11. Топографические съемки с использованием навигационных спутниковых систем

С момента решения правительства США (2000 г) и РОССИИ о совместном применении навигационных спутниковых систем в гражданских целях и, особенно при определении местоположения транспортных средств, появилась возможность применения систем ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS в практике топографо-геодезических работ.

В настоящее время уже разработаны способы съемки местности с использованием этих систем, особенно с применением GPS. При этом следует отметить, что общепринятые понятия «съемки», т.е. съемка ситуации и рельефа в целом здесь не достаточно обосновано. При определении координат точек местности должна быть обеспечена прямая видимость с этих точек минимум 4-х спутников системы, что возможно лишь в совершенно открытой местности. Поэтому, говоря о съемке местности с помощью навигационных систем, правомерно говорить о развитии, как отмечалось выше, государственных геодезических сетей, сетей сгущения и что близко к понятию съемки, создании съемочных обоснований для детальной съемки местности.

Как известно, при развитии съемочного обоснования традиционными способами – путем прокладки разного рода и вида съемочных ходов необходимым условием является прямая видимость и возможность беспрепятственного измерения длин линий и углов между смежными точками хода. Поэтому возможность определения координат точек съемочного обоснования при отсутствии прямой видимости между ними особенно эффективно в закрытой местности. При этом следует использовать выносные антенны на высоту, обеспечивающую прямую связь, как отмечалось выше, минимум с 4-я спутниками системы и исключающую прием отраженных сигналов от близлежащих объектов местности.

Сегмент пользователей (см. 1.6) с точки зрения производства топографо-геодезических работ, как и любой съемки, подразделяется на три этапа: подготовительный, полевой и камеральный.

В подготовительный период кроме соответствующей подготовки электронного и иного геодезического оборудования осуществляется планирование периодов полевых наблюдений, намечаются точки съемочного обоснования и наиболее важных объектов, определяются примерные расстояния между ними и наличие препятствий для спутниковых сигналов при отслеживании приемником не менее 4-х спутников. Для этого целесообразно произвести рекогносцировку местности и получить информацию обо всех препятствиях и записать ее в журнал, при помощи эклиметра или лазерной рулетки указать углы их возвышения.

После этого запускают на компьютере соответствующую программу планирования и вводят полученную выше информацию. Затем задают вид съемки, которая подразделяется стационарную (статическую) и текущую (кинематическую). При стационарной съемке для достижения сантиметровой точности длительность сеансов наблюдений составляет от 20 до 60 минут. При текущей съемке длительность сеансов более короткие (5 – 15 минут), при этом точность определения координат значительно ниже. Отсюда и вытекает вывод, что стационарная съемка эффективна при развитии разного рода геодезических сетей, в том числе и съемочных обоснований, а текущая (мобильная) при съемке ситуации, точнее, при съемке ее наиболее важных объектов, например, пожарных гидрантов, водонапорных башен и т.п.

На основе этих данных определяется продолжительность сеансов наблюдений.

Полевые работы. Полевые работы заключаются в следующих действиях.

1. Приемник 3 (см. рис. 2 и 50) закрепляют на штативе 1 при стационарной съемке или на вехе 2 при мобильной съемке, устанавливают на наблюдаемых точках и нивелируют. Как отмечалось выше (см. 1.6), в настоящее время применяют дифференцированный метод определения координат. Поэтому при полевых наблюдениях используют не менее 2-х приемников, причем один из них устанавливают на точке с известными координатами в принятой геодезической системе.

Рис. 50. Схема измерения высоты антенны приемника

а) – при закреплении приемника на штативе, б) – при закреплении

мобильного приемника на вехе

2. Осуществляют ориентирование антенны приемника, вращая ее до совмещения маркера (треугольной марки) с северным направлением.

3. Измеряют высоту антенны. Измерение этой величины производят очень тщательно. Для стационарного приемника (приемник закреплен на штативе) сначала измеряют наклонное расстояние (рис. 50, а), а затем вычисляют истинное значение высоты антенны по формуле

, 542)

где L_H – измеренное наклонное расстояние, L_Выч – вычисленное значение высоты антенны, R – радиус антенны (у GPS приемника R = 100 мм)

При использовании мобильного приемника высоту антенны L_Выч определяют по упрощенной схеме (рис. 50,б)

Для этого суммируют измеренное вертикальное расстояние L_B между определяемой точкой А земной поверхности и основанием приемника с величиной смещения его относительно антенны, т.е.

L_Выч = L_B + . (55)

4. Сбор данных. После установки приемников производят их включение. На панели приемника появятся соответствующие данные в виде звуковых и световых сигналов: о состоянии электропитания, о захвате спутников и их количестве, продолжительности сеанса, о работе контроллера К (см. рис. 50,б) или о наличии ошибок. При нормальной работе системы продолжительность принятия сигналов должно обеспечивать достаточную информацию для последующих вычислений координат.

При наличии прямой видимости между приемниками или приемником и контроллером, который закрепляется на вехе мобильного приемника, осуществляется бескабельное инфракрасное соединение. Инфракрасное соединение приемников позволяет замкнуть измеряемые расстояния до спутников (см. рис. 7 ON), сократить длительность сеанса наблюдений и повысить точность и надежность определения координат.

После сбора информации на данных точках приемники переносят на следующие точки, при этом один из приемников остается на исходной точке. Процесс наблюдений на этих точках аналогичен.

Камеральные работы. Вся собранная приемником информация передается на компьютер. Для этого включают приемник и компьютер, соединяют их между собой кабельной связью и запускают соответствующую программу, в результате чего получают искомые результаты.

Созданное таким образом съемочное обоснование позволяет более эффективно осуществить тем или иным способом детальную съемку местности.