Аналіз стійкості пунктів системи автоматизованого геодезичного моніторингу інженерних споруд Канівської ГЕС

Abstract

Мета. У межах проекту відновлення гідроелектростанцій на Канівській ГЕС фахівці компанії Leica Geosystems спільно з Укргідроенерго створили систему автоматизованого геодезичного моніторингу, до складу якої входять: роботизовані електронні тахеометри, ГНСС-приймачі, інклінометри, працюючі синхронно, і передавальні результати спостережень у єдиний центр обробки даних. Основна ідея системи моніторингу полягає в інтеграції різних компонентів геодезичних вимірювань для досягнення максимальної точності і надійності результатів. З березня 2014 р. система моніторингу почала надсилати результати добових ГНСС-спостережень на Канівській ГЕС. За березень отримані добові файли спостережень 77 векторів мережі. Методика. Для проведення обробки результатів вимірювань, отриманих системою автоматизованого геодезичного моніторингу, в програмному пакеті Leica GeoMoS необхідно знати найстабільніші пункти мережі. Тобто необхідно визначити просторові положення пунктів на епоху відповідного циклу спостережень з урахуванням зміщення всіх пунктів мережі, і вибрати найбільш стабільні пункти. Для цього, використовуючи величини проекцій виміряних векторів на відповідні координатні осі Δx, Δy, Δz, для кожного повторного циклу спостережень виконано врівноваження параметричним методом. За цими даними знайдено середні квадратичні відхилення проекції вектора між всіма пунктами від його середньої величини. Також обчислено ненормовані і нормовані кінематичні коефіцієнти для кожного пункту, величини яких свідчать про їхню стабільність. За величинами середньовагових зсувів по осях координат кожної пари пунктів з урахуванням кінематичних коефіцієнтів знайдено середньоваговий зсув усієї мережі, викликаний її деформацією, зміщення середньої висоти мережі за результатами врівноваження і кінцеві зміщення пунктів, викликані деформацією мережі. За результатами врівноваження кожного циклу отримані середні квадратичні похибки (СКП) визначення координат з урахуванням похибок вимірювань і похибок моделювання кінематики пунктів. Отримані результати використані для визначення найстабільніших пунктів мережі. Результати. Отримані загальні зміщення пунктів відносно першого циклу спостережень та середньоквадратичні похибки просторового положення пунктів з урахуванням похибок вимірів i похибок кінематики мережі. Практична значущість. Запропонована методика визначення СПП мережі, що викликано її деформацією та похибками вимірів, дає змогу проводити аналіз стійкості пунктів з урахуванням кінематики кожного пункту, а також вибирати найстабільніші пункти мережі. Застосування цієї методики дає змогу використовувати програмне забезпечення Leica GeoMoS для опрацювання результатів, одержаних системою автоматизованого геодезичного моніторингу ГЕС. Цель. В рамках проекта восстановления гидроэлектростанций на Каневской ГЭС специалистами компании Leica Geosystems совместно с Укргидроэнерго создана система автоматизированного геодезического мониторинга в состав которой входят: роботизированные электронные тахеометры, ГНСС-приемники, инклинометры, работающие синхронно и передающие результаты наблюдений в единый центр обработки данных. Основная идея системы мониторинга заключается в интеграции различных компонентов геодезических измерений для достижения максимальной точности и надежности результатов. С марта 2014 система мониторинга начала отправлять результаты суточных ГНСС-наблюдений на Каневской ГЭС. За март полученные суточные файлы наблюдений 77 векторов сети. Методика. Для проведения обработки результатов измерений полученных системой автоматизированного геодезического мониторинга в программном пакете Leica GeoMoS необходимо знать наиболее стабильные пункты сети. То есть необходимо определить пространственные положения пунктов на эпоху соответствующего цикла наблюдений с учетом смещения всех пунктов сети, и выбрать наиболее стабильные пункты. Для этого используя величины проекций измеренных векторов на соответствующие координатные оси Δx, Δy, Δz для каждого повторного цикла наблюдений выполнено уравнивание параметрическим методом. По этим данным найдено средние квадратические отклонения проекции вектора между всеми пунктами от его средней величины. Также вычислено ненормированные и нормированные кинематические коэффициенты для каждого пункта, величины которых свидетельствуют об их стабильность. По величинам середневесових оползней по осям координат каждой пары пунктов с учетом кинематических коэффициентов найдено середневесовие смещение всей сети вызвано ее деформацией, смещение средней высоты сети по результатам уравновешивания и конечные смещения пунктов вызванные деформацией сети. По результатам уравновешивания каждого цикла полученные средние квадратические погрешности (СКП) определения координат с учетом погрешностей измерений и погрешностей моделирования кинематики пунктов. Полученные результаты использованы для определения наиболее стабильных пунктов сети. Результаты. Получены общие смещения пунктов относительно первого цикла наблюдений и среднеквадратичные погрешности пространственного положения пунктов с учетом погрешностей измерений i погрешностей кинематики сети Практическая значимость. Предложена методика определения СПП сети, что вызвано ее деформацией и погрешностями измерений позволяет проводить анализ устойчивости пунктов с учетом кинематики каждого пункта а также осуществлять выбор наиболее стабильных пунктов сети. Применение этой методики позволяет использовать программное обеспечение Leica GeoMoS для обработки результатов полученных системой автоматизированного геодезического мониторинга ГЭС. Aim. As part of the project of renovation of hydropower plants on the Kanev hydropower plants (HPP) the experts of Leica Geosystems together with Ukrhydroenergo had created a system of automated geodetic monitoring comprising: robotic electronic total stations, GNSS receivers, inclinometers that work synchronously and communicate observations into a single data centers. The basic idea of monitoring is to integrate the various components of geodetic measurements for maximum accuracy and reliability of results. Since March 2014 the monitoring system has started to send the results of daily GNSS-observations on Kanivska HPP. During March it were received files of daily observations of 77 vectors. Methods. For the processing of the measurement results obtained by the automated system of geodetic monitoring using software package Leica GeoMoS it is necessary to know the most stable points of the network. Therefore it is necessary to determine the spatial position of points in the era of the corresponding series of observations, taking into account the displacement of all network points, and select the most stable points. With this purpose, for each repeated cycle of observations it was implemented the adjustment by parametric method using the values of the measured vectors projections on corresponding axes Δx, Δy, Δz. Relating to these data standard deviations of vector projection between all points from its average value were determined. Also no normalized and normalized kinematic coefficients were calculated for each point, the value of which indicates their stability. Basing on weight-average displacements along coordinate axes of each pair of points and taking into account the kinematic coefficients fit was determined the weight-average displacement of whole network caused by its deformation, displacement of medium height of the network using adjustment results and final points displacements caused by the deformation of the network. According to the results of each cycle adjustment it was obtained the mean square error (MSE) of coordinate determination taking into account errors of measurement and errors of simulation of point’s kinematics. The obtained results are used to determine the most stable points of the network. Results. The general points displacement relative to the first cycle of observations and RMS error of the spatial position of points, taking into account errors of measurement errors i kinematics network, had been obtained. The practical significance. The proposed method of determination average spatial position of the network, which is caused by its deformation and measurement error, allows to carry out analysis of the stability of points with regard to the kinematics of each point as well as to select the most stable points of the network. Application of this method allows to use the software Leica GeoMoS for processing of results obtained by the automated system of geodetic monitoring of hydropower plants.