CC BY
221
УДК 528.389:629.783
А.П. Карпик, В.А. Середович, К.М. Антонович, Л.Г. Куликова СГГ А, Новосибирск
ЭТАЛОННЫЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ ПОЛИГОН СГГА - УНИКАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Дается описание уникального геодезического полигона, предназначенного для метрологических поверок разнообразной геодезической аппаратуры, в том числе спутниковых приемников.
A.P. Karpik, V.A. Seredovich, K.M. Antonovich, L.G. Kulikova Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
THE ETALON GEODETIC GROUND OF SSGA AS UNIQUE OBJECT OF THE RF EDUCATION SYSTEM
The description of unique geodetic ground for metrological verification of various geodetic hardware including satellite receivers is given.
Введение
Рособразованием, начиная с 2005 г., в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» осуществляется поддержка уникальных объектов системы образования. Санкт-Петербургской лесотехнической академией осуществляется работа по созданию информационно-поисковой системы «Уникальные объекты высшей школы Рособразования», которая будет доступна широкому кругу пользователей. Ректором академии было принято решение о внесении Полигона геодезического эталонного Сибирской государственной геодезической академии (ПГЭ-СГГА) в эту базу данных.
История создания, основные события
В практике геодезических работ всегда была актуальной проблема метрологической аттестации измерительной аппаратуры. Она связана с тем, что для подтверждения метрологических характеристик аппаратуры необходимо иметь эталоны значительно более высокой точности чем поверяемая аппаратура. В 1976 г. для поверок дальномеров и тахеометров был создан метрологический базис длиной 1104 м из 18 геодезических пунктов с высокой степенью устойчивости. Впоследствии он получил название Базис Издревинский эталонный (БПЭ им. О.П. Сучкова, по имени ученого, создавшего этот базис и разработавшего концепции измерений на нем) [1].
Проблема метрологической аттестации обострилась в начале 1990-х годов, когда на рынке геодезической аппаратуры появились приемники, работающие по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС (Россия) и GPS NAVSTAR (США). Точность спутниковых измерений была в десятки раз выше точности традиционных геодезических
методов, а расстояния, на которых проводились такие измерения, могли достигать десятков и сотен километров. Для метрологических поверок спутниковой аппаратуры Издревинского базиса уже было недостаточно. Для решения возникшей проблемы была создана геодезическая сеть ПГЭ-СГГА. Для ее создания потребовалось не только заложить геодезические пункты, пригодные для наблюдений спутниковой аппаратурой, но также разработать методики измерений, их обработки, методики поверки аппаратуры, провести сами измерения и решить целый ряд других научных и прикладных проблем.
В качестве основы для построения ПГЭ было предложено использовать государственную геодезическую сеть (ГГС) в районе г. Новосибирска. Однако пункты ГГС не всегда удовлетворяли таким функциональным требованиям как доступность в любое время года, открытость радиогоризонта на пункте. Поэтому сеть ПГЭ-СГГА включает как пункты ГГС, так и вновь заложенные пункты.
Другой проблемой явилось определение характера разломов земной коры в районе предполагаемого расположения ПГЭ, так как именно отсутствие разломов в первую очередь гарантировало устойчивость пунктов на длительном интервале времени. Для проектирования сети были привлечены данные геологии. Их изучение показало, что ближайшие окрестности Новосибирска свободны от глубинных разломов земной коры (сказать уверенно не дает невысокая точность опознания этих образований, они локализуются с точностью порядка 10 км, в лучшем случае). В то же время, имеется локальный разлом вдоль восточного берега Обского водохранилища, ориентированный по линии Искитим - Кемерово, а также разлом, отстоящий к западу от Новосибирска на расстояние около 100 км и ориентированный в северовосточном направлении. В результате был сделан вывод о том, что наиболее благоприятными как в геологическом отношении, так и в физикогеографическом отношении территориями для размещения ПГЭ являются: Коченевское направление (к западу от Новосибирска вдоль автомобильной трассы Новосибирск - Омск) и Ордынское направление (к югу от Новосибирска вдоль автомобильной трассы Новосибирск - Камень-на-Оби) [2].
В итоге появился геодезический полигон, на котором имеется вся доступная в настоящее время геодезическая информация: расстояния, превышения и углы между пунктами, координаты в различных общеземных и референцных системах отсчета, параметры гравитационного поля Земли (ГПЗ), астрономические координаты и азимуты, магнитные азимуты. На территорию ПГЭ получены трансформанты гравитационного потенциала Земли: отклонения отвеса, аномалии высоты в общеземной и референцной системе. На сети полигона выполнено несколько циклов измерений. Сеть полигона постоянно совершенствуется. Это дает возможность проводить не только метрологическую аттестацию традиционной спутниковой аппаратуры, но также вести разнообразные научные исследования. На рис. 1 представлена схема сети ПГЭ-СГГА [3, 4].
Рис. 1. Схема эталонного пространственного полигона для поверки
геодезической аппаратуры
Назначение
Полигон геодезический эталонный ПГЭ-СГГА предназначен для проведения производственных практик у студентов геодезистов и астрономов, на материалах, полученных на ПГЭ, выполнено более 20 дипломных работ, защищено 2 кандидатских диссертации, 1 докторская и готовятся к защите 3 кандидатских работы. В последнее время на полигоне проводятся испытания и поверка средств измерений, которые заключаются в подтверждении паспортной точности и допуска к эксплуатации следующих геодезических приборов: навигационной и геодезической спутниковой приемной аппаратуры, астрономических и гироскопических теодолитов, свето- и радиодальномеров, гравиметров и буссолей [5].
Принцип работы Полигона заключается в сравнении параметров, полученных средствами измерений, с эталонными значениями соответствующих параметров. Метрологические параметры Полигона включают в себя геоцентрические координаты пунктов геодезической сети, приращения координат между этими пунктами, длины линий, горизонтальные углы, высоты, астрономические широты, долготы и азимуты, нормальные высоты и их разности, ускорения силы тяжести и магнитные азимуты.
Уникальность
Уникальностью полигона является его специальная многофункциональность. Полигон является единичным эталоном 2-го разряда,
в 2009 г. прошел испытания на тип средств измерений (бессрочное свидетельство об утверждении типа № RU.E. 27.007. A № 36958), зарегистрирован в государственном реестре средств измерений под № 41903-09 и допущен к применению в Российской Федерации для поверки средств измерений длины и плоского угла (светодальномеров, тахеометров, нивелиров, измерительных лент, буссолей, навигационной и геодезической аппаратуры пользователей глобальных навигационных спутниковых систем) с погрешностью измерения расстояния ± (2+0,5- 10'6L) мм, где L - расстояние между пунктами.
Многофункциональность полигона характеризуется тремя отраслями:
- Образовательной - учебные и практические мероприятия по подготовке и переподготовке кадров с целью освоения новых приборов и технологий;
- Научной - экспериментальные исследования новых технологий и методов (спутниковых геодезических измерений, наземных топографических съёмок, цифрового геометрического нивелирования, разработка принципов построения локальных метрологических полигонов, совершенствование конструкции эталонных линейных и пространственных базисов и разработка технологии метрологического контроля их линий с помощью СПА ) решения научных и прикладных задач современной четырехмерной (пространственновременной) геодезии;
- Промышленной - поверки (периодические и первичные при выпуске из производства, первичные при ввозе по импорту, первичные после ремонта) и метрологические испытания в полевых условиях геодезических средств измерений, используемых в различных отраслях промышленности.
В 2006 г. на полигоне СГГА начала функционировать постоянно действующая базовая ГНСС станция. Целью этого проекта является обеспечение непрерывными ГНСС данными всех заинтересованных потребителей с возможностью удалённого доступа к ним через Интернет. Базовая станция была создана при поддержке Новосибирского филиала компании НАВГЕОКОМ. Ядром системы является двухчастотный ГНСС приёмник (с 2006 г. Trimble 5700, с 2008 г. Trimble Net R5), работающий под управлением программного обеспечения Trimble GPSBase. Приёмник круглосуточно записывает в компьютер данные для постобработки в формате RINEX с интервалом в 5 секунд. Продолжительность одного файла данных составляет 2 часа, после чего он архивируется и выкладывается в Интернет на FTP сервер. В среднем размер одного файла составляет 500 Кб. Постоянно действующая базовая станция поддерживает работу в режиме реального времени (RTK) с передачей поправок через GPRS.
К основным мероприятиям необходимые для развития полигона авторы относят:
- Разработку и внедрение нормативных документов на методики поверки уникального объекта (полигона) и средств измерений в условиях функционирования сети активных базовых станций;
- Метрологическую аттестацию комплекта прибора, например, приемник с антенной и программным обеспечением, используемым для обработки результатов наблюдений и работающим со многими ГНСС.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Антонович, К.М. Особенности метрологической аттестации геодезических пространственных эталонных базисов и полигонов [текст] / К.М. Антонович, Л.Г. Куликова,
В.Д. Лизунов, Ю.В. Сурнин, О.П. Сучков // Законодательная метрология, № 4, 1998. - С. 21 - 23.
2. Антонович К.М. Первые результаты реализации проекта эталонного калибровочного полигона для метрологической аттестации спутниковой аппаратуры [Текст] / К.М. Антонович, Ю.В. Сурнин, В.А. Середович и др. // Сферы применения GPS-технологий. Межд. науч.-техн. конф. Тезисы докладов. Новосибирск: СГГА, 21-23 ноября 1995. - С. 99-100.
3. Антонович, К.М. Пространственный эталонный полигон для метрологической аттестации GPS-аппаратуры (опыт создания) [Текст] / К.М. Антонович, В.А. Ащеулов, Ю.В. Сурнин, В.А. Скрипников // Вестник СГГА, вып. 4, Новосибирск: СГГА, 1999. - С. 8 - 13
4. Антонович, К.М. Эталонный пространственный полигон СГГА: аттестация 2004 [Текст] / К.М. Антонович, Ю.В. Сурнин, А.Н.Клепиков, Е.К. Фролова // Материалы 7-й межд. Конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2004, Новосибирск, 21-24 сент. 2004. Том 3. Новосибирск: НГТУ, 2004. - С. 259-262.
5. Середович, В.А. Метрологическому полигону СГГА - 10 лет [Текст] /В.А. Середович, Ю.В. Сурнин, К.М. Антонович, Л.Г. Куликова // ГЕ0-Сибирь-2005. Т. 1, Геодезия, картография, маркшейдерия: Сб. материалов научн. конгресса «ГЕО-Сибирь-2005», 25-29 апреля 2005 г. Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2005. - С. 122-126.
© А.П. Карпик, В.А. Середович, К.М. Антонович, Л.Г. Куликова, 2010
