Геодезические работы с использованием спутниковых систем

11. Геодезические работы с использованием спутниковых систем

1. Спутниковые радионавигационные системы
2. Пространственная геоцентрическая система координат
3. Геодезические приемники
4. Планирование и производство измерений
5. Обработка результатов спутниковых измерений

Спутниковых радионавигационных системы

Спутниковые радионавигационные системы представляют собой всепогодные системы космического базирования и позволяют в глобальных масштабах определять текущие местоположения подвижных объектов и их скорость, а как же осуществлять точную координацию времени. В соответствии с концепцией ICAO спутниковые навигационные системы в ближайшее время становятся единственным средством навигации в авиации.

Принцип действия систем заключается в том, что навигационные спутники излучают специальные электромагнитные сигналы. Аппаратура потребителей, расположенная на объектах, находящихся на поверхности Земли или околоземном пространстве принимает эти сигналы и после специальной обработки вырабатывает данные о местоположении и скорости объекта.

Спутниковую радионавигационную систему можно рассматривать как высокотехнологичную информационную систему, состоящую из пяти основных сегментов рисунок 1

Рисунок 1 Организация спутниковой радионавигационной системы

Наземный управляющий сегмент включает в себя центр управления космическим сегментом, станции слежения за навигационными спутниками (радиолокационные и оптические), аппаратуру контроля состояния навигационных спутников.

Управляющий сегмент решает задачи определения, прогнозирования и уточнения параметров движения навигационных спутников, формирования и передачи в бортовую аппаратуру спутников цифровой информации, а также ряд контрольных и профилактических функций.

Космический сегмент представляет собой систему навигационных спутников, вращающихся по эллиптическим орбитам вокруг Земли. На каждой орбите находятся несколько спутников. Навигационный спутник имеет на борту радиоэлектронную аппаратуру, излучающую в направлении Земли шумоподобные непрерывные радиосигналы, содержащие информацию необходимую для проведения навигационных определений с помощью аппаратуры потребителя.

Благодаря достаточному количеству навигационных спутников и специальным параметрам радиосигналов аппаратура потребителя может в любое время, при любых погодных условиях принимать излученные спутниками сигналы и определять местоположение, скорость и время.

Сегмент пользователей потенциально может состоять из неограниченного количества спутниковых навигационных приемников, которые принимают сигналы навигационных спутников и производят расчеты текущего местоположения, скорости и времени с погрешностями, определяемыми спутниковой навигационной системой и аппаратурой потребителя.

Сегменты наземных и космических функциональных дополнений представляет собой аппаратурно-программные комплексы предназначенные для обеспечения точности навигационных определений, целостности, непрерывности, доступности и эксплуатационной готовности системы. Назначение и функции этих дополнений рассматриваются в последующих разделах.

Геодезические приемники 

 Геодезическое GPS оборудование и GPS ГЛОНАСС системы в геодезии активно применяются на начальных этапах строительства, межевания, привязки контрольных точек разбивки теодолитных и тахеометрических ходов, с помощью GPS 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. GPS системы и геодезическое GPS оборудование применимы в достаточно широком спектре различных областей. Традиционно, GPS оборудование Leica, Trimble, Epoch применяется в строительстве и геодезии. Также, GPS оборудование служит для транспорта - в качестве основы навигационной системы и расчета местоположения. В самых современных системах мониторинга зданий и сооружений,  важнейших инженерных объектов, все больше GPS оборудование интегрируется с разнообразным диагностическим оборудованием, таким как трассоискатели, эхолоты, беспилотные диагностические, наблюдательные и тепловизионные летательные аппараты. Геодезическое GPS оборудование и GPS системы позволяют привязывать данные диагностики объекта к точному времени и географическим координатам. Геодезические GPS приемники служат для определения координат различных объектов находящихся в определенных точках на местности. Геодезический GPS приемник принимает и обрабатывает спутниковый сигнал, преобразовывая данные в координаты на местности. 

Геодезические GPS/ГЛОНАСС приемники позволяют определять координаты с точностью от нескольких метров до нескольких миллиметров. ГЛОНАСС приемник является российской альтернативой американским приёмникам системы спутникового позиционирования GPS. ГЛОНАСС приемники служат как  для определения координат, скорости и других параметров кроме того  ГЛОНАСС приемник может быть использован в системах с высокой динамикой объектов. 
  Среди спутникового геодезического оборудования - GNSS,  на нашем сайте, вы найдете одно- и двухчастотные GPS приемники, многочастотные приемники нового поколения  GPS/ГЛОНАСС, радиомодемы и GSM модемы, а также приемники с поддержкой RTK и специализированное ПО.

Геодезические приемники: 
-GNSS приемники, обеспечивающие сантиметровую точность определения координат пунктов. К этой категории относятся приемники, измеряющие псевдодальность до спутника и фазу несущей волны. Геодезические приемники бывают: одночастотными (L1) и двухчастотными (L1/L2); односистемными (GPS) и двухсистемными (GPS-ГЛОНАСС). Практически все современные геодезические приемники имеют возможность принимать дифференциальные поправки SBAS, используемые для задач навигации. Программное обеспечение, входящее в комплект геодезических GNSS приемников, позволяет предварительно планировать съемку, экспортировать данные с приемника на компьютер для последующей обработки (вычисления векторов и уравнивания сети), создавать цифровые карты с атрибутивной информацией, экспортировать данные в различные ГИС пакеты для дальнейшей обработки.

Приемники для задач ГИС: 
-Это GNSS оборудование предназначено для сбора пространственной и атрибутивной информации для создания цифровых карт и наполнения геоинформационных систем. Оно может обеспечить точность позиционирования от нескольких дециметров до нескольких метров. Для задач ГИС используются, как правило, кодовые или фазовые одночастотные приемники, которые могут работать как в автономном режиме, так и в режиме DGPS, принимая дифференциальные поправки от спутниковых систем EGNOS и OmniStar или от длинноволновых морских радиомаяков (MSK). 
Программное обеспечение, входящее в комплект ГИС приемников, выполняет следующие функции: вводит дифференциальные поправки в координаты пунктов; создает цифровые карты с атрибутивной информацией; обеспечивает экспорт данных в различные ГИС пакеты для дальнейшей обработки.

Навигационные приемники: 
-К этому классу GNSS оборудования относятся кодовые приемники (как правило GPS приемники), обеспечивающие точность определения местоположения до 15 метров. Большинство приемников этого класса имеют встроенные цифровые карты местности, базы данных населенных пунктов, автозаправок, ресторанов и т.д. В навигационных приемниках используется навигационное программное обеспечение, позволяющее находить искомые пункты, прокладывать маршруты, записывать траектории во время движения. Программное обеспечение, входящее в комплект навигационных приемников, позволяет экспортировать данные с приемника на внешние устройства, и импортировать в него информацию о путевых точках, маршрутах и траекториях. 
Внутреннее программное обеспечение различных приемников отличается по сложности и числу выполняемых функций. Большинство современных навигационных приемников позволяют осуществить пересчет координат из системы WGS-84 в локальные системы координат и картографические проекции. 
Некоторые из навигационных приемников могут иметь встроенные барометр, компас и точечные базы данных (ТБД) с координатами городов и населенных пунктов мира. Более сложные приемники имеют встроенные электронные базовые карты, включающие в себя линейные и площадные объекты, такие как дороги, реки, моря, государственные границы и т.д.

GNSS датчики: 
-Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции: датчик -- устройство управления -- исполнительное устройство -- объект управления. Как правило, датчик - это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. GNSS датчик включает в себя навигационные приемники для первичной и вторичной обработки навигационных спутниковых сигналов, объединенные в один блок.