Геодезическое gps оборудование реферат

Обновлено: 03.05.2024

Геодезическое GPS-оборудование применяется в основном для создания опорных сетей и развития съемочного обоснования, особенно в тех местах, где имеется редкая сеть исходных пунктов. Конечно, с помощью GPS можно производить съемки и даже вынос проектов в натуру, однако, широкого применения в данных видах работ GPS все-таки не нашла по ряду причин. И не последнее место в этом ряду занимает высокая стоимость необходимого оборудования.

Определение координат пользователя производится с помощью специальных спутниковых приемников, измеряющих либо время прохождения сигнала от нескольких спутников до приемника (по кодовым псевдодальностям), либо фазу сигнала на несущей частоте. В первом случае расстояния измеряются с метровым уровнем точности, во втором случае - с миллиметровым уровнем точности.

Сегодня GPS наблюдение является важным элементом многих геодезических работ, в том числе и потому, что приемники GPS/ГЛОНАСС можно использовать на большом расстоянии друг от друга. Кроме того, следует назвать и другие преимущества геодезии GPS:

возможность проведения геодезических работ при отсутствии прямой видимости между GPS приемниками.

К основным методам определения координат по наблюдениям спутников навигационных систем относятся абсолютный, дифференциальный и относительный.

В абсолютном методе координаты получают одним приемником в системе координат, носителями которой являются станции подсистемы контроля и управления и, следовательно, сами спутники навигационной системы. При этом реализуется метод засечек положения приемника от известных положений космических аппаратов (КА).

В дифференциальном и относительном методах наблюдения производят не менее двух приемников, один из которых располагается на опорном пункте с известными координатами, а второй совмещен с определяемым объектом. В относительном методе определяется вектор, соединяющий опорный пункт и определяемый пункт, называемый базовой линией.

Точность абсолютного метода позиционирования по кодовым измерениям порядка 1-15 м. Точность дифференциального и относительного метода 13 значительно выше, чем в соответствующих вариантах абсолютного метода, и может достигать сантиметрового и даже более высокого уровня.

Режимы выполнения съемки

В дифференциальном или относительном методах возможны наблюдения режимах статики и кинематики. При статических наблюдениях оба приемника находятся в стационарном положении относительно Земли, а при кинематическом позиционировании один из приемников является стационарным, а другой - движущимся. Оба приемника наблюдают одни и те же спутники. Потеря захвата сигнала спутника для статического позиционирования не является настолько важной, как при кинематической позиционировании. Статическое позиционирование позволяет накапливать данные, добиваясь повышения точности.

Для статического и кинематического позиционирования применяется как одночастотная, так и двухчастотная спутниковая аппаратура. При использовании первой имеются ограничения по расстояниям между приемниками из-за ошибок, связанных с распространением сигнала через атмосферу, имеющую неоднородное состояние на больших расстояниях. Двухчастотные наблюдения исключают большую часть ошибок и позволяют проводить наблюдения на самых больших расстояниях, вплоть до нескольких тысяч километров. Относительное позиционирование по фазовым измерениям является наиболее точным методом определения положений и часто используется геодезистами.

В статических наблюдениях можно выделить режимы:

Режим “Статика” является наиболее точным, но самым продолжительным является (от 1 часа), расстояния между приемниками могут достигать 5000 – 7000 км при двухчастотных измерениях. В данном режиме работа ведется двумя или более GNSS приемниками, которые с помощью штативов устанавливаются на требуемые точки местности. Геодезические GPS приборы осуществляют сбор данных с доступных спутниковых систем в течение достаточно длительного промежутка времени. Координаты точек получаются при последующей обработке на компьютере.

Режим “Быстрая статика” в 2-4 раза быстрее статики, но ограничена по расстояниям до 20 км. Данный метод съемки по технологии не отличается от режима "Статика". Для работы в этом режиме требуется двухчастотный геодезический приемник ГЛОНАСС/GPS. Сбор данных со спутников на каждой точке обычно занимает не более двадцати минут. Допустимая длина базовой линии при этом методе - до десяти километров. Получение координат осуществляется при последующей обработке данных с геодезических GPS систем.

Режим “Реоккупация” подразумевает короткие сеансы наблюдений на точках, но с последующим посещением этих точек еще раз. Данный метод применяется в случае слабого геометрического фактора, недостаточного количества спутников или для усиления одночастотных наблюдений. Наблюдения подвижной станцией на точке выполняют двумя приёмами продолжительностью не менее 10 минут каждый с интервалом между выполнением приёмов от 1 до 4 часов. Приёмы должны быть выполнены одним и тем же приёмником.

Режим "Кинематика" и "Непрерывная кинематика". Съемка осуществляется двумя или более GNSS приемниками. Один приемник устанавливается на точку с известными координатами, второй GPS для геодезических работ на специальной вешке перемещают по необходимым точкам съемки. В съемке могут участвовать несколько подвижных геодезических приемников, при одной базовой станции. Время нахождения подвижного приемника (ровера) на точке обычно не превышает одной минуты. Работа оборудования в режиме "Непрерывная кинематика" отличается тем, что подвижный приемник перемещается по заданному маршруту без остановок. В данном методе определяются координаты точек траектории движущегося объекта.

Режим "Кинематика в реальном времени" (RTK). Данный метод съемки аналогичен работе в режиме "Кинематика", за исключением того, что координаты точек получают в реальном времени, непосредственно при выполнении работ. Для работы в этом режиме необходимо наличие, как минимум, двух двухчастотных приемников ГЛОНАСС GPS, оснащенных радиомодемами или GSM модемами для передачи поправок от базовой станции к подвижным приемникам. Для подвижного геодезического GNSS приемника необходимо наличие полевого контроллера, на дисплее которого будут отображаться координаты.

Режим “Стой-иди” – разновидность кинематического режима, когда передвижную станцию перемещают с точки на точку, делая на каждой точке остановку и выполняя для повышения точности несколько эпох измерений в течение 5-30 с. Используются фазовые измерения от четырех и более спутников, общих для ровера и базы. Для достижения точности на уровне сантиметра сначала нужно инициализировать измерения с целью определения целочисленных неоднозначностей фаз. Инициализация обычно выполняется установкой антенн базы и ровера на жесткую штангу (искусственную базовую линию).

С наступлением нынешнего века многие строительные компании начали использовать в проведении геодезических изыскательных и строительных работ передовое геодезическое GPS-оборудование.

Данные устройства позволяют быстро собирать и обрабатывать информацию, которая получается в процессе межевания, на первых этапах строительных работ. Использование геодезистами таких систем, разрешает в кратчайшее время собирать координаты полей и в это же время производить обработку с полученными данными. Ко всему GPS приемник помогает создать разные опорные, а также съемочные сети или провести их реконструкцию, применяют его и в топографических съемках огромного масштаба.

Виды и типы систем глобального позиционирования GPS

Производится навигационное оборудование нескольких видов:

Приемник L1 геодезический GPS – одночастотный односистемный.
Приемник L1+L2 геодезический GPS – двухчастотный односистемный.
Приемник GPS/ГЛОНАСС L1+L2 – двухчастотный двухсистемный. При этом для обработки результатов, которые передает устройство, применяется особое программное обеспечение.

Для задач ГИС обычно используются GNSS оборудование, предназначение которого заключается в сборе атрибутивной, а также пространственной информации, в дальнейшем использующиеся для создания точных цифровых карт и загрузки геоинформационных систем.

Назначение

Приемники GPS одночастотные

Особенность этих устройств определяется дешевизной, компактностью и небольшим весом, из-за чего их довольно часто применяют для проведения разнообразных кадастровых работ. Для создания обоснования (съемочного) в процессе геодезических изысканий, непосредственно на месте работ.

Двухчастотные приемники

Обычно такой вид приборов используется в самых различных работах сотрудниками геодезических служб, что помогает им создавать и разрабатывать планово-высотные обоснования. Двухчастотные геодезические устройства часто применяются и в производстве масштабных топографических съемок. В дополнение наличие уникальных функций разрешают выполнять работу на значительном удалении от базовой станции.

GNSS оборудование

Использование в работе геодезиста GNSS приемника дает возможность специалисту существенно увеличить производительность своего труда. Дело в том, что его работа дает возможность сократить время, улучшить качество и вместе с этим получить точные данные произведенных измерений. Особенное внимание нужно уделить таким же приемникам с функцией приема поправок RTK, присутствие которой в приборе данного уровня допускает возможность получать окончательные точные результаты произведенных измерений в режиме онлайн (реальном времени). Кроме того такое высокоточное устройство разрешает заметно увеличить качество измерений GPS и потратить на это заметно меньше времени.

Вместе с этим все системы GPS разделяются на пару основных типов – фазовые и кодовые, а уникальность упомянутых систем в том, что они могут работать в DGPS и автономном режиме, и вместе с этим принимать от спутниковых систем OmniStar, EGNOS и морских (длинноволновых) радиомаяков, которые обозначаются символами – MSK.

Отличие геодезических приемников от других приборов

Отличительной характеристикой геодезических GPS-приемников является точность получения результатов произведенных замеров. Хотя разница в размерах допускается, поскольку посылаемые спутниками сигналы на Землю имеют частоту 1227.6 и 1575.42 Мегагерц, а измерительные бытовые приборы могут считывать лишь открытый код, куда заблаговременно закладывается небольшая погрешность результатов.

Различие бытового и профессионального аппарата является то, что второй в своей конструкции состоит из двух сложных блоков: базы, что перемещается по заранее заложенным координатам. В роли второго устройства выступает ровер, который устанавливается в той точке, куда укажут вычисления координат. Такая сложная система вычислений используется именно в геодезических приборах, что позволяет опытным специалистам получать данные с минимальной погрешностью, составляющей всего лишь несколько миллиметров.

Ко всему надо заметить, что точность вычислений достигается не только благодаря использованию спутников, а и точному расположению на местности пользователя. Бытовые геодезические GPS приемники от профессиональных аппаратов отличаются простотой конструкции и самодостаточностью, поскольку работают самостоятельно.

Методы проведения измерений

Статический метод

В работе геодезиста в процессе произведения замеров различных территорий используются статический и кинематический методы. Самым точным из них считается статический, так как погрешность на каждый километр может составлять несколько миллиметров. Но этот метод имеет один ощутимый недостаток, кроется который в том, что наблюдение производится довольно-таки длительное время, от получаса до пары часов, это зависит от влияния погоды.

Кинематический

Не таким точным способом является кинематический метод измерения, но он обычно применяется при топографических съемках. Базовый приемник при использовании этого метода устанавливается в точке на заранее определенном расстоянии, после чего ровер передвигается в нужные места. Главным достоинством такого метода можно считать то, что измерения производятся за короткий временной период.

Быстростатический

Этот метод очень схож с предыдущим, но производит не такие точные замеры, хотя времени для наблюдения понадобится не более двадцати минут. Используется такой для произведения сетей сгущения.

⇓Спутниковые приемники прочно укрепились в списках обязательного оборудования для геодезических изысканий и кадастровых работ, поэтому стоит разобраться в их предназначении и особенностях. В этой статье мы объясним принцип действия GPS приемников (система ГЛОНАС работает аналогично), как они помогают в геодезических работах, а также отличия геодезических от обычных GPS модулей на телефонах и навигаторах.

Что из себя представляет GPS?

Задача GPS измерений в геодезии

С помощью GPS решается много задач. Рассмотрим вкратце:

в масштабах планеты GPS измерения используют еще для наблюдения за глобальными геологическими процессами. Например за движением тектонических плит. Стоя на движущейся плите, нельзя с помощью обычных приборов оценить ее движение. А с помощью спутниковых наблюдений — можно. . Это одно из основных направлений использования. Смысл заключается в том, что с помощью спутниковых приемников определяют местоположение опорных пунктов, которые, впоследствии будут использоваться в качестве исходных при строительстве или других геодезических работах. Далее в бой вступают уже тахеометры, нивелиры и некоторые другие геодезические приборы.
GPS приемники могут использоваться и для проведения непосредственно геодезических работ. Если позволяет местность и сигнал от спутников стабильный, то можно непосредственно проводить топографические съемкиразных масштабов , выносить в натуру различные проекты минуя стадию закладки опорных пунктов.
в кадастровых работах также часто используются GPS технологии при межевании и выносе в натуру границ земельного участка . В настоящее время подавляющее большинство кадастровых инженеров использует геодезические приемники для обеспечения определения кадастровых координат относительно пунктов геодезической государственной сети (ГГС).

Принцип работы GPS приемников

Чтобы определить просто положение на местности (широту и долготу), потребуется поймать сигнал минимум трёх спутников, а если нужна ещё и высота над уровнем моря — минимум четырёх. Это относится к ЛЮБЫМ спутниковым приемникам. Конечно, чем больше сигналов ловит приемник — тем точнее и быстрее определяется его местоположение.

Также нужно знать, что практически все геодезические спутниковые приемники обрабатывают не только сигналы GPS (США). Для более устойчивого определения местоположения используются одновременно и спутниковые системы ГЛОНАСС (Российская), Galileo (Европейская) и Compass (ранее Beidou — Китайская). С учетом всех четырех созвездий спутников точность и скорость работы повышается в несколько раз. В нашей полосе в открытом поле можно одновременно наблюдать до 60 спутников.

GPS-приемник получает от спутников их орбитальные координаты, время с точностью до наносекунды, текущие дату и точное время отправки сигнала. Такую информацию отправляет каждый спутник. GPS-приемник рассчитывает расстояние до него, а при получении информации от нескольких спутников — взаимное их расположение, а также собственные координаты.

Принцип определения координат приемника достаточно прост. Они получаются методом обратных засечек от передатчиков спутников. Обо всем по порядку. Передатчик и приемник имеют высокоточные часы. В спутнике они атомные с погрешностью 10¯9 секунды/год. В геодезических приемниках часы попроще, но тоже гораздо точнее наручных. Передатчик высылает кодированный сигнал с данными о времени передачи, своей орбите и координатах и многое другое. Сигнал со скоростью света достигает приемника и обрабатывается им. Время передачи и приема различается на незначительную величину, но именно по этим данным можно определить расстояние до спутника. Поэтому и часы должны быть очень точными. Расстояние есть скорость помноженная на время. Перемножив скорость света и время прохождения сигнала и определяется псевдодальность до спутника. И так происходит со всеми спутниковыми сигналами.

Получается, что в каждый момент времени приемник получает одновременно сигналы от нескольких спутников и определяет свое местоположение относительно них. Понятно, что спутники постоянно движутся по разным орбитам, и приемник не стоит на месте. Учет этих и других факторов ложится на вычислительную мощь приемника и наземных центров управления системой.

Этот принцип един и для геодезических и для любых других гражданских приемников (навигаторы в телефонах, часах и т.д). Но отличия все же есть, и они достаточно критичны. Иначе любой бы смог с помощью телефона проводить геодезические работы.

Разница в GPS приемниках геодезических и обычных

Второе различие- приемники в навигаторах работают в одиночку и определяют свое абсолютное местоположение. То есть без дополнительных уравниваний и других приемников. Они самодостаточны. Точность определения может достигать 20 и более метров. А геодезические приемники работают минимум в паре. Один находится на пункте с известными координатами (база), а второй- на определяемом пункте (ровер). Они находятся в относительной близости друг от друга (до 50 км) и должны получать сигналы от одинаковых спутников. Получается, что координаты определяемого пункта вычисляются не относительно летающих спутников, а относительно известного пункта. За счет этого точность определения положения приемника достигает 1-2 сантиметра.

Важным в этом случае является выбор пунктов ГГС (где база стоит), к которым будут привязываться спутниковые измерения. Эти пункты нужно знать, где искать. Нужно иметь их координаты в необходимой системе и знать, какие можно использовать для расчетов, а какие нет. Так как закладывались пункты ГГС в середине прошлого столетия, и многие из них утеряны или имеют большую ошибку в местоположении. Для исключения погрешности самих исходных пунктов приходится пользоваться сразу несколькими и проводить уравнивание, исключая совсем бракованные экземпляры. Пункты находятся на расстоянии в среднем 5- 15 км друг от друга в европейской части России. Представьте, какую работу нужно сначала провести, чтобы в итоге на объекте приемник показывал среднеправильные значения координат для данной местности.

Также из отличий можно отметить цену (многократная разница), мощность, внутреннюю начинку и размер (геодезические значительно больше).

25-09-2018

Стремительное развитие технологий позволило существенно расширить линейку геодезических приборов, которые используют специалисты в ходе изысканий. Таким оборудованием стал GPS приёмник геодезический, который позволяет получить максимально точные данные, практически без погрешностей. Кроме того, оборудование позволяет ускорить проведение изысканий, что позволяет завершить работы в сжатые сроки.

Функциональные особенности GPS приёмников

GPS или Global Positioning System, является ничем иным, как глобальной системой позиционирования, которая изначально была создана для повышения эффективности ведения военных действий. Однако с течением времени потенциал данной системы существенно расширился, и она стала служить для вполне мирных целей. Доказательством тому стали геодезические приёмники с поддержкой GPS и ГЛОНАСС.

Система глобального позиционирования сформирована 24 спутниками, выведенных на земную орбиту. Именно они и обеспечивают поддержку работоспособности всей навигационной системы. Спутниковые передатчики, мощность которых составляет 50 Вт, передают данные приемникам с Земли. Обеспечение бесперебойной координации группе спутников гарантируют атомные часы, считающиеся самыми точными. Частота работы передатчиков составляет 1575,42 МГц, а также 1227,6 МГц. Система комплектуется спутниковыми приемниками, количество которых не ограничено. Для высокоточного оборудования, такого как GPS приёмник геодезический, используются сложные элементы, которые принимают сигналы от специальных передатчиков и фиксируют их.

Геодезисты, вооружившись GPS оборудованием, получают данные, отосланные сразу всей группой орбитальных спутников. Информация сопровождается датой и временем, указанным с максимальной точностью. Такие данные отправляются каждым вращающимся на орбите спутником, а задача GPS оборудования просчитать фактическое расстояние до объекта. Информативными считаются данные, полученные минимум с 4 спутников, которые дадут четкое представление о координатах наземных объектов. Суть работы, в которой заключен GPS приёмник геодезический, – это разработка, а также реконструкция всевозможных съемочных, а также опорных сетей. Кроме того, система применяется при производстве кадастровых работ, например, выносе в натуру границ наделов, межевании. Актуальным является применение спутникового оборудования и при измерениях, которые относятся к государственной геодезической сети (ГГС).

Застройщики, планирующие работы, должны прежде всего ориентироваться именно на ГГС. Инвестиции в строительство нового объекта будут вполне оправданы, если стройка располагается на удалении от ГГС не более чем 5 – 15 километров от производственных, а также промышленных объектов, которые могут представлять опасность для людей. Таким образом, исследования помогут исключить возможность техногенных катастроф, грозящих непредсказуемыми последствиями.

Отличия GPS приёмников от другого геодезического оборудования

На данный момент GPS приёмник геодезический считается наиболее совершенным оборудованием для проведения изысканий, хотя и не самым распространенным, за счет стоимости услуг, которые в большей части формируются ценой приборов и операционной части. Дело в том, что эталонную частоту необходимо приобретать, в противном случае поставщиком услуг будет предоставлена случайная частота, изобилующая ошибками и минимальной точностью. Данные условия предопределяют достаточно высокую стоимость геодезических услуг.

Однако заказчикам не стоит забывать, что применение приемника геодезического, гарантирует абсолютную точность измерений объектов, а значит и их безопасность, а также абсолютное соответствие установленным нормативам. Как результат, заказчики получают максимально точные схемы участков, без личного присутствия специалистов, так как все работы, связанные с мониторингом, будут проведены дистанционно.

Как выполняются измерения?

Специалисты выезжают на объект, предварительно установив на одном из ближайших пунктах ГГС базовый GPS приёмник. Другой GPS приёмник (ровер) будет перемещаться по объекту, согласно выбранной траектории. Зависимо от того, как передвигается GPS приёмник геодезический (ровер), различают несколько методов измерения:

Статический, считается наиболее точным способом, погрешность которого не превышает 5 миллиметров. Измерения производятся на протяжении часа, или чуть дольше. Этот метод измерений применяется, если необходимо создать или развивать опорные геодезические сети.
Быстростатический, не самый достоверный способ измерений. На основании этого метода создается схема сгущения сетей. Для выполнения измерений достаточно 15 или 20 минут, чтобы получить необходимые данные.
Кинематический, очень быстрый способ измерений, который чаще всего используется в топографической съёмке, на масштабных объектах. Погрешность измерений составляет не более 2 сантиметров.
Непрерывный кинематический способ, с погрешностью не более 15 сантиметров применяется для исследования подземных коммуникаций, дорог, линий электропередач, и т.д.
RTK способ – является новинкой, и может быть использован в местах, с развитой сетью вышек мобильной связи. Для проведения измерений достаточно нескольких секунд, что существенно экономит время. Однако, этот способ не относится к наиболее точным методам геодезических измерений.

В целом, точность измерений зависит от времени, выделенного на изыскания. Чем дольше приёмник будет находиться на объекте, тем точнее будут полученные данные.

Преимущества GPS приёмников

Применение приёмника геодезического упрощает проведение изысканий, так как исключается необходимость в прямой видимости на пункты ГГС, соответственно исключается потребность в проведении работ для создания полигонометрических и тахеометрических ходов. По большому счету, приёмником может выступать даже смартфон, с соответствующим ПО, но, естественно, геодезические компании пользуются высокочастотными, специализированными приёмниками. Среди преимуществ GPS приёмников стоит выделить:

Оперативность.
Мобильность.
Возможность проведения измерений в сложных условиях.
Исключается необходимость в прямой видимости на пункты государственной геодезической сети.

Полученные в ходе изысканий данные обрабатываются специалистами и на их основе составляются схемы.

Читайте также: