CC BY
321
УДК 528.5
К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ ДЛЯ СОВРЕМЕННОЙ ГНСС-СЕТИ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
Дилбархон Шамурадовна Фазилова
Астрономический институт имени Улугбека Академии Наук Республики Узбекистан, 100052, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Астрономическая, 33, кандидат физико-математических наукш старщий научный сотрудник отдела прикладных космических исследований, тел. (998-91)227-69-00, e-mail: kitab@intal.uz
Алишер Шамурадович Фазилов
Ташкентский архитектурно-строительный институт, 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 13, доцент кафедры информатики и информационных технологий, тел. (998-90)994-48-15, e-mail: kitab@intal.uz
В статье рассматриваются вопросы построения опорного геодинамического базиса спутниковой сети Узбекистана, развития современных пакетов программ обработки высокоточных измерений.
Ключевые слова: национальная опорная геодезическая сеть, GNSS станция, PPP
ABOUT IMPROVING OF GEODETIC GNSS-BASE OF THE REPUBLIK OF UZBEKISTAN
Dilbarkhon Sh. Fazilova
Ulugh Beg Astronomical Institute of the Uzbek Academy of Sciences, 100052, Republik of Uzbekistan, Tashkent, 33 Astronomicheskaya St., Ph. D., research scientist of Department of Applied Space Researches, tel. (998-91)2276900, e-mail: kitab@intal.uz
Alisher Sh. Fazilov
Tashkent Architectural Building Institute, 100011, Republik of Uzbekistan, Tashkent, 13 Navoi St., Ph. D., senior lecture in Informatics and information technologies sub department, tel. (998-90)994-48-15, e-mail: kitab@intal.uz
In the article the questions of construction of geodetic base of Uzbekistan geodetic network and development of modern packages of software of processing of the high-accuracy measurements are considered.
Key words: national reference geodetic network, GNSS station, PPP.
Государственные геодезические сети имеют важное научное и народнохозяйственное значение. Они должны быть надежно закреплены на местности, рассчитаны на длительный срок службы, а по точности должны удовлетворять требованиям науки, задачам народного хозяйства страны, причем, не только ближайшего, но и сравнительно отдаленного будущего. Для этого их необходимо строить на строго научной основе, причем с наивысшей точностью, достигаемой в массовых измерениях при использовании новейших методов и высокоточной измерительной техники. Многие страны мира (Великобритания,
США, Германия, Швеция, Корея, и др.) уже создали или создают (Россия, Узбекистан) сети постоянно действующих базовых станций для приема распространения спутниковых сигналов и успешно применяют их для решения различных задач, таких как: определение координат пунктов геодезических сетей, геодинамические исследования, создание и обновление топографических и кадастровых карт и планов, привязка центров аэрофотоснимков; определение границ земельных участков, местоположения объектов недвижимости; сбор данных для создания и обновления баз данных ГИС; изыскательские работы, прокладка ЛЭП, трубопроводов; строительство. В настоящее время современная государственная геодезическая сеть (ГГС) РУз неоднородна и не в полной мере отвечает своему назначению - быть носителем единой системы координат на территории страны; часть пунктов утрачена. Все проводимые в настоящий момент измерительные и вычислительные работы носят урывочный характер и не имеют привязки к опорным международным станциям. Нет научнообосно-ванных рекомендаций по инсталляции, обслуживанию, а самое главное по обработке данных, получаемых с новых ГНСС станций. Актуальными научными вопросами являются определение минимального количества опорных станций, разработка методики по развертыванию геодезической сети с учетом территориальных особенностей нашей Республики. Решение проблемы разработки соответствующих технологий для реконструкции и развития систем координат государственных геодезических сетей ставит целый ряд научных задач, среди которых: выбор системы координат и отсчетного эллипсоида, установление связей с системами локальных геодезических координат и общеземной системы координат, определение высот спутниковыми методами, методы совместной обработки спутниковых и наземных сетей и другие. Для решения всех перечисленных проблем, в первую очередь, необходима геодезическая основа, реализующая единую систему пространственных (плановых и высотных) координат на всей территории Узбекистана, отвечающая современным требованиям картографирования и обеспечивающая решение научных и инженерно -технических задач народного хозяйства на высоком научно-техническом уровне. Основной целью, проводимых в настоящей работе исследований, является выработка рекомендаций для определения начальных координат новых станций проектируемой геодезической основы.
В настоящее время в республике в рамках Государственной программы реализуется проект создания национальной геоинформационной системы и ее базового элемента - Государственной геодезической сети, базированной на ГНСС измерениях. В ходе совершенствования геодезической сети предусмотрено создание: системы референцных пунктов(РГП), спутниковой сети 0-го класса (СГС-0), спутниковой сети 1-го класса (СГС-1) [1]. Следует отметить, что в Республике Узбекистан на сегодняшний день успешно на протяжении более 20 лет функционируют два постоянно действующих опорных пункта международной геодинамической сети ЮБ - станции Ташкент(ТЛЗИ) и Китаб(К1Т3) Астрономического института АН РУз.
Результатом расширения успешной кооперации с Центром Исследования Земли Потсдама (GFZ) в данной области стала инсталляция в конце 2012 года новой гидрометеорологической станции на Майданакской обсерватории (MADK) в рамках проекта "Вода в Центральной Азии" (CAWa). Целью данного проекта является содействие центрально-азиатским государствам в создании научно обоснованной и достоверной региональной базы данных для разработки устойчивой стратегии управления водными ресурсами. Будет создана гидрометеорологическая сеть мониторинга и база геоданных Гидрометеорологические ROMPS станции этого проекта имеют в своем составе гидрологические и метеорологические датчики, GNSS приемники. Станция расположена на территории Высокогорной Майданакской обсерватории АИ АН РУз. Станция измеряет различные метеопараметры, включая температуру и влажность воздуха, атмосферное давление, направление и скорость ветра, параметры солнечной радиации, температуру и влажность почвы на глубинах до 1 метра, количество жидких осадков, дополнительно станция снабжена GNSS приемником [2].
При построении национальной геодезической сети Узбекистана точные координаты новых вводимых пунктов сети должны быть определены относительно мировой геодезической системы (WGS-84) или же относительно международной земной опорной системы (ITRF). Спутниковые приемники GPS, используемые в настоящее время при выполнении геодезических работ, обеспечивают определение координат на сантиметровом уровне точности. Для получения такой точности используется относительный метод спутникового позиционирования. Измерения в данном случае проводятся с помощью как минимум двух двухчастотных приемников, причем один из них должен быть установлен на базовой станции с известными координатами. Отсюда следует, что для заданной территории необходимо иметь развитую инфраструктуру сети опорных станций. Осуществление поддержки геодезических работ в полном объеме требует наличия дорогостоящего оборудования и выполнения «длительной привязки» на базовой станции. Построение геодезических сетей в настоящее время также является дорогостоящим процессом и требует для непрерывной обработки наличия специального программного обеспечения (BERNESE, EUPOS, GIPSY и др.). Данная проблема является актуальной и для Узбекистана.
Для предварительной оценки значений позиций новых пунктов, а также в местах с ограниченным доступом к коммуникации и удаленных регионах в настоящее время рекомендуется использовать метод PPP (Precise Point Positioning) определения координат Данный метод разработан в 2005 г. компанией NovAtel (Канада) и позволяет определять координаты одним двухчастот-ным спутниковым приемником GPS с точностью близкой к точности дифференциального или относительного методов спутниковой геодезии (5-6 см). Важной особенностью метода PPP является то, что он не требует наличия базовой станции и дифференциальной коррекции. Для компенсации основных погрешностей, возникающих при абсолютных фазовых GPS-измерениях, в данном методе используются точные значения эфемерид и поправок часов спутни-
ков, информация о задержке спутникового сигнала в ионосфере и тропосфере и др. Такую информацию в виде отдельных файлов формируют в международных сервисных центрах обработки данных ГНСС-наблюдений (GPS и ГЛОНАСС) и предоставляют пользователям из различных стран через специализированные интернет-ресурсы. В данной работе использованы данные сервисного центра Международной службы ГНСС (International GNSS Service — IGS) [3,4].
За последние годы ряд аналитических центров разработали онлайн службы для расчета координат для новых задаваемых пунктов в режиме PPP. Эти службы являются бесплатными и неограниченными в доступе для любого пользователя. В данной работе нами были использованы две их них: Automatic Precise Positioning Service (APPS), разработанную Jet Propulsion Laboratory (JPL) [5] и выполняющую точное позиционирование с использованием высокоточных орбит и часов JPL и CSRS-PPP службу, разработанную Natural Resources Canada (NRCan), использующую для выполнения PPP в статике или кинематике точные IGS орбиты и часы [6].
Координаты для нового пункта Майданак были обработаны с помощью научного программного комплекса Бернес в центре исследования Земли Потсдама GFZ. Также данные были отправлены в онлайн службы JPL и CSRS. Для сравнения были выбраны станции Китаб (KIT3) и Ташкент (TASH). Нами выполнено исследование точностных и эксплуатационных возможностей данных служб и сравнение результатов с независимым тестированием на программном комплексе BERNESE (BSW).
Для вычисления ежедневных PPP (IGS08) решений (табл.) мы использовали финальные решения для орбит и часов аналитического центра CODE с последующей трансформацией в IGS08. Нами выполнена оценка разности между решениями онлайн сервисов (JPL and CSRS) и результатами, полученными с помощью программного комплекса BERNESE. Среднеквадратическое отклонение для широтной (North), долготной (East) и высотной (Up) компонент составила +0.03+0.23, -0.68+0.90, 16.91+27.03 мм для KIT3; 0.32+0.06, -0.35+0.24, -0.47+8.85мм для MADK; -0.07+0.16, 0.17+0.50, 12.53+31.90 мм для TASH соот-ветсвенно для JPL решения, и 0.26+0.19, -0.70+0.79, 42.78+9.24 мм для KIT3, и 0.60+0.05, -0.54+0.04, 13.87+4.70 мм для MADK для CSRS решения.
Таблица
Значения эллипсоидальных координат станций Китаб, Майданак, Ташкент
Станция Широта/СКО (м) Долгота/СКО (м) Эллипсоидальная высота (м)/СКО
KIT3 39° 08' 05".16194 66° 53' 07".61427 622.448
0.004 0.005 0.011
MADK 38 °40' 25".57678 66° 53 '48".70510 2551.329
0.004 0.005 0.010
TASH 41° 19 '40".97839 69 °17' 44".04933 439.724
0.007 0.007 0.020
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Белевич, С.В., Бекбаев, Г.К. Совершенствование национальной геодезической сети Республики Узбекистан с использованием приборов спутникового позиционирования // Земельные ресурсы Казахстана.-2006.-№37-С.11-12.
2. Schone T., C. Zech, K. Unger-Shayesteh, V. Rudenko, H. Thoss, H.-U. Wetzel, A. Gafu-rov, J. Aligner, and Zubovich. A new permanent multi-parameter monitoring network in Central Asian high mountains - from measurements to data bases// Geosci. Instrum. Method. Data Syst., 2, 97-111, 2013
3. Seredovich V.A., Ehigiator- Irughe R, Ehigiator M.O. PPP Application for estimation of precise point coordinates - case study of a reference station in Nigeria// FIG Working Week 2012 Knowing the manage the territory, protect the environment, evaluate the cultural heritage Rome, Italy, 6-10 May 2012. https://www.fig.net/pub/fig2012/papers/ts02b
4. Виноградов А.В., Войтенко А.В. и Жигулин А.Ю. Оценка точности метода Precise Point Positioning и возможности его применения в кадастровых работах // Геопрофи. -2010. №2- С.27-30
5. Automatic Precise Positioning Service (APPS) provided by Jet Propulsion Laboratory (JPL)- Режим доступа: http://apps.gdgps.net/
6. CSRS-PPP (NRCANGSD) - Service Provided by Natural Resource, Canada- Режим доступа: http://www.geod.nrcan.gc.ca/products-produits/ppp_e.php.
© Д. Ш. Фазилова, А. Ш. Фазилов, 2015
