Использование спутниковых навигационных систем в землеустройстве и кадастрах - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Использование спутниковых навигационных систем в землеустройстве и кадастрах

Парусова К.Ю. 1, Сивенькова Л.В. 1
1ННГАСУ
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение.

Актуальность проблемы. XXI век – век технологий, которые значительно облегчают нам жизнь. Компьютеры и прочие приборы теперь выполняют множество действий, тем самым упрощая работу человеку. Спутниковые системы не исключение. Не так давно началось освоение космоса, а вместе с тем начинают развиваться и спутниковые системы, которые выполняют ряд функций на сегодняшний день. Также сюда относится решение задач, касаемых землеустройства и кадастра.

Данная тема исследования выбрана для наиболее подробного изучения спутниковых систем, их функций, методов работы и сферы применения.

Цель работы: на основе изученного материала доказать, что спутниковые системы являются неотъемлемой частью нашей жизни, выполняющие ряд функций.

Для того, чтобы добиться поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

Изучить историю возникновения спутниковых систем.

Проанализировать , как повлияло внедрение спутниковых систем в топографо-геодезическое производство.

Рассмотреть сферы применения спутниковых систем.

Привести в пример спутниковую систему ГЛОНАСС.

Изучить процесс проведения кадастровых работ с помощью спутниковых систем.

Рассмотреть общетехнические требования при выполнении кадастровых и землеустроительных работ.

Глава 1. Понятие о спутниковых системах.

§ 1.История возникновения спутниковых систем.

Идея создания на Земле глобальных систем спутниковой связи была выдвинута в 1945 г. Артуром Кларком. Реализация этой идеи стала возможной только через 12 лет с появлением баллистических ракет, с помощью которых 4 октября 1957 г. на орбиту был запущен первый искусственный спутник Земли (ИСЗ). Через несколько лет 12 апреля 1961 г. впервые в мире на советском космическом корабле "Восток" Ю.А. Гагарин совершил исторический облет Земли. При этом космонавт имел регулярную связь с Землей по радио. Так началась систематическая работа по изучению и использованию космического пространства для решения различных мирных задач.[1]

Первое поколение спутниковых систем разрабатывалось еще до 70-х гг. 20 в. И использовалось более 20 лет. Это NNSS (США) и ЦИКАДА (СССР).

NNSS (NavyNavigationSatelliteSystem) разрабатывалась для ВМФ США, получившая название TRANSIT. Находилась в эксплуатации с 1964 г., а с 1967 г. открыта для гражданского использования. Уже в 70-х гг. появились малогабаритные приемники, позволяющие определять координаты с дециметровой точностью. К 1980 г. тысячи людей во всем мире пользовались услугами этой системы.

В России за период с 1984 по 1993 гг. на ее основе создана ДГС. Разработки по ЦИКАДА начаты в 1967 г., но введена в эксплуатацию только в 1979 г.

Второе поколение систем спутникового позиционирования – GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия).

GPS (GlobalPositioningSystem), параллельное название NAVSTAR (NAVigationSatelliteTimingandRanging): запуск первого блока спутников начат в 1978 г. Эксплуатационная готовность объявлена с 1995 г.

ГЛОНАСС (ГЛОбальнаяНАвигационная Спутниковая Система): разработки начаты в середине 1970-х гг., первые спутники выведены на орбиту в 1982 г. В 1993 г. официально принята в эксплуатацию, в 1995 г. открыта для гражданского использования, а в 1996 г. развернута полностью.

В других странах также ведутся разработки: Gallileo (Европейское сообщество), COMPASS (Китай), IRNS  (IndianRegionalNavigationSystem) (Индия).[2]

Таким образом,потребность в появлении спутниковых систем появилась еще во второй половине прошлого столетия. Однако это было на уровне утопии. Но благодаря достижениям научно-технического прогресса стало возможно освоение космоса, а вместе с тем развитие спутниковых систем.

§2.Влияние изменений на традиционные методы работы .

При внедрении спутниковых технологий в топографо-геодезическое производство резко изменились принципы проведения полевых и камеральных работ, что дает основание говорить о революционных преобразованиях в геодезии, связанных со спутниковыми методами геодезических измерений на земной поверхности. Использование традиционных геодезических методов триангуляции или полигонометрии для передачи координат с высокой точностью на значительные расстояния невозможно из-за кривизны земной поверхности и неизбежных погрешностей измерений.Например,чтобы обеспечить прямую видимость между пунктами, необходимо было выбирать местоположение пунктов на командных высотах и строить знаки. И только с запуском первых искусственных спутников Земли (ИСЗ) появилась возможность проведения высокоточных геодезических измерений при отсутствии прямой видимости между пунктами.

Геодезические измерения, базирующиеся на традиционных методах, приходится производить в неустойчивых приземных слоях атмосферы. В результате этого внешние условия оказываются основным источником ошибок. Подавляющее большинство традиционных геодезических методов приспособлено для выполнения измерений между неподвижными пунктами, что негативно сказывается на развитии методов, ориентированных на выполнении геодезических измерений в движении (морская геодезия, аэрофотосъемка и др.).

Развиваемые в течение многих лет геодезические методы были ориентированы на раздельное создание плановых и высотных сетей, что обусловлено недостаточной универсальностью традиционных методов. Альтернативный подход к выполнению геодезических измерений на принципиальной основе состоит в использовании пространственных методов измерений с применением в качестве опорных точек положений искусственных спутников Земли. Базирующиеся на таких принципах измерительные комплексы получили название глобальных систем позиционирования.

Наблюдатель, перемещаясь по местности с приемником, автоматически фиксирует координаты объектов и дополнительно вводит в накопители информацию об их свойствах. Затем данные накапливаются в цифровом виде в соответствующих форматах и могут быть выведены на экран. На подвижных платформах кроме приемников спутниковых систем устанавливают инерциальные системы и цифровые видеокамеры. Инерциальные системы сохраняют привязку непрерывной даже в случаях, когда приемники теряют сигналы спутников. Видеокамеры позволяют получать стереоизображения, которые в последствии обрабатывают стерео-фотограмметрическими способами.[3]

Таким образом, благодаря развитию спутниковых технологий значительно изменились принципы проведения полевых и камеральных работ. Это привело не только к облегчению самой работы, но и экономии времени и увеличению точности измерений.

§3.Использование систем спутникового позиционирования.

Основным достоинством спутниковых систем позиционирования является их глобальность, оперативность, всепогодность, оптимальная точность и эффективность. Для измерений не нужна видимость между определяемыми пунктами. Спутниковые системы позиционирования нашли применение во многих областях:

Развитие опорных геодезических сетей.

Распространение единой высокоточной шкалы времени.

Исследования сейсмической активности и вулканизма, движений полюсов, земной поверхности и ледников, геоморфологические, биогеографические, океанологические и метеорологические исследования, мониторинг ионосферы и др.

Кадастровые работы.

Обеспечение работ по землеустройству.

Сельскохозяйственное применение - определение координат сельхозтехники с целью внесения удобрений по заранее заготовленным картам, привязка в ходе уборки объемов урожая

к конкретным местам поля, выявление, местоопределение и картографирование скоплений сорняков и др.

Экологические исследования: применение координатной привязки разливов нефти вследствие аварий, оценки площадей нефтяных пятен и определения направлений их движений.

Съемка и картографирование всех видов - топографическая, специальная, тематическая.

Сбор материала для ГИС - перспективное самостоятельное направление.

Рядом фирм выпускаются приемники, специально ориентированные на сбор данных для ГИС.

Создание устройств, используемых в качестве поводырей слепых.

Обеспечение инженерно-прикладных работ - мостостроение, прокладка путепроводов, ЛЭП, привязка и вынос в натуру объектов и др.

Спасательно-предупредительные работы - геодезическое обеспечение при бедствиях и катастрофах.

Диспетчерские службы - обеспечение работы пожарных, милиции, скорой помощи, автомобильного и железнодорожного транспорта, где благодаря оптимальному выбору маршрутов и постоянному контролю за движением предвидится значительная экономия денежных средств и времени.

Установка соответствующей аппаратуры на личном автотранспорте. Автомобили экипируют электронными картами, по которым видно, где находится и куда движется автомашина.

Навигация всех видов - воздушная, морская, сухопутная.

Военные и разведывательные сферы. [4]

Таким образом, системы спутникового позиционирования нашли широкое применение. Их пользователями могут быть как военные подразделения, так и гражданские организации.

§4.Глобальная национальная спутниковая система.

ГЛОНАСС – это российская разработка, которая обеспечивает точное позиционирование объекта в пространстве с минимальной погрешностью.

Принципом работы системы является установка терминала- приемно-передающего устройства на объект, координаты которого надо определить.

Для позиционирования терминал подает запрос на спутники. Чем больше спутников ответят на запрос, тем точнее будут определены координаты.

Ответный сигнал поступает в терминал, программный комплекс которого анализирует время задержки для разных спутников. На основе анализа полученной информации определяются координаты объекта, на котором установлен приемник.

При регулярной отправке запросов и анализе ответов система ГЛОНАСС может определять не только положение, но и скорость движения объекта. При движении точность позиционирования снижается, но все равно остается достаточной для привязки координат объекта к электронной карте местности и построения маршрута.

Стоит упомянуть американскую систему позиционирования GPS.

Сравнивая вышесказанные системы можно сказать, что они обе работают на базе группировок из 24 спутников на геостационарных орбитах. Но есть и отличия: Российские спутники двигаются в 3 плоскостях (соответственно, 8 аппаратов на одну орбиту).У спутников GPS выделено 4 орбиты по 6 аппаратов в каждой. Погрешность позиционирования у GPS несколько ниже, но обе системы достаточно точно определяют координаты. Основное преимущество GPS — практически 100% покрытие территории земного шара. ГЛОНАСС полностью покрывает территорию РФ, но за пределами Российской Федерации есть участки, в которых сигнал от спутников очень слабый или полностью отсутствует.

Сложно говорить об однозначном преимуществе одной из двух описанных навигационных систем. Тем более что чаще всего оборудование для удаленного позиционирования делают комбинированным: оно может работать как со спутниками GPS, так и с аппаратурой ГЛОНАСС.

Что такое ЭРА ГЛОНАСС?

Система определения координат с помощью спутников ГЛОНАСС может решать одну из задач– экстренное оповещение об аварии. Для этого в машину устанавливается терминал ЭРА-ГЛОНАСС (УВЭОС) с SIM-картой для работы в мобильной сети, и «тревожная кнопка» для вызова диспетчера. УВЭОС обязательны к установке для всех автомобилей, которые выпускаются в обращение на территорию РФ. Но если новые машины оснащаются терминалами, тревожными кнопками и датчиками на производстве, то при импорте техники владелец обязан за свой счет установить ЭРА-ГЛОНАСС, иначе эксплуатировать машину в РФ будет невозможно.

Сегодня ГЛОНАСС — это не просто навигатор. Сегодня она может использоваться не только владельцами коммерческих предприятий и рядовыми автолюбителями,но и военными (как это было изначально задумано).[5]

Таким образом, спутниковая система ГЛОНАСС является российской разработкой, обеспечивающей точное позиционирование объекта, обладающая индивидуальными характеристиками и решающая ряд инженерных задач.

§5.Спутниковые геодезические измерения

Методика спутниковых измерений заключается в том, что определяется расстояние от приемника навигационной системы до спутника. Полученные данные корректируются, учитывая поправки. Выделяют два режима работы спутниковых систем:

Статические методы .В этом случае приемники неподвижно расположены на заранее определенных точках, координаты которых известны. Эти методы более точные, нодлительны по времени.

Кинематические методы. Эти методы менее точные, но более быстрые, предполагают два приемника – один стоит на месте с известными координатами, а другой передвигается от точки к точке. На оба приемника устанавливается модем, что позволяет в реальном времени использовать режим кинематики.

Первая группа методов используются при построении геодезических сетей, а вторая – при топографической съемке и межевании.

На сегодняшний день спутниковые методы измерений часто используются в таких инженерно-геодезических работах как проектирование, эксплуатация инженерных построек и сооружений, кадастровые съемки, съемки для топографических целей и так далее.[6]

Выполнение высокоточных измерений с помощью спутниковых систем тесно связано со строгими определениями координатных систем, относительно которых выполняются измерения. Измеряемые навигационные параметры спутников и определяемые координаты спутниковых приемников отсчитываются в различных системах координат. В частности, для описания движения спутников используются звездная референцная система (CJS), а для определения положения пунктов, находящихся на земной поверхности, - общеземная референцная система (CTS), Проведенные в этой области исследования свидетельствуют о том, что взаимное положение этих двух координатных систем не остается постоянным с течением времени, а поэтому их взаимосвязь приходится учитывать в каждом сеансе спутниковых измерений с достаточно высокой точностью.

Ориентация координат задается в инерциальных звездных или геодезических системах. При спутниковых измерениях используются, как правило, две системы координат, одна из которых связана с Землей (земная или геодезическая), а другая - с окружающим пространством (небесная или звездная). Для того, чтобы определить положение объекта в земной координатной системе при помощи спутниковой технологии, нужно знать положение спутников в земной системе. Однако эфемериды спутников обычно определяют в небесных координатах, так как уравнения движения спутников формулируются и решаются в небесной системе координат. Поэтому формулы преобразования между земной и небесной координатными системами должны быть известны с высокой точностью. Важной проблемой является также тот факт, что спутниковые данные являются по своей природе общеземными, тогда как наземные геодезические сети, создаваемые на основе спутниковых технологий, могут охватывать как весь земной шар, так и ограниченные регионы земной поверхности. Поэтому правильность установления соотношения между глобальной спутниковой сетью и локальными геодезическими сетями имеет крайне важное значение. [7]

Таким образом, целью спутниковых систем является измерение расстояния от приемника до спутника. Выделяют два основных метода: статический и кинематический, каждый их которых имеет свои задачи и предназначение. Так же следует заметить, что расположение спутника должно распознаваться с высокой точностью с учетом нахождения его в той или иной системе. Время тоже играет немаловажную роль, так как именно с его помощью можно определить точное расстояние от приемника до спутника.

Глава 2.Использование спутниковых систем в кадастре и землеустройстве.

§1.Применение спутниковых систем в кадастре.

При определении координат объектов недвижимости необходимо использовать методы, соответствующие Российскому законодательству в области кадастровых отношений. Исходя из рациональности геодезических определений, обеспечивающих требуемую точность, предпочтение отдается спутниковым методам определения координат.

Решение задач, связанных с позиционированием точек на земной поверхности подразумевает выполнение измерений, определении координат, как уникальных характеристик положения точки на земной поверхности. Данная задача актуальна в различных областях хозяйственной деятельности, а также жизненных ситуациях, при которых необходимо определить свое местоположение. При решении той или иной задачи определение координат производится с различной точностью, в этой связи можно разделить методы измерений, обеспечивающие навигационную и геодезическую точность. Под навигационной точностью понимается точность порядка 5 м и более. Координаты с такой точностью определяются навигационными приборами (например, портативными GPS навигаторами ). Для обеспечения геодезической точности потребуется оборудование, обеспечивающее точность от 2 м . В практике землеустроительных и кадастровых работ определение координат характерных точек границ объекта недвижимости необходимо выполнять с точностью, определенной приказом Минэкономразвития России 518 от 17.08.2012 [9].

Точность определения основных характеристик точек зависит от категории земель и имеет значения от 5 м для земель лесного и водного фондов и земель запаса до 0,1 м для земель населенных пунктов. В упомянутом приказе для обеспечения требуемой точности могут быть использованы различные методы, такие как

геодезический (основанный на наземных способах определения координат таких как триангуляция, трилатерация, полигонометрия и засечки);

спутниковый (основанный на методах, использующих для определения местоположения точек системы ГНСС);

фотограмметрический (основанный на использовании фотопланов, полученных по результатам аэрофотосъемки и данных дистанционного зондирования Земли);

картометрический метод (определения координат выполняются с использованием существующего картографического материала);

аналитический, при котором координаты точек вычисляются как функции параметров геометрически связанных элементов.

Применение картометрического метода для определения координат точек имеет ограничение в зависимости от того или иного объекта недвижимости. Применение геодезического метода дает требуемую точность в зависимости от применяемых приборов и методик измерений. Для расчета точности определения координат применяется известная в математике и геодезии формула вычисления средней квадратической ошибки функции измеренных величин.

В геодезических методах координаты точек границы объекта недвижимости определяются по данным геодезических измерений, как правило, из решения прямой геодезической задачи. По формуле вычисления средней квадратической ошибки можно определить средние квадратические ошибки координат. Так же вычисляются средние квадратические ошибки вычисления абсциссы и ординаты точки границы ,средние квадратические ошибки определения исходной точки, средние квадратические ошибки определения горизонтального проложения и дирекционного угла , определяемый дирекционный угол и горизонтальное проложение измеренной линии.

Другими словами, для того, чтобы ошибки положения характерной точки границы объекта недвижимости соответствовали точности категории земель, необходимо подбирать методы геодезических определений, основываясь на применении формул ,о которых было сказано ранее. При этом необходимо учитывать геометрические особенности геодезических построений, точность геодезических измерений, которая в свою очередь зависит от факторов, влияющих на точность измерений. Если в случае применения геодезического метода средние квадратические ошибки могут быть рассчитаны однозначно, согласно теории ошибок геодезических измерений, то спутниковые методы определения координат точек требуют дополнительных исследований.

Точность определения координат зависит от методов спутниковых определений. С точки зрения теории спутниковых определений существует два метода: абсолютный и относительный. Абсолютный метод обеспечивает навигационную точность и не применяется в практике кадастровых работ. Относительный метод позволяет определить положение спутникового приемника (ровера) относительно другого приемника (базового), установленного как правило на пункте с известными координатами. В практике спутниковых определений наиболее часто используются относительные режимы «статика», «быстрая статика» и «кинематика», позволяющие обеспечить геодезическую точность измерений. При установлении на местности границ между субъектами Российской Федерации, границ муниципальных образований, населенных пунктов узловые точки таких границ, а также ближайшие к ним характерные точки границ закрепляются долговременными межевыми знаками и используются в качестве пунктов опорной межевой сети.

Координаты пунктов ОМС, главным образом, определяются в режиме «статика» . В случае проведения землеустройства по определению границы субъекта Российской федерации, границы муниципальных образований, которые могут проходить по различным категориям земель узловые точки и ближайшие к ним необходимо определять в режиме «статика», а остальные точки в зависимости от удаления объекта землеустройства от исходных пунктов и категории земель на которой он расположен в режиме «быстрая статика». Поскольку в относительном методе точность определения координат зависит от удаления приемника от базовой станции, особое внимание следует уделить оборудованию пользовательского сегмента ГНСС. Все приборы можно разделить по типу используемой ГНСС на односистемные (GPS, ГЛОНАСС, Galileo) и многосистемные (GPS/ГЛОНАСС, GPS/ГЛОНАСС/ Galileo); по типу принимаемых сигналов кодовые и фазовые; по количеству частот одночастотные ( частота L1), двухчастотные (частоты L1 и L2) и многочастотные ( L1, L2, L5). Максимальное расстояние, которое может быть между приемниками, составляет 15-20 км для одночастотных и до 200 км для двухчастотных приемников.

При использовании режима «быстрая статика» полученные средние квадратические ошибки близки к значениям, заявленным в паспорте прибора, поскольку приемники получают необходимы данные для своего позиционирования независимо друг от друга и обработка измерений производится в специальной программе на этапе постобработки векторов. При использовании режима «кинематика в режиме реального времени» (RTK) определение положения ровера выполняется непосредственно в процессе измерений. В этом случае точность фиксированного решения зависит от способа передачи дифференциальных поправок от базовой станции к роверу и от удаления приемников. Стоит отметить, что съемка на удалении 22 км производилась от дифференциальной базовой станции посредством соединения через Интернет, а в двух других случаях соединение между базовым приемником и ровером осуществлялось по встроенному радиомодему. В настоящее время дифференциальные базовые станции пользуются большой популярностью и также создаются сети таких станций.

Все это связано с тем, что для работы от станции достаточно всего одного приемника. Как показывает анализ в режиме «быстрая статика» при увеличении длины базовой линии расхождение значений средних квадратических ошибок увеличивается незначительно. Анализ режима «RTK» показывает, что в случае работы от дифференциальной базовой станции при передачи данных через Интернет точность получаемых координат выше, чем при работе от базового приемника по радиосигналу, даже не смотря на значительные различия в расстояниях. Распространение УКВ в крупных городах с плотной застройкой, связано с определенными трудностями при их приеме ввиду с возникновением эффекта экранирования. В результате этого в точку приема могут приходить несколько сигналов, один прямой (основной) и один или несколько отраженных. Отраженные сигналы придут в точку приема с разными задержками и с разными амплитудами. Суммарный сигнал в данном случае будет уже амплитудночастотно- модулированным. Это приводит иногда к недопустимо большим искажениям. В результате этих искажений точность определения местоположения ровера относительно базового приемника снижается при увеличении расстояния. Соединение ровера с дифференциальной базовой станцией может осуществляться посредство GSM-модема или по сети Wi-Fi. В данном случае сигнал не искажается. Однако, стоит отметить следующее: при работе от базовой станции на расстоянии 48 км определялись координаты пункта опорной межевой сети и полученный результат разошелся со сведениями Росреестра более чем на 0,5 м. Сказать с уверенностью в чем причина нельзя. Возможно ошибка в сведениях Росреестра, возможно ошибка при калибровке базовой станции относительно пунктов государственной геодезической сети. Проблема достаточно серьезная и требует тщательного анализа и изучения.

Проблема применения дифференциальных базовых станций для целей кадастровых работ сопряжена с тем, что базовая станция в этом случае не является пунктом опорной межевой сети и зачастую неизвестна точность определения положения этой дифференциальной станции, поскольку пользователю неизвестно какие пункты были использованы при калибровке. Кроме того, в крупных городах функционирует несколько дифференциальных станций, которые не всегда объединены в единую сеть, а функционируют как отдельные пункты, координаты которых определены в системе WGS-84. Определение координат роверов относительно этих станций выполняется с очень высокой точностью .В этой связи говорить о точности применения спутниковых методов в практике кадастровых работ невозможно без решения проблемы обоснования точности дифференциальных базовых станций в системе координат, принятой для целей ведения кадастра.

В частности в разделе "Исходные данные" должны быть указаны сведения не менее чем о трех пунктах государственной геодезической сети или опорной межевой сети, использованных при выполнении кадастровых работ.

"Исходные данные" в отношении использованных при подготовке межевого плана сведений о геодезической основе для пунктов государственной геодезической сети и пунктов опорной межевой сети указываются наименование и реквизиты документа о предоставлении данных, находящихся в федеральном картографо-геодезическом фонде. Согласно этим изменениям включать дифференциальную базовую станцию в список исходных пунктов при подготовке межевого плана нельзя, если сведения о ней отсутствуют в картографо-геодезическом фонде Росреестра. [8]

Таким образом, большее предпочтение определения координат отдается спутниковым методам. В зависимости от точности выделяют геодезический, спутниковый, фотограмметрический, картометрический и аналитический методы. В данном параграфе рассмотрены некоторые методы, ход выполнения работ ,зависимость от конкретных факторов, а также проблемы, возникающие при выполнении работ.

§2.Общие технические требования выполнения геодезических и землеустроительных работ.

К методам и технологиям выполнения геодезических и землеустроительных работ с использованием аппаратуры потребителей ГНСС предъявляют следующие требования:

достижение необходимой полноты, плотности и точности определения геодезических данных, характеризующих пространственное положение определяемых объектов;

обеспечение достаточно высокой производительности работ, характеризуемой количеством определяемых объектов в единицу времени;

учет действующих инструкций и наставлений по выполнению геодезических и землеустроительных работ с использованием аппаратуры потребителей ГНСС.

Методы и технологии выполнения геодезических и землеустроительных работ с использованием аппаратуры потребителей ГНСС должны обеспечивать:

использование технологий автономного, дифференциального и относительного позиционирования по сигналам ГНСС;

прием и обработку сигналов навигационных спутников ГНСС (ГЛОНАСС, GPS) на двух частотах;

прием и обработку дифференциальных поправок от корректирующих станций для повышения точности получения абсолютных координат определяемых объектов;

проведение и обработку кодовых и фазовых измерений;

проведение рекогносцировки района геодезических или землеустроительных работ;

определение объемов геодезических или землеустроительных работ, выполняемых с использованием аппаратуры потребителей ГНСС по видам, с указанием методов выполнения и контроля этих работ, а также ожидаемых трудозатрат;

планирование сеансов наблюдений навигационных спутников;

сбор, накопление и хранение полученной измерительной информации;

первичную обработку, оценку точности и качества полученной измерительной информации;

расчет и введение в измерения необходимых редукционных поправок;

конвертирование массивов измерительной информации и данных ее обработки в различные форматы;

оценку и контроль метрологических характеристик используемой аппаратуры потребителей ГНСС;

расчет условий видимости спутников и геометрического фактора, характеризующей влияние геометрии совокупности наблюдаемых спутников ГНСС на точность позиционирования определяемого объекта, по данным альманаха, принимаемого аппаратурой потребителя ГНСС; и другие.

Рекогносцировка района работ проводится с целью определения на месте готовности объектов геодезических или землеустроительных работ к проведению этих работ. Технологический процесс рекогносцировки должен предусматривать:

оценку исходной геодезической основы (наличие пунктов государственных и специальных геодезических сетей, состояние их центров, пути подъезда к пунктам);

выбор мест размещения определяемых объектов и мест для закладки соответствующих центров;

оценку условий наблюдения навигационных спутников (наличие помех естественного и искусственного происхождения, в том числе радиопомех).

Планирование сеансов наблюдений проводится с целью набора измерительной информации в оптимальном составе, объеме и качестве для достижения требуемой точности позиционирования определяемых объектов имеющимися силами и средствами в заданные сроки. Технологический процесс планирования сеансов наблюдений должен включать:

составление прогноза видимости спутников на участке работ;

предварительную оценку качества позиционирования определяемых объектов;

составление схемы передвижения между определяемыми объектами

Геодезические и землеустроительные работы, как правило, должны выполняться с использованием аппаратуры потребителя, работающей на двух частотах по сигналам двух ГНСС (российской системы ГЛОНАСС и американской системы GPS) и обеспечивающей проведение как кодовых, так и фазовых измерений.
Геодезическая аппаратура потребителей ГНСС, используемая для производства геодезических и землеустроительных работ на основании действующего законодательства, должна быть аттестована и поверена в соответствии с требованиями нормативных документов.

Сеансы наблюдений навигационных спутников должны проводиться в соответствии с руководством по эксплуатации используемой аппаратуры потребителя ГНСС. Обработка измерительной информации должна выполняться в соответствии с документацией на используемое программное обеспечение. Используемое программное обеспечение должно соответствовать применяемой технологии позиционирования.

Аппаратно-программный комплекс, используемый для позиционирования определяемых объектов, должен иметь следующую минимальную комплектацию:
1) при автономном позиционировании - отдельный спутниковый приемник с антенной и накопителем измерительной информации; вычислительное устройство; программное обеспечение функционирования аппаратуры, сбора и обработки измерительной информации;
2) при дифференциальном позиционировании:
базовую станцию, в состав которой входит аппаратура приема навигационной информации, формирования и выдачи дифференциальных поправок в стандартном формате по наблюдениям навигационных спутников, а также радиопередающее устройство для транслирования полученных дифференциальных поправок в заданном диапазоне расстояний и направлений; мобильную станцию, в состав которой входит спутниковый приемник с антенной, накопителем измерительной информации;
радиоприемное устройство для приема дифференциальных поправок;
вычислительное устройство; программное обеспечение функционирования аппаратуры, сбора и обработки измерительной информации, в том числе дифференциальных поправок;
3) при относительном позиционировании;
базовую станцию, состоящую из спутникового приемника с антенной и накопителя измерительной информации;
мобильную станцию в составе: спутникового приемника с антенной, вычислительного устройства с накопителем измерительной информации и программного обеспечения функционирования приемника в заданном режиме, предварительной обработки и оценки качества измерительной информации, решения различных сервисных задач.
Процесс обработки измерительной информации, полученной при выполнении геодезических и землеустроительных работ с использованием аппаратуры потребителя ГНСС, в общем случае должен состоять из двух основных этапов - предварительной обработки и окончательной обработки.
Основные действия, выполняемые на этапе предварительной обработки измерительной информации:

введение в измерительную информацию необходимых поправок;

фильтрация и сглаживание измерительной информации,

отбраковка аномальных измерений,

оценка качества измерительной информации и ее пригодности к дальнейшей обработке.

Примечание - При необходимости в измерительную информацию вводятся следующие поправки, обеспечивающие: редукцию измеренных псевдодальностей к центру пункта наблюдения и центру масс наблюдаемого спутника; учет вращения Земли; учет влияния ионосферной рефракции и задержки навигационного сигнала в тропосфере.

Основные действия, выполняемые на этапе окончательной обработки измерительной информации при автономном позиционировании:

составление по предварительным координатам определяемого объекта уравнений поправок для измеренных псевдодальностей по всем наблюдаемым навигационным спутникам в единой геоцентрической системе координат (WGS-84, ПЗ-90) с учетом ограничений по углу места;

решение составленной системы уравнений поправок по МНК с вычислением поправок к МШВ относительно СШВ и поправок к предварительным координатам, а также оценок точности (СКП) полученных поправок;

вычисление абсолютных координат определяемого объекта с учетом полученных поправок к его предварительным координатам.

Примечания:

Координаты навигационных спутников вычисляют на основе бортовых эфемерид, передаваемых в навигационных сигналах, по алгоритмам, установленным интерфейсным документом для соответствующей ГНСС;

2)Для повышения точности определения координат используют уточненные эфемериды навигационных спутников;

3)При совместной обработке наблюдений спутников ГЛОНАСС и GPS в уравнениях поправок измеренных псевдодальностей дополнительно учитывают расхождения системных шкал времени двух ГНСС.

Основные действия, выполняемые на этапе окончательной обработки измерительной информации при дифференциальном позиционировании, соответствуют схеме окончательной обработки данных автономного позиционирования с учетом дифференциальных поправок в измерениях кодовых псевдодальностей.
Основные действия, выполняемые на этапе окончательной обработки при относительном позиционировании по фазовым измерениям:

вычисление вторых разностей фазовых измерений на частоте свободной от влияния ионосферной рефракции для исходного пункта и определяемого объекта;

составление уравнений поправок вторых разностей фазовых измерений;

решение системы уравнений поправок по МНК, получение предварительных значений разностей координат и систематического смещения вторых разностей фазовых измерений (на интервале отсутствия срывов слежения за фазой и потерь циклов фазы) с оценкой точности определяемых параметров;

восстановление потерянных циклов фазы, разрешение фазовой неоднозначности и корректировка фазовых измерений по специальным методикам;

составление и решение уравнений поправок по МНК для вторых разностей скорректированных фазовых измерений на частоте, свободной от влияния ионосферной рефракции с оценкой точности определяемых параметров.

Точность позиционирования определяемых объектов должна оцениваться по результатам предварительной обработки измерительной информации и по результатам независимого контроля, предусматривающих проведение контрольных измерений в пунктах с известными координатами.
Для повышения точности и достоверности результатов позиционирования должны, по возможности, применяться следующие методические приемы:

ослабление влияния помехообразующих факторов, в первую очередь, местных помех прохождению радиосигналов наблюдаемых навигационных спутников и эффекта многолечевости;

увеличение количества одновременно наблюдаемых навигационных спутников;

увеличение количества и продолжительности сеансов наблюдений на определяемом объекте;

увеличение количества базовых линий, определяемых с одного пункта;

синхронизация наблюдений на смежных пунктах;

обработка измерительной информации с использованием более точных эфемерид наблюдаемых навигационных спутников;

возможно более полный учет корреляционных зависимостей при обработке комбинированных измерений, в частности, вторых разностей кодовых псевдодальностей;

повышение точности центрирования, ориентирования и определения высоты фазового центра антенны;

повышение тщательности планирования наблюдений на определяемых объектах.[10]

Таким образом, к методам и технологиям выполнения геодезических и землеустроительных работ предъявляют ряд требований, связанных с геодезическими данными, производительностью работы и применяемой аппаратурой. Планирование сеансов наблюдений, которое должно производиться по определенным правилам, осуществляется с целью набора измерительной информации, которая , в свою очередь, повышает точность позиционирования. Ряд требований, касающихся аппаратуры потребителей ГНСС, процесс рекогносцировки местности и предписанные требования, этапы обработки полученной информации – все это неотъемлемая часть геодезических и землеустроительных работ.

Заключение.

В ходе работы были сделаны следующие выводы, что еще в середине прошлого века появилась потребность в появлении спутниковых систем. На их разработку ушло несколько десятков лет, но благодаря научно-техническому прогрессу на сегодняшний день существует несколько навигационных систем , одна из которых ГЛОНАСС – российская разработка, которая обеспечивает точное позиционирование объекта в пространстве с минимальной погрешностью.

Также с появлением спутниковых технологий значительно изменились традиционные методы проведения полевых и камеральных работ. Главные решенные задачи – это увеличение точности измерений, экономия времени, ведь съёмка приобрела такие качества как глобальность, оперативность, всепогодность, оптимальная точность и эффективность .

Системы спутникового позиционирования актуальны во многих сферах. Их целью спутниковых систем является измерение расстояния от приемника до спутника. Выделяют два основных метода: статический и кинематический, каждый их которых имеет свои задачи и предназначение. Так же следует заметить, что расположение спутника должно распознаваться с высокой точностью с учетом нахождения его в той или иной системе. Время тоже играет немаловажную роль, так как именно с его помощью можно определить точное расстояние от приемника до спутника. Существует несколько методов определения координат, которые различаются по точности и алгоритму решения инженерных задач .Также рассмотрены случаи возникновения проблем при выполнении работ.

Так же в работе указаны общетехнические требования к выполнению геодезических и землеустроительных работ. Выяснено, что к методам и технологиям выполнения геодезических и землеустроительных работ предъявляют ряд требований, связанных с геодезическими данными, производительностью работы и применяемой аппаратурой. Планирование сеансов наблюдений, которое должно производиться по определенным правилам, осуществляется с целью набора измерительной информации, которая , в свою очередь, повышает точность позиционирования. Ряд требований, касающихся аппаратуры потребителей ГНСС, координат, процесс рекогносцировки местности и предписанные требования, этапы обработки полученной информации – все это важная часть ,касающаяся геодезических и землеустроительных работ.

Список использованной литературы.

История возникновения спутниковых систем https://studopedia.ru/12_8862_istoriya-sozdaniya-sputnikovih-sistem-svyazi.html

История развития спутниковых систем и технологий позиционирования

https://studopedia.ru/2_39226_lektsiya--osnovi-sputnikovogo-pozitsionirovaniya.html

021301.62 Конспект лекций по дисциплине «Основы спутникового позиционирования»

Применение спутниковых технологий в прикладной геодезии

https://otherreferats.allbest.ru/geology/00861564_1.html

Глобальная национальная спутниковая система

http://eraglonass.ru/sistema-glonass-chto-eto-i-kak-rabotaet/

Спутниковые геодезические измерения http://ggspb.org/inzhenerno-geodezicheskie-izyskaniya/sputnikovye-izmereniya/

Ал. Генике, Г.Г.Побединский, «Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии», Издание 2-е, переработанное и дополненное Москва Картгеоцентр 2004

УДК 528.4 «Применение систем ГНСС при производстве кадастровых работ»

Е.А. Акулова, И.В. Назаров https://docplayer.ru/26525188-Primenenie-sistem-gnss-pri-proizvodstve-kadastrovyh-rabot.html

О требованиях к точности и методам определения координат характерных точек границ земельного участка, а также контура здания, сооружения или объекта незавершенного строительства на земельном участке: Приказ Министерства экономического развития Российской Федерации (Минэкономразвития России) от 17 августа 2012 г. N 518 г. /г.москва [Электронный ресурс]. http://www.rg.ru/2013/01/16/trebovaniya-dok.html.

ГОСТ Р 53611-2009 Глобальная навигационная спутниковая система. Методы и технологии выполнения геодезических и землеустроительных работ. Общие технические требования

http://docs.cntd.ru/document/1200080740

Просмотров работы: 850