Анотація до роботи:

Третяк К.Р. Оптимізація кінематичних геодезичних мереж. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук по спеціальності 05.24.01 – геодезія. Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2004.

Виявлено суттєве спотворення результатів зрівноваження державної висотної мережі 1-го та 2-го класів України та країн Об'єднаної європейської висотної мережі неврахованими деформаціями земної поверхні, які тривають на протязі усього часу існування мережі. З метою врахування цього чинника, достовірної оцінки основних похибок нівелювання, встановлення істинної кінематики реперів та оптимізації вимірів розроблено методики проектування та опрацювання висотних перманентно поновлюваних кінематичних мереж. Теоретично обґрунтовано, та практично розроблено метод та алгоритм опрацювання повторних геодезичних вимірів у кінематичних мережах, що повністю надає можливість перейти від статичного до кінематичного способу опрацювання мереж. На основі теоретичних та експериментальних досліджень розроблено алгоритми опрацювання висотних кінематичних мереж із фільтруванням впливу другорядних випадкових чинників не геодинамічної природи. За результатами експериментальних досліджень та вимірювань перманентних GPS - станцій встановлено функціональні залежності точності визначення складових векторів від тривалості спостережень і довжини векторів. З використанням встановлених залежностей розроблено комплексну технологію оптимізації та підвищення точності GPS-мереж. Вона включає теоретично обґрунтовані та практично розроблені методи і алгоритми: оптимального проектування GPS – вимірів за умови досягнення заданих параметрів точності мережі при мінімальних витратах на реалізацію проекту; підвищення точності GPS – вимірів визначенням та врахуванням ексцентриситету антен дво та одночастотних GPS- приймачів; апостеріорної оптимізації геодезичних вимірів. Розроблена комплексна технологія дозволила оптимізувати та підвищити на 15-25% точність GPS - мережі геодинамічного полігона Аргентинських островів, що прилягають до антарктичної станції “Академік Вернадський”. На основі теоретичних досліджень розроблено алгоритм оптимізації просторових кінематичних мереж та опрацювання вимірів із метою визначення деформаційних параметрів інженерних споруд.

Ключові слова:кінематична геодезична мережа, коефіцієнти кінематики, середня висота мережі, GPS-мережа, ексцентриситет фазового центра антени, апостеріорна оптимізація, параметри деформацій.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень виконаних у дисертаційній роботі, дали можливість розв'язати складну наукову та важливу народногосподарську проблему оптимізації проектування, побудови, оновлення та опрацювання кінематичних геодезичних мереж, які призначені для геодезичного моніторингу прояву дії на земній поверхні ендогенних та техногенних процесів, а також їх впливу на стійкість інженерних споруд великих промислових комплексів. Головні наукові і практичні результати цих досліджень можна сформулювати наступним чином:

1. Виконаний аналіз точності державної висотної мережі 1-го класу України та країн Об'єднаної європейської висотної мережі, засвідчив їх суттєве спотворення неврахованими деформаціями земної поверхні, які тривають на протязі усього часу існування мережі. З метою врахування цього чинника, розроблено дві незалежні методики опрацювання висотних перманентно поновлюваних кінематичних мереж, які еквівалентно з високою ступінню достовірності і точності описують кінематику реперів. За результатами опрацювання державної висотної мережі 1-го і 2-го класів складеними методиками, встановлено відповідні остаточні сумарні значення випадкової - мм/км, - мм/км, систематичної - мм/км, мм/км та викликаною деформацію земної поверхні мм/(кмрік), мм/(кмрік) похибок.

2. Встановлено що, величини похибок висот пунктів обумовлені деформаціями земної поверхні, на відміну від випадкових та систематичних чинників залежать від епохи редукування вимірів. В залежності від вибору епохи редукування вимірів державної висотної мережі у межах 1982-2005 р., вплив на похибки висот пунктів деформацій земної поверхні по відношенню до впливу випадкових та систематичних похибок зростає з 55% до 90%. На основі результатів визначення кількісних характеристик основних груп похибок нівелювання 1-го та 2-го класів розроблено алгоритм оптимального проектування вимірів у державній мережі. Експериментально встановлено, що найефективнішим із позицій точності для проектування вимірів є критерій оптимізації, який функціонально відображає відношення максимального до мінімального власних чисел коваріаційної матриці. За цим критерієм розроблено оптимальний план нівелювання державної мережі на найближчі 5 років, який безперервно підтримує найвищу точність мережі у часі та забезпечує досконалий моніторинг геодинамічних процесів на території України.

3. Аналіз існуючих методів вільного зрівноваження і опрацювання кінематичних мереж виявив їх суттєві недоліки. До них слід віднести: суб'єктивність вибору статичної поверхні відносності і накладання певних обмежень та мінімізації зміщень пунктів; необхідність прийняття апріорної кінематичної моделі мережі; часткове збереження елементів статики при опрацюванні кінематичної мережі з використанням параметрів стійкості реперів. При цьому зміщення пунктів інтерпретуються як похибки вимірів, або є залежні від вибору статичної моделі.

4. Теоретично обґрунтовано, що введення кінематичних коефіцієнтів у процес опрацювання повторних геодезичних вимірів, надає можливість перейти від статичного до кінематичного способу опрацювання мереж. Розроблено алгоритм і програмний пакет опрацювання висотних, планових та просторових кінематичних мереж. Опрацювання різних моделей кінематичних мереж запропонованою методикою показало кращу збіжність одержаних результатів з істинними параметрами, порівняно із вживаною методикою опрацювання вільних мереж. Це підтверджує ефективність запропонованого методу. Методика опрацювання кінематичних мереж апробована при опрацюванні повторних вимірів опорної висотної мережі Рівненської АЕС.

5. На основі теоретичних та експериментальних досліджень розроблено два алгоритми опрацювання висотних кінематичних мереж із фільтруванням впливу другорядних чинників не геодинамічної природи. Теоретично встановлено математичну залежність спотворень кінематичних коефіцієнтів від амплітуди випадкових чинників. Експериментально доведено, що в результаті застосування складених методик вплив другорядних чинників фільтрується у межах 60-90%. Встановлено, що ступінь фільтрації другорядних чинників збільшується із зростанням їх впливу. Розроблені методики рекомендовано застосовувати при опрацюванні результатів перманентних вимірів автоматизованими системами гідронівелювання та центрами супутникової інформації.

6. За результатами експериментальних досліджень та вимірювань перманентних GPS- станцій встановлено функціональні залежності точності визначення складових векторів від тривалості спостережень і довжин векторів. Оцінка точності залежностей свідчить про високу ступінь їх достовірності. Це обумовлює придатність їх використання для оптимального проектування геодезичних мереж. Теоретично обґрунтовано та розроблено алгоритм і програмний пакет оптимального проектування GPS – вимірів у геодезичних мережах за умов досягнення заданих параметрів точності і мінімізації витрат на реалізацію проекту.

7. З метою підвищення точності вимірювання векторів розроблено методику визначення ексцентриситету антени дво та одночастотних GPS- приймачів. Доведено, що врахування ексцентриситетів антен є необхідне при опрацюванні високоточних геодезичних мереж.

8. Теоретично обґрунтовано необхідність апостеріорної оптимізації геодезичних вимірів і розроблено відповідний алгоритм та програмний пакет. Оптимізація виконується з умовою найкращого співвідношення жорсткості мережі й точності вимірів, та передбачає послідовне тестування усіх вимірів і визначення групи векторів, які в порівнянні з рештою векторів спотворені значними похибками. Представлену методику рекомендовано застосовувати для оптимізації будь-яких геодезичних мереж із значною кількістю надлишкових вимірів. Розроблено модифікацію методики апостеріорної оптимізації вимірів для GPS-мереж побудованих на територіях із несприятливими умовами для проведення супутникових спостережень. Достовірність методики підтверджено результатами опрацювання модельних мереж. Експериментально досліджено два критерії апостеріорної оптимізації GPS-мереж. Перший критерій враховує інтегровану інформативність вимірів із позицій точності та жорсткості мережі. Другий критерій враховує тільки точність вимірів. Встановлено умови їх ефективного використання.

9. Розроблені методи оптимального проектування, підвищення точності та апостеріорної оптимізації GPS- мереж утворюють загальну послідовну технологію побудови прецизійних GPS-мереж. За цією технологією у рамках 8-мої Української Антарктичної Експедиції побудовано GPS - мережу геодинамічного полігона Аргентинських островів, що прилягають до антарктичної станції “Академік Вернадський”. Застосування розробленої технології на 15-25% підвищило точність визначення координат пунктів.

10. Розроблено алгоритм оптимізації геометрії та схем вимірів у просторових кінематичних мережах. За критерій оптимізації прийнято точність визначення деформаційних параметрів досліджуваних об’єктів. На прикладі Теребля-Рікської ГЕС виконано впровадження запропонованої методики та представлено результати визначення деформаційних параметрів напірного трубопроводу. За результатами багаторічних спостережень виявлено аномальний розподіл деформаційних параметрів у тілі трубопроводу, який обумовлений активністю Рікського тектонічного розлому та гідродинамічними навантаженнями Тереблянського водосховища.

Публікації автора:

1. Третяк К.Р. Оптимізація державної висотної мережі першого класу // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія гірничо-геологічна.- 2003, Випуск - № 62. - С. 180-188.

   Третяк К.Р. Аналіз впливу випадкових та систематичних похибок на точність нівелірної мережі України 1-го класу // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - Львів: Ліга-Прес. - 2000.- С. 51-53.

   Третяк К.Р. Апостеріорна оптимізація геодезичних мереж // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - Львів: Ліга-Прес. - 2003.- С.127-141.

   Третяк К.Р. Експериментальна оцінка лінійної кінематики реперів нівелірної мережі 1-го класу України // Вісник Рівненського державного технічного університету. - 2003. -№ 6(19). - C. 292-306.

   Третяк К.Р. Лінійна модель кінематики державної висотної мережі України 1-го класу // Вісник геодезії та картографії - 2003. - № 3 (30). - С. 9-15.

   Третяк К.Р. Метод фільтрації впливу випадкових чинників на результати обробки висотних кінематичних мереж // Геодезія картографія і аерофотознімання. - 2002. - № 62. - C. 77-86.

   Третяк К.Р. Новий метод визначення впливу випадкових та систематичних похибок на точність висотних мереж (на прикладі державної нівелірної мережі 1-го класу України) // Геодезія картографія і аерофотознімання. - 2000. - № 60.- С. 66-74.

   Третяк К.Р. Обробка висотних кінематичних мереж // Вісник геодезії та картографії. Київ. - 2001. - №1. - с. 9-15.

   Третяк К.Р. Особливостi оптимізації планових мереж геодинамічних полігонів // Геодезія, картографія і аерофотознімання. -1996. - № 56,-С. 57-67.

   Третяк К.Р. Планування та оптимізація GPS - вимірів у геодезичних мережах // Вісник геодезії та картографії. - 2000, - № 3 (18). - С. 7-13.

   Третяк К.Р. Порівняння ефективності двох методів обробки висотних кінематичних мереж. // Вісник Рівненського державного технічного Університету. Рівне . - 2001. - №1(8). - С. 247-257.

   Третяк К.Р. Теоретичне обґрунтування методики обробки висотних кінематичних мереж. // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - Львів: Ліга-Прес. - 2002. - С. 100-110

   Третяк К.Р. Дослідження та вдосконалення методики обробки вимірів висотних кінематичних мереж // Вісник геодезії та картографії. - 2003. - №2 (29). - C. 10-16.

   Третяк К.Р., Шушкова Т.М. До питання тривалості GPS-вимірів при побудові державних мереж 1-го та 2-го класів // Геодезія картографія і аерофотознімання. - 2001. - № 61. - C. 124-132.

   Третяк К.Р., Турук Д.М. Оцінка точності державної висотної мережі 2-го класу України // Геодезія картографія і аерофотознімання. - 2003. - № 63. - C. 9-16.

   Третяк К.Р., Смірнова О.М. Сумісна оптимізація висотних мереж першого і другого класів України // Вісник Рівненського Держ. Техн. Університету. Рівне . - 2003. - № 4(23 ). - С. 236-243.

   Третяк К.Р., Серант О.В. Результати визначення сучасних горизонтальних деформацій земної поверхні на території Центральної Європи // Вісник геодезії та картографії - 2002. - № 2(25). - С. 13-19.

   Третяк К.Р., Турук Д.М. Підвищення точності визначення висотного положення пунктів геодезичної кінематичної мережі // Kataster, fotogametria, geoinformatyka. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji. - Krakow: - 2001. - Vol. 11.- P. 5.59-5.62.

   Tretyak K., Zablotskyj F., Ostrovskyj A. The results of the investigations of the Earth's surface horizontal deformations on the Carpathian geodynamical // Reports on geodesy. - 1997. - № 3 (26) - P.137-142.

   Zablotsky F., Tretyak K., Ostrovskyj A. Earth's cryst deformations by means precise geodetic measurements // Geodynamics of Northern Carpathians - Warsaw: Reports on geodesy. - 1998. - №6 (36). P. 111-118.

   Демедюк М.С., Сідоров І.С., Третяк К.Р. Вплив Рікського тектонічного розлому на деформації напірного трубопроводу Теребля-Рікської ГЕС // Геодезія, картографія і аерофотознімання. - 1993. - № 55. - С. 14-22.

   Демедюк Н.С., Третяк К.Р. О Рикском тектоническом разломе Карпат // Геодезия, картография и аерофотосъемка. - 1992.- Вып. 54 . C. 27-34.

   Мороз О.І., Островський А.Л., Третяк К.Р. Деякі проблеми сучасної геодезії // Вісник геодезії та картографії, 1997, №1 (7), С. 32-36.

   Спосіб визначення висотного положення точок геодезичної кінематичної мережі: Деклараційний патент на винахід 47168А. Україна, МПК 7 G01C5/00/ К.Р. Третяк - №2001085747; заявлено 14.08.2001; Опубл. 17.06. 2002. Бюл. №6. - С. 1-6.

   Спосіб визначення положення точок на земній поверхні: Деклараційний патент на винахід 42431А. Україна, МПК 7 G01C5/00/ К.Р. Третяк - № 2001021169; заявлено 19.02.2001; Опубл. 15.10. 2001. Бюл. № 9. - С. 1-4.

   Спосіб визначення положення точок на земній поверхні: Деклараційний патент на винахід 60573А. Україна, МПК 7 G01C5/00/ К.Р. Третяк - № 2003010082; заявлено 03.01.2003; Опубл. 15.10. 2003. Бюл. № 10. - С. 1-4.

   Третяк К.Р. Карта сучасних градієнтів швидкостей вертикальних деформацій земної поверхні Кримського півострова // Геодинаміка, - 1999. -№ 1(2) - С. 22-30.

   Демедюк М.С., Заблоцький Ф.Д., Колгунов В.М., Островський А.Л., Сідоров І.С., Третяк К.Р. Результати дослідження горизонтальних деформацій земної кори на Карпатському геодинамічному полігоні // Геодинаміка, - 1998. -№ 1 - С. 3-12.

   Серант О.В., Третяк К.Р. Сучасні горизонтальні деформації земної поверхні Центральної Європи за результатами GPS-кампаній CERGOP // Геодинаміка. - 2000. - №1(3). -С. 7-13.

   Третяк К.Р., Романишин І.Б., Голубінка Ю.І. До питання визначення ексцентриситету фазового центра антени GPS - приймача // Геодезія, картографія і аерофотознімання.- Львів.- 2002. - Вип. 62. - С. 87-96.

   31. Заєць І.М., Третяк К.Р., Демус Р.Т. Розподіл горизонтальних деформацій на геодинамічному полігоні Рівненської АЕС // Геодезія картографія і аерофотознімання. - 2001. - № 61. - C. 30-35.

   32. Бахмач П.Г., Глотов В.М., Ладановський Ю.В., Третяк К.Р. Геодинамічна мережа Аргентинських островів прилеглих до української антарктичної станції "Академік Вернадський" // Український антарктичний журнал - № 1. - 2003. - C. 149-150.

   33. Третяк К.Р. Оптимальний метод обробки висотних кінематичних мереж // Збірник матеріалів VI-го міжнародного науково-технічного симпозіуму "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища". -Алушта: ЛАГТ - 2001. C. 15-19.

   34. Третяк К.Р. Комплексний метод побудови прецизійних GPS - мереж (на прикладі геодезичної мережі геодинамічного полігону Аргентинських островів прилеглих до Української антарктичної станції "Академік Вернадський") // Збірник матеріалів VIII-го міжнародного наук.-техн. симпозіуму "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища". -Алушта: ЛАГТ - 2003. - C. 55.

   35. Третяк К.Р., Смірнова О., Кравцов М. Просторово-часова оптимізація вимірів державної висотної мережі. // Збірн. матер. VIII-го міжн. наук.-техн. Симп. "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища". -Алушта: ЛАГТ - 2003. - C. 51-54.

   36. Третяк К.Р. Планування та оптимізація GPS - вимірів у геодезичних мережах // Збірник матеріалів V-го міжнародного науково-технічного симпозіуму "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища". -Алушта: ЛАГТ - 2000. - C. 18-20.

   37. Третяк К.Р., Черепанов Е.І. Експериментальне дослідження точності GPS-системи SR-9500 LEICA // Збірник наук. праць наук.-техн. Конф. присвяченої святу працівників геології, геодезії та картографії. Львів: ДУ "Львівська політехніка" - 1999. - C. 93-98.

   38. Третяк К.Р., Шушкова Т.М. До питання оптимізації GPS-вимірів у державних мережах 1 і 2 класу // Збірн. матер. VI-го міжн. наук.-техн. симпозіуму "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища". -Алушта: ЛАГТ - 2001. C. 103-106.

   39. Romanyshyn I., Tretyak K.. The results of investigation of recent horizontal deformations of the Eart surface on Crimean Geodynamical Test // Reports on geodesy. - 1997. - № 3 (26) - P. 225-230.

   40. Третяк К.Р. Аналіз сучасної високоточної нівелірної мережі України // Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища : GPS і GIS - технології. Збірник матеріалів міжн. науково-технічного симп. Алушта: ЛАГТ - 1996. - С. 27-28.

   41. Третяк К.Р., Романишин І.Б., Голубінка Ю.І. Методика визначення ексцентриситету фазового центра антени GPS- приймача // Збірник матеріалів VII-го міжнародного науково-технічного симпозіуму "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища". -Алушта: ЛАГТ - 2002. C. 54-57.

   42. Третяк К.Р. Сідоров І.С., Дослідження взаємозв'язку між гідродинамічними навантаженнями Тереблянського водосховища і деформаціями напірного трубопроводу Теребля-Рікської ГЕС // Міжнародний симпозіум "Геодинаміка гірських систем Європи" Львів -Яремче: ЛАГТ - 1994. - С. 38.

   43. Дейнека Ю.П., Третяк К.Р. Про взаємозв'язок коливання рівнів води в водосховищах з сучасними рухами та деформаціями земної кори прилеглих територій // Праці 1-ої Української наукової конференції "Комплексні дослідження сучасної геодинаміки земної кори". - Львів: ГУГК - 1993.- С. 25.

   44. Третяк К.Р., Якобчук Т.Л. Дослідження точності високоточної нівелірної мережі України. // Збірник праць міжнародної конференції "Геомоніторинг- 99". - Львів - Моршин: ЛАГТ.-1999.- С.140.

   45. Третяк К.Р. Оптимальне проектування планових геодезичних мереж геодинамічних полігонів // Праці 1-ої Української наукової конференції "Комплексні дослідження сучасної геодинаміки земної кори". - Львів: ГУГК - 1993.- С. 66.

   46. Demedyuk M., Dubis L., Tretyak K. Geodynamic investigations in the area or Riksk fault (the Ukrainian Carpathians) // Annales Geoph. Soc. Sym. Solid Earth, Geophysics & Geodesy.- Katlenburg-Lindau (Germany): - EGS. - Part 1. -1998. – p. 158.

   47. Tretyak K.R. Optimization of geodynamic network on the Argentina islands neighbouring to Vernadsky antarctic station // Abstracts 5-th International Antarctic Geodesy Symposium (AGS’03). - Lviv. 2003. – p. 26-27.