CC BY
85
УДК 528.344:629.783
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ КООРДИНАТ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ПУНКТА ПО ИЗМЕРЕНИЯМ ГЛОНАСС
Николай Кириллович Шендрик
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, заведующий лабораторией кафедры физической геодезии и дистанционного зондирования, тел. (913)739-55-17, e-mail: snk_aig@mail.ru
На примере отдельного пункта выполнены определения координат по спутниковым измерениям ГЛОНАСС. В эксперименте были задействованы спутниковый приемник SIGMA, установленный на определяемом пункте NSKN, и программное обеспечение GIODIS фирмы JAVAD, которые позволяют корректно принимать и обрабатывать измерения ГЛОНАСС. В качестве исходных пунктов были использованы постоянно действующие базовые станции Новосибирской области и пункты Международной геодинамической сети. Эталонные значения координат для определяемого пункта были получены по измерениям GPS с помощью программы «Trimble Business Center». Результаты эксперимента показали, что при удалении исходных пунктов до 500 км определения координат и высот пунктов по измерениям отдельно ГЛОНАСС и отдельно GPS сопоставимы по точности.
Ключевые слова: координаты геодезического пункта, эталонные координаты, измерения ГЛОНАСС, приемник SIGMA, программное обеспечение GIODIS.
THE RESULTS OF EXPERIMENTAL DEFINITION OF COORDINATES OF GEODETIC POINTS GLONASS MEASUREMENTS
Nikolai K. Shendrik
Siberian State University Geosystems and Technology, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhot-nogo St., Head of the Laboratory of the Department Physical Geodesy and Remote Sensing, tel. (913)739-55-17, e-mail: snk_aig@mail.ru
For example, a separate item is made to determine the coordinates of satellite measurements of GLONASS. Were involved in experiment - SIGMA satellite receiver, installed on the designated item NSKN, and software GIODIS company JAVAD that allow to correctly receive and process GLONASS measurements. As the source points were used permanent base station of the Novosibirsk region and the International geodynamic network. The reference coordinates to the designated point were obtained by GPS measurements with the help of the program "Trimble Business Center". The experimental results showed that the removal of the starting points to determine the coordinates of 500 km and heights of points on the measurement of individual separate GPS and GLONASS are comparable in accuracy.
Key words: geodesic coordinates of the point, reference coordinates, measurements GLONASS, receiver SIGMA, software GIODIS.
На современном этапе развития глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) производители спутниковой аппаратуры и программного обеспечения (ПО) стараются максимально использовать совместные измерения по
всем доступным спутниковым системам ГНСС и геостационарным спутникам, например WAAS. Реализация такого подхода позволяет получать несомненные выгоды в применении спутникового оборудования как в качественном отношении по точности, так и по времени решения задач определения координат пунктов в различных режимах и условиях работы аппаратуры.
Тем не менее, можно указать на ряд аспектов, когда важно знать аналогичные характеристики того или иного оборудования и ПО только определенной ГНСС, в частности, системы ГЛОНАСС. Понятно, что это обусловлено необходимостью обеспечения безопасности страны в период форс-мажорных ситуаций.
Производителем, выпускающим наиболее передовые, по своим возможностям, спутниковые приемники геодезического класса и соответствующие ПО, является фирма JAVAD. В июне 2009 г. фирма объявила [1], что разработала технологию точного учета задержек спутниковых сигналов ГЛОНАСС в трактах приемников и, соответственно, корректную обработку измерений в предлагаемых в настоящее время фирмой программах Justin и Giodis.
Целью настоящего эксперимента является опытная проверка возможностей работы спутниковой аппаратуры и программы Giodis по спутниковым измерениям исключительно по системе ГЛОНАСС и, соответственно, точности определения координат по сравнению с результатами, полученными по GPS-измерениям.
Эксперимент выполнялся в два этапа:
1) определение эталонных координат пункта NSKN (СГУГиТ, Новосибирск) по измерениям GPS;
2) определение координат пункта NSKN по измерениям ГЛОНАСС.
В процессе проведения эксперимента были использованы две системы отсчета:
- ITRF2005 на эпоху 2010.7630 [2] для вариантов, в которых в качестве исходных брались пункты постоянно действующих базовых станций (ПДБС) НСО;
- WGS-84 на эпоху 2014.9603 для вариантов, в которых исходными являлись пункты МГС.
Схемы расположения исходных пунктов для получения эталонных координат пункта NSKN в двух системах отсчета приведены на рисунках 1 и 2. В системе исходных пунктов ПДБС НСО, с целью обеспечения независимости базовых линий в замкнутых фигурах спутниковой сети, взяты суточные сеансы GPS-измерений для радиальных линий за 18 января 2015 г. и за 6 октября 2014 г. для замыкающих линий (рис. 1).
В системе исходных пунктов МГС применена радиальная схема спутниковой сети (рис. 2) с использованием сеансов GPS-измерений в течение трех суток (17-19 января 2015 г.). Точность определения эталонных координат в обеих системах отсчета составила менее ±10 мм по каждой координате.
Рис. 1. Схема расположения исходных пунктов спутниковой сети ПДБС НСО
Рис. 2. Схема расположения исходных пунктов спутниковой сети МГС
В течение всего эксперимента на определяемом пункте NSKN работал спутниковый приемник SIGMA. На пунктах ПДБС НСО установлены ГНСС-приемники фирмы Leica, работающие в режиме совместных измерений GPS/ГЛОНАСС, а на пунктах МГС - спутниковые приемники самых разных производителей. В частности, на пунктах ARTU (Екатеринбург) и NRIL (Норильск) установлены приемники Astech, которые выполняют измерения только по системе GPS. Выделение измерений по конкретной ГНСС там, где выполнялись совместные измерения GPS/ГЛОНАСС, производилось из файлов RINEX с помощью программы TEQC и программ, разработанных автором с оценкой качества по показателю Pks сменяемости созвездий космических аппаратов (КА) за сутки и непрерывности измерений [3]. Результаты оценки качества измерений по непрерывности и показателю Pks приведены в табл. 1-4 в соответствии с планом эксперимента.
Таблица 1
Пропуски измерений и показатели сменяемости созвездий КА GPS на пунктах ПДБС НСО при определении эталонных координат NSKN
Номер п/п Название Пропуски (с) Показатель Pks
пункта файла
1. NSKN nskn018s 0 4.70
2. KOLV kolv0180 0 7.60
3. KOLV kolv2790 0 8.10
4. ISKT iskt2790 0 10.30
5. ISKT iskt0180 0 10.70
6. MHKV mhkv2790 0 11.40
7. MHKV mhkv0180 0 12.80
8. KOCH koch0180 0 16.50
9. KOCH koch2790 0 20.80
Таблица 2
Пропуски измерений и показатели сменяемости созвездий КА GPS на пунктах МГС при определении эталонных координат NSKN
Номер п/п Название Пропуски (с) Показатель Pks
пункта файла
1. NSKN nskn019s 0 4.40
2. NSKN nskn018s 0 4.40
3. NSKN nskn017s 0 4.50
4. IRKJ irkj0190 0 6.00
5. URUM urum0190 0 6.50
6. IRKJ irkj0170 0 6.60
7. ARTU artu0190 0 6.60
8. IRKJ irkj0180 0 6.80
9. ARTU artu0180 0 6.90
10. URUM urum0170 14430 7.40
11. KIT3 kit30190 32460 7.50
12. ARTU artu0170 0 8.10
13. KIT3 kit30170 11610 8.60
14. NRIL nril0170 0 10.20
15. NRIL nril0190 0 10.40
16. NRIL nril0180 0 11.10
Таблица 3
Пропуски измерений и показатели сменяемости созвездий КА ГЛОНАСС на пунктах ПДБС НСО при определении координат КБКК
Номер п/п Название Пропуски (с) Показатель Pks
пункта файла
1. NSKN nskn351g 0 4.50
2. KARA kara3510 0 7.40
3. USTA yst_3510 0 18.30
4. CHAN chan3510 180 18.70
5. TATA tata3510 0 18.90
6. KUPI kupi3510 0 19.20
7. KOCK kock3510 0 21.80
8. MASL masl3510 0 23.10
9. SUZU suzu3510 0 23.30
10. BARA bara3510 0 23.40
11. ISKT iskt3510 0 23.70
12. BOLO bolo3510 0 25.00
13. ORDN ordn3510 0 25.60
14. UBIN ubin3510 60 27.00
15. KOCH koch3510 0 27.70
16. ZDVI zdvi3510 0 28.30
17. CHUL chul3510 0 28.30
18. KOLV kolv3510 0 32.90
19. MHKV mhkv3510 0 33.70
20. KRAS kras3510 0 41.60
Таблица 4
Пропуски измерений и показатели сменяемости созвездий КА ГЛОНАСС на пунктах МГС при определении координат КБКК
Номер Название Пропуски Показатель
п/п пункта файла (с) Pks
1. URUM urum3510 0 4.10
2. NSKN nskn351g 0 4.50
3. POLV polv3510 0 6.70
4. ULAB ulab3510 60 6.90
5. IRKJ irkj3510 0 9.00
6. DAEJ daej3510 0 9.00
7. KIT3 kit33510 0 9.10
Наиболее качественным измерениям соответствуют значения РкБ в интервале значений 4-5 при отсутствии пропусков. По значениям показателя РкБ наименее благоприятными следует отметить измерения на пунктах ПДБС НСО (см. табл. 3). Наибольшие прерывания в измерениях (см. табл. 2) зафиксированы на пунктах МГС ЦЯЦМ (Урумчи, Китай) и К1Т3 (Китаб, Узбекистан).
По существу эксперимента было выполнено четыре варианта расчетов с исходными пунктами ПДБС НСО на различных удалениях от определяемого пункта от 35-60 км до 340-460 км и два варианта с различным числом исходных пунктов МГС на удалениях 1 300-3 250 км. Результаты для всех вариантов вычислений по измерениям ГЛОНАСС получены из суточного сеанса за 17 декабря 2014 г. На рис. 3-8 приведены схемы расположения исходных пунктов относительно определяемого пункта КБКЫ. Оценка качества определения координат пункта по измерениям ГЛОНАСС выполнялась путем сравнения с эталонными значениями. Разности координат ДХ, ДУ и Д2 получены в соответствующей геоцентрической системе отсчета для ПДБС НСО и МГС, о чем было сказано ранее. Значения разностей для каждого из вариантов помещены в нижней части рисунков.
АХ = -0,029 м; ДУ = -0,008 м; Д1 = -0,034 м Рис. 3. Схема расположения исходных пунктов ПДБС НСО в радиусе 35-60 км (вариант № 1)
АХ = -0,026 м; ДУ = -0,013 м; Д1 = -0,033 м Рис. 4. Схема расположения исходных пунктов ПДБС НСО в радиусе 90-120 км (вариант № 2)
АХ = -0,032 м; АУ = -0,012 м; А1 = -0,040 м Рис. 5. Схема расположения исходных пунктов ПДБС НСО в радиусе
110-290 км (вариант № 3)
• УЭТ-ТАЯКА
АХ = +0,011 м; АУ = -0,012 м; А1 = -0,015 м Рис. 6. Схема расположения исходных пунктов ПДБС НСО в радиусе 340-460 км (вариант № 4)
АХ = +0,013 м; АУ = +0,100 м; А1 = +0,135 м Рис. 7. Схема расположения исходных пунктов МГС в радиусе 1 300-3 250 км (вариант № 5)
ДХ = +0,036 м; AY = +0,071 м; AZ = +0,058 м Рис. 8. Схема расположения исходных пунктов МГС в радиусе 1 300-3 250 км (вариант № 6)
Из результатов эксперимента можно сделать следующие выводы:
1) на удалениях определяемого пункта от исходных в пределах до 500 км разности координат из измерений по GPS и по ГЛОНАСС не превышают ±3,5 см;
2) на удалениях от исходных пунктов свыше 1 000 км - разности координат могут достигать 10-15 см;
3) при равных условиях измерения по системе ГЛОНАСС потенциально в состоянии обеспечивать точность определения координат пунктов, сопоставимую с измерениями по GPS [4-7];
4) в интересах обеспечения безопасности страны следует уделить большее внимание разработкам отечественной спутниковой аппаратуры и программам обработки измерений по системе ГЛОНАСС.
Автор выражает благодарность генеральному директору ЗАО «УГТ-Холдинг» А. М. Харитонову (г. Екатеринбург) и директору ООО «Запсибгеодезия» Ю. А. Чермошенцеву (г. Новосибирск) за предоставленное спутниковое оборудование и техническое содействие в проведении эксперимента.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Javad A. The future is not what it used to be [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.javad.com/downloads/javadgnss/publications/AmSurv-2008-06.pdf
2. Шендрик Н. К. Об использовании пунктов Международной геодинамической сети и системы координат ITRF для геодезического обеспечения территорий // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск : СГГА, 2012. Т. 2. - С. 230-235.
3. Шендрик Н. К. Методика оценки качества измерений постоянно действующих базовых станций СРНС // ГЕО-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск : СГГА, 2011. Т. 1, ч. 2. - С. 187-190.
4. Результаты исследований спутниковой геодезической аппаратуры по измерениям ГЛОНАСС / А. П. Карпик, О. В. Твердовский, С. В. Середович, А. П. Решетов, А. А. Стру-ков // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 2. - С. 125-134.
5. Любич М. О., Рычков Д. И. Оценка точности позиционирования с применением оборудования ГНСС компании JAVAD GNSS // Геопрофи. - 2015. - № 1. - С. 39-43.
6. Проблемы обеспечения точности координатно-временных определений на основе применения ГЛОНАСС-технологий / А. С. Толстиков, В. А. Ащеулов, К. М. Антонович, Ю. В. Сурнин // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 2 (18). - С. 3-11.
7. Косарев Н. С., Щербаков А. С. Статистический анализ точности определения положений спутников систем ГЛОНАСС и GPS // Вестник СГГА. - 2014. - Вып. 2 (26). - С. 9-18.
Получено 15.10.2015
© Н. К. Шендрик, 2015
