CC BY
49УДК 528
СПЕЦИФИКА СОВРЕМЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ РАБОТЫ С ОПОРНЫМИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИМИ СЕТЯМИ*
Мартынова Н.С. - магистрант кафедры городского кадастра и инженерных изысканий, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Лозовая С.Ю. - доктор технических наук, профессор кафедры городского кадастра и инженерных изысканий, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, [email protected]
Лозовой Н.М. - кандидат технических наук, доцент кафедры городского кадастра и инженерных изысканий, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, [email protected]
Аннотация: Рассмотрены методы создания геодезических опорных сетей, принципы развития главной геодезической базы на основе применении спутниковых технологий (навигационных систем), их места для длительной сохранности и комфортных мест использования, факторы влияющие на точность определения потребителем своих координат, скорости движения и времени, а также метод повышения точности навигационных определений.
Ключевые слова: геодезические опорные сети, методы триангуляции и полигономет-рии, спутниковые навигационные системы, сети высшего класса точности, дифференциальный режим определений.
Введение.
Геодезические сети [1], это наиболее надежный, совершенный и практически единственный способ закрепления координатных систем. Геодезические сети используются для решения ряда научных и практических задач, связанных как с теоретической, так и с практической деятельностью. Для получения корректных результатов сети должны быть сплошными, иметь необходимую густоту и точность.
Основная часть. В настоящее время наибольшее распространение получили такие методы создания геодезических опорных сетей, как триангуляция и полигономет-рия. Метод триангуляции может быть оперативно использован в различных условиях окружающей среды, он дает большое количество избыточных измерений для непосредственного полевого контроля получаемых данных, положение смежных пунктов сети определяется с высокой точностью.
На местности с ограниченной видимостью удобнее и экономичнее использовать метод полигонометрии. В лесной, городской местности или в других подобных условиях на пунктах триангуляции необходимо создавать высокие геодезические знаки для обеспечения прямой видимости между пунктами
сети [2, 3]. На постройку знаков уходит около половины всех затрат, что делает полиго-нометрию, нуждающуюся в гораздо меньшем количестве пунктов, более выгодной.
По этой же причине сети полигономет-рии являются менее жесткими геометрическими построениями и обеспечивают меньшую точность измерений и слабый полевой контроль полученных данных. Это свидетельствует о том, что при создании опорных геодезических сетей высшего класса точности возможности метода полигонометрии, по сравнению с таковыми в триангуляции, ограничены [1...3]. Таким образом, перед специалистом постоянно стоит выбор между точностью измерений и их стоимостью. Частично решить эту проблему помогают глобальные навигационные спутниковые системы.
Принципы развития главной геодезической базы в согласовании с "Основными положениями о государственной геодезической сети" представляются ближайшей перспективой развития высокоточных геодезических сетей, направленной на обширное внедрение спутниковых технологий.
Современные спутниковые способы, основанные на применении спутниковых навигационных систем GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС, обладают рядом преимуществ по сопоставлению с классическими способами геодезических измерений.
К главным из них относятся следующие: возможность оперативной и четкой передачи координат на огромные расстояния, а также отсутствие необходимости обеспечения обоюдной видимости между смежными опорными пунктами.
Таким образом, использование спутниковых систем позволяет располагать пункты в любых местах, подходящих для их длительной сохранности и комфортных для следующего использования. При этом:
- отпадает необходимость в сооружении дорогостоящих внешних геодезических знаков;
- происходит понижение требований к плотности начальной геодезической базы, позволяющее резко уменьшить число опорных пунктов;
- достигается простота организации необходимого уровня автоматизации работ, т.к. их выполнение становится возможным в любое время суток и при любых погодных условиях;
- возможно объединение плановой и высотной геодезических основ.
Согласно новейшей концепции и программе перехода геодезического производства на автономные способы спутниковых координатных определений предусматривается построение сетей высшего класса точности, связанных между собой по принципу перехода «от общего к частному». К таким геодезическим сетям относятся: базовая аст-рономо-геодезическая сеть (ФАГС), высокоточная геодезическая сеть (ВГС) и спутниковая геодезическая сеть I класса (СГС-1). Эти классы сетей строго связаны между собой: на основе ФАГС развивают ВГС, от пунктов которой развивают СГС-1. При построении ФАГС, ВГС и СГС-1 предусматривается привязка к высокому классу спутниковой сети пунктов имеющейся государственной геодезической сети, другими словами последняя станет играть роль сети сгущения [2]. Например: почти все существующие навигационные спутниковые системы, за исключением индийской системы NAVIC, используют для передачи сигналов диапазон L. Система NAVIC будет излучать сигналы дополнительно и в S диапазоне (рис. 1).
Рис. 1. Диапазоны, занимаемые различными навигационными спутниковыми системами
На точность определения потребителем своих координат, скорости движения и времени влияет множество факторов, которые можно разделить на категории:
1. Системные погрешности, вносимые аппаратурой космического комплекса. Погрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратуры спутника и наземного комплекса управления ГНСС обусловлены в основном несовершенством частотно-временного и эфемеридного обеспечения.
2. Погрешности, возникающие на трассе распространения сигнала от космического аппарата до потребителя. Погрешности обусловлены отличием скорости распространения радиосигналов в атмосфере Земли от скорости их распространения в вакууме, а также зависимостью скорости от физических свойств различных слоёв атмосферы.
3. Погрешности, возникающие в аппаратуре потребителя. Аппаратурные погрешности подразделяются на систематическую погрешность аппаратурной задержки радиосигнала в АП и флуктуационные погрешности, обусловленные шумами и динамикой потребителя.
Кроме того, на точность навигационно-временного определения существенно влияет взаимное расположение навигационных спутников и потребителя. Количественной характеристикой погрешности определения местоположения и поправки показаний часов, связанной с особенностями пространственного положения спутника и потребителя, служит так называемый геометрический фактор ГЕ или коэффициент геометрии.
Существующие в настоящее время глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) GPS и ГЛОНАСС позволяют удовлетворить потребности в навигационном обслуживании обширный круг потребителей. Но существует ряд задач, которые требуют высоких точностей навигации. К этим задачам относятся: взлет, заход на посадку и посадка самолетов, судовождение в прибрежных водах, навигация вертолетов и автомобилей и другие.
Классическим методом повышения точности навигационных определений является использование дифференциального (относительного) режима определений.
Дифференциальный режим предполага-
ет использование одного или более базовых приёмников, размещённых в точках с известными координатами, которые одновременно с приёмником потребителя (подвижным, или мобильным) осуществляют приём сигналов одних и тех же спутников.
Повышение точности навигационных определений достигается за счёт того, что ошибки измерения навигационных параметров потребительского и базовых приёмников являются коррелированными. При формировании разностей измеряемых параметров большая часть таких погрешностей компенсируется.
В основе дифференциального метода лежит знание координат опорной точки -контрольно-корректирующей станции (ККС) или системы опорных станций, относительно которых могут быть вычислены поправки к определению псевдодальностей до навигационных спутников. Если эти поправки учесть в аппаратуре потребителя, то точность расчета, в частности, координат может быть повышена в десятки раз.
Для обеспечения дифференциального режима для большого региона - например, для России, стран Европы, США - передача корректирующих дифференциальных поправок осуществляется при помощи геостационарных спутников. Системы, реализующие такой подход, получили название широкозонные дифференциальные системы.
Заключение. Для решения проблем опорных геодезических сетей необходимо развивать направление глобальных навигационных спутников систем, что позволит улучшить качество работ, снизить их трудоемкость и стоимость.
*Работа выполнена в рамках реализации Программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Яковлев В.Н. Высшая геодезия. М.: Недра, 1989.
2. Информационно-аналитический центр координаторно-временного и навигационного обеспечения. Прикладной потребительский центр ГЛОНАСС. https://www.glonass-iac.ru/guide/navfaq.php#section1.
3. Лозовая С.Ю., Лозовой Н.М., Пра-зина Е.А., Мартынова Н.С. Проблемы развития конструкций опорных пунктов геодезических сетей // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. №4. С. 38-41.
REFERENCES
1. Yakovlev V.N. Vysshaya geodeziya. M.: Nedra, 1989.
2. Informacionno-analiticheskij centr koordinatorno-vremennogo i navigacionnogo obespecheniya. Prikladnoj potrebitel'skij centr GLONASS. https://www.glonass-iac.ru/guide/ navfaq.php#section1.
3. Lozovaya S.Yu., Lozovoj N.M., Prazina E.A., Martynova N.S. Problemy razvitiya kon-strukcij opornyh punktov geodezicheskih setej // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2016. №4. S. 38-41.
SPECIFICITY OF MODERN REQUIREMENTS OF WORK WITH SUPPORT GEODESIC NETWORKS
Martynova N.S., Lozovaya S. Y., Lozovoy N.M.
Annotation: there was considerer methods for creating geodetic reference networks, principles for the development of the main geodetic base on the basis of the use of satellite technologies (navigation systems), their place for long-term preservation and comfortable places of use, factors affecting the accuracy of determining the user's coordinates, speed and time, as well as the method increase the accuracy of navigation definitions.
Key words: geodetic reference networks, methods of triangulation and polygonometry, satellite navigation systems, networks of the highest class of accuracy, differential mode of definitions.
© Мартынова Н.С., Лозовая С.Ю, Лозовой Н.М., 2018
Мартынова Н.С., Лозовая С.Ю, Лозовой Н.М. Специфика временных требований работы с опорными геодезическими сетями //Вектор ГеоНаук. 2018. №1. Т.1. С. 79-82.
Martynova N.S., Lozovaya S.Y., Lozovoy N.M. 2018. Specificity of modern requirements of work with support geodesic networks. Vector of Geosciences. 1(1): 79-82.
