Геодезические работы с использованием спутниковых систем

Автоматически проводится захват сигналов НС и инициализация приёмника. В многоканальных приёмниках наблюдаются все видимые или  определенные альманахом спутники. Инициация процесс –предварительного разрешения неоднозначности фазовых измерений при включении приемника. Признаком завершения инициализации является приём сигналов от достаточного числа спутников, появление допустимого значения РDОР на дисплее контроллера. Инициализация выполняется в одночастотных приёмниках в течение примерно 10 минут. Продолжительность сеанса измерений на определяемом пункте зависит от длины базовой линии и требуемой точности работ. Сеанс, непрерывную регистрацию сигналов НС, называют также сессией (session) спутниковых наблюдений. Сессия будет завершена, если в течение установленного времени не было сбоев, а показания РDОР оставались в допуске. При высоких требованиях к точности работа на станции проводится в несколько сессий. Контролировать ход сессии можно с помощью контроллера или панели управления .Результаты наблюдений автоматически записываются и сохраняются в памяти приёмника.

Если в наблюдениях на пункте произошли сбои или какой-то параметр вышел за пределы допуска, время позицирования увеличивают. В исключительных случаях используют метод реокупации, состоящий в возвращении на проблемный пункт. При этом общее время наблюдения можно разбить на два или несколько этапов сессии, которая будет осуществлена на пункте с перерывом.

По окончании наблюдений следует  проверить запись названия пункта, его обозначение в файле. Записывают высоту антенны, время начала и окончания сессии, номер приёмника, исполнителя, необходимые примечания. Станцию сворачивают и перемещаются на следующую определяемую точку. Опорная станция продолжает работать, пока все определяемые относительно её пункты не будут отнаблюдены. Проектом определяется последовательность перемещения по определяемым пунктам гоѵег-приёмника. В первую очередь определяют вектора базовых линий, входящих в замкнутые ходы и фигуры трилатерации.

Допускается внецентренная установка  приёмника на существующие и вновь определяемые пункты, а при закреплении их стенными центрами — установка приёмника на рабочий центр. Если закреплённый рабочий центр расположен неудачно для спутниковых наблюдений, его выбирают вновь. Точки внецентренной установки привязывают к основному центру пункта дополнительными геодезическими измерениями с контролем.

Внецентренная установка приёмника  применяется, если на пункте имеются  металлический сигнал и другие препятствия  для спутниковых наблюдений. Передачу координат с пункта ОГС на внецентренную  точку проще всего выполнить  методами обратной линейно-угловой и полярной засечки с измерением электронным тахеометром углов и расстояний.

После наблюдения всех определяемых пунктов referens- и rover приёмники выключают. Их файлы наблюдений передают в ПК в проект для совместной обработки.

Проведение измерений методом  «Stop and Go» требует дополнительной организации работ, так как оба приёмника, базовый и передвижной, должны непрерывно принимать сигналы от четырех и более НС с допустимым РDОР. Базовый приёмник устанавливается на пункт, который будет с исходными данными измерений, а подвижный можно закрепить на специальной вехе. В приёмник загружают режим «Stop and Go», его параметры работы, прибор устанавливают на первом определяемом пункте.

Инициализацию проводят оба приёмника, затем гоѵеr- приёмник, включенный и инициализированный, перевозят и устанавливают для наблюдений во все определяемые пункты. Поскольку новая инициализация на каждом пункте не требуется, наблюдения проходят быстро. Для контроля рекомендуется в наблюдения гоѵег-приёмником включать пункты с известными координатами. Если сигнал от спутника потерян из-за экранирования местными предметами или при передвижении произошел скачок фазы, необходимо остаться на пункте и повторить инициализацию этого приёмника. Затем продолжать определение новых пунктов. Все перемещения и особенности наблюдений фиксируют в журнале измерений. Рекомендуется реокупация на пункт инициализации гоѵег-приёмника в течение часа.

Режим «Stop and Go» применяют в тех случаях, когда при перемещениях с пункта на пункт на объекте не возникают препятствия для радиосигналов от наблюдаемых спутников. Поэтому он распространен на малых площадях, когда определяемые точки расположены недалеко друг от друга: при съёмке пикетов, при определении координат поворотных точек границ небольших земельных участков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5Обработка  результатов спутниковых измерений

Результаты спутниковых наблюдений передаются с приемника или его контроллера на компьютер для постобработки. Постобработка информации, полученной приемниками от НС, проводится в два этапа: предварительная обработка и уравнивание геодезического построения (окончательная обработка).

Предварительная обработка включает: обработку файлов спутниковых наблюдений, оперативный контроль и оценку качества выполненных построений, выявление  пунктов, на которых необходимо повторить  наблюдения, подготовку данных для уравнивания.

Окончательная обработка включает совместное уравнивание измерений на пунктах объекта на основе метода наименьших квадратов, вычисление уравненных координат пунктов с оценкой их точности, преобразование в требуемую систему координат.

В настоящее время применяется  широкий арсенал программных средств для постобработки спутниковых измерений: Тrimble Geomatics Office, Spectrum Survey (Sоkkіа), SКІ и другие. Проведена определенная унификация, позволяющая обрабатывать разными программами информацию большинства типов приемников. Для этого применяются специальные универсальные форматы: данных измерений — RINEX(Rесеіѵег Іndependent Ехhange), представления данных в ПО — SINEX (Software Іndependent Ехhange  ). Современные программные пакеты поддерживают экспорт данных в универсальных форматах. Например, пакет Тrimble Geomatics Office может принимать и обрабатывать GPS -данные приемников в форматах Тrimbleе и RINEX; пакет 3S РАСК- в форматах Тhales и RINEX.Формат RINEX не зависит от конкретного приемника и унифицирует форматы файлов GPS-измерений, метеоданных, навигацио- ных сообщений.

 

 

Большинство программ обработки спутниковых  геодезических измерений содержат следующие основные модули:

• планирование измерений на основе обработки альманаха НС и данных о препятствиях на пунктах объекта;
• передача результатов измерений с приемников в ПК для постобработки;
• предварительная обработка, контроль качества измерений;
• окончательная обработка;
• организация базы данных и сервисные функции.

Используя программное обеспечение, создают проект, в рамках которого будут вводиться данные и осуществляться постобработка.

Модуль передачи данных предназначен для управления процессом передачи результатов измерений и преобразования данных из компактного формата приемника в формат, используемый в ПО. Информация в память приемника записана в виде файлов базовой (опорной) и передвижной станций. Она содержит кодовую, фазовую, эфемеридную и иную

информацию, полученную от НС, а также  данные о станции. Полевые файлы с приемников переписывают в базу открытого для обработки проекта. В передаче данных используется окно ПО, корректируются названия и номера пунктов, делаются предусмотренные программой установки.

Постобработка выполняется в соответствии с содержанием файлов. В специально организованных окнах ПО указывается рабочая временная зона, опорные и мобильные пункты, участвующие в обработке, вводятся координаты опорных станций. Корректируются допуски (маски), выбираются модели учета тропосферных и ионосферных влияний, вариант использования эфемеридных данных. Указывается вариант обработки «код — фаза». В обработку одновременно принимается кодовая и фазовая информация сигналов, но предусмотрен выбор только кодовых или только фазовых данных. Выбираются частоты сигналов: L1, L2, L1 + L2 — в соответствии с типом приемников, работавших на объекте, и другие параметры.

Программа предварительной обработки  запускается. Вычисляются пространственные координаты спутников по их эфемеридным данным. Можно использовать точные эфемериды, которые публикуются на сайтах GPS в Интернете. После их появления обработку можно повторить, что повысит точность определения координат пунктов объекта. В дальнейшей предварительной обработке проводится разрешение неоднозначностей фазовых измерений и вычисляются вектора базовых линий.

Чаще всего разрешение неоднозначностей проводится в процессе вычисления векторов базовых линий в следующей  последовательности:

• сравнение кодовых и фазовых данных приемника;
• обработка с использованием третьих разностей фазовых измерений;
• определение вещественных значений чисел неоднозначности и вычисление по ним вектора базовой линии из обработки вторых разностей фазовых измерений:
• приведение вещественных значений неоднозначностей к целым числам, вычисление по ним вектора базовой линии и характеристик точности (СКП вектора).

Первые разности (ПР) фазовых измерений  получают при наблюдении одного спутника двумя приемниками. Вторые разности (ВР) — разности ПР для двух спутников, измеренных одновременно. Третьи разности (ТР) — разности ВР для двух разных эпох наблюдений, они позволяют при обработке существенно снизить влияние ряда систематических погрешностей спутниковых измерений.

Вектор базовой линии — трехмерный вектор приращений координат между смежными пунктами і и jспутниковых наблюдений, выполненных в течение одного сеанса. Его длина b_і} определяется формулой:

bij = △ + △У² ij+ △ , (2.21)

где △Хij., △Уij, △Zij — приращение пространственных координат. (5ни определяются путем совместного решения уравнений типа (2.10) для пунктов і и j с использованием ПР, ТР, ВР.

После вычисления векторов программа  выводит на экран их длину, направление  и точностные характеристики (СКП). Можно вывести и их графическое  изображение. Большинство программ позволяют обрабатывать разное число базовых линий, измеренных в разных режимах (статическом, «Stop and  Go», RТК).

Если совокупность некоторых векторов образует замкнутое геодезическое построение, то по нему вычисляется невязка/ как сумма приращений координат:

ƒ = + (2.22)

где ƒx =; ƒy=; ƒz=

 

По величине ƒсудят о качестве спутниковых измерений в пределах векторного хода.

Программы предварительной обработки проводят автоматическую отбраковку векторов базовых линий, если они содержат недопустимые погрешности. Все это позволяет выполнять оперативный контроль качества спутниковых наблюдений. Если перенаблюдать пункты с плохой базовой линией нет возможности, то ее исключают из окончательного уравнивания или придают ей малый вес.

При обработке измерений можно  в ряде случаев повысить точность векторов базовых линий за счет вариации полученной приемниками информации. Так, можно отбраковать избыточные вектора, которые ухудшают точность при последующем уравнивании, изменять в вычислениях количество НС, снижать или повышать критерии отбраковки (маски), тем самым улучшая геометрию рабочего созвездия. В некоторых программах предусмотрены при обработке изменения вариантов ионосферной модели и других внешних влияний. Обработка может проводиться в режиме отдельных базовых линий или их комбинаций для сети пунктов, а также — нескольких сеансов наблюдений. Обработка отдельных линий позволяет локализовать их вектора по величинам погрешностей. Если в каком-то пункте сходятся линии с большими погрешностями, то низкоточный пункт обнаруживается.

Предварительная обработка измерений  в режиме кинематики может выполняться на контроллере или полевом компьютере с использованием специальных модулей ПО. Для обработки RТК- режима наблюдений необходима информация с определяемого и базового приемников, а также координаты базовой (опорной) точки. Они поступают с опорной точки по каналам линии связи и позволяют выполнить предварительную обработку в поле непосредственно на точке стояния приемника. Наиболее эффективны постоянно действующие GPS базовые станции, которые круглосуточно записывают в формате RINEX полученную информацию. При отсутствии связи на приемнике пользователь может получить необходимые для обработки данные с такой станции через Интернет. Контроль предварительной обработки кинематических GPS-измерений чаще всего проводится по расхождениям координат пунктов, с которых позиционирование выполнялось два или более раз, а также по контрольным пунктам, координаты которых известны. Результаты RТК- измерений можно подвергнуть постобработке после отбраковки и уточнения данных.

Предварительная обработка позволяет  установить по СКП веса базовых линий  для последующего уравнивания и  вычислить элементы ковариационной матрицы.

Окончательная обработка материалов наблюдений включает в себя: уравнивание полученных геодезических построений, преобразование координат в требуемую СК, оценку точности построения по материалам уравнивания, составление каталогов, их экспорт в ГИС, в кадастровые и другие системы.