background image

Wyznaczanie przemieszcze

ń

pionowych

metod

ą

niwelacji precyzyjnej 

Opracowanie wyników pomiaru – Identyfikacja układu odniesienia

Opracowanie wyników pomiaru przemieszcze

ń

 dzieli si

ę

 na trzy etapy:

I.

Kontrola materiału obserwacyjnego – wyrównanie wst

ę

pne

II.

Identyfikacja układu odniesienia

III.

Obliczenie przemieszcze

ń

 punktów kontrolowanych i 

dr in

ż

. Janina Zaczek-Peplinska

Materiał ilustracyjny do 

ć

wicze

ń

 z przedmiotu GEODEZYJNE POMIARY PRZEMIESZCZE

Ń

GIK PW, studia ESS, sem. VI, rok ak. 2010/2011

III.

Obliczenie przemieszcze

ń

 punktów kontrolowanych i 

ocena ich istotno

ś

ci.

Przyj

ę

te oznaczenia:

h

i

– przewy

ż

szenie mi

ę

dzy reperami pomierzone w trakcie pomiaru wyj

ś

ciowego,

n

i

– liczba stanowisk ci

ą

gu niwelacyjnego w pomiarze wyj

ś

ciowym,

h’

i

– przewy

ż

szenie mi

ę

dzy reperami pomierzone w trakcie pomiaru aktualnego,

n’

i

– liczba stanowisk ci

ą

gu niwelacyjnego w pomiarze aktualnym,

Hp, 

Hk

– przemieszczenie reperu pocz

ą

tkowego i ko

ń

cowego ci

ą

gu.

background image

Wyrównanie wst

ę

pne (1/5)

Wyrównanie - metoda ró

ż

nic obserwacji

Metoda ró

ż

nic obserwacji mo

ż

e by

ć

 zastosowana gdy dysponujemy identycznymi układami 

obserwacyjnymi w pomiarze wyj

ś

ciowym i aktualnym.

W metodzie tej obserwacjami s

ą

 ró

ż

nice przewy

ż

sze

ń

 z pomiaru wyj

ś

ciowego i aktualnego 

(zmiany ró

ż

nic wysoko

ś

ci), za

ś

 niewiadomymi osiadania reperów.

Równanie poprawki ma posta

ć

:

v

i

Hk -

Hp + 

h

i

gdzie:

Hk – przemieszczenie reperu ko

ń

cowego,

Hp – przemieszczenie reperu pierwszego,

p

k

Hp – przemieszczenie reperu pierwszego,

h

i

= h

i

– h’

i

- wyraz wolny.

Je

ś

li który

ś

 z reperów jest reperem uznanym za stały, równanie poprawki zredukuje si

ę

 o 

jedn

ą

 z niewiadomych.

Równania poprawek równowa

ż

y si

ę

 za pomoc

ą

 wag:

W wyniku wyrównania otrzymujemy warto

ś

ci niewiadomych 

H

i

(przemieszcze

ń

 reperów) oraz ich 

charakterystyk

ę

 dokładno

ś

ciow

ą

 w postaci tablicy wariancyjno – kowariancyjnej.

Ś

redni bł

ą

d typowego spostrze

ż

enia obliczymy ze wzoru:

gdzie:
r – ilo

ść

 równa

ń

,

(m

0

)

n – ilo

ść

 niewiadomych.

p

n

n

=

+

1

'

(

) (

)

obs

T

S

T

h

P

A

PA

A

H

=

1

d

u

n

Pv

v

T

+

=

,*

0

σ

background image

Wyrównanie wst

ę

pne (2/5)

Wyrównanie wst

ę

pne

Wyrównanie obserwacji w układzie odniesienia zdefiniowanym na wybranym podzbiorze 

potencjalnych punktów odniesienia, przy u

ż

yciu warunków nie powoduj

ą

cych zniekształce

ń

 

wyników pomiaru.

Wyrównanie to pełni przede wszystkim funkcje: 
1. diagnostyczn

ą

  - umo

ż

liwia sprawdzenie poprawno

ś

ci materiału obserwacyjnego,

2. dostarczenia danych do procesu identyfikacji układu odniesienia.

Wyrównanie przeprowadza si

ę

 stosuj

ą

c elementarny układ odniesienia b

ą

d

ź

 układ 

elastyczny okre

ś

lony na wybranych potencjalnych reperach odniesienia.

W omawianym zadaniu stosujemy elementarny układ odniesienia - 1 reper stały, reper 

kontrolowany zlokalizowany najbli

ż

ej 

ś

rodka ci

ęż

ko

ś

ci sieci.

Przemieszczenia pozorne 

Przemieszczenia obliczone w elementarnym układzie odniesienia lub układzie okre

ś

lonym 

na podzbiorze potencjalnych punktów odniesienia bez przeprowadzenia identyfikacji bazy 
(układu) odniesienia. 

Wektor przemieszcze

ń

 pozornych:

Współczynniki wagowe

Macierz kowariancji

przemieszcze

ń

:

wektora niewiadomych:

(

) (

)

obs

T

S

T

h

P

A

PA

A

H

=

1

(

)

1

=

S

T

H

PA

A

Q

(

)

1

2

0

=

S

T

H

PA

A

C

σ

background image

S

T

Wyrównanie wst

ę

pne (3/5) -

Układy odniesienia (w odniesieniu do sieci niwelacyjnej)

ELEMENTARNY UKŁAD ODNIESIENIA

Zało

ż

enie stało

ś

ci jednego reperu.

Warunek S - reper i-ty stały: 

Hi = 0

Przykładowa posta

ć

 macierzy warunkowej S (i=3):

SZTYWNY UKŁAD ODNIESIENIA

∆H 1

∆H 2

∆H 3

∆H 4

∆H 5

∆H 6

0

0

1

0

0

0

S

0

A

T

PA

SZTYWNY UKŁAD ODNIESIENIA

Zało

ż

enie stało

ś

ci min. 3 reperów.

Warunek S - repery i, j, k stałe: 

Hi = 0, 

Hj = 0, 

Hk = 0

ELASTYCZNY UKŁAD ODNIESIENIA

Przykładowa posta

ć

 macierzy warunkowej S

Zało

ż

enie: suma przemieszcze

ń

 

(i=1, j=3, k=4):

min. 3 reperów=0.
Warunek S - repery i, j, k „stałe”: 

Hi = 0, 

Hj = 0, 

Hk = 0

Hi + 

Hj + 

Hk = 0

Przykładowa posta

ć

 macierzy warunkowej S 

(i=1, j=3, k=4):

S

0

∆H 1

∆H 2

∆H 3

∆H 4

∆H 5

∆H 6

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

∆H 1

∆H 2

∆H 3

∆H 4

∆H 5

∆H 6

1

0

1

1

0

0

background image

Test globalny wariancji typowego spostrze

ż

enia – kontrola poprawno

ś

ci modelu

Aprioryczny bł

ą

ś

redni pojedynczego spostrze

ż

enia:  

σ

0,*

(

σ

0,apriori

)  

ą

ś

redni typowego spostrze

ż

enia:

gdzie: 

n – liczba obserwowanych ci

ą

gów,

u – liczba wszystkich reperów,
d – defekt sieci (d = 1)

HIPOTEZA:

E – operator warto

ś

ci oczekiwanej

Wyrównanie wst

ę

pne (4/5) – testy diagnostyczne

d

u

n

v

P

v

T

+

=

,*

0

σ

2

2

,*

0

)

(

σ

σ

=

E

1

)

'

(

2

=

σ

E



Warunek przyj

ę

cia hipotezy – test spełniony:

f = n - u + d

- warto

ść

 rozkładu 

„chi”

2

o f stopniach swobody dla 

poziomu istotno

ś

ci 

α

(

α

=0,05).

2

,*

0

,*

0

)

(

σ

σ

=

E

1

)

'

(

2

0

=

σ

E

2

,*

0

,*

0

2

2

0

'

/

)

(

σ

σ

σ

=

background image

Test poprawki zunifikowanej (u) – kontrola poprawno

ś

ci obserwacji

HIPOTEZA:

gdzie:
i = 1, 2, 3, …, n

σ

l obs,i

- bł

ą

ś

redni obserwacji przed i po (^) 

wyrównaniu

Wyrównanie wst

ę

pne (5/5) – testy diagnostyczne

,

0

)

(

=

i

u

E

i

v

i

i

v

u

,

=

σ



2

2

,

,

,

i

obs

i

obs

l

l

i

v

=

σ

σ

σ

Warunek przyj

ę

cia hipotezy – test spełniony:

gdzie:

n

α

– warto

ść

 z rozkładu 

normalnego N(0,1) 
dla poziomu istotno

ś

ci 

α

(

α

= 0,01,  n = 2,5).

Przykład wektora funkcyjnego f dla obserwacji 

Hk -

Hp, k=2, p=5 (dla ci

ą

gu 5-2):

α

n

u

u

u

kryt

i

kryt

i

i

=

,

,

,

∆H 1

∆H 2

∆H 3

∆H 4

∆H 5

∆H 6

0

1

0

0

-1

0