Спутниковая геодезия

Выводы:

1) Trimble Navigation Limited производит широкий спектр продуктов разработанных специально для картографирования и ГИС приложений. Эти системы позволяют быстро и точно собирать данные для создания и обновления географических баз данных.

2) Некоторые программы  обеспечивают возможность вывода  полученных материалов на печать (плоттер, принтер и т.д.). Программное  обеспечение различается по количеству  возможностей редактирования и  экспорта данных.

3) Чтобы узнать когда сигнал покинул спутник, нужно замерить временную задержку между одинаковыми участками кода.

 Применение GPS

Картографические системы  Trimble используются в различных областях. С помощью них можно создавать и обновлять базы данных ГИС для различных дисциплин. В частности они нашли широкое применение в сфере природных ресурсов, развития инфраструктуры и контроля городского хозяйства, сельском хозяйстве и социальных науках. Положение, время и дополнительную информацию можно собирать двигаясь по суше, воде и воздуху над интересующем вас местоположением.

Природные ресурсы

Специалисты работающие в области природных ресурсов, такие как, геологи, географы, лесники и биологи использую GPS картографические системы для записи GPS положений и дополнительной информации об объектах. Например, лесники в качестве дополнительной информации могут регистрировать возраст, состояние, количество и тип леса. Они могут также проводить съёмку территорий подлежащих вырубке или посадке. Биологи имеют возможность регистрировать ареалы расселения диких животных, маршруты их миграций, численность популяций и другую информацию.

GPS помогает при сборе  данных о типах почв, которые  в комбинации с трёхмерными  моделями территорий позволяют  выделить отдельные слои и  аспекты для предсказания областей, требующих специального управления. Кроме того, GPS можно использовать  для картографирования местоположения  колодцев и других источников  воды; записи размеров озёр и  их состояния; регистрации ареалов  распространения рыбы и диких  животных; изменений береговой линии,  полевых угодий и климатических  зон.

Городское хозяйство

Приложения в сфере  городского хозяйства кар тографических систем Trimble включают в себя контроль транспортных потоков и инфраструктуры коммунального хозяйства. Улицы и проспекты могут быть оцифрованы при перемещении по этим объектам с одновременной записью GPS координат. Состояние дорог, опасные участки требующие ремонта участки вводятся в виде дополнительной информации для последующего использования в программах инвентаризации и ГИС.

GPS оказывается крайне  эффективным при съёмке канализационных,  газовых и водных трубопроводах,  а также электрических и телефонных  линий. Такие объекты как, крышки  колодце и пожарные гидранты картографируются как точки с соответствующей атрибутивной информацией.

Аварийные машины и ремонтные  бригады могут использовать GPS для  навигации непосредственно к  месту аварии коммуникаций. Время  их прибытия и отправления точно  регистрируется, вместе с их комментариями  и планом выполнения сервисных работ.

Кроме того, с помощью GPS можно  выполнять съёмку земельных участков, участков проведения строительных работ, объектов улиц и заводов расположенных в черте города.

Использование GPS в сельском хозяйстве

GPS картографические системы  помогают описывать особенности  участков полей находящихся в  интенсивном сельскохозяйственном  применении. Вы можете точно связать  такие характеристики как микроклимат,  тип почвы, участки урожая повреждённые насекомыми или болезнями, объём собираемой продукции и т. п. с их местоположением.

Положение трактора или самолёта может быть использовано совместно  с данными о типе почвы для  выполнения более экономного расхода  удобрений или химических распылителей. Это напрямую снижает стоимость  затрат на удобрения и уменьшает  загрязнение природных водных источников этими веществами.

Технология GPS оказывает  агрономам существенную помощь в  создании баз данных, после анализа  которых можно оценить эффект влияния различных методик проведения сельскохозяйственных работ на сбор выращенной продукции.

Применение в сфере  социальных наук

Археологи и историки могут  использовать картографические GPS системы  для навигации и регистрации  раскопок и исторических мест. Когда  желаемая точка маршрута найдена, в  базу данных ГИС записываются исчерпывающие  данные по объекту, что позволяет  в дальнейшем полностью восстановить картину на определённый момент времени.

В качестве примера, можно  привести исследования выполненные  антропологами в джунглях Венесуэлы. Учёные исследовали “белые пятна” в джунглях и использовали картографические GPS системы для регистрации мест проживания неизвестных местных  племён. Местоположения и сопутствующие  данные об уровне культурного развития которые были собраны, помогли в дальнейшем правительственным органам Венесуэлы создать резервации, чтобы сохранить в неприкосновенности уникальный быт местных племён.

Другие области применения

Картографические GPS системы  можно использовать в любых приложениях  требующих точной временной привязки, положений и другой атрибутивной информации. Конечный результат не ограничивается выводом на карту. Положения объектов и маркеры времени могут быть также переданы в программные пакеты которым необходима информация для всевозможного моделирования, например создания цифровых моделей местности (ЦММ).

Выводы:

1) Система глобального  позиционирования являет собой  инструмент с огромным потенциалом  и широчайшим кругом использования.

2) Навигационные возможности  систем могут оказать неоценимую  помощь в поиске и спасении  людей, в работе милиции и  пожарных, а также геодезистам  при экстренном поиске определённого  местоположения.

3) Установив картографический GPS приёмник на самолёт или  вертолёт, возможно например создать оперативный план границ участков с большой площадью, например, горящего леса. GPS можно использовать для определения границ распространения пожара.

2. Преимущества  глобальных систем позиционирования.

По сравнению с традиционными  навигационными приборами и приемами, портативный приемник GPS обладает определенными  преимуществами. Он работает все 24 часа в сутки в любых погодных условиях и в любой точке планеты, способен указать местоположение с погрешностью до 15м, что достаточно для туристов и целого ряда производственных нужд.

В пользу преимуществ приемника GPS для человека, оказавшегося в незнакомой местности, можно привести три ключевых довода:

• приемник фиксирует ваше точное местоположение даже в условиях нулевой видимости;
• он указывает направление на цель вашего путешествия и расстояние до нее;
• приемник запоминает ваше нынешнее положение, поэтому впоследствии вы сможете это положение восстановить, то есть вернуться на прежнее место.

GPS-приемники встраивают  в автомобили, сотовые телефоны  и даже наручные часы! Все морские  суда оборудованы GPS-приемниками.  Созданы и чипы, совмещающие в  себе миниатюрный GPS-приемник  и модуль GSM — устройствами на  его базе предлагается оснащать  собачьи ошейники, чтобы хозяин  мог без труда обнаружить потерявшегося  пса. Например, американская компания AVID Identification Systems разработала идентификационный GPS-микрочип (размером с рисовое зернышко), который вживляется собаке в холку. Каждому микрочипу присваивается уникальный номер. С помощью такого микрочипа можно быстро найти потерявшуюся собаку.

В свою очередь, компания US Wireless разработала GPS-систему RadioCamera, предназначенную для оперативного сбора информации о ситуации на дорогах путем анализа сигналов сотовых телефонов. Радиосигналы сотовых телефонов поступают в центральный компьютер, определяющий местоположение разговаривающих абонентов с целью расчета расстояния между ними и определения изменения скорости движения автомобилей. Пеленгуя каждый отдельный мобильный телефон, оператор системы может определять место, скорость и направление движение автомобиля (в котором находится данный телефон). Благодаря системе RadioCamera возможно прогнозировать дорожные пробки за час до их возникновения. Кроме того, если телефон долго находится на одном месте без движения, то возможно, там произошла авария. Информация о всевозможных пробках поступает на электронные доски объявлений, а водителям предлагаются альтернативные маршруты движения. В настоящее время компания US Wireless разрабатывает также систему автоматического расчета оптимальных маршрутов движения, гибко реагирующую на любое критическое изменение ситуации.

Следует также упомянуть  технологию GlobalTrax разработки американской компании GeoSpatial Technologies, предназначенную для слежения за перемещениями автомобилей. С ее помощью можно отследить перемещения автомобиля в любое время суток и в любом месте. В технологии GlobalTrax применяются GPS-система и геоинформационные системы. Их совместное использование позволяет определить местонахождение любого автомобиля со встроенным GPS-приемником с точностью до 3 м. Данные можно получать при помощи портативного компьютера, подключенного к Интернет. В этом случае точные координаты сопровождаются указанием на карте. Можно использовать и мобильный телефон (поступает только текстовая информация с координатами). Графическое изображение местности обновляется с частотой 1 раз в секунду. Продажи ПО GlobalTrax начнутся в 2001 г.

Компания Qualcomm использует ПО локализации сотовых телефонов разработки своей дочерней фирмы SnapTrack в системе глобального позиционирования gpsOne, задачей которой является отслеживание местоположения владельцев мобильных телефонов при чрезвычайных ситуациях (например, определение местонахождения владельца сотового телефона, позвонившего по 911). Это значительно упрощает работу спасательных служб. Уже к октябрю 2001 г. служба 911 будет пользоваться подобными данными.  
Кроме того, компании Phone.com (разработчик решений мобильного доступа в Интернет) и SnapTrack совместно создают технологию определения местонахождения мобильного абонента на основе платформы Mobile Location Server (MLS) от компании Phone.com. Платформа MLS и ПО SnapSmart компании SnapTrack обеспечивают точное определение координат (с точностью от 3 до 20 м) в условиях, когда стандартные методы GPS-технологии не всегда работают (например, внутри зданий, на городских улицах и т. д.).

Благодаря появлению недорогих GPS-приемников процедура определения  координат на местности стала  простой и доступной, что дало своеобразный импульс и к развитию систем электронной картографии. Например, компания Microsoft предлагает ПО бизнес-картографирования MS MapPoint 2001, входящее в комплект приложений MS Office. С помощью данного ПО можно визуализировать бизнес-данные на основе интеграции электронных карт и демографической информации с документами, созданными средствами MS Office. В MapPoint хранится большой объем демографических сведений (240 категорий данных по США и Канаде и более 40 категорий данных по другим данным).

Кроме того, поддерживается глобальное позиционирование (пользователи MapPoint могут отслеживать свое местонахождение на карте во время движения). Компания Garmin предлагает любителям путешествий (туристам, альпинистам, мореплавателям) навигационный прибор eTrex Summit. Он объединяет GPS-приемник, альтиметр (высотометр), электронный компас и весит около 150 г. У компании Garmin есть и более ранняя модель GPS-навигатора Garmin GPS II+, на примере которой можно рассмотреть, как используются подобные устройства.

Вес GPS-навигатора Garmin GPS II+255 г, а размеры — 59х127х41 мм (дисплей — 56х38 мм). Он питается от 4 пальчиковых батареек АА (ресурс — 24 часа непрерывной работы) или внешнего источника. При включении Garmin GPS II+ начинается процесс сбора информации со спутников, а на экране появляется мультипликация (вращающийся земной шар). После первоначальной инициализации на дисплее возникает примитивная карта неба с номерами видимых спутников, а рядом — гистограмма, свидетельствующая об уровне сигнала от каждого спутника. Кроме того, указывается погрешность навигации (в метрах) — чем больше спутников видит GPS-приемник, тем, разумеется, точнее будет определение координат.

Интерфейс GPS II+ построен по принципу «перелистываемых» страниц (для этого есть специальная кнопка PAGE). Есть также «страница навигации», «карта», «страница возврата», «страница  меню» и ряд других. На странице навигации отображаются: абсолютные географические координаты, пройденный путь, мгновенная и средняя скорости движения, высота над уровнем моря, время движения и, в верхней части  экрана, электронный компас. Пройденный путь отображается на «карте». Масштаб  карты меняется от десятков метров до сотен километров. В памяти прибора  есть координаты основных населенных пунктов всего мира. Для определения направления движения к пункту назначения необходимо найти его в памяти GPS-навигатора, нажать кнопку GO TO, и на экране появится локальное направление движения: глобальное направление; количество километров (по прямой), оставшееся до точки назначения; средняя скорость и расчетное время прибытия. Не менее полезной является и так называемая функция возврата. В память устройства можно записывать ключевые точки (waypoints), которые пользователь может называть по своему усмотрению. Кроме того, предусмотрены различные пиктограммы для отображения информации на дисплее. Можно также включить функцию возврата к точке (любой из ранее записанных). Кроме движения к записанной метке по прямой в Garmin реализована функция TrackBack — возврат по своему пути. Иначе говоря, кривая движения аппроксимируется рядом прямолинейных участков, а в точках излома ставятся метки. На каждом прямолинейном участке GPS-навигатор ведет пользователя к ближайшей метке, по достижении же ее осуществляется автоматическое переключение на следующую метку. Реализована и функция смены ориентации дисплея — можно использовать аппарат как в горизонтальном (автомобильном), так и в вертикальном (пешеходном) положении .