В данной статье рассмотрены основы работы со спутниковым геодезическим оборудованием необходимые для выполнения полевых измерений и последующей их обработке.
Содержание статьи
- Введение
- Факторы, влияющие на прохождение радиосигнала
- Метод статических спутниковых определений. Подготовка к производству полевых работ
- Порядок работы на станции
- Камеральная обработка
- Функции управления спутникового оборудования
- Полевой журнал
- Список литературы
Введение
Сущность спутниковой технологии развития съёмочного обоснования состоит в использовании глобальной навигационной спутниковой системы и системы вычислительной обработки (программного обеспечения) для получения координат и высот точек пунктов съёмочного обоснования.
Определение местоположения точки, на которой размещён спутниковый приёмник, осуществляют по измеряемым с помощью этого приёмника 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 (дифференциальный метод) выполняются по принципу пространственной обратной линейной засечки, образованной измеренными псевдодальностями до 4-х и более спутников с одной точки, на которой размещён спутниковый приёмник. Метод обеспечивает оперативное определение координат (в реальном масштабе времени). В качестве исходного используются пункт локальной, региональной или широкозонной дифференциальной подсистем ГНСС. Согласно ГОСТ Р 53607-2009 дифференциальный метод определения координат по кодовым псевдодальностям в настоящее время обеспечивают точность 0,5 м, по фазовым псевдодальностям от 1 до 500 мм. Для определения планово-высотного положения пунктов геодезической разбивочной основы данный метод не применим ввиду недостаточной точности и контроля измерений.
Методы относительных определений основаны на принципе компенсации сильно коррелированных погрешностей при одновременном определении кодовых и фазовых псевдодальностей до спутников одного и того же созвездия с двух и более точек. Определение координат проводится в статическом режиме, позволяющем выполнять продолжительные сеансы наблюдений. Согласно ГОСТ Р 53607-2009 относительный метод по фазовым псевдодальностям обеспечивает точность от единиц миллиметров до нескольких сантиметров.
Факторы, влияющие на прохождение радиосигнала
К факторам, влияющим на прохождение радиосигнала, относятся механические препятствия, отражающие объекты, радиопомехи, влияние ионосферной и тропосферной рефракции.
Препятствия, такие как здания и сооружения, густая растительность и крупные предметы, при их нахождении на прямой, соединяющей спутник и приёмник (независимо от продолжительности нахождения), исключают возможность наблюдения этого спутника. Линии электропередач, провода и кабели диаметром до 2 – 3 см не являются препятствиями для прохождения радиосигнала.
Объекты, отражающие радиосигнал, находящиеся вблизи приёмника (на расстояниях менее 50 м), в большей или меньшей степени, в зависимости от расстояния и площади поверхности объекта, создают эффект многопутности, понижающий точность спутниковых определений. К таким объектам относятся искусственные сооружения и крупные предметы, особенно металлические. Во избежание появления эффекта многопутности в процессе работ необходимо следить, чтобы точки съёмочного обоснования не попадали в зоны, близкие к крупным металлическим объектам (опорам высоковольтных линий электропередач, нефтеналивным бакам и т. п.). Влияние многопутности на точность спутниковых определений обычно незначительно для точностей, реализуемых при развитии съёмочного обоснования, и, таким образом, не исключает возможности проведения этих работ.
Радиопомехи, создаваемые источниками радиосигналов (мощными радиостанциями), находящимися на расстоянии менее 1 км от приёмника, а также подвесными высоковольтными линиями электропередач, находящимися на расстоянии менее 50 м от приёмника, понижают точность спутниковых определений. Необходимо избегать размещения спутниковых приёмников вблизи этих объектов.
При выполнении спутниковых определений не рекомендуется наблюдать спутники, возвышение которых над горизонтом составляет менее 15°, т. к. в противном случае полученные данные будут значительно искажаться влиянием атмосферной рефракции.
Влияние конфигурации спутникового созвездия на точность спутниковых определений характеризуется фактором понижения точности DOP (dilution of precision), представляющим собой отношение средней квадратической погрешности определения местоположения к средней квадратической погрешности измерения расстояний до наблюдаемых спутников. Фактор DOP имеет несколько видов.
Фактор DOP характеризуется безразмерной величиной, изменяющейся в пределах первых десятков. Наивысшая точность спутниковых определений достигается при наименьших значениях DOP.
Метод статических спутниковых определений. Подготовка к производству полевых работ
Для реализации статических спутниковых определений используют два или более приёмников, работающих одновременно на определяемых и исходных пунктах продолжительный период времени (как правило не менее 1 часа). Согласно пункту 5.1.3 СП 317.1325800.2017 основным методом развития съемочного обоснования является метод построения сети в режиме «статика». В качестве исходных следует использовать все пункты геодезической основы высших по точности классов (разрядов), ближайшие к объекту, но не менее 4 пунктов с известными плановыми координатами и не менее 5 пунктов с известными высотами (пп. 5.1.2 – 5.1.6 СП 317.1325800.2017).
Полевым работам по развитию съёмочного обоснования с применением спутниковой технологии должна предшествовать подготовка, в общем виде включающая в себя:
- сбор исходных данных (материалы изысканий прошлых лет, каталоги исходных пунктов и маршруты подъезда к ним);
- подготовка оборудования (в том числе вспомогательного) и его поверка;
- рекогносцировочное обследование исходных и определяемых пунктов с составлением ведомостей, расчистка пунктов от древесно-кустарниковой растительности.
К производству полевых работ, как правило, допускаются лица, прошедшие курс обучения работе с приёмниками того типа, который предполагается применять для спутниковых определений. Если приёмник данного типа или метод спутниковых определений используется исполнителем работ впервые, то перед выездом на полевые работы, с целью освоения технологии и обеспечения надёжности проведения работ, рекомендуется выполнять пробные спутниковые определения.
На всех используемых в работе антеннах предварительно настраивают режим записи измерений (в зависимости от оборудования данные могут быть введены непосредственно на станции). В общем виде режим записи настраивается следующим образом:
- маска по возвышению над горизонтом не менее 150;
- интервал записи 5 сек;
- на некотором оборудовании также устанавливается общее время записи, как правило не менее 1 часа.
Вспомогательное оборудование также должно исправно и подготовлено.
К вспомогательному оборудованию относят следующее:
- штативы, трегеры, стойки быстрого развёртывания;
- сменные аккумуляторные батареи;
- осветительные приборы (для работы в тёмное время суток);
- рулетка;
- описание местоположения точек;
- сторожки, колья, гвозди, топор;
- полевой журнал, карандаш, авторучка;
- эксплуатационная документация оборудования.
После выполнения всех организационных мероприятий, осуществляется выезд полевых бригад для развертывания оборудования на пунктах.
Порядок работы на станции
1. Установка оборудования на наблюдаемом пункте. Штатив или трипод должны быть надежно установлены таким образом, чтобы на протяжении длительного времени работы оборудования их положение оставалось неизменным и устойчивым. В случае выявления неблагоприятных условий для установки оборудования (снег, наледь, слякоть и т.д.), необходимо предварительно расчистить место установки штатива или дополнительно забить деревянные колья под ножки штатива.
2. Измерение высоты антенны. В зависимости от использованного оборудования метод измерения может быть наклонным (при использовании штатива и трегера) или вертикальным (при использовании вехи установленной на триподе).
3. Старт записи. В зависимости от модели антенны порядок может различаться (подробное описание см. в Приложении 1)
4. Контроль работы приемника. Во время работы оборудования необходимо периодически контролировать ход записи. В зависимости от модели индикация на антенне различается (подробное описание см. в Приложении 1). Как правило индикатор записи «мигает» с периодичностью равной установленной дискретности записи измерений. Например, интервал записи установлен на 5 секунд – индикатор будет подавать сигнал каждые 5 секунд.
5. В случае возникновения проблем во время записи (антенна сигнализирует об ошибке записи, нарушено положение прибора над пунктом и т.д.), необходимо остановить запись, выключить прибор, зафиксировать время возникновения проблемы и доложить старшему геодезисту.
6. По окончании измерений необходимо:
- остановить запись (на некоторых моделях антенн происходит автоматически по истечении заданного времени);
- выключить прибор;
- измерить высоту антенны повторно.
7. Все действия на станции обязательно фиксируются в полевом журнале. Рекомендуемая форму полевого журнала и порядок заполнения вы можете найти в статье Полевой журнал спутниковых геодезических измерений.
Камеральная обработка
Вычислительная обработка в программных комплексах производится по следующим этапам:
1) предварительная обработка – разрешение неоднозначностей фазовых псевдодальностей до наблюдаемых спутников, получение координат определяемых точек в системе координат глобальной навигационной спутниковой системы и оценка точности;
2) трансформация в принятую систему координат;
3) уравнивание сети и оценка точности.
Обязательным условием при постобработке является получение фиксированных решений по всем измеренным векторам. При неудовлетворительном качестве решения применяют различные способы улучшения показателей качества:
- удаление данных спутников с коротким временным интервалом наблюдения;
- корректировка сигналов спутников (удаление прерывистых сигналов по отдельным спутникам);
- обработка измерений с использованием точных эфемерид.
Точные бортовые эфемериды спутников на необходимые даты, как правило подготавливаются на специализированных ресурсах через несколько суток с последней даты выполненных измерений.
Итогом обработки является строгое уравнивание сети в проекции местной системы координат и Балтийской системе высот 1977 г.
В завершении обработки составляется итоговый каталог координат и высот пунктов сети.
Функции управления спутникового оборудования
В данном разделе отображены лишь основные функции управления определенного спутникового оборудования. Для подробного ознакомления с приведённым ниже оборудованием, необходимо изучить эксплуатационную документацию к данным спутниковой геодезической аппаратуре.
EFT M3 Plus
Включение/выключение приемника
Чтобы включить приемник необходимо зажать кнопку питания более чем на 1 секунду. Все индикаторы подсветятся. Приемник подаст звуковой сигнал о текущем режиме работы.
Чтобы выключить приемник необходимо удерживать клавишу питания в течении 3-х секунд. Приемник подаст звуковой сигнал о выключении.
Старт/остановка записи
С помощью многофункциональной кнопки переведите приемник в режим статики (быстрое двукратное нажатие). Приемник оповестит о начале записи данных. Индикатор данных будет моргать зеленым цветом.
После завершения измерений выключите приемник или переключите в другой режим.
Скачать руководство по эксплуатации на аппаратуру геодезическую спутниковую EFT M3 Plus на русском языке можно по ссылке.
Topcon hiper vr и Sokkia GRX3
Включение/выключение приемника
Чтобы включить приемник необходимо зажать кнопку питания более чем на 1 секунду. Индикатор питания («батарейка» крайний правый индикатор) будет мигать до момента включения.
Чтобы выключить приемник необходимо зажать кнопку питания на 3-10 секунд. Когда индикатор STAT (крайний правый индикатор) станет желтым, кнопку питания можно отпустить. Приемник выключится.
Старт/остановка записи
Чтобы начать запись необходимо быстро (в течении 2-х секунд) трижды нажать кнопку питания. Остановка записи происходит аналогичным способом.
Во время записи необходимо проверять работу индикатора ЗАПИСЬ (второй индикатор справа)
- мигает зеленым – выполняется запись файла, каждое мигание соответствует записи данных в память;
- горит красным – проблема записи файла;
- индикатор выключен – отсутствует запись данных.
Скачать руководство пользователя ГНСС приемника Topcon hiper v можно по ссылке.
Скачать руководство пользователя ГНСС приемника Sokkia GRX3 можно по ссылке.
Полевой журнал
Полевой журнал спутниковых измерений в редактируемом формате можно скачать по ссылке.
Список литературы
1. ГОСТ Р 59865-2022. Сети геодезические для проектирования и строительства.
2. ГОСТ Р 53607-2009. Национальный стандарт Российской Федерации. Глобальная навигационная спутниковая система. Методы и технологии выполнения геодезических и землеустроительных работ. Определение относительных координат по измерениям псевдодальностей. Основные положения.
3. ГОСТ Р 53864-2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Глобальная навигационная спутниковая система. Сети геодезические спутниковые. Термины и определения
4. ГОСТ 22268-76. Государственный стандарт Союза ССР. Геодезия. Термины и определения
5. ГОСТ Р 55024-2012. Национальный стандарт Российской Федерации. Сети геодезические. Классификация. Общие технические требования.
6. ГОСТ Р 56408-2015. Национальный стандарт Российской Федерации. Глобальная навигационная спутниковая система. Сети геодезические спутниковые. Общие требования
7. СП 317.1325800.2017. Свод правил. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. Общие правила производства работ.
8. СП 47.13330.2016. Инженерные изыскания для строительства.
9. СП 126.13330.2017. Геодезические работы в строительстве.
10. ГНСС приемник GRX3 Руководство пользователя
11. ГНСС приемник HiPer VR Руководство пользователя
12. Аппаратура геодезическая спутниковая «EFT M3 Plus» Руководство по эксплуатации EFT M3 Plus.РЭ
