Создание спутниковой государственной сети сгущения в Навоинской области

RTK измерения.

RTK - это кинематика в реальном времени. Кинематика on-the-fly, выполняемая в реальном времени. База снабжена радиомодемом, передающим данные, которые она принимает от спутников. Ровер также имеет радиомодем и принимает сигналы от базы. Ровер также принимает спутниковые данные непосредственно от спутников с помощью

его собственной GPS антенны. Эти два набора данных могут быть совместно обработаны ровером для разрешения неоднозначности и получения очень точных координат относительно базы. Как только база будет установлена и начнёт передачу данных с помощью радиомодема, ровер может быть активизирован. После того, как он начнёт отслеживать спутники и принимать данные от базы он может начать процесс инициализации. Подобно инициализации, выполняемой в кинематике on-the-fly с постобработкой основное отличие заключается в том, что она выполняется в реальном времени. Как только инициализация завершится, неоднозначности будут разрешены и ровер может начать запись координат точек. В этот момент точность определения базовых линий будет на уровне 1 - 5 см. Важно поддерживать контакт с базой, иначе ровер может потерять определённую неоднозначность. Это приводит к потере точности результатов.

Дополнительную головную боль Вы может получить при измерениях вблизи различных препятствий блокирующих сигналы спутников - высокие здания, деревья и т. д.

RTK быстро становятся обще используемым методом выполнения измерений с высокой точностью на небольших участках и может быть использована для работ, для которых обычно используется тахеометр - топографическая съёмка, разбивка, и т. д.

Радиосвязь. Большинство RTK GPS систем использует небольшие модемы УВЧ диапазона. Радиосвязь - это часть RTK системы, с которой большинство пользователей испытывают трудности. При попытке оптимизировать эффективность радиосвязи стоит обратить внимание на следующие факторы:

1. Мощность радио передачи. Вообще говоря, чем больше мощности, тем выше эффективность. Однако большинство стран юридически ограничивает выходную мощность радиопередатчиков до 0.5 - 2 Вт.

2. Высота антенны передатчика. На радиосвязь влияет прямая видимость между передатчиком и приёмником. Чем выше положение антенны, тем менее вероятный, что у вас возникнут проблемы с прямой видимостью. Это также увеличит дальность действия передатчика. То же самое применимо и к принимающей антенне. Другие факторы, влияющие на качество радиосвязи, включают длину кабеля радиоантенны, (длинный кабель означает большие потери мощности сигнала) и тип используемой радиоантенны.

Подготовка к измерениям.

Перед выходом в поле, геодезист должен подготовиться к измерениям. Основное

на чём нужно сосредоточиться перечислено ниже:

1. Лицензии на пользование радиосвязью.

2. Электропитание оборудование.

3. Запасные кабеля.

4. Взаимосвязь между частями оборудования

5. Координаты референц-станции.

6. Карты памяти - имеете ли Вы достаточный объём памяти для записи данных?

7. График измерений. Первым делом нужно получить достаточный объём информации для определения параметров трансформации, затем нужно запланировать достаточное число избыточных измерений.

В течение измерений статикой и быстрой статикой, всегда заполняйте полевой журнал на каждый точке.

В течение измерений статикой и быстрой статикой жизненно важно правильно измерить высоту антенны. Это один из наиболее часто встречающихся источников ошибок при выполнении GPS измерений. Измеряйте высоту антенну в начале и конце измерений на точке. В сечение кинематических и RTK измерений антенну, обычно прикрепляют на вехе с фиксированной высотой. В течение измерений статикой и быстрой статикой, GPS антенна должна быть абсолютно неподвижной. Это также относится и к инициализации быстрой статикой кинематических измерений (но не к кинематическом измерениям on-thefly или RTK измерениям). Любые смещения или вибрация антенны могут неблагоприятно сказаться на результатах.

Программное обеспечение для обработки спутниковых измерений.

Составной частью комплекта геодезических спутниковых приемников является программное обеспечение для планирования, управления, обработки и составления итогового отчета по данным спутниковых измерений.

Общие принципы обработки спутниковых измерений.

При геодезическом использовании СРНС GPS весь процесс обработки разбивается на две основные части:

- предварительная обработка, производимая в приемнике;

- постобработка, производимая в камеральных условиях (на базе полевой партии или в вычислительных центрах).

Постобработка является многовариантной и зависит, прежде всего, от поставленной задачи. В частности, на практике весьма часто используется следующие стратегии вычислительных процессов:

- определение отдельных векторов (базисных линий) и последующее их объединение в сети;

- вычисление результатов сеансов, полученных одновременно для многих станций;

- обработка данных, характерных для нескольких сеансов наблюдений.

Каждая фирма-изготовитель поставляет в комплекте спутниковых приемников свое программное обеспечение для обработки измерений, для которых характерно различие содержания и форма представления результатов. В результате этого возникла необходимость создания унифицированного формата представления данных, который не зависит от модели используемого приемника. Такой формат получил условное обозначение RINEX. Коммерческие программы также не позволяют получить максимально возможную точность, характерную для GPS, и производить обработку обширных геодезических сетей. Для устранения отмеченного недостатка разработаны универсальные "профессиональные программы", позволяющие производить поэтапную обработку данных с промежуточным анализом полученных результатов. Такие программы базируются на более строгом модельном представлении и рассчитаны на то, что работа с ними осуществляется высококвалифицированным персоналом. В качестве исходной информации при выполнении обработки используется поступающие с выходов GPS-приемников "сырые" данные, относящиеся, как правило, к одному сеансу наблюдений.

После сбора "сырых" данных они переводятся в формат, используемый программой обработки (например, в формат RINEX), и проверяются на наличие грубых ошибок. Информация, содержащаяся в передаваемых со спутника навигационных сообщениях, обычно отделяется от результатов наблюдений. В случае необходимости в нее может быть введена информация, содержащая уточненные данные об орбитах спутников (точные эфемериды).

После выполнения подготовительных операций выполняются решения отдельно для каждой станции. В результате такого решения в получаемую информацию вводятся поправки за влияние различных источников погрешностей (ионосфера, тропосфера и др.).

На следующем этапе вводится в действие основная программа обработки, базирующаяся на совместном использовании откорректированных результатов отдельных станций. При этом, как правило, применяется метод вторых разностей. При этом выявляется и устраняется не обнаруженные ранее пропуски фазовых циклов, а также выполняется разрешение неоднозначности фазовых циклов.

Главная задача основной программы обработки состоит в вычислении искомых значений координат точек стояния, длин векторов и других, интересующих потребителя, геодезических данных с оценкой точности их определения. Такая обработка может быть осуществлена как одного, так и для нескольких сеансов наблюдений.

На заключительной стадии может быть произведено уравнивание полученных результатов и выполнен в случае необходимости переход к местной (локальной) системе координат.

Программное обеспечение «Leica lgo».

«LGO» является программным обеспечением, позволяющим обрабатывать измерения, выполненные с помощью системы Leica System-300, 500, 1200. «LGO» используется для обработки большого числа базисных линий, которые измерены в различных режимах работы. При этом не имеет значения, какой метод измерений использовался - статический, Stop&Go кинематика или кинематический - программа автоматически учитывает это и обеспечивает пользователя координатами всех пунктов.

Особенным свойством статических двухчастотных измерений является быстростатическая обработка данных, позволяющая получать результаты на сантиметровом уровне точности при измерении векторов до 10 км в течение нескольких минут.

Программное обеспечение «LGO позволяет также обрабатывать данные, полученные при особом методе работы на местности - "реоккупация" (или псевдостатический). Съемка с повторением позволяет определять координаты пунктов по данным двух (или более) небольших интервалов наблюдений, выполненных с интервалом в один час и более.

«LGO» использует программную базу данных, позволяющую автоматически управлять всеми типами данных. Пользователь имеет возможность задать свою собственную структуру данных посредством создания проекта. В один и тот же проект можно ввести любое количество данных, ограниченное ресурсами компьютера.

«LGO» находит наилучшее решение при совместной обработке дифференциальных кодовых и фазовых измерений. Для получения результатов с меньшей точностью можно использовать обработку только дифференциальных кодовых измерений.

«LGO» принимает данные измерений, поступающих от Leica System-300,500 и 1200 а также в формате RINEX. Данные могут передаваться через контроллер, считывающее устройство или дискеты. После пересылки данных к некоторому проекту или различным проектам они автоматически сохраняются в базе данных.

При нахождении в любой точке земного шара «LGO» обеспечит необходимой информацией по планированию полевых работ. Изображение небесной сферы с траекториями движения спутников, окна наблюдений спутников, их азимуты и углы возвышения, параметры GDOP и PDOP выдаются как в графической, так и в табличной формах.

Интерфейс с пользователем устанавливает связь между пользователем и компьютером. В качестве основы для интерфейса с пользователем используется операционная оболочка WINDOWS.

Во время работы «LGO» первая панель - строка основного меню содержит список меню вместе со всеми установленными программными блоками (включая установленные вспомогательные разделы). Эта панель содержит также информацию о версии инсталлированного программного обеспечения «LGO», вспомогательных разделах и лицензионный номер.

Полный список состоит из следующих разделов:

Configuration (конфигурация);

Preparation (предварительная подготовка);

Project (управление проектами);

Import (считывание, редактирование, запись "сырых" данных);

Data Processing (обработка данных);

View/Edit (просмотр/редактирование);

Adjustment (уравнивание);

Datum/Map (преобразование координат из одной системы в другую);

Utilities (Сервисные программы);

Help (подсказка).

Configuration позволяет настроить «LGO» в соответствии с требованиями пользователя: единицы измерений для ввода и вывода, местное время, заголовок для печати и др.

Preparation включает планирование работы на местности и программирование контроллера. Данный пункт меню позволяет получать на определенную дату и для определенного местоположения следующую графическую и табличную информацию:

- номера доступных спутников;

- количество доступных спутников;

- угол возвышения и азимут каждого спутника;

- показатель GDOP и PDOP каждого спутника;

- препятствия на пункте;

- траектории движения спутников.

Раздел Project включает действия с проектами. Он позволяет выбирать проекты из списка проектов, создавать новые проекты, а также уничтожать, копировать или перемешать старые проекты. Для каждого проекта может быть задан свой собственный заголовок для распечатки, а также значение временной зоны для работы в местной системе времени.

Раздел Import поддерживает следующие функции:

- импорт данных с карт памяти (с контроллера, считывающего устройства);

- импорт данных с дискет (в том числе резервных копий);

- корректировка информации, введенной оператором в поле, сортировка данных, распределение данных по различным проектам и хранение их в базе данных;

- формирование резервных копий;

- формирование формата системы RINEX.

Модуль Data Processing выполняет фактическую обработку GPS-измерений, результатом которой являются координаты в системе WGS84 с результатами точности определения. Обработка выполняется в пакетном и пошаговом режимах. Перед началом обработки данные должны быть выбраны из базы данных. Единственным ограничением на количество обрабатываемых в проекте точек является объем жесткого диска компьютера. «LGO» выполняет обработку данных, полученных следующими методами измерений:

- статический;

- быстростатический;

- реоккупация (псевдостатический);

- Stop&Go кинематика;

- кинематический;

- вычисление одиночного пункта.

Данные выбранного проекта можно просматривать и редактировать в графическом и цифровом виде, используя модуль View/Edit. Информацию, относящуюся к пунктам (идентификатор пункта, атрибуты, вынос фазового центра антенны, координаты и т. д.) можно просматривать и редактировать в любое время. Выбор фильтров позволит выводить на экран только пункты, удовлетворяющие определенным критериям.

Модуль Adjustment выполняет "увязку" измеренных векторов в однородную сеть и ее уравнивание методом наименьших квадратов. Имеется возможность свободного уравнивания и с несколькими исходными пунктами. В результате представляются уравненные координаты пунктов и статистическая информация.

Модуль Datum/Map используется для получения результатов в системе координат пользователя несколькими методами. Модуль состоит из следующих компонентов:

- библиотеки наборов координат, эллипсоидов, параметров трансформации и проекций;

- определение различных моделей геоида;

- определение различных типов параметров трансформации;

- представление различных типов трансформаций (3D, 2D и др.);

- использование картографических проекций;

- объединение программ вычисления картографических проекций, определенных пользователем.

Модуль Utilities содержит загрузочные модули для нового программного обеспечения для сенсора и контроллера. В случае расширения возможностей аппаратного программного обеспечения, новое программное обеспечение (на гибких дискетах) рассылается каждому зарегистрированному пользователю.

Модуль Help обеспечивает пользователя подсказкой в процессе работы. К ней можно обратиться через главное меню и в начале каждой основной компоненты каждого программного блока. Подсказка предназначена для неподготовленных пользователей или пользователей, имеющих небольшой опыт работы с программным обеспечением SKI.

Альманах Группа орбитальных грубых спутниковых данных используемых для вычисления координат спутника, времени восхождения, угла возвышения и азимута.

Неоднозначность Неизвестное целое число циклов восстановленной фазы несущей, содержащееся в непрерывной серии измерений от отдельного спутника до отдельного приёмника.

Атмосферная задержка распространения сигнала Запаздывание сигнала спутника в тропосфере земли.

Азимут Горизонтальный угол измеренный по часовой стрелке от направления (например, северного направления меридиана).

Базовая линия Длина трехмерного вектора между парой точек, на которых были выполнены одновременные GPS измерения и обработаны дифференциальными методами.

Направление Термин, используемый в навигации для описания угла между опорным направлением (например, географическим меридианом, магнитным меридианом:

- осевым меридианом зоны) и траекторией движения.

- C/A код GPS код Грубого / Захвата, модулированный (наложенный) на GPS

- сигнал L1. Это последовательность 1023 псевдослучайных двоичных двухфазных

- модуляций на несущей GPS с частотой 1.023 МГц, таким образом период повторения кода одна миллисекунда.

Декартовы координаты Координаты точки в пространстве по трём взаимно перпендикулярным осям (x, y, z) от начала координат.

Несущая Радиоволна, имеющая, по крайней мере, одну характеристику (например, частота, амплитуда, фаза), которая может быть изменена с помощью модуляции.

Несущая частота Частота немодулированного фундаментального выходного сигнала радиопередатчика. Несущая частота GPS L1 - 1575.42 МГц, несущая частота GPS L2 - 1227.60 МГЦ.

Чип Интервал времени нуль или единица в коде бинарного импульса.

Частота чипа Число чипов в секунду (например, C/A код: 1.023*106 cps) Код Система, используемая для связи, в которой произвольно выбранные строки нулей и единиц принимают определённые значения.

Сегмент Управления Наземные службы системы GPS, эксплуатируемые Американским Правительством, которые отслеживают спутниковые сигналы, определяет орбиты спутников, и закладывают эфемериды в память спутников.

Угол отсечки (маска) Минимальный угол возвышения, ниже которого спутники GPS больше не отслеживаются приёмником.

DGPS Дифференциальные GPS измерения. Термин, обычно используемый для GPS измерений, в которых используются дифференциальные поправки для достижения более высокой точности определения координат (0.5 - 5 м), чем при измерениях в автономном режиме.

Снижение точности (DOP) Описание чисто геометрического вклада в неопределенность вычисления координат. Коэффициент DOP указывает на геометрическую строгость созвездия спутников во время измерений. Стандартные члены в случае GPS измерений это:

GDOP три координаты плюс смещение часов.

PDOP три координаты.

HDOP две плановые координаты.

VDOP только высота.

TDOP только смещение часов.

HTDOP плановые координаты и время.

Смещение Доплера Очевидное изменение в частоте полученного сигнала из-за скорости изменения дальности между передатчиком и приёмником.

Эксцентриситет Отношение расстояния от центра эллипса до его фокуса к главной полуоси:

e = (1 - b2/a2) Ѕ,

где а и b - это главная и малая полуоси эллипса, соответственно.

Превышение (отметка)

Высота над геоидом.

Эллипсоид В геодезии, если не определено иначе, математическая фигура, образованная вращением эллипса вокруг его малой полуоси (иногда также называется сфероидом). Две величины определяют эллипсоид: длина главной полуоси оси и сжатие f.

Эллипсоидальная высота Вертикальное расстояние от эллипсоида до точки над ним.

Эфемериды Список координат или местоположений астрономического объекта в зависимости от времени.

Эфемеридная ошибка Разность между фактическим положением спутника и положением, предсказанным по спутниковым орбитальным данным (эфемеридам).

Эпоха Отдельный зафиксированный момент времени, используемый в качестве опорной точки на шкале времени.

Фундаментальная (основная) частота Основная частота, используемая в GPS - 10.

23 МГц, частоты несущей L1 и L2 - это произведения неких целых чисел на основную частоту:

L1 = 154F = 1575.42 МГц

L2 = 120F = 1227.60 МГц.

GDOP Геометрическое снижение точности.

Геодезические координаты, определяющие положение точки относительно эллипсоида.

Геодезические координаты - это либо широта, долгота и эллипсоидальная высота, либо Декартовы (пространственные прямоугольные) координаты Геодезический референц-эллипсоид Математическая модель, предназначенная для наилучшего представления части или всего геоида. Определяется эллипсоидом и зависимостью между эллипсоидом и точкой на топографической поверхности принятой за начало координат данного референц-эллипсоида. Эта зависимость, может быть определена шестью величинами, в основном (но не обязательно) геодезической широтой, долготой и высотой начала координат, двумя составляющими уклонения отвеса в начале координат и геодезическим азимутом линии от начала координат до некоторой другой точки.

Геоид Эквипотенциальная поверхность, которая совпадает со средним уровнем моря, а на суше может быть продолжена под континенты. Эта поверхность - всюду перпендикулярна к направлению силы тяжести.

Геоидальная высота Превышение геоида Расстояние от поверхности референц-эллипсоида до геоида измеренное по нормали к эллипсоиду.

GPS время Непрерывная система времени, основанная на Универсальном Синхронизированном Времени (среднее время по Гринвичу) (UTC) начиная с 6-ого января 1980.

Ионосферная задержка Волна, распространяющаяся через ионосферу (которая является неоднородной и рассеивающей средой) задерживается. Фаза зависит от насыщенности ионосферы электронами и воздействует на несущие сигналы. Групповая задержка зависит от рассеяния, а также модуляции сигнала (коды). Фаза и групповая задержка имеют одно и то же значение но с противоположными знаками.

Часовой пояс Часовой пояс = Местное время - Гринвичское Среднее время (GMT).

Заметьте, что Гринвичское Среднее время приблизительно равно GPS времени.

Топография Форма земной поверхности, в каком либо районе.

Трансформация Процесс преобразования координат из одной системы в другую.

Transit Предшественник GPS. Спутниковая навигационная система, которая эксплуатировалась с 1967 по 1996 г.

Всемирное время Локальное солнечное среднее время на Гринвичском меридиане.

UTM - Универсальная Поперечная проекция Меркатора. Форма поперечной проекции Меркатора. Проекция состоит из различных зон, каждая шириной 6° с масштабом на осевом меридиане 0.996. Используемая зона зависит от местоположения на земле.

Y-код Зашифрованная версия Р-кода, который передаётся спутником GPS, находящимся в режиме шифрования кодовых данных.

WGS84 Всемирная Геодезическая Система 1984. Система, к которой относятся все GPS измерения и результаты обработки.

Зенитное расстояние Вертикальный угол с 0° в горизонте и 90° непосредственно над головой (в зените).

Заключение

спутниковый референц картографический

Работа выполненная на данному объекте, по своему содержанию и точности соответствуют требованиям нормативно-технических документов. В настоящее время используя спутниковые системы определение координат высокой точностью можно развивать геодезическую основу со средней квадратической погрешностью 5 мм+ D*10-6, координаты одиночного приёмника могут быть определены со средней квадратической погрешностью 10 м. Данная система позволяет работать в любое время суток и в любую погоду.

Ясно, что объединенная ценность Цифровой Земли и Цифровых Городов является колоссальным для мирового сообщества, не только с точки зрения социально-экономической, но и в таких целях как при управлении кризисами и предупреждении катастроф.

Сети Референц Станций и предлагаемые ими сервисы, предоставляют геодезические контрольные координаты необходимые для высокоточного позиционирования, так же как и обслуживание различных задач, как для режимов реал тайм, так и для пост обработки. Деятельность такой сети как фундаментальной инфраструктуры означает, что она может поддержать строительство цифрового города, так же как и его обслуживание, обновление и расширение.

Строительство Цифровых Городов - Оцифровывание, является тенденцией в развитие современного города в Узбекистана. Успешное построение Системы Постоянно Действующих Референц Станций ГНСС Наваи, уже вносит огромный вклад в городское планирование, строительство и управление нового Наваи, ускоряя тем самым прогресс населения Цифрового Города Наваи, усиливая таким образом управление информацией по всему городу.

С продолжением строительства цифровых городов, ответственный административные органы и цифровые архитекторы должны быстро и ясно определить как Сети Референц Станций и их сервисы должны быть созданы, распространены и обслужены - это поможет гарантировать, что существенные преимущества предлагаемые инфраструктурой сетей референц станций будет использована эффективно и продуктивно.

Литература

1. Государственная целевая Программа по использованию спутниковых навигационных систем GPS (сша) и глонасс (Россия) для топографо-геодезического и кадастрового обеспечения территории Республики Узбекистан - Ташкент: НЦГиК, 1999.

2. Единая государственная система геодезических координат 1995 года (СК-95). Справочный документ. - М., 2000.

3. Закон Республики Узбекистан о геодезии и картографии.

4. Основные положения о государственной геодезической сети России (проект). - М.: ЦНИИГАиК, 2000.

5. Основные положения о государственной геодезической сети СССР. - М.: Геодезиздат, 1961.

6. Программа государственной инвестиции на 1999-2001 гг. "Построение высокоточной государственной космической спутниковой геодезической сети Республики Узбекистан и ее оснащение современными автоматизированными средствами измерений и контроля". - Т.: Узгеодезкадастр, 1998.

7. Хофманн-Велленхоф Б., Лихтенэггер Х., Коллинс Дж. Глобальная система определения местоположения. Теория и практика - Шпрингер-Ферлаг, Вена, Нью-Йорк, 1992. - С. 14-15.

8. Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и ее применение в геодезии. - М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1999. С. 25.

Размещено на Allbest.ru