CC BY
352
ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ РЕФЕРЕНЦНЫХ СТАНЦИЙ НА ОСНОВЕ ИНФРАСТРУКТУРЫ ГЛОНАСС В РОССИИ
Александр Петрович Карпик
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, доктор технических наук, профессор, ректор академии, тел. (383) 343-39-37, e-mail: [email protected]
Анатолий Васильевич Дюбанов
Департамент информатизации и развития телекоммуникационных технологий Новосибирской области, 630011 г. Новосибирск, Красный проспект 18, кандидат технических наук, руководитель департамента
Олег Валерьевич Твердовский
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, кандидат технических наук, директор института дистанционного обучения, тел. (383) 343-90-22, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрен российский и мировой опыт создания и использования сетей референцных станций и приведен опыт развертывания и преимущества применения такой сети в новосибирской области.
Ключевые слова: сеть референцных станций, ГНСС технологии, единое современное координатно-временное пространство.
REVIEW OF REFERENCE SYSTEMS USE AND DEVELOPMENT ON THE BASIS OF RUSSIAN GLONASS INFRUSTRUCTURE
Alexander P. Karpik
Ph.D., Rector, Siberian, State Academy of Geodesy, 8 Plakhotnogo St., 630108 Novosibirsk, phone: 8(383) 3433937, e-mail: [email protected]
Anatoly V. Dyubanov
Ph.D., Head of Information and Telecommunication Technologies Department of Novosibirsk region, 18 Krasny pr., Novosibirsk 630011
Oleg V. Tverdovsky
Ph.D., Director of Distant Training Institute, Siberian, State Academy of Geodesy, 8 Plakhotnogo St., 630108 Novosibirsk, phone: (383) 343-90-22, e-mail: [email protected]
Russian and world experience in reference stations networks establishment and application is considered. The example of such network development and the advantages of its application in Novosibirsk region are presented.
Key words: reference stations network, GNSS technologies, current uniform coordinate and time space.
В связи с развитием системы ГЛОНАСС и запуском на орбиту геодезических спутников, начиная с 2007 года в Росси создаются сети пунктов референцных станций дополняющие сеть пунктов ГГС и позволяющие решать задачу координатного обеспечения регионов. В настоящее время развитие сети ГГС разного класса точности по традиционным технологиям теряют актуальность.
Традиционные Государственные геодезические сети, призваны решать следующие задачи:
- Детальное изучения фигуры и гравитационного поля Земли, их изменений во времени (в пределах территории страны);
- Распространения единой системы координат и высот на всей территории страны;
- Картографирования территории страны в разных масштабах в единой системе координат и высот;
- Решения геодезическими методами разного рода научных и инженернотехнических задач народнохозяйственного значения.
Несмотря на охрану со стороны Государства значительная часть пунктов утрачена в силу различных причин: развитие рынка недвижимости,
приобретение земельных участков в частную собственность, строительства новых объектов, освоение новых территорий. В силу этого плотность пунктов является недостаточной, а точность построения на их основе координатного пространства не удовлетворяет современным требованиям. С развитием спутниковых технологий использование большинства пунктов ГГС не представляется возможным в силу, что пункты часто расположены в залесенных местах и оборудованы металлическими и деревянными знаками и пирамидами.
Пришло время нового класса геодезических сетей, которые создаются с использованием современной аппаратуры ГНСС и специальных программных комплексов. Такие сети создаются в регионах России и представляют собой сеть пунктов, установленных на зданиях, либо специальных конструкциях, с установленной на них спутниковой аппаратуры высокой точности. Пункты по возможности равномерно покрывают территорию субъекта Федерации и соединены между собой различными каналами связи, например кабельными, оптоволоконными или линиями связи сотовых операторов. Информация от станций поступает в серверный центр, который осуществляет прием, передачу и обработку результатов измерений. Такое решение позволило создавать на территории субъекта РФ высокоточную сеть из активных базовых станций, которые формируют современное координатно-временное пространство на территории субъекта РФ взамен устаревших государственных геодезических сетей.
Современная сеть референцных станций позволяет решать широкий спектр задач:
- Установление и распространение единой системы геодезических координат на территории субъекта РФ;
- Геодезическое обеспечение картографирования территорий субъекта
РФ;
- Геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения полезных ископаемых;
- Обеспечение исходными геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной среды;
- Изучение поверхности и гравитационного поля квазигеоида и его изменений во времени;
- Изучение геодинамических явлений и метрологическое обеспечение высокоточных технических средств определения местоположения и ориентирования;
- Точная навигация специального транспорта, железнодорожного транспорта, самолетов и сельского хозяйства;
- Точная навигация специальной авиации при тушении пожаров в условиях ограниченной видимости;
- Координатное обеспечение демаркации границ и военных целей;
- Навигация людей в больших помещениях в случаях ЧС;
- Автоматизированный геомониторинг инженерных сооружений и уникальных объектов;
- Оперативное и точное определение местоположения различных объектов и природных явлений;
- Координатное обеспечение туризма, охоты и рыбалки для граждан.
Создание ГНСС сетей на территориях субъектов РФ позволит сформировать впоследствии федеральную сеть ГНСС пунктов взамен существующей и исчезающей сети триангуляции, состоящей из пунктов, покрывающих территорию страны.
В настоящее время на территории РФ созданы сети активных базовых станций, принимающих сигналы ГЛОНАСС и GPS в следующих регионах:
№ пп Регион, название сети Количество станций, тип оборудования Эксплуатант Стадия создания
1 Кировская область, «Вятка» 1эт. -8 станций, 2эт.- ?, Topcon ОАО «Кировгипрозем», по доверенности администрации области 3-ий этап, доведение до 35 станций и покрытие 100% территории области
2 Архангельская обл. 4 станции, Trimble NetR5 Мэрия города Запуск 2007 г.
3 Москва и Московская обл.»Москва» 22 станции, Фирмы Leica Geosystems Висхаги- Г осземкадастрсъемка, МосБТИ Запуск 2004 г.
4 Московская и Тульская обл-«демо-сеть ОАО «Руснавгеосеть» » 6- «ФАЗА+» ОАО «РУСнавгеосеть» 2011 г.
5 Тульская обл 7 станций -Trimble Net R5, Topcon БТИ Тульской обл. 2008 г.
6 Красноярский край 18- Фирмы Leica Geosystems Администрация края 2009
7 Новосибирская область 19- Фирмы Leica Geosystems ГОУ ВПО СГГА по доверенности Администрации НСО 2010
8 Мурманская область 5- Фирмы Leica Geosystems Администрация обл. 2010
9 Тюменская область 5 станций Trimble NetR5 ОАО «СУРГУТНЕФТЕГАЗ» 2008
9 Тверская область 15- Leica Geosystems Администрация области, Висхаги- Г осземкадастрсъемка 2009
10 Калужская 6-Topcon ГУ «Центр Кадастр» 2006
11 Калининградска я область 6- Leica Geosystems Администрация области 2010-увеличение до 10 станций
12 Оренбургская и 8 станций Trimble NetR5 Нефтяная компания ТНК-ВР 2008
13 Республика Татарстан 12 станций Правительство республики 2010-1 этап
Мировой опыт развития ГНСС технологий имеет богатую историю развития и связан, прежде всего, с использованием системы GPS, которая активно развивается уже более 20 лет. На территории США действует более 2000 пунктов ГНСС, обеспечивающих решение большого спектра задач.
В Европе размещено около 1800 активных базовых станций, из них 1300 оснащены аппаратурой фирмы Лейка. Европа ведет интенсивную работу по созданию своей системы спутников - ГАЛЛИЛЕО.
Активно развиваются сети ГНСС в странах Азиатского континента -Китай, Таиланд, Корея, где уже размещено более 1500 пунктов активных базовых станций.
Мировой опыт развития ГНСС технологий подтверждает их актуальность и большую значимость для социально экономического развития территорий и решения целого комплекса специальных задач, в том числе и военных.
Существует множество примеров сетей референцных станций за рубежом.
SAPOS - Служба спутникового позиционирования Геодезического Управления Германией (http://www.sapos.de) -250 станций
EUPOS - Европейская система спутникового позиционирования (http://www.eupos.org)
SmartNET - Система национальной геослужбы Ordnance Survey, Великобритания и Ирландия (http://smartnet.leica-geosystems.co.uk) - более 200 станций
Сеть одиночных базовых станций Национального Кадастрового Агентства Дании, www.GPS-Referencen.dk_- 56 GPS базовых станций
Министерство транспорта, Дирекция картографии и топографии Бельгии -23 станции
Министерство земельных ресурсов Гонг Конга -13 станций
Новосибирская область занимает лидирующие позиции в создании современной геодезической координатной сети, состоящей из активных базовых станций. Прежде всего, этому предшествовала большая работа по созданию на территорию Новосибирской области региональной (местной) системы координат, утвержденной Постановлением администрации Новосибирской области и введённой в действие на территории области Постановлением губернатора. Региональная система координат является открытой. В настоящее время создана и активно функционирует сеть АВС, состоящая из 19 станций ГЛОНАСС, покрывающая около 60% территории области. Пункты сети установлены на крышах зданий, имеют надежную защиту и соединены единой оптоволоконной сетью с вычислительным центром, которая обеспечивает надежность и высокую скорость передачи данных.
До настоящего времени признанными мировыми лидерами в производстве комплексного оборудования и серверного программного обеспечения для сетей референцных станций являются фирмы Trimble (США) и Leica Geosystems (Швейцария).
При создании сети активных базовых станций Новосибирской области в 2008 году была выполнена научно-исследовательская работа по проектированию конфигурации сети, линий связи, оснащению оборудованием и программным обеспечением базовых станций и вычислительного центра. При изучении достоинств оборудования двух производителей предпочтение было отдано приемникам приемники серии Leica GRX1200, которые разработаны для использования на базовых станциях. Они просты в установке и управлении. Созданные на основе этих GNSS приемников базовые станции обладают
многофункциональностью и надежностью, обеспечивают высокую точность дифференциального позиционирования.
Большее число спутников означает увеличение производительности, улучшение точности и надежности позиционирования. Приемники Leica для базовых станций работают в глобальных спутниковых системах GPS и ГЛОНАСС. При этом имеется возможность модернизации до приема сигналов GPS L5 и Galileo. Приемники GRX1200 разработаны с возможностью в будущем принимать новые спутниковые сигналы GPS L5 и сигналы системы Galileo.
Приемники Leica GRX1200 предоставляют всю информацию необходимую для точных геодезических съемок с использованием любых типов RTK и GIS роверов. Они позволяют непосредственно выдавать дифференциальные RTK и DGPS поправки для передачи их по радио или сотовым каналам связи, или распространяя эти поправки через управляющий центр по радио, GSM или сеть Internet. Поправки могут быть сформированы в форматах RTCM, собственный формат LEICA, CMR и CMR+.
В 2012 году планируется дальнейшее развитие сети и закладка еще 12 пунктов АВС, а также завершение работ по сертификации сети, как единой системы и единого средства измерений с занесением ее в государственный Реестр. Это позволит выполнять определение координат любых объектов с гарантированной точностью. Для поддержания и развития сети на современном уровне требуется профилактика базовых станций, по мере необходимости обновление ПО при его модернизации.
Государственная геодезическая сеть в Новосибирской области насчитывает 9066 пунктов 1-4 класса и 1-2 разряда, и создавалась различными ведомствами и организациями. Одной из основных проблем является несогласованность координат пунктов сети созданных традиционными геодезическими методами в различные периоды времени.
Сеть референцных станций (или активных базовых станций) Новосибирской области позволяет решить проблему координатного (как планового так и высотного) обеспечения региона с точностью которая позволит в большинстве случаев отказаться от трудоемких и дорогостоящих традиционных методов геодезических определений. Применение дифференциального сервиса сети базовых станций позволяет сократить временные затраты при выполнении инженерно-геодезических и кадастровых работ до 10 раз.
В то же время включение сети базовых станций НСО в единую Федеральную геодезическую сеть позволит значительно повысить точность получения координат в единой региональной системе. При этом требование к плотности пунктов на единицу площади является неактуальным в силу применения сервиса виртуальных базовых станций, который позволяет получать исходную основу в любой заданной точке.
На данном этапе необходимо иметь около 40 базовых станций на территории Новосибирской области, которые способны обеспечить решение всех задач развития территории.
В Новосибирской области финансирование проекта производилось из бюджета региона, что обеспечивает для пользователей доступность услуг с минимальными затратами, в том числе и с бесплатными сервисами.
Одной из задач, которую также может решить созданная сеть референцных станций - это определение отметок точек земной поверхности в нормальной системе высот. Для этого необходимо выполнить высокоточное нивелирование и гравиметрические наблюдения на пунктах базовых станций и на основе этих данных создать региональную модель квазигеоида, что позволит получать с помощью базовых станций не только точные плановые координаты, но и отметки в Балтийской системе высот.
Применение сервисов, предоставляемых сетью референцных базовых станций в Новосибирской области, позволяет создать единое активное координатно-временное пространство региона, обеспечить выполнение работ в любое время и при любых условиях, сократить трудоемкость работ в 10-12 раз, предоставляет возможность передачи данных на расстояния, уменьшить финансовые затраты для специализированных пользователей, предоставляет возможность работы в режиме реального времени, обеспечивает полную автоматизацию всех процессов, повышает точность измерений, расширяет спектр применения в различных сферах народного хозяйства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. А.П. Карпик, Г.А. Сапожников, А.В. Дюбанов. Реализация проекта наземной инфраструктуры глобальной навигационной спутниковой системы «ГЛОНАСС» на территории Новосибирской области. ГЕО-СИБИРЬ 2010 г.
2. ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН «О геодезии и картографии» от 26.12.1995 № 209-ФЗ.
© А.П. Карпик, А.В. Дюбанов, О.В. Твердовский, 2012
