АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В КАДАСТРЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Автоматизированные системы проектирования в кадастре на основе спутниковых съемок

Российская глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) после полного развертывания будет включать 24 спутника, находящихся на высоте 19 100 км.

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) — система радионавигационных искусственных спутников Земли, службы контроля и управления и приемников спутниковых радиосигналов, обеспечивающая координатно-временные определения на земной поверхности и в околоземном пространстве.

Глобальная навигационная спутниковая система США GPS (Global Positioning System) включает 21 рабочий и 3 резервных спутника, находящихся на высоте 20 000 км.

Аппаратура для приема спутниковых радиосигналов (спутниковый приемник) состоит из следующих функциональных элементов:

  • 1) антенны;
  • 2) блока приема радиосигналов;
  • 3) микропроцессора;
  • 4) блока управления;
  • 5) блока индикации с дисплеем;
  • 6) запоминающего устройства;
  • 7) устройства связи с внешней ЭВМ;
  • 8) блока питания.

Клавиатура блока управления и дисплей являются органами управления приемника. В конкретных конструкциях спутниковых приемников перечисленные элементы могут быть скомпонованы в один или несколько блоков.

Спутниковый приемник (станция) — аппаратно-программный комплекс для наблюдений спутников.

Сущность спутниковой технологии развития съемочного обоснования и съемки ситуации и рельефа состоит в использовании глобальной навигационной спутниковой системы и системы вычислительной обработки (ЭВМ и программного обеспечения) для получения координат и высот точек местности (пунктов съемочного обоснования и съемочных пикетов).

Определение местоположения точки, на которой размещен спутниковый приемник, осуществляют по измеряемым с помощью этого приемника кодовым и фазовым псевдодальностям до наблюдаемых спутников.

Местоположение точки может быть получено с использованием глобальных навигационных спутниковых систем, как из абсолютных, так и из относительных определений.

Абсолютные определения выполняются по принципу пространственной обратной линейной засечки, образованной измеренными псевдодальностями до 4-х и более спутников с одной точки, на которой размещен спутниковый приемник. Точность абсолютных определений местоположения ограничена рядом факторов, среди которых основным является влияние погрешностей эфемерид спутников. Стандартная точность определения местоположения абсолютным методом не превышает 5 м, что не позволяет использовать этот метод при развитии съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа.

Методы относительных определений основаны на принципе компенсации сильно коррелированных погрешностей (к которым относятся и эфемеридные погрешности) при одновременном определении кодовых и фазовых псевдодальностей до спутников одного и того же созвездия с двух точек.

Спутниковые определения относительными методами обеспечивают определение плановых координат и высот в системе координат и высот пунктов геодезической основы.

Для реализации относительных спутниковых определений используют два или более приемников, один из которых является базовой станцией, а другие — подвижными. Наблюдения спутников базовой и подвижными станциями осуществляют приемами, объединенными в сеансы.

Различают следующие методы относительных спутниковых определений.

Статический — метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют одним приемом продолжительностью не менее 1 ч.

Быстрый статический — метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют одним приемом продолжительностью 5-20 мин. Ориентировочные значения продолжительности наблюдений на точке при применении быстрого статического метода в зависимости от числа наблюдаемых спутников приведены табл. 1.

Таблица 1

Продолжительность наблюдений на точке при применении быстрого статического метода

Число наблюдаемых спутников

Продолжительность наблюдений, мин

6 и более

5-10

5

10-20

4

>20

Реоккупация — метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют двумя приемами продолжительностью не менее 10 мин каждый с интервалом между выполнением приемов от 1 до 4 ч. Приемы должны быть выполнены одним и тем же приемником.

Кинематический — метод, при котором подвижная станция находится в режиме непрерывной работы как во время выполнения приема на точке, так и во время перемещения между точками. Его разновидностями являются способ «стой-иди» и способ непрерывной кинематики. Работа способом «стой-иди» складывается из выполнения подвижной станцией приема, называемого инициализацией (продолжительностью около 15 мин), и выполнения связанных с этой инициализацией приемов на определяемых точках продолжительностью до 1 мин. При реализации способа непрерывной кинематики остановок на точках для выполнения приема не требуется. Однако точность этого способа для производства топографических съемок недостаточна, и использовать его для этих работ не рекомендуется.

Все указанные выше методы (статический, быстрый статический, реоккупация, кинематический) принято называть динамическими.

При проектировании съемочного обоснования для съемки конкретного объекта в требуемом масштабе с заданной высотой сечения рельефа необходимо выбрать метод спутниковых определений - статический, быстрый статический или метод реоккупации (табл. 2).

Таблица 2

Рекомендации по применению методов развития съемочного обоснования и

методов спутниковых определений для различных масштабов съемки и высот сечения рельефа

Масштаб съёмки; высота сечения рельефа

Плановое обоснование

Планово-высотное или высотное обоснование

Метод развития съёмочного обоснования с использованием спутниковой технологии

Метод спутниковых определений

Метод развития съёмочного обоснования с использованием спутниковой технологии

Метод спутниковых определений

  • 1:10 000, 1:5 000;
  • 1 м

определение висячих пунктов

быстрый статический или

реоккупация

построение сети

быстрый статический или

реоккупация

  • 1:2 000,
  • 1:1 000, 1:500;
  • 1 м и более

построение сети

быстрый статический или реоккупация

построение сети

быстрый статический или реоккупация

  • 1:5000;
  • 0,5 м

определение висячих пунктов

быстрый статический или реоккупация

построение сети

статический

  • 1:2 000,
  • 1:1 000, 1:500;
  • 0,5 м

построение сети

быстрый статический или реоккупация

построение сети

статический

Метод развития съемочного обоснования определением висячих пунктов рекомендовано применять при подготовке съемочной геодезической основы относительно мелких масштабов с высотами сечения рельефа 1 м, 2 м и более, то есть в тех случаях, когда не требуется получение материалов высокой точности.

Метод развития съемочного обоснования построением сети рекомендован к применению для получения наиболее точных плановых координат и высот пунктов, необходимых при производстве съемок наиболее крупных масштабов со всеми регламентированными значениями высоты сечения рельефа (от 0,5 м до 5 м).

Быстрый статический метод спутниковых определений при производстве работ по развитию съемочного обоснования является основным. Он позволяет производить определение плановых координат пунктов и их высоты с достаточной точностью и высокой оперативностью для большей части масштабного ряда и высот сечения рельефа.

Метод реоккупации заменяет быстрый статический метод в тех случаях, когда по условиям проведения работ выгодно осуществить два кратковременных приема наблюдений спутников, разнесенных во времени, вместо одного длительного приема.

Статический метод спутниковых определений из-за сравнительно невысокой оперативности выполнения работ может быть применен в тех случаях, когда при высоте сечения рельефа 0,5 м технико-экономически целесообразно для получения высотной съемочной основы проводить не нивелирные работы, а спутниковые определения.

Приемники, предназначаемые для производства работ по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа, должны быть сертифицированы для геодезического применения в Российской Федерации и иметь свидетельства о поверке. Поверку необходимо выполнять ежегодно перед выездом на полевые работы. Ответственными за проведение сертификации и получение свидетельства о поверке являются метрологические службы предприятий и организаций, выполняющих съемочные работы.

Приемники, предназначаемые для производства работ по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа, должны соответствовать следующим техническим требованиям:

  • 1. Должно быть в наличии не менее 6 каналов приема радиосигналов.
  • 2. Должна быть обеспечена возможность измерения фазы несущего радиосигнала.
  • 3. Встроенное программное обеспечение должно поддерживать необходимые для работы методы спутниковых определений.
  • 4. Во время наблюдения спутников должна обеспечиваться возможность получения и вывода на дисплей следующей основной информации:
    • • числа наблюдаемых спутников;
    • • числа эпох наблюдений;
    • • значения фактора PDOP (или GDOP);
    • • сообщения о потере связи.
  • 5. Должна быть обеспечена возможность ввода, хранения и вывода в ЭВМ семантической информации.
  • 6. В комплект приемника должен входить программный пакет для ЭВМ, обеспечивающий вычислительную обработку.
  • 7. Входящий в комплект приемника программный пакет для ЭВМ должен обеспечивать прогнозирование спутникового созвездия.

Целесообразно, чтобы приемники, предназначенные для использования при съемке ситуации и рельефа, удовлетворяли также следующим требованиям, специфичным для этого вида работ: приемники должны иметь минимальный вес и габариты; должна быть обеспечена возможность размещения антенны отдельно от блоков управления и индикации на специальной вехе, устанавливаемой на пикете.

Приемник Stratus объединяет в одном корпусе спутниковый процессор геодезического класса, антенну, память и элементы питания, которые отличаются продуманным эргономичным дизайном и высоким качеством (рис. 21).

Приемник Stratus

Рис. 21. Приемник Stratus

Надежная и водонепроницаемая конструкция прибора предназначена для эксплуатации даже в неблагоприятных погодных условиях. Диапазон рабочих температур от -20°С до +65 °C при работе от внутренних аккумуляторов, и от -40°С до +65 °C при использовании внешнего источника питания.

Stratus — это 12-ти канальный спутниковый приемник, работающий на частоте L1, по коду и полной фазе несущей.

Прибор имеет встроенную память 4 Мб, что позволяет накапливать данные в течение 55 часов непрерывно*. Вес приемника с аккумуляторами составляет 0,8 кг.

Питание Stratus осуществляется от двух внутренних аккумуляторов BDC 46, аккумуляторы этого типа также используются в тахеометрах фирмы SOKK1A SET 6**/5**/3**. Двух полностью заряженных аккумуляторов хватает на 30 ч непрерывной работы (при +20°С). Также предусмотрено подключение внешнего источника питания.

Управление приемником осуществляется с помощью одной кнопки, что делает его простым в освоении и использовании. Информативная передняя панель, содержащая четыре группы индикаторов, позволяет получить исчерпывающую информацию о состоянии приемника и количестве спутников, а также отслеживать процесс измерений без использования контроллера.

Передача накопленной в приемнике информации может осуществляться как по кабельному соединению, через последовательный порт, так и без использования проводов — по инфракрасной линии связи.

Спутниковый приемник Stratus используется для измерений в режиме статики и кинематики (при наличии контроллера), обеспечивая следующие показатели точности:

  • • статика 5мм + 1 мм/км (в плане);
  • 10 мм + 2 мм/км (по высоте);
  • • кинематика ( Stop & Go ) 12 мм + 2,5 мм/км (в плане);
  • 15 мм + 2,5 мм/км (по высоте)

В качестве контроллера к спутниковому приемнику Stratus может быть использован Карманный Персональный Компьютер (КПК) с операционной системой Windows R СЕ.** Программа Stratus Controller, входящая в комплект поставки, после установки в КПК позволяет управлять приемником, получать информацию о количестве 84

наблюдаемых спутников и объеме свободной памяти, а также о заряде батарей. С помощью контроллера удобно оперативно вводить и сохранять необходимые данные (имена точек, высоты антенн, топографические коды и т.д.). Программа Stratus Controller предоставляет свободу выбора модели контроллера — это может быть простой КПК, который приобретается в любом магазине электроники, или более дорогой специализированный защищенный вариант. ИК линия связи между контроллером и спутниковым приемником позволяет управлять съемкой без использования кабельных соединений (рис. 22).

Автоматизированная работа с приемником Stratus

Рис. 22. Автоматизированная работа с приемником Stratus

Пакет программного обеспечения Spectrum Survey Suite, кроме Stratus Controller, включает в себя еще две программы — Planning и Spectrum Survey.

Программа Planning предназначена для настройки приемников и планирования полевых работ. Она позволяет сгенерировать и представить отчеты в виде текстовых документов или графиков по геометрии расположения и количеству спутников, факторам понижения точности (DOP) в любой точке земной поверхности на любой период времени. Это дает возможность определить и исключить нежелательные периоды из процесса сбора данных.

Программа Spectrum Survey позволяет принимать и обрабатывать информацию, собранную приемником в поле, уравнивать сети, основанные на GPS-измерениях, анализировать полученные результаты и экспортировать данные в различные форматы.

Простота управления и интуитивно понятный интерфейс делают программу легкой в освоении и последующей работе. Встроенный модуль передачи данных позволяет напрямую скачивать информацию из приемников. Также возможен импорт данных с жесткого диска в формате других производителей спутниковых приемников и формате RINEX. Программу Spectrum Survey отличает большая гибкость настроек. Пользователь 85

имеет возможность выоирать системы координат, уже «зашитые» в программе, или создавать любые свои собственные, задавать параметры обработки и уравнивания, получать все необходимые отчеты для анализа. Результаты обработки и уравнивания могут быть экспортированы в другие программы для последующего использования. В целом система Stratus является современным, удобным и производительным средством обеспечения спутниковых определений.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >