. 57
5.1 Разработка требований к проекту обработки геодезических измерений 57

5.2 Проектирование программы расчета координат по результатам
геодезических измерений ……………………………………………………………………….. 59

5.2 Программная реализация методов расчета координат по результатам
измерения дистанций……………………………………………………………………………… 60

6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 64

6.1 Оценка коммерческого потенциала, перспективности и альтернатив
проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения……. 64

6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………. 64

6.1.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………….. 65

6.1.3 SWOT – анализ ………………………………………………………………………………. 66

6.2 Планирование научно-исследовательских работ……………………………………… 69

6.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………….. 69

6.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………….. 70

6.3.3 Разработка графика проведения научного исследования …………………. 70

6.3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ………………………… 70

3.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта . 73

6.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной и
экономической эффективности исследования ……………………………………………. 74

7 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 78

7.1 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 78

7.1.1 Повышенный уровень шума на рабочем месте ……………………………….. 79

7.1.2 Повышенный уровень электромагнитных излучений ……………………… 80

7.1.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны ……………………………………. 81

7.1.4 Неблагоприятный микроклимат ……………………………………………………… 84

7.1.5 Статические физические перегрузки ………………………………………………. 85
7.1.6 Перенапряжение зрительных анализаторов …………………………………….. 85

7.1.7 Повышенный уровень статического электричества…………………………. 86

7.1.8 Опасность поражения электрическим током …………………………………… 87

7.1.9 Опасность возникновения короткого замыкания …………………………….. 88

7.2 Экологическая безопасность………………………………………………………………… 89

7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 90

7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 92

7.4.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ………………………………………………………… 92

7.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ………………………………………………………………………………………… 93

Заключение …………………………………………………………………………………………………. 95

Список использованных источников ……………………………………………………………. 97

Приложение A …………………………………………………………………………………………… 100

Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 112

Приложение В……………………………………………………………………………………………. 115

Приложение Г ……………………………………………………………………………………………. 122

Приложение Д……………………………………………………………………………………………. 128

Приложение Е ……………………………………………………………………………………………. 129

выработки, при этом сохраняется среднего заработка по прежней работе (ст.
254 ТК РФ).
7.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя
В процессе работы, все используемые предметы должны находиться в
зоне досягаемости. Оптимальное размещение предметов труда и документации
в зонах досягаемости приведено на рисунке 17.

Рисунок 17 – Оптимальное размещение предметов труда
На рисунке 17 введены следующие обозначения: а – зона максимальной
досягаемости, б – зона досягаемости пальцев при вытянутой руке, в – зона
легкой досягаемости ладони, г – оптимальное пространство для грубой ручной
работы, д – оптимальное пространство для тонкой ручной работы.
Для повышения комфорта в процессе работы за ПЭВМ, следует
соблюдать нормы и требования, изложенные в СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03[32].
Когда характер работы требует постоянного взаимодействия с
видеодисплейными терминалами (набор текстов или ввод данных и т.п.) с
напряжением внимания и сосредоточенности, при исключении возможности
периодического переключения на другие виды трудовой деятельности, не
связанные с ПЭВМ, рекомендуется организация перерывов на 10-15 мин через
каждые 45-60 мин работы.
В помещении, оборудованном ПЭВМ, проводится ежедневная влажная
уборка и систематическое проветривание после каждого часа работы на ПЭВМ,
которое проводится во время перерывов при работе за ПЭВМ.
Таким образом, в рамках организации рабочего места исследователя в
процессе выполнения работы были проведены следующие исследования:
 проведен анализ вредных и опасных производственных факторов,
которые могут возникать при разработке алгоритмов решения геодезических
задач;
 рассмотрен характер воздействия проектируемого решения на
окружающую среду и способы минимизации его воздействия на окружающую
среду;
 проведен анализ вероятных чрезвычайные ситуаций, которые могут
возникать при реализации разрабатываемого алгоритма, в частности, опасность
возникновения пожара; рассмотрены методы ее предотвращения, а также
способы защиты;
 рассмотрены правовые нормы трудового законодательства, в
частности, продолжительность рабочего времени;
 организован список мероприятий по компоновке рабочей зоны.
Согласно проведенным исследованиям можно сделать вывод, что, при
выполнении работ по разработке алгоритмов решения геодезических задач, в
полной мере обеспечена безопасность охраны труда и окружающей среды.
Рабочее место организовано согласно соответствующим нормам
производственной санитарии, технике безопасности, влияние вредных и
опасных факторов минимально, так как выполнены все соответствующие
мероприятия по минимизации воздействия факторов на организм исполнителя
работ, а также на окружающую среду.
Заключение

Основные результаты работы заключаются в следующем:
 изучены основные способы проведения геодезических измерений;
 рассмотрены традиционные методы вычисления координат
определяемой точки по результатам дистанционных измерений;
 изучены новые методы решения геодезических задач через
формирование систем линейных уравнений по результатам измерений;
 разработана методика проведения исследования влияния техники
измерения на погрешность результатов расчетов;
 с использованием математических пакетов MATLAB и Mathcad
реализованы алгоритмы вычисления координат определяемой точки для
однократных и многократных вычислений;
 разработано приложение для обработки геодезических измерений:
 проведен анализ влияния конфигурации опорных точек на
погрешность окончательных вычислений;
 в ходе исследований было выявлено, что при увеличении расстояния
между пунктами число обусловленности матрицы увеличивается, но
погрешность результатов не изменяется;
 сужение области распределения известных точек влечет за собой
увеличение погрешности результатов расчетов;
 при наличии кратных измерений координаты определяемой точки
стремятся к измерению, имеющему большую кратность.
В рамках оценки коммерческой ценности был проведен ряд
исследований, в ходе которого было рассмотрено несколько вариантов
реализации поставленной задачи. Исходя из результатов анализа, для
реализации был выбран наиболее эффективный вариант исполнения как по
финансовым показателям, так и по показателям ресурсоэффективности.
Стоимость такого варианта исполнения составляет 192242,6 рублей.
В рамках раздела «Социальная ответственность» был проведен анализ
вредных и опасных факторов на рабочем месте исследователя, анализ
вероятных чрезвычайных ситуаций, которые могут возникать в процессе
выполнения работы. Согласно проведенным исследованиям можно сделать
вывод, что, при выполнении работ по разработке алгоритмов решения
геодезических задач, в полной мере обеспечена безопасность охраны труда и
окружающей среды. Рабочее место организовано согласно соответствующим
нормам производственной санитарии, технике безопасности, влияние вредных
и опасных факторов минимально, так как выполнены все соответствующие
мероприятия по минимизации воздействия факторов на организм исполнителя
работ, а также на окружающую среду.