Применение метода точного точечного позиционирования (РРР) для геодезического обеспечения аэроэлектроразведочных работ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ТОЧНОГО ТОЧЕЧНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ (РРР) ДЛЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АЭРОЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

Станислав Олегович Шевчук

ФГУП «Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и Минерального сырья», 630108, г. Новосибирск, ул. Красный проспект, 67, инженер отдела геодезического обеспечения геолого-геофизических работ, тел. (383)22-45-86, e-mail: staspp@211.ru

Николай Сергеевич Косарев

Сибирская Государственная Геодезическая Академия, 630108, г. Новосибирск, ул.

Плахотного 10, магистрант, тел. 8-913-706-9195, e-mail: kosarevnsk@yandex.ru

В статье исследован метод точного точечного позиционирования (PPP) для геодезического обеспечения аэроэлектроразведочных работ на примере комплекса «Импульс-аэро» с выносной вертолётной платформой.

Ключевые слова: GPS, Precise Point Positioning, PPP, метод обработки,

аэроэлектроразведка, точность позиционирования, кинематика.

PRECISE POINT POSITIONING TECHNIQUE ADOPTATION FOR GEODETIC SUPPORT OF AERIAL ELECTRO-PROSPECTING WORKS

Stanislav O. Shevchuck

Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Raw Materials (SNIIGGiMS), 67 Krasniy Prospekt, Novosibirsk, 630108, Russian Federation, tel.: (383)22-45-86, e-mail: staspp@211.ru

Nikolay S. Kosarev

Siberian State Academy of Geodesy (SSGA),10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation, phone: 8-913-706-9195, gradient student, e-mail: kosarevnsk@yandex.ru

The article researches Precise Point Positioning (PPP) for geodetic support of aerial electroprospecting works on example of "Impulse-Aero" complex with the pendant helicopter platform.

Key words: GPS, Precise Point Positioning, PPP, processing technique, aerial elecro-prospecting works, accuracy of positioning, kinematic.

В Сибирском научно-исследовательском институте геологии, геофизики и минерального сырья (СНИИГиМС) совместно с рядом научно-производственных предприятий разработана аэромагнитная система с подвесной разведочной платформой, получившая название «Импульс-Аэро» [1].

Строение и принцип функционирования аэроэлектромагнитного комплекса приведены на рис. 1.

Полный состав аэроразведочного комплекса «Импульс-аэро» включает в себя: бортовое оборудование, располагаемое в вертолёте; подвесную

платформу; магнитометр; акселерометр; непосредственно носитель (вертолет).

линия полёта

; подвесная платформа ; (излучатель электромагнитного потока)

* 1 Ч

земная поверхность

Рис. 1. Схема функционирования электромагнитного комплекса

Точность привязки аэрогеофизических данных к местности при проведении поисково-оценочных работ имеет большое значение для интерпретации данных.

Комплекс постоянно модернизируется и совершенствуется, добавляются дополнительные устройства, в том числе и для более надёжного определения пространственного положения платформы. Совершенствуется и

технологическая схема геодезического обеспечения. В настоящей статье исследована методика точного точечного позиционирования (PPP) для геодезического обеспечения данного комплекса, и выполнено сравнение ее результатов с результатами, полученными стандартным относительным методом в постобработке.

Геодезическая привязка элементов подобных систем в условиях проведения геолого-геофизических исследований (обычно проводящихся на труднодоступных территориях со слабо развитой инфраструктурой опорной геодезической сети) является нетривиальной задачей, особенно, если необходимо получить максимально возможную точность при минимизации финансовых затрат.

С одной стороны - наиболее точным и удобным является дифференциальный метод (например, если поблизости функционируют сети активных базовых станций, передающих дифференциальные поправки), однако в большинстве случаев, исследуемая территория освоена недостаточно, и расстояние до ближайшей активной базовой станции слишком велико для получения надёжного решения.

Другой выход в данной ситуации - размещение на местности своей базовой станции с постобработкой относительным методом. Данная технология предполагает наличие подготовительных работ, в процессе которых должна

производиться расстановка одной или нескольких базовых станций и определение их точных координат. В районах с повышенной залесённостью или пересечённой местности, этот метод является наиболее затратным, так как требует больших финансовых расходов на организацию работ по доставке отрядов и оборудования, покупку дополнительной аппаратуры и привлечение дополнительного персонала.

При отсутствии базовых станций возможно выполнение привязки с использованием абсолютного метода наблюдений по фазе несущей. Абсолютный (автономный) метод определения координат осуществляется посредством одного приемника, что значительно снижает затраты на подготовительные работы за счёт отсутствия необходимости выноса и привязки базовых станций. В настоящее время за счёт развития систем информационной поддержки ГНСС, точность позиционирования абсолютным методом может быть значительно повышена за счёт применения точных апостериорных параметров орбит (эфемерид) и поправок к спутниковым часам. Это является основой метода точного точечного позиционирования (Precise Point Positioning -PPP). Точность, получаемая методом PPP для кинематических измерений, составляет единицы дециметров [2].

Для реализации данного метода в постобработке необходимо наличие специального программного обеспечения (ПО) (NovAtel GrafNav, Bernese, GIPSY и другие) и доступ в Интернет для получения данных для обработки, например с серверов Международной ГНСС службы (МГС).

Предложенная методика была апробирована на Ванкорском месторождении нефти и газа (ЯНАО).

Для обработки результатов измерений относительным методом на территории аэропорта г. Тарко-Сале была установлена базовая станция (двухчастотный приёмник JAVAD TRIUMPH-1 G3T).

Привязка базовой станции (BASE) к общеземной системе координат (ITRF) выполнялась от четырёх пунктов МГС: NRIL (Норильск), NVSK

(Новосибирск), ARTI (Екатеринбург), MDVJ (Менделеево) на эпоху 0 часов 21 июня 2011 года по всемирному времени в программном продукте NovAtel GrafNet. Продолжительность наблюдений составила 8 часов. Дискретность записи 1 секунда. Среднеквадратическая погрешность (СКП) привязки базовой станции к пунктам МГС составила 1 см в плане и 3 см по высоте. Схема привязки показана на рис. 2.

Для позиционирования подвесной платформы в специальный контейнер, входящий в её состав, устанавливался двухчастотный геодезический приёмник NovAtel DL-V3.

Запись данных в приёмниках (как базовый, так и находившийся на платформе) выполнялась с частотой 5 Гц. Скорость вертолёта составляла в среднем около 80 км/ч; общая продолжительность полёта - около 11 часов. Перед вылетом, была выполнена статическая инициализация приёмника NovAtel (около одного часа). Длина базовых линий изменялась от единиц метров до 100 км.

Рис. 2. Схематичное расположение пунктов щ-ь, использовавшихся для определения координат базовой станции в системе 1ТКБ

Обработка данных измерений производилась в программном комплексе КоуЛ1е1 ^^ауРот! ОгаШау/ОгаШе1;.

В результате выполнения съёмки и последующей постобработки, были получены траектории (треки), показанные на рис. 3.

Рис. 3. Траектория электроразведочного вылета

Траектории, полученные разными методами обработки имели между собой расхождения в координатах соответственных точек (то есть, принадлежащим общей эпохе). Для оценки точности метода PPP, решения, полученные относительным методом были приняты за истинные. В результате, были получены разности, показанные на рис. 4.

— Широта —Долгота

— Высота

Время измерений (от начала наблюдений), с

Рис. 4. Отклонения соответственных точек треков, полученных в результате обработки методом PPP и относительным методом (фрагмент)

В табл. 1 приведены результаты оценки точности решений PPP-трека по отношению к принятому за истину треку, полученному в результате обработки относительным методом.

Таблица 1. Отклонения точек трека, обработанного методом PPP от соответственных точек трека, полученных в результате обработки

относительным методом

Величина Значения, м

Средние значения разностей АХер 0,005

р о >н А 0,016

АИСр 0,747

Максимальные разности АХмакс 0,795

AY А 1 макс 0,979

АНмакс 1,696

СКП Шх 0,052

mY 0,084

mxY 0,099

Шн 0,755

Как видно из графика, приведённого на рисунке 4, и данных таблицы 1 отклонения решений метода PPP в полёте от решений относительного метода обработки в плане не превышает одного метра и находится на уровне СКП 0,1 м. По высоте погрешность больше, на уровне 0,7 м, основная составляющая

погрешности, исходя из графика (см. рис. 4) является систематической ошибкой.

Важно добавить, что в рассматриваемой статье, обработка данных и уравнивание выполнялись в системе координат ITRF05 (с последующим переводом в WGS-84). При пересчёте координат, например, в СК-95 в соответствии с ГОСТ Р 51794-2008 могут возникнуть дополнительные погрешности. Необходимо учитывать данное обстоятельство при работе с предложенным методом.

Таким образом, можно выделить следующие достоинства метода PPP для выполнения подобных работ: отсутствие затрат на размещение и привязку базовой станции, а также дополнительный персонал для её обслуживания; точность решений на уровне нескольких дециметров в плане в системе ITRF05.

Недостатками метода являются: необходимость доступа в Интернет для получения необходимых файлов (что зачастую в полевых условиях проблематично); задержка в получении информации [3]; возможные проблемы перехода от СК ITRF05, в которой поставляются файлы орбит.

Исходя из этого, можно сделать вывод о применимости данного метода для выполнения геодезического обеспечения аэроэлектроразведочных работ с субметровой точностью в плане и метровой - по высоте, что в большинстве случаев удовлетворяет точностным требованиям.

Авторы благодарят отделы электроразведки и геодезического обеспечения геолого-геофизических работ ФГУП «СНИИГГиМС», а также сотрудников ОАО ГП «СибГеоТех» за содействие и участие в описанных в данной статье исследованиях.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Захаркин, А.К. Электромагнитные технологии поиска месторождений полезных ископаемых [Текст]/ А.К. Захаркин, В.С. Моисеев, Г.М. Тригубович, В.В. Филатов// 50 лет на службе геофизики Сибири. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 2007. - 553 с., вкл. - с. 477 -489.

2. Bisnath S. Precise Point Positioning - A Powerful Technique with a Promising Future [Text] / S.Bisnath, Y.Gao - Англ. - GPS World. - 2009. - №4. - p. 43-50.

3. IGS Data & Products [Electronic resource] / IGS Tracking Network - Англ. - Режим доступа: http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html.

© С.О. Шевчук, Н.С. Косарев, 2012