Отвод лесосек, в понимании близком к сегодняшнему, существует уже почти 200 лет. Инструменты, использовавшиеся для съемки границ лесосек, за этот период менялись крайне незначительно. Буссоли, мерные ленты и мерные цепи, транспортиры и циркули измерители – успешно использовались все это время и вполне соответствовали требованиям к качеству и методике отвода. Отведенная лесосека «привязывалась» к ближайшему постоянному ориентиру (квартальный столб, пересечение квартальных просек, мелиоративные канавы и т.д.).
После вступления в силу нового Лесного Кодекса в 2008 году, пришло время стремительного изменения правил игры. В том числе, и в отводе и установлении границ лесосек. После некоторых движений в нормативной базе, ситуация стабилизировалась. Сегодня, контур лесосеки определяется координатами поворотных точек (границы лесотаксационного выдела тоже).
Учитывая все эти изменения, мы уже почти четыре года при отводе границ лесосек используем профессиональные геодезические приемники. Накопили определенный опыт в этом и решили им поделиться.
1. Почему ГНСС?
Для нас ответ очень прост. Порядком отвода лесосек установлены требования к инструментам и приборам для отвода – «Съемка границ и привязка лесосек производятся с помощью геодезических инструментов или навигационных приборов, обеспечивающих точность измерения линий с погрешностью не более +/- 1 м на 300 м длины, измерения углов - с погрешностью не более +/- 30 минут».
В соответствии с Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 №102-ФЗ это означает:
- приборы и инструменты должны иметь установленную производителем точность, соответствующую требованиям Порядка отвода;
- приборы и инструменты (типы средств измерений, марки приборов, включенных в список измерительных устройств, для которых установлены официальные технические нормативы и правила метрологической проверки) должны находиться в Государственном реестре средств измерений;
- приборы и инструменты должны иметь действующий (электронный) сертификат поверки точности от аккредитованных государственных центров испытания средств измерений.
Почему два прибора?
Для получения «фиксированного», точного решения по координатам геодезическому приемнику необходимо получение поправок от другого приемника.
Для этого существуют несколько вариантов.
1. Получение поправок от геостационарных спутников.
2. Получение поправок от наземных базовых станций.
3. Получение поправок подвижным приемником «ровером» от неподвижно установленного на время работы приемника «базы».
Поправки от геостационарных спутников при работе под кронами деревьев, особенно хвойных, особенно при значительной влажности или в дождь, не дают уверенных результатов, а, зачастую, вообще недоступны.
Получение поправок от сети наземных базовых станций возможно при наличии в месте съемки устойчивого мобильного интернета, а он на большей части лесного фонда недоступен.
Автономные решения одним приемником по точности определения координат в лесу находятся на уровне бытовых навигаторов типа «Гармина» и для отвода непригодны.
Поэтому, на наш взгляд, остается единственный вариант – это работа двумя приемниками, один из которых работает «базой».
2. Методика работы ГНСС для отвода лесосек.
Инструкция по работе с приборами ГНСС, программным обеспечением и т.д. поставляется производителем данных приборов в комплекте с оборудованием. Наша цель – создать простую пошаговую методику использования приборов ГНСС именно для конкретной задачи - съемка границ отвода лесосеки для подачи таксационного описания лесосеки в органы государственной власти. При этом надо учитывать, что подавляющее большинство настоящих и будущих пользователей хорошие специалисты лесного хозяйства, но не очень хорошие геодезисты и с приборами ГНСС большинство до этого дела не имели. То есть, методика должна быть вполне понятна школьнику десятого класса.
Шаг 1. Подготовка проекта отвода.
Очень важный этап. Хорошо подготовленный проект отвода экономит силы и время на работу в лесу.
Материалы, минимально необходимые, для создания проекта отвода лесосеки:
- лесоустроительный планшет;
- публичная лесная карта ФГИС ЛК;
- общедоступные источники спутниковых снимков (Гугл Земля, САС планета, Яндекс Карта и т.д.).
Можно и нужно, форматировать и привязывать планшет по географическим координатам в системе координат WGS-84, полученным с лесной карты ФГИС ЛК. Надо понимать, что ФГИС ЛК, на сегодняшний день, единственный официальный источник с координатами лесных выделов. Как мы знаем, лесоустроительный планшет, к координатам не привязан. Да и юридическая сущность его на данный момент весьма условна. Материалы отводов полигонов лесосек, оформленные в координатах WGS 84, пройдя все установленные процедуры, размещаются на лесной карте ФГИС ЛК, с присвоением индивидуального неизменяемого и не повторяющегося номера. Кроме этого надо понимать, что в лесоустроительных планшетах, несмотря на то, что они созданы на той же основе, что и лесная карта ФГИС ЛК, зачастую присутствуют дополнительные искажения. Общеизвестно, в узком кругу «отводчиков», что сложить даже несколько лесных планшетов в единый массив без зазоров и наложений практически невозможно. Поэтому, основываться при создании проекта отвода границ лесосеки лучше на данные публичной лесной карты ФГИС ЛК. Тем более, что именно в ФГИС ЛК, полигон отведенной лесосеки и будет размещен, после принятия таксационного описания лесосеки и присвоения реестрового номера.
Мы делаем это следующим образом:
- привязываем к координатам и, при необходимости форматируем, планшет по координатам и промерам, полученным из лесной карты ФГИС ЛК. В последнее время, в качестве подложки, чаще используем распечатанный, отформатированный и привязанный к координатам фрагмент публичной лесной карты (функционал для этой процедуры в ней присутствует);
- создаем проект отвода (используя программу Абрис+, можно и в других программах) путем переноса координат характерных (поворотных) точек проекта на подложку (фрагмент лесной карты ФГИС ЛК или планшет);
- экспортируем файл проекта (желательно с квартальными просеками) в формате KML;
- загружаем KML-файл в Гугл Земля, просматриваем, в том числе и на архивных снимках, и при необходимости, редактируем. Это не гарантирует полной точности проекта, снимки на спутниковой карте ГУГЛа могут иметь отскоки, обычно до десяти метров.
Далее загружаем подготовленный проект отвода в контроллер. Полевое программное обеспечения для сбора данных GNSS-оборудованием EFT (которым мы работаем) позволяет удобно использовать kml-файлы для загрузки проекта в контроллер или смартфон с установленным программным обеспечением.
Делается это практически в два шага:
- в программе EFT Field Survey создаешь проект (название) и устанавливаешь проекцию (UTM-WGS84-ZONE .. N - соответствующая шестиградусная зона);
- загружаешь с компьютера в смартфон (с установленной EFT Field Survey) или контролер в программу для сбора полевых данных kml-файлы. Если уже есть точные координаты точки установки «базы», то их тоже загружаешь в проект.
Желательно еще до выхода в лес предварительно подобрать место для установки базового приемника (можно на спутниковых снимках).
Шаг 2. Начало работы в лесу.
Подбор места для установки и установка базового приемника. Критерии подбора:
1. Чистое небо над головой (приемника). Хорошо, когда над базовым приемником открытое небо и кроны деревьев, особенно хвойных, не ослабляют и не искажают сигнал от спутников. Подойдет поляна, болото или редина в лесу. Если отвод примыкает к вырубке – отличный вариант для установки «базы». Максимум открытого пространства желателен в южном направлении, там больше спутников.
2. По расстоянию. Чем ближе, тем лучше. Надо понимать, что радиомодем уверенно работает на равнинном рельефе в лесу до километра. Лесосеки обычно редко бывают длиннее километра, поэтому желательно, чтобы базовый приемник стоял где-то поближе к середине лесосеки и максимальное удаление «ровера» от «база» было в пределах пятисот метров.
3. По рельефу. Если есть возможность выбора, то лучше поставить приемник на возвышенном месте. И прием, и передача будут заметно уверенней. Уменьшается вероятность потери сигнала от «база» в складках местности.
Установка базового приемника (базы):
- подвижный приемник (ровер), которым мы производим съемку характерных (поворотных точек) лесосеки, получает поправки от неподвижного приемника (база), что дает возможность получить на ровере точное (фиксированное) решение. Это решение выводится в координатах, но фактически обрабатывается в виде вектора от базового приемника (азимут, длина и превышение). Поэтому точность координат базы – точность координат ровера.
Мы используем несколько способов для определения координат базы для старта отвода.
1. При наличии хотя бы минимального доступа к мобильному интернету, можно от ближайшей стационарной базовой станции любой компании получить доступ к поправкам в режиме РТК. Получить фиксированное решение и по этим координатам выставить базу (подписка на такие услуги платная).
2. Приемники ЕФТ, которыми мы работаем, имеют бесплатный доступ к геостационарным спутникам китайской группировке Бей Ду, передающим поправки в режиме реального времени. Точность фиксированного решения обычно 15-30 сантиметров. Для лесных дел – вполне. Тут есть свои сложности. Китайских геостационарных спутников всего три и летают они над экватором. Чаще всего в наших северных широтах они недоступны. Но приемники в таких случаях могут выдавать решение в системе дифференциальной коррекции навигационных спутниковых систем (например, SBAS). В нашей практике это обычно обеспечивает точность решения до одного метра, что тоже вполне удовлетворительно.
3. Предварительная съемка координат точки для будущей базы. Самый надежный путь. Вполне удобно, когда следующая лесосек рядом (например, через заруб). Загодя сходил на расстояние до километра с ровером, подобрал место для будущей базы, установил приемник, получил (или не получил) фиксированное решение от базового приемника в соседней лесосеке, но обязательно записал ринексы в режиме статики продолжительностью 7-10 минут. Далее, обработал статику в режиме постобработки (от собственного базового приемника), и получил координаты будущей базы с сантиметровой точностью.
4. Большая и сложная (например, по количеству точек съемки) лесосека. При этом, часть периметра имеет естественные границы. Можно спланировать работу следующим образом. Базовый приемник ставится на удобное место (критерии подбора рассмотрены ниже). Координаты определяются самим базовым приемником в автономном режиме по пяти эпохам (можно и больше, но особого эффекта от этого не будет). На базовом приемнике должен быть включен режим записи данных. Начинаем отвод по естественным границам. Вечером скачиваем файлы спутниковых измерений с ближайшей стационарной базовой станции и с нашего базового приемника и, обрабатываем их в программе постобработки. Получаем точные координаты нашей базы и, соответственно, данные по сдвигу точки базы (дирекционный угол, азимут, расстояние).
5. Самый трудоемкий вариант. Нет возможности отснять точку базы заранее (новый, далеко расположенный объект, нет интернета и т.д.), но нужна высокая точность координат базы. Например, лесосека примыкает к особо защитным участкам без физических границ (глухариные тока, населенные пункты и т.д.) или лесосека ограничена по ширине предельными нормативными параметрами (заруб), которые надо пройти достаточно точно сразу, чтобы не переделывать потом. В этом случае приходится заранее выделить время на поездку и (или) поход для съемки точки будущей базы. Непосредственно на саму съемку, прибор установлен и включена запись данных, уйдет минимум тридцать минут (зависит от расстояния до ближайшей стационарной базы). Геодезисты рекомендуют пятнадцать минут плюс одна минута дополнительно на каждый километр расстояния. У геодезистов другие требования к точности, и по нашему опыту это время можно сократить примерно в два раза. Но надо понимать, что если точка не обработается до фиксированного решения, то процедуру придется повторить заново.
Шаг 3: Отвод.
1. Устанавливаем базу на выбранное место и задаем ей координаты этой точки. Для установки базы мы используем телескопическую веху высотой 3,6 метра и бипод. С учетом дополнительного питания (цилиндрической батарейки на вехе) высота установки получается около четырех метров. Чем выше, тем лучше, но более длинная веха неудобнее и тяжелее в переноске.
2. Устанавливаем режим работы базы – внутренний радиомодем. Обязательно включаем запись файлов спутниковых наблюдений. Мы используем запись в формате Rinex 3.02. Ринекс – это «эсперанто» для записи сырых данных спутниковых измерений. Измерения по BeiDou, Galileo и другим дополнительным частотам и кодам, доступны начиная с версии 3.01.
Ремарка. Когда вечером снимаем базовый приемник, после окончания работ, желательно закрепить точку установки базы маленьким колышком произвольной формы, даже если работа закончена и в ближайшем будущем в этом месте отводов не планируется. Бывает, что может пригодиться. Например, при выявлении ошибок в съемке или внесения изменений в отвод по итогам проверки материалов уполномоченным органом.
3. Включаем ровер (режим работы – внутренний радиомодем) и начинаем отвод. Мы не рассматриваем в данном проекте определение фактических границ лесосеки, только определение фактических координат характерных (поворотных) точек границ отвода лесосеки. Фактические границы лесосеки зачастую существенно отличаются от проектных, и лесоустроительные планшеты, и спутниковые снимки ГУГЛа дают отскоки, выходящие за пределы установленной точности. Использование границ лесосеки в координатах из проекта, для точного выноса их в натуру необходимо и целесообразно тогда, когда физической составляющей у этих границ нет. Например – границы особо защитных участков вокруг населенных пунктов, глухариных токов и им подобные, или граница лесосеки, определенная по ширине заруба. Если мы уверены в координатах базы и прием достаточно уверенный, ровер уверенно тащит фиксированное решение под пологом леса, то такие границы целесообразно и необходимо выносить по координатам проекта. На поворотной точке устанавливаем ровер, сохраняем фиксированное решение в режиме РТК (при наличии) и включаем на нем запись статики, обычно на 5-10 минут. Время записи статики можно использовать, например, для изготовления кола, устанавливаемого на поворотную точку. Таким образом, мы последовательно обходим полигон лесосеки, оформляя визиры и поворотные точки. Установку деляночного столба лучше совместить с таксацией. К тому времени, уже должна быть получена точная конфигурация и площадь лесосеки.
Шаг 4: Обработка результатов и получение чертежа лесосеки.
Обрабатываем «сырые» данные отвода.
1. Выгрузка файлов спутниковых измерений на компьютер. Скачиваем ринексы на компьютер на то время, когда мы производили съемку, с ближайшей стационарной базовой станции. На Северо-Западе наиболее удобные сети – это EFT CORS и Геоспайдер. С обоих приемников, базового и роверного, скачиваем файлы (лучше в формате ринекс).
2. Обрабатываем данные. Далее в программе обработки данных спутниковых измерений в постобработке (у Эффективных технологий это программа EFT Geomatics Office, есть и другие у других производителей, есть предложения по обработке точек съемки от геодезических компаний и т.д.) обрабатываем сначала данные базового приемника. Поскольку стационарные базовые станции в большинстве случаев имеют точные координаты и сданы в Федеральный фонд пространственных данных, обрабатывая данные базового приемника, записанные им за весь рабочий день, мы получаем точные координаты базового приемника и, если у нас не было точных координат базы на момент начала съемки, получаем азимут и расстояние сдвига базы. А это дает возможность получить точные координаты точек лесосеки. Загружаем в программу обработки данные с базового приемника и данные, записанные ровером на поворотных точках лесосеки, и обрабатываем их. Теперь базой служит наш базовый приемник. По нашему опыту в 99% случаев решения будут фиксированными (точными). Зачем мы это делаем? Ведь при более-менее нормальном приеме на каждой точке можно получить фиксированное решение в РТК прямо в лесу и не заморачиваться постобработкой. Дело в том, что мы работаем практически всегда под пологом леса, в условиях достаточно сильных помех для спутникового сигнала. В таких случаях точность работы заметно падает, и определенная перестраховка совсем не повредит. Ложные фиксированные решения бывают, и довольно часто. Практически всегда «ложная фикса» укладывается в допуск по СКО в соответствии с порядком отвода. А обработав «статику» мы получаем координаты, как минимум с дециметровой точностью.
3. Создание чертежа отвода. Если полевая съемка проводилась без точных координат базовой точки и у нас есть существенный сдвиг базы, то мы сдвигаем весь полученный полигон на величину сдвига базы по азимуту и расстоянию. После этого, мы получаем список координат точек съемки в системе координат WGS-84, и можно считать, что работа выполнена. Оформить результаты отвода для ФГИС ЛК можно в программе Абрис+, или в какой-нибудь другой.
Все выше изложенное – это опыт, наработанный нами в лесу, при отводе нескольких сотен лесосек. Результаты – вполне удовлетворительные (на наш взгляд). Надеемся, что он будет полезен и для тех коллег, кто решит перейти в отводах на ГНСС.
Панаит О.В.
Панаит В.Н.