Использование спутниковых технологий в инженерной геодезии кратко

Обновлено: 03.07.2024

Замена традиционных средств измерений на электронные привела к появлению новых методов и технологий геодезиче¬ских работ. Спутниковые радионавигацион¬ные системы (СРНС) и геодезических приемников принципиально изме¬нило методику построения опорных геодезических сетей. Термин "GPS технологии" (или ГЛОНАСС/GPS технологии) применяется для способов определения координат с применением спутниковых радионавигационных систем– американской системы GPS и российской ГЛОНАСС. Каждая из этих СРНС при полном развертывании состоит из 24 спутников, вращающихся на орбитах с высотой около 20000 км. Спутники непрерывно передают сигналы, содержащие информацию об их положении и точном времени, а также дальномерные коды, позволяющие измерить расстояния.

Содержание

Введение. 2
Глава 1. Геодезические работы с использованием спутниковых систем. 4
1.1. Спутниковые радионавигационные системы 4
1.2Пространственная геоцентрическая система координат 6
1.3Геодезические приёмники 8
1.4Планирование и проведение измерений 13
1.5Обработка результатов спутниковых измерений 22
Заключение. 29
Список литературы 31

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсачччч.docx

Глава 1. Геодезические работы с использованием спутниковых систем. 4

1.1. Спутниковые радионавигационные системы 4

1.2Пространственная геоцентрическая система координат 6

1.3Геодезические приёмники 8

1.4Планирование и проведение измерений 13

1.5Обработка результатов спутниковых измерений 22

Список литературы 31

Введение.

Традиционные методы геодезических измерений и графического отображения полученной информации на бумажных носителях остались в прошлом. Современное геодезическое обеспечение инженерно-строительных изысканий, проектирования и строительства различных объектов, а также инвентаризации, кадастра и оценки объектов недвижимости базируется на использовании принципиально новых геодезических приборов и технологий, геодезических информационных систем пространственных баз данных. Все полевые измерения и съёмки выполняются сейчас электронными приборами с автоматической регистрацией результатов, автоматизированы и все последующие процессы геодезического производства.

Замена традиционных средств измерений на электронные привела к появлению новых методов и технологий геодезических работ. Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) и геодезических приемников принципиально изменило методику построения опорных геодезических сетей. Термин "GPS технологии" (или ГЛОНАСС/GPS технологии) применяется для способов определения координат с применением спутниковых радионавигационных систем– американской системы GPS и российской ГЛОНАСС. Каждая из этих СРНС при полном развертывании состоит из 24 спутников, вращающихся на орбитах с высотой около 20000 км. Спутники непрерывно передают сигналы, содержащие информацию об их положении и точном времени, а также дальномерные коды, позволяющие измерить расстояния.

Определение координат пользователя СРНС производится с помощью специальных спутниковых приемников, измеряющих либо время прохождения сигнала от нескольких спутников до приемника, либо фазу сигнала на несущей частоте. В первом случае расстояния измеряются с метровым уровнем точности, во втором случае – с миллиметровым уровнем точности. При этом реализован однонаправленный метод измерения расстояний, поскольку и GPS, и ГЛОНАСС являются беззапросными спутниковыми системами, допускающими одновременное использование их многими пользователями.

Каждый приемник может производить измерения либо независимо от других приемников, либо синхронно с другими приемниками. В первом случае, достигается точность однократного определения координат по кодам порядка 1-15 м. Такой способ идеально подходит для навигации любых перемещающихся объектов, от пешеходов до ракет. Однако более высокую точность можно получать при одновременных наблюдениях спутников несколькими приемниками по фазовым измерениям. При таком способе наблюдений один из приемников обычно располагается в пункте с известными координатами. Тогда положение остальных приемников можно определить относительно первого приемника с точностью нескольких миллиметров. При этом возможны измерения на расстояниях от нескольких метров до тысяч километров. Кроме определения местоположения границ земельного участка также необходимы кадастровый учет и государственная регистрация.

Принципиальным достоинством спутниковых методов позиционирования является возможность определения координат в любое время суток и в любой точке. Отпадает необходимость наличия прямой видимости между исходными и определяемыми пунктами. Это позволяет сократить сроки выполнения геодезических работ , снизилось влияние многих погрешностей, в том числе зависящих от исполнителя.

Глава 1. Геодезические работы с использованием спутниковых систем.

1.1. Спутниковые радионавигационные системы

Системы спутниковых определений координат первоначально развивались для навигационных целей и обеспечивали точность, не превышающую нескольких метров. Однако современные геодезические приёмники, методы математической обработки позволяют определять плановые координаты с погрешностями 5. 10 мм, высотные — 15. 30 мм и меньше. Их точность удовлетворяет требованиям построения опорных геодезических и межевых сетей, обеспечения кадастровых, землеустроительных, изыскательских и других инженерно-геодезических работ. При этом не требуется обеспечивать взаимную видимость между пунктами, строить над ними высокие сигналы, проводить комплекс точных угловых и линейных измерений. Спутниковые измерения выполняются в любых погодных условиях в течение нескольких минут, что существенно упростило производство полевых работ. Однако для наблюдения навигационных спутников (НС) небесный свод над приёмником должен быть достаточно свободен от застройки и растительности.

Структура, способы функционирования и требуемые характеристики подсистем СРНС во многом зависят от заданного качества навигационного обеспечения и выбранной концепции навигационных измерений. Для достижения таких важнейших качеств, как непрерывность и высокая точность навигационных определений, в глобальной рабочей зоне в составе со временной СРНС типа ГЛОНАСС(глобальная навигационная спутниковая система Р.Ф) и GPS(США) функционируют три основные под системы космических аппаратов (ПКА), состоящая из навигационных спутников (НС):космическим сегментом; контроля и управления ;сегмент потребителей СРНС(аппаратура потребителя) . Разнообразие видов приемоиндикаторов СРНС обеспечивает потребности наземных, морских, авиационных и космических (в пределах ближнего космоса) потребителей.

Основной операцией, выполняемой в СРНС с помощью этих сегментов, является определение пространственных координат местоположения потребителей и времени, т. е. пространственно-временных координат (ПВК). Эту операцию осуществляют в соответствии с концепцией независимой навигации, предусматривающей вычисление искомых навигационных параметров непосредственно в аппаратуре потребителя. В рамках этой концепции в СРНС выбран позиционный способ определения местоположения потребителей на основе пассивных дальномерных измерений по сигналам нескольких навигационных искусственных спутников Земли с известны микоординатами .

Высокая точность определения местоположения потребителей обусловлена многими факторами, включая взаимное расположение спутников и пара метры их навигационных сигналов. Структура космического сегмента обеспечивает для потребителя постоянную видимость требуемого числа спутников.

Рис.1 Спутник ГЛОНАССА

1.2Пространственная геоцентрическая система координат

Если за начало координат принят центр общего земного эллипсоида (центр масс Земли), а ось Z совмещена с осью вращения Земли, то такую систему называют Геоцентрической. Она применяется при решении геодезических задач, связанных с обширными частями земной поверхности или со всей фигурой Земли (например, в космической геодезии).

В системе геоцентрических координат положение точки A на поверхности эллипсоида определяют геодезической долготой L и геоцентрической широтой Ф, равной углу между радиус-вектором с и плоскостью экватора

В геоцентрической системе пространственные прямоугольные и эллипсоидальные координаты связаны соотношениями:

X=pcosῳ cosL; Y=pcosῳsinL; Z=psinῳ , где р=R+h; R-средний радиус земли; h-высота пункта над поверхностью элиппсоида ;

ῳ-геоцентрическая высота; L- геодезическая долгота. При решении некоторых задач на поверхности эллипсоида вместо геодезической

широты B или геоцентрической широты удобно использовать приведенную широту U, оставляя в качестве второй координаты геодезическую долготу L :

Из центра меридианного эллипса EPE1P1 проведена окружность EP’E1P’1 радиусом , равным большой полуоси А. точка А´ получена пересечением окружности линией АА1, параллельной малой оси эллипса РР1, АС-нормаль к поверхности эллипсоида в точке А . Тогда приведенная широта U определяется как угол , составленный радиусом – вектора ОА´ с плоскостью экватора. Геодезическая , приведенная и геоцентрическая широты связаны между собой простыми соотношениями : tgB=tgU=tgῳ

1.3Геодезические приёмники

Для определения координат точек местности с точностью, удовлетворяющей геодезическим требованиям, применяются специальные геодезические приёмники. Такие приёмники осуществляют захват сигнала от навигационных спутников, измеряют по фазе несущей частоты псевдодальность, по ней и по дополнительно полученной информации вычисляются координаты.

В геодезии используются фазовые приёмники, так как в настоящее время только они обеспечивают миллиметровую и сантиметровую точность позицирования. Наряду с фазовыми существуют кодовые приёмники, работающие по Р- и С/А-кодам, они широко распространены в навигации, но в геодезии имеют ограниченное применение. Следует отметить, что современные геодезические приёмники измерения ведут по фазе и дополнительно по кодам сигнала, ускоряя тем самым процесс позицирования.

Приёмники подразделяют на двухсистемные, работающие по спутникам ГЛОНАСС/ GPS одновременно или раздельно, и односистемные, работающие только по НС одной системы. В настоящее время наиболее распространены в геодезии односистемные GPS -приёмники. Вместе с тем в РФ с 2003 года начат выпуск двухсистемного приемника ГЕО-161, имеющего ряд преимуществ, к двухсистемным относятся также приёмники типа Lеgасу-Е-2484 и другие. С развитием систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO многосистемные приёмники в геодезических работах станут более перспективными.

Кроме того, геодезические приёмники подразделяют на одно- и двухчастотные, одно- и многоканальные. В одночастных измерения псевдодальности выполняются по одной частоте сигнала, а в двухчастотных — на частотах L1 и L2 одновременно. Двухчастотные приёмники требуют меньше времени на инициализацию и позицирование, обеспечивают высокую точность. К двухчастотным приёмникам относятся Тrіmblе 4000851, Тrimblе 5700, Тrimble 5800, 2-МАХ и другие.

Одноканальные приемники захват сигналов осуществляют последовательно по каждому НС. Многоканальные одновременно отслеживают и принимают сигналы от созвездия спутников, включающего до 8— 12 НС. В настоящее время выпускаются, в основном, многоканальные приемники, которые имеют дополнительные каналы приема сигналов от геостационарных спутников.

а ) Сигнал НС б) Сигнал НС

Рис. 4 а) режим постобработки; 6) режим реального времени;

3 — генератор опорного сигнала;

5— блок первичной обработки;

7 - контроллер с ПО режима КТК;

8 — блок связи с базовой станцией

На рисунке 4 представлены две блок-схемы приёмников, которые различаются применяемым режимом обработки результатов измерений. Если приёмник работает в режиме постобработки, то результаты измерений заносятся в блок памяти приёмника, а по завершении наблюдений передаются в компьютер для постобработки. Для передачи в компьютер приёмник имеет специальные порты подключения и кабель. При полевых работах можно к приёмнику подключить контроллер, с клавиатуры которого вносится информация о пунктах, особенностях наблюдений, высоте антенны.

Если приёмник работает в режиме реального времени, то подключение контроллера обязательно. Кроме того, приёмник должен иметь блок связи, по которому передаётся необходимая для обработки информация с базового пункта на определяемый. Контроллер должен быть оснащён программным обеспечением обработки в режиме РТК. Для связи используют специальные радиомодемы (например, Тrimmark, Trimble) или каналы мобильной связи.

В настоящее время геодезические приёмники выпускаются разных конструкций. В ряде приборов антенный блок.

Определен от приемника , применяются легкие антенны , которые устанава-ются на раздвижной вехе и могут быть вынесены над закрывающими небосвод объектами. К таким приёмникам относятся Тrimble5700, Тhales 6500, РгоМаrк-2 и другие. В других приборах (Тrimble 4600STRATUS Sоkkіа) антенна и приёмник объединены в одном корпусе, куда вставляются также элементы питания. Такие приёмники имеют только панель управления, состоящую из клавиши включения и небольшого табло. Наиболее информативна панель управления приёмников Stratus, которая позволяет контролировать автоматически протекающий процесс измерений .

В геодезических приёмниках применяются специальные конструкции антенн с высокой стабильностью фазового центра, чувствительные к GPS сигналам. Для подавления многолучёвости от местных предметов антенны имеют отражающее устройство, применяются микрополосковые конструкции. Такие антенны с высокой стабильностью фазового центра и подавлением влияния многолучёвости могут обеспечивать миллиметровую точность определения координат.

В качестве источников питания используются компактные литиево-ионные аккумуляторы(Stratus) или элементы типа АА(Тrimble 4600). Геодезические приёмники устанавливаются над точкой на штатив) или на вехе с круглым уровнем . При установке на вехе применяется бипод, который делает положение вехи и приемника устойчивым .

Несмотря на то, что изначально спутниковые технологии были направлены исключительно на военные нужды, сегодня они широко используются в гражданских целях и в быту. Например, приемники GPS продаются во многих магазинах, торгующих электроникой (мобильные телефоны, смартфоны, наручные часы, онбордеры и т.д.). С помощью спутниковых технологий можно определять точные координаты точек и границы земельных участков; создавать электронные карты; осуществлять воздушную, морскую и наземную навигацию; осуществлять сотовую связь; производить наблюдения за тектоническими процессами и обеспечивать индустрию развлечений (игры).

GPS реализована и эксплуатируется министерством обороны США и поэтому есть полная зависимость от этого органа в получении другими пользователями точного сигнала.

Спутниковая навигационная система включает в себя:

подсистему космических аппаратов;
подсистему контроля и управления; подсистему аппаратуры потребителей.

Подсистема космических аппаратов состоит из 24 искусственных спутников Земли, обращающихся вокруг Земли по орбитам, близким к круговым, на высоте около 20000 км. В любом месте Земли на высоте более 15° над горизонтом одновременно видны от 4 до 8 спутников.

Определение местоположения с помощью спутников основано на измерении расстояний от спутников до приемника, по скорости и времени распространения радиоволн.

Управляющие станции загружают подготовленную информацию на спутники.

Подсистема аппаратуры потребителей — это множество средств, выполняющих прием информации со спутников, измерение параметров, связывающих положение аппаратуры пользователя с расположением спутников, и их обработку.

В результате обработки получают координаты аппаратуры потребителя и, если требуется, и вектор скорости движения. Аппаратура, входящая в состав геодезического спутникового приемника, имеет общую массу от 4 до 8 кг, рабочий диапазон температур от -20° до +60°, продолжительность непрерывной работы аккумулятора 6 — 8 часов. Измерения в геодезии выполняют комплектом, состоящим из двух и более геодезических спутниковых приемников.

Если измерить дальности до трех спутников, то зная их координаты, методом линейной засечки можно определить координаты точки стояния приемника. Однако, в силу разного рода причин, определенное расстояние до спутника будет содержать погрешности (псевдодальность). Поэтому, чтобы правильно вычислить координаты по псевдодальностям, производят измерения расстояний как минимум до четырех спутников.

Методы определения местоположения с помощью спутниковых технологий можно разделить на абсолютные и относительные. К абсолютным методам относят кодовые измерения, применяющиеся при решении задач навигации, к относительным методам фазовые измерения, использующиеся в геодезии.

Кодовые измерения применяются при решении задач навигации. Координаты объекта, определяемые по результатам кодовых измерений, имеют точностью около 3 м. В геодезических работах кодовые измерения играют вспомогательную роль — служат для определения приближенных координат пунктов сети.

Фазовые измерения в геодезических работах являются основными, обеспечивая возможность построения геодезических сетей высокой точности.

Сущность метода заключается в измерении разности фаз между колебаниями, принятыми от спутника, и колебаниями такой же частоты, выработанными в приемнике.

Расстояние между спутником и приемником непрерывно изменяется, отчего изменяется и сдвиг по фазе N + Ф .В приемнике спутниковых сигналов предусмотрено измерение непрерывно изменяющейся разности фаз Ф и подсчет числа переходов ее через ноль, изменяющих целое число волн в расстоянии. Это число прибавляется к измеряемой величине Ф, отчего суммарный сдвиг но фазе оказывается неправильной дробью, а неизвестное число достается постоянным для всех расстояний от пункта р до спутника s . Определение целого числа N называется разрешением его неоднозначности.

Разности фаз измеряют с высокой точностью, соответствующей долям миллиметра. Однако вычислить координаты приемника с указанной точностью не удается из-за ошибок орбиты, влияния ионосферы и других причин. Точность фазовых измерений реализуют, применяя метод относительного определения положения пунктов. Результаты одновременных наблюдений одного и того же спутника в двух пунктах содержат значительные, но общие, близкие по величине погрешности. Поэтому разности результатов измерений от них практически свободны и позволяют с высокой точностью определять разности координат X, Y, Z двух пунктов, то есть трехмерный вектор ΔX, ΔY, ΔZ, их соединяющий. Следовательно, зная координаты X, Y, Z одного пункта, можно, определить разности координат ΔX, ΔY, ΔZ до другого и вычислить его координаты.

Практическая реализация данного метода осуществляется следующим образом. Необходимо иметь не менее двух спутниковых приемников. Один из них устанавливается на пункте с известными координатами (базовая станция), а другой — на точке, координаты которой необходимо определить. Наблюдая в течение некоторого времени одновременно с двух станций одни и те же спутники, получают приращение координат относительно базовой станции с погрешностью от 0,5 до 2,0 см.

Спутниковые технологии определения координат имеют ряд существенных преимуществ перед традиционными методами. Но, в то же время, на закрытой и полузакрытой местности (лес, городские кварталы) применять их довольно трудно. В таких случаях спутниковые методы сочетают с традиционными методами.

Точность относительных определений зависит от времени наблюдения, поэтому различают три основных методики: статическую, кинематическую и динамическую.

Спутниковая геодезическая аппаратура обеспечивает возможность работы в различных режимах.

т = а + b • D

где D — расстояние между базовым и подвижным приемниками, км. Значения параметров а и b приведены в таблице.

На российском рынке достаточно широко представлены спутниковые приемники различного класса и назначения производства ряда известных зарубежных фирм: Leica (Швейцария), Trimble (США), Spectra Precision, Sokkia, Nicon и Topcon (Япония), Carl Zeiss (Германия), Geotronics (Швеция), South (Корея), Sercel (Франция) и др. Одно из требований, предъявляемое временем к GPS оборудованию — это возможность использования различных навигационных систем, которые действуют сейчас: GPS, ГЛОНАСС и перспективные Galilleo.

GPS-приемники для режима RTK, — единственный способ в реальном времени получить координаты точек на местности с уровнем точности до сантиметра.

Различие между классическими и спутниковыми методами геодезии. Геометрический принцип измерений. Проблема преобразования высот и координат в локальную геодезическую систему. Спутниковые радионавигационные системы. Наземный комплекс управления и контроля.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	статья
Язык	русский
Дата добавления	25.11.2017
Размер файла	21,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Преимущества и недостатки спутниковых технологий в геодезии

Интенсивное внедрение СРНС в геодезию обусловлено рядом прогрессивных возможностей. Основные из них следующие:

1. Широкий диапазон точностей - от единиц метров до субсантиметров практически на любых расстояниях. Наблюдение высоких целей ослабляет влияние атмосферы. Выигрыш в точности от этого достигает 1-2 порядка.

2. При построении геодезических сетей отпадает необходимость в прямой видимости между пунктами. Поэтому не нужно строить высокие знаки-сигналы, выбирая места на возвышенностях. Строительство знаков занимало в геодезии до 80% от стоимости работ. Новые пункты закладывают в местах, удобных для подъезда.

3. Повышение производительности спутниковых технологий, по сравнению с обычными технологиями, в 10-15 раз.

4. Выполнение кинематических измерений, то есть измерений в движении. Особенно ценно применение таких методов в морской геодезии, аэрофотосъемке. При этом отпадает необходимость создавать наземное обоснование, производить привязку опознаков.

5. Обеспечение непрерывных наблюдений, например, для мониторинга деформаций в режиме реального времени.

6. Одновременно могут определяться три координаты. Деление классических геодезических сетей на плановые и высотные привело к тому, что на пунктах триангуляции оказываются грубые высотные отметки, а на реперах отсутствуют плановые координаты.

7. Благодаря высокому уровню автоматизации, обеспечиваются быстрота обработки, уменьшение субъективных ошибок.

8. Почти полная независимость от погоды.

Принципиальное различие между классическими и спутниковыми методами геодезии состоит в том, что в классической геодезии измерения производятся относительно отвесной линии (или поверхности геоида), то есть в основе измерений лежит физический принцип измерений. В результате, геодезические сети, построенные классическими методами, делятся на плановые и высотные сети. В основе спутниковых методов лежит геометрический принцип измерений, когда измеряются расстояния, являющиеся инвариантными величинами относительно систем координат и не дающие связь с геоидом. Поэтому одна из принципиально важных проблем, связанных со спутниковыми методами, - это преобразования полученных координат в государственную систему координат и высот.

По этой причине нельзя говорить о том, что спутниковые методы универсальны. Отметим следующие недостатки методов ГНСС:

1. Проблема преобразования высот и координат в локальную геодезическую систему, а высот - дополнительно в систему нормальных (или орто-метрических) высот.

2. Зависимость от препятствий и радиопомех. Спутниковые методы невозможно применять под землей.

3. Точность определения высот в 2-5 раз уступает точности определения плановых координат.

4. Высокая стоимость оборудования, сложное программное обеспечение.

Спутниковые радионавигационные системы. Три сегмента системы.

GPS. Для геодезических определений координат точек местности и различных объектов применяются СРНС. Геодезические приёмники работают в основном в системе GPS (Global Positioning System), которая создана и находится под управлением и контролем служб США. Система, являясь глобальной, обеспечивает возможность определения точных координат 24 часа в сутки, она постоянно развивается и модернизируется. GPS имеет в текущий момент на орбите 29 спутников, и их количество будет доведено до 48.

GALILEO. Европейская навигационная система GALILEO является еще одной ГНСС.GALILEO - это многоцелевая система. В частности, она призвана повысить точность позиционирования по сравнению с современными возможностями GPS/ГЛОНАСС. Одной из ее особенностей будет доступность навигационных решений в высоких широтах, также GALILEO должна стать независимой навигационной основой для стран Европы (на случай возникновения международных конфликтов). Текущий план предполагает вывод в эксплуатацию системы GALILEO к 2012/14 г. - что на три-четыре года позже, чем ранее предполагалось. В систему GALILEO войдет созвездие из 30 спутников (27 основных и 3 резервных), а также сеть наземных станций. Спутники GALILEO будут перемещаться по орбитам, чья высота несколько больше, чем высота орбит спутников GPS, однако принцип определения координат точек местности остается тем же. Появление ещё одной навигационной спутниковой системы расширит возможности технологий спутниковых геодезических определений.

СРНС включает в себя три сегмента:

- космический с орбитальной группировкой навигационных спутников;

- наземный комплекс управления и контроля;

Наземный комплекс управления и контроля - часть ГНСС, состоящая из расположенной на земле сети наземных станций, выполняющих непрерывные наблюдения всех спутников созвездия, передающая им обновленную информацию и управляющая их полетом. Этот комплекс GPS состоит из сети станций слежения, расположенных по всему миру. Имеется главная станция, контрольные станции слежения за спутниками и станции закладки данных на борт спутника. Станции слежения оснащены высокоточной аппаратурой и регистрируют сигналы, поступающие от всех спутников системы, передают результаты на главную станцию, где они обрабатываются. По ним рассчитываются параметры орбит, поправки бортовой шкалы времени, уточняются параметры модели тропосферы и ионосферы. Вычисленные необходимые поправки передаются на борт спутников. Проводится непрерывный мониторинг работы спутников.

Сегмент потребителей состоит из приёмников, пакетов программного обеспечения, наземных постоянно действующих базовых станций (сетей), сообщества пользователей. Всю аппаратуру, принимающую радионавигационные сигналы спутников, по назначению определяемым величинам и точностным характеристикам можно подразделить на геодезическую, навигационную и туристско-бытовую. Геодезические приёмники могут работать в одной системе (например, GPS или ГЛОНАСС), в двух системах: GPS + ГЛОНАСС. А в дальнейшем предполагается использование трёх систем: GPS, ГЛОНАСС, GALILEO. Производятся измерения на одной частоте L1 или на двух частотах L1 и L2, определения выполняются по кодовой или фазовой информации полученного сигнала.

Наибольшую точность обеспечивают геодезические двухчастотные приёмники, работающие одновременно по фазе и кодам. Навигационные приёмники наряду с координатами определяют дополнительные навигационные параметры движущегося объекта, их точность ниже геодезических и оценивается величинами от долей до десятков метров. Туристско-бытовые приёмники обеспечивают более низкую точность (Garmin, автомобильный навигатор, телефоны со встроенным GPS приемником, карманные ПК).

ГНСС приемники. С точки зрения новейших технологий производства топографических съемок предпочтение отдается автоматизированным средствам измерений. На сегодняшний день пользуются широким спутниковая аппаратура, специально разработанная для решения геодезических задач с применением систем ГЛОНАСС. Любой приемник, является высокоточным электронным инструментом. Полный комплекс состоит из полевой (ГНСС-приемник с принадлежностями) и камеральной (сопутствующий программный пакет, зарядное устройство и тому подобное) частей. В полевой комплект одночастотного оборудования обычно входят ГНСС-приемник, специализированная антенна, источники питания (аккумуляторы), портативный контроллер и набор соединительных кабелей. В разных моделях эти части могут быть объединены между собой.

Самое современное спутниковое оборудование для навигации может использовать сервисы, предоставляемые системами ГЛОНАСС и Galileo. Современные строительные, изыскательские и геодезические работы выполняются с применением самых современных и передовых технологий сбора и обработки информации, для чего и служит спутниковое оборудование. Геодезическая аппаратура активно применяются на начальных этапах строительства, межевания, привязки контрольных точек разбивки теодолитных и тахеометрических ходов, с помощью данного оборудования полевые геодезические работы выполняются в рекордно сжатые сроки позволяя не только собирать координатные данные, но и одновременно со сбором производить их обработку в реальном времени.

В зависимости от сигналов, по которым ГНСС-приемники могут проводить измерения, их условно делят на кодовые (выполняющие измерения только по коду) и фазовые (выполняющие измерения еще и по фазе несущих частот).

Точность кодовых приемников при определении автономных (абсолютных) координат очень низкая. Для ее повышения используется дифференциальный режим измерений, что позволяет определять координаты объектов с точностью от 20-30 сантиметров до 5 метров в зависимости от качества прибора и методики полевых наблюдений.

Фазовые ГНСС-приемники при относительных измерениях обеспечивают сантиметровую точность определения координат пунктов. Именно такая точность и необходима при решении большей части современных геодезических задач в России. Фазовые приемники также делятся по типу проводимых измерений на одночастотные (работающие только на частоте L1) и двухчастотные (на L1 и L2). Хотя двухчастотные приемники имеют ряд серьезных технологических преимуществ (по точности, длине определяемых векторов, скорости измерений и так далее), не менее широкое распространение в нашей стране получили одночастотные приборы, поскольку они в 2-5 раз дешевле двухчастотных, имеют меньшие размеры, массу, энергопотребление и, как правило, проще в управлении.

Основные характеристики спутниковой аппаратуры,их роль для геодезических съемок. Обзор аппаратуры ведущих фирм-производителей.

Как говорилось выше, анализ структурных схем аппаратуры различных потребителей показывает почти полную их идентичность, поэтому приведем основные характеристики спутниковых приемников:

- уровень точности определения координат, например, для Trimble 5700, 5+0,5мм/1 км;

- одно системный / двух системный приемник;

- наличие инициализации на лету;

- наличие USB порта; - карта памяти;

- встроенное устройство для подзарядки аккумуляторов;

- наличие радио/GSM модемов;

- рабочая температура приемника и т.п.

От наличия характеристик спутниковой аппаратуры, зависит точность, скорость, легкость выполнения геодезических измерений, например, двухчастотный приемник наиболее точный, требует меньше времени на измерение. Наличие у приемника Bluetooth связи между приемником и контроллером позволяет, например, в дождь управлять приемником из машины с помощью контроллера и т.п.

Среди фирм производителей приемников (а их почти 70), геодезическую аппаратуру выпускают 10 фирм, в их числе Leica Geosystems, Trimble Navigation, Topcon, NovAtel и др. Это не полный список, в нем, например, отсутствуют российские и китайские фирмы, а с другой стороны, мир индустрии геодезических приемников живет динамичной жизнью: фирмы появляются, исчезают, поглощаются одни другими, продаются, покупаются и т.д.

спутниковый геодезия радионавигационный

Подобные документы

Описание систем координат, применяемых в геодезии. Технологические схемы преобразования координат. Составление каталогов геодезических, пространственных прямоугольных, плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера в системах ПЗ-90.02, СК-42, СК-95.

курсовая работа [653,2 K], добавлен 28.01.2014

Предмет и задачи геодезии, понятия о форме и размерах Земли. Системы координат, принятые в геодезии. Система плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера. Изображение рельефа на топографических картах и планах. Решение инженерно-геодезических задач.

курс лекций [2,8 M], добавлен 13.04.2012

GPS-измерения как наиболее точный и быстрый способ определения координат. Определение геодезических координат. Элементы спутниковой системы навигации. Использование услуг по GPS-измерению. Механизм работы системы, абсолютный и относительный режимы.

презентация [313,5 K], добавлен 15.12.2011

Фигура Земли как материального тела. Действие силы тяготения и центробежной силы. Внутреннее строение Земли. Распределение масс в земной коре. Системы координат, высот и их применение в геодезии. Азимуты, румбы, дирекционные углы и зависимости между ними.

реферат [13,4 M], добавлен 11.10.2013

Общеземные системы координат. Системы картографических координат. Местные системы, история их введения и особенности применения. Основные национальные системы высот. Недостатки использующихся систем высот. Балтийская система высот в Республике Беларусь.

Приемники, работающие в системе GPS (или системе ГЛОНАС) – высокоточное оборудование, используемое для получения точных данных при выполнении кадастровых и геодезических работах. GPS геодезия позволяет сократить временные и трудовые затраты и облегчает выполнение инженерно-геодезических изысканий.

Задача GPS измерений

GPS (система глобального позиционирования) представляет собой 24 спутника, скоординированных между собой, и передающих навигационную информацию на землю. Прием данных осуществляется спутниковыми приемниками, как простыми, задействованными в навигаторах, так и технически сложными, установленными в высокоточном, в том числе и геодезическом, оборудовании.

При помощи GPS решаются задачи по созданию съемочных и опорных сетей, проводится исполнительная топографическая съемка, вынос проектов в натуру, привязка результатов измерений к государственной геодезической сети.

Принцип работы приемников GPS

Все спутники постоянно передают сигналы с орбитальными координатами и точным временем отправки. GPS-приемник, принимающий информацию от нескольких таких спутников, рассчитывает их взаимное расположение и расстояние до каждого, получая в итоге абсолютно точные координаты точки приема. Расстояние до спутника вычисляется благодаря разнице времени отправки и получения сигнала, а точность данных гарантируется высокоточными часами, установленными как на спутнике (погрешность которых составляет 10¯9 секунды/год), так и в принимающем устройстве.

Для определения широты и долготы места установки приемника, достаточно сигналов, получаемых от трех источников, для того, чтобы выяснить и высоту от уровня мора – четырех. Скорость и точность определения местоположения зависит от количества принимаемых сигналов.

Методы GPS измерений

Существует несколько методов работы с GPS приемниками, которые различаются по времени нахождения приемника на точке, координаты которой определяются:

статический – наблюдения проводятся не меньше часа, точность измерений 5 мм + 1 мм/км;
быстростатический – 15-20 минут, точность сравнима со статическим методом, но менее достоверна;
кинематический – длительность 30 секунд, точность 1-2 см + 2 мм/км;
непрерывный кинематический – с непрерывным движением приемника по линейным объектам, точность 10-15 см;

RTK-метод, наиболее современный, скорость измерений несколько секунд, а точность сопоставима с быстростатическим способом.

Читайте также: