Современные методы космического позиционирования для развития съёмочного обоснования работ по технической инвентаризации объектов капи

Работа сети непрерывно контролируется центрами управления сетью. Имеются два различных типа подписки на систему OmniSTAR: VBS (Virtual Base Station) и VRC (Virtual Reference Cell).

 

2.7 Статический метод (Static Positioning)

Название метода означает, что приемники не перемещаются в течение всего наблюдательного интервала. Базовый приемник и приемник с неизвестными координатами одновременно выполняют наблюдения и записывают данные в течение 15 минут - 3 часов. Такая длительность сессии вызвана необходимостью определения целочисленной неоднозначности фаз в начале сессии. Этому способствует и заметное изменение со временем конфигурации спутниковой системы. Одночастотные приемники используются для измерения баз длиной до 10-15 км, а двухчастотные - для баз длиннее 15 км (преимущества двухчастотных приемников заключаются в возможности адекватного моделирования эффекта воздействия ионосферы, а также меньшей продолжительности наблюдений для достижения заданной точности). После завершения сеансов наблюдений данные, полученные каждым приемником, собираются вместе, вводятся в компьютер и обрабатываются с помощью специальных программ с целью определения неизвестных координат пунктов.

Точность метода при использовании фазовых наблюдений [5]:

1. для двухчастотных приемников:
1. в плане: 5 мм + 1 мм/км * D;
2. по высоте: 10 мм + 1 мм/км * D;
2. для одночастотных приемников:
1. в плане: 5 мм + 1 мм/км * D - (при D < 10 км);

5 мм + 2 мм/км * D - (при D > 10 км);

2. по высоте: 10 мм + 2 мм/км * D).

Данный метод используют для решения задач контроля национальных и континентальных геодезических сетей, мониторинга тектонических движений земной поверхности, наблюдения за состоянием дамб, фундаментов атомных электростанций и др. сооружений.

 

2.8 Псевдостатический метод (Pseudo-Static Positioning)

Отличается от статического тем, что обеспечивает более высокую производительность съемки за счет выполнения наблюдений в течение нескольких коротких сессий вместо одной длинной. Один приемник непрерывно наблюдает на базовом пункте. Перевозимый приемник после наблюдений в течение 5 - 10 минут на определяемом пункте выключается и перевозится на следующий определяемый пункт, где вновь включается на 5 -10 минут. Затем вновь выключается и перевозится на следующий пункт и т.д. Каждый определяемый пункт необходимо посетить еще раз на 5 минут через 1 час после первого посещения. Этот метод практически эквивалентен статическому, но вместо того, чтобы ожидать в течение 1 часа изменения конфигурации спутников, наблюдения проводятся в течение 5 минут, а следующие 5 минут наблюдаются одним часом позже, когда конфигурация существенно изменилась. Остающиеся 55 минут можно использовать для посещения дополнительных неизвестных пунктов. Точность получаемых результатов будет на уровне статического метода. Для наблюдений могут использоваться как одночастотные, так и двухчастотные приемники. Метод удобен, когда необходимо в течение короткого времени произвести точное измерение координат большого количества точек. Недостатком метода является необходимость точного планирования графика посещения пунктов.  

2.9 Быстростатический метод (Rapid Static Positioning)

Этот метод был разработан в последние годы. Он позволил значительно увеличить производительность GPS съемки. Метод отличается от псевдостатического тем, что достаточно лишь одного посещения определяемых пунктов (в течение 5-10 минут - в зависимости от расстояния между опорным и определяемым пунктами). Поначалу, на этапе появления данного метода, для наблюдений подходили лишь двухчастотные Р- кодовые приемники. В настоящее время некоторые одночастотные приемники можно также использовать в быстростатическом режиме.  

2.10 Кинематический метод “стой-иди” (Stop-and-Go Kinematic Positioning)

Метод позволяет получить положения пунктов так же быстро, как и в случае использования электронного тахеометра при решении топографических задач. Метод требует выполнения короткой процедуры инициализации с целью определения целочисленных неоднозначностей фаз. После этого опорный приемник продолжает непрерывно наблюдать на пункте с известными координатами, второй приемник перевозится (во включенном состоянии) на первый определяемый пункт, где вновь наблюдает 1 минуту. Затем он посещает все остальные определяемые пункты (лишь по одному разу).

Наиболее распространенными являются следующие процедуры инициализации:

• обмен антеннами, когда второй приемник находится на “пункте обмена” (знание его координат не обязательно), выбранном на расстоянии не более 10 м от опорного, выполняется наблюдение 4-8 эпох, затем приемники переставляются (без выключения), меняясь антеннами и наблюдают 4-8 эпох (до нескольких минут), а после происходит обратная процедура обмена антеннами и выполнение наблюдений для 4-8 эпох;
• стояние второго приемника в течение 1 минуты на втором пункте с известными координатами, причем этот второй пункт может быть на расстоянии не более 10 км от опорного пункта;
• статический метод, когда определяемый пункт выбирается на расстоянии не более 10 км от опорного пункта, а сеанс наблюдений имеет продолжительность не менее 30 минут.

Недостаток метода состоит в необходимости непрерывного (и даже во время движения) наблюдения не менее 4 спутников одновременно. Если число наблюдаемых спутников падает до трех хотя бы на миг, необходимо вернуться на последний успешно посещенный определяемый пункт или вновь провести процедуру инициализации. Во избежание этого лучше всего обеспечить возможность наблюдения одновременно пяти или более спутников.

Точность метода при использовании фазовых наблюдений[6]:

1. для двухчастотных приемников (5 спутников и две эпохи (2 сек ) наблюдений):
1. в плане: 20 мм + 1 мм/км * D;
2. по высоте: 20 мм + 2 мм/км * D;
2. для одночастотных приемников:
1. в плане: 20 мм + 2 мм/км * D;
2. по высоте: 20 мм + 2 мм/км * D.

Метод эффективен при выполнении топографической съемки, когда за короткое время необходимо определить координаты большого числа точек, при построении цифровых моделей рельефа, определении местоположения объектов местности, имеющих форму ломаной линии (трубопроводы, дороги и пр.). 

2.11 Кинематический метод со статической инициализацией (Kinematic with Static Initialization)

Метод очень похож на предыдущий. Точно так же на базовом пункте с известными координатами производится процедура инициализации, затем подвижный приемник перемещается в начальную точку маршрута движения и производит там наблюдения в течение нескольких минут. Далее подвижная платформа с приемником начинает движение по маршруту. GPS - измерения выполняются непрерывно во время движения с интервалом 1 сек. Точностные параметры метода те же, что и у “Stop-and-Go”. Чаще всего применяется для получения координат линейных объектов типа дорог, рек и т.д. 

2.12 Кинематический метод с инициализацией “на ходу” (Kinematic with On - the Fly Initialization)

Данный метод не требует для инициализации размещения подвижного приемника на базовой станции - эта процедура выполняется непосредственно при движении транспортного средства по маршруту. Кроме того, если по какой- либо причине произошел срыв наблюдений (например, из-за проезда под железнодорожным мостом), процесс инициализации производится вновь без остановки движения. Точностные параметры и сферы использования метода не отличаются от других кинематических методов.

 

3 Практическая часть

Рис. 11. Вырезка из проекта г. Владивостока.

На (рис. 11) показана вырезка из проекта сделанная "Управлением градостроительства и архитектурой" г. Владивостока, этот проект был создан для приведения к одной точности в обработке GPS данных.

Данный проект состоит из трёх базовых станций. Я произвёл к двум из них, к BS_1 и BS_2.

Рис. 12. Съемка в режиме RTK.

На (рис. 12) показана непосредственно работа в RTK режиме с использованием радио модема. К данному массиву точек идут два вектора привязки моего приёмника, выступавшего в роли базовой станции в районе предполагающихся работ.

 

Рис. 13. Координирование межевых знаков участков.

Рис. 14. Координирование зданий.

На (рис. 13 и 14) было произведено координирование вторым приёмником выступающего в роли ровера, межевых знаков участка и зданий располагающихся на объекте капитального строительства, относительно моего базового приёмника Т1, находящегося на данной территории данного участка работ.

Рис. 15. Топографическая съёмка М 1:500.

На (рис. 15) также была произведена топографическая съёмка масштаба 1:500 и из трёх сот шестидесяти пикетов, всего лишь четыре пикета были вне допуска. Это примерно 1% из всех пикетов набранных при выполнении топографической съёмки.

 

3.1 Ведомость качества RTK наблюдений

RTK Obs Quality
Имя	dN (m)	dE (m)	dHt (m)	СКО в плане (m)	СКО по высоте (m)
t1−8	25.217	34.787	5.22	0.011	0.02
t1−9	24.106	40.685	5.67	0.009	0.01
t1−10	29.263	40.817	6.69	0.010	0.01
t1−11	32.611	40.253	7.16	0.011	0.01
t1−12	36.865	17.638	6.49	0.011	0.02
t1−13	36.643	37.610	8.04	0.011	0.01
t1−14	32.344	11.366	5.37	0.011	0.01
t1−54	26.210	158.933	11.60	0.011	0.02
t1−63	16.630	204.164	12.90	0.011	0.02
t1−72	4.537	254.831	16.29	0.011	0.02
t1−73	3.986	257.455	16.87	0.010	0.01
t1−74	-22.226	278.986	13.80	0.010	0.02
t1−75	-18.666	293.823	15.84	0.011	0.02
t1−80	-10.059	298.252	18.33	0.019	0.03
t1−99	-7.037	179.930	7.03	0.009	0.01
t1−100	-5.441	180.327	7.77	0.009	0.01
t1−101	-4.334	174.001	7.07	0.011	0.02
t1−229	-76.186	272.736	2.74	0.010	0.02
t1−339	-68.190	35.420	-7.15	0.011	0.02
t1−340	-63.313	33.612	-7.52	0.009	0.01
t1−341	-56.964	33.384	-7.51	0.010	0.01
t1−342	-57.427	28.435	-7.36	0.009	0.01
t1−343	-60.575	14.093	-7.74	0.012	0.02
t1−344	-62.359	10.544	-7.95	0.011	0.02

 

По данной ведомости можно увидеть, что СКО в плане и по высоте, при координировании зданий и участка, находятся в допуске.

 

3.2 Ведомость качества GPS наблюдений

GPS Obs Quality
Имя	dN (m)	dE (m)	dHt (m)	СКО в плане (m)	СКО по высоте (m)
BS_1−BS_2	-23809.606	-7810.801	90.88	0.009	0.01
BS_1−BS_2	-23809.607	-7810.801	90.87	0.009	0.01
BS_1−BS_3	-29286.888	-20395.046	1.59	0.013	0.02
BS_1−BS_3	-29286.887	-20395.044	1.62	0.013	0.02
BS_1−t1	-22926.586	-9462.677	22.41	0.009	0.01
BS_2−BS_3	-5477.282	-12584.245	-89.28	0.005	0.01
BS_2−BS_3	-5477.282	-12584.244	-89.27	0.005	0.01
BS_2−t1	883.024	-1651.882	-68.48	0.001	0.00

 

3.3 Ведомость координат

Points
Имя	Ось x МСК (m)	Ось y МСК (m)	Отметка (m)
8	40854.634	32273.328	79.10
9	40853.523	32279.226	79.55
10	40858.680	32279.358	80.56
11	40862.027	32278.795	81.03
12	40866.281	32256.180	80.37
13	40866.059	32276.151	81.92
14	40861.761	32249.907	79.25
54	40855.627	32397.474	85.47
63	40846.047	32442.705	86.78
72	40833.954	32493.372	90.16
73	40833.403	32495.996	90.74
74	40807.190	32517.527	87.67
75	40810.750	32532.364	89.72
80	40819.357	32536.793	92.21
99	40822.379	32418.471	80.91
100	40823.975	32418.868	81.65
101	40825.083	32412.542	80.95
228	40784.022	32504.821	82.34
229	40753.231	32511.277	76.62
282	40731.455	32426.235	68.01
286	40723.712	32475.641	68.50
288	40720.599	32498.830	70.78
289	40729.386	32495.338	70.24
339	40761.226	32273.961	66.72
340	40766.104	32272.154	66.36
341	40772.452	32271.925	66.37
342	40771.990	32266.976	66.52
343	40768.841	32252.635	66.14
344	40767.058	32249.085	65.93
BS_1	63755.982	41701.207	25.95
BS_2	39946.404	33890.486	116.68
BS_3	34469.115	21306.136	27.69
t1	40829.417	32238.541	74.52