111.2.8. Робота у режимі "кінематика"

Робота у режимі "кінематика" аналогічна до режиму "стій/йди". Вона складається із двох частин:

1. Частини ініціалізації, яка необхідна для того, щоб розв'язати по­чаткові неоднозначності під час постпольового оброблення, виконаного за допомогою програмного забезпечення SKI.

2. Мобільної частини, у межах якої розв'язання неоднозначності вносяться у програмне забезпечення SKI.

Розбіжностями між режимами "кінематика" і "стій/йди", по-перше, є те, що під час мобільної частини в режимі "стій/йди" вимірювання стосуються тільки реальних точок на місцевості, а під час мобільної частини в режимі "кінематика" вимірювання стосуються визначених моментів часу; по-друге, як уже зазначалось, у режимі "кінематика" мобільний приймач рухається безперервно, а в режимі "стій/йди" мобільний приймач зупиняється.

Ініціалізація та наступна за нею мобільна частина називаються ланками режиму "кінематика ".

Ініціалізація - необхідний процес. Неоднозначності повинні бути розв'язані під час постопрацювання за допомогою програмного забезпечення SKI. Тільки після цього значення знайдених неоднозначностей будуть послі­довно передаватися вперед за допомогою SKI у мобільну частину ланки.

Ініціалізація може бути виконана з використанням:

1. Режиму "швидка статика".

2. Встановлення станції на точці з відомими координатами.

На мобільній ділянці ланки повинно спостерігатися не менше від чотирьох супутників. Якщо супутників менше ніж чотири, через втрату захоплення сигналу або розташування супутників SKI не може передавати вперед значення неоднозначностей, і ланка буде перервана.

Значення GDOP не повинне перевищувати 8, якщо результати за точністю мають досягати значень, зазначених у технічних характеристиках. Бажано, щоб значення GDOP дорівнювало або було менше за 5.

Щоб досягти високоточних результатів визначень координат у режимі "кінематика", необхідно виконувати вимірювання у максимально сприятливих вікнах розміщення супутників.

361

Розділ III

Таблиця III.2.5 Вибір вікон для спостережень у режимі "кінематика"

Вікно	Кількість супутників, їхня висота над горизонтом, GDOP
Добре вікно	5 і більше супутників, висота за можливістю більше ніж 20°, GDOP < 5
Можна використовувати, але не рекомендується	4 супутники, супутники вище ніж 15°, GDOP<8
Не рекомендується використовувати	4 супутники, GDOP > 8
Використовувати не можна	3 супутники або менше

III.2.9. Робота у режимі "кінематика у польоті"

Визначення координат у режимі "Кінематика у польоті" (КВП) забез­печують отримання траєкторії руху сенсора без необхідності виконання статичної ініціалізації. Сенсор може безперервно рухатись, починаючи з першої епохи спостережень.

Ланка вимірювання в режимі КВП складається тільки з мобільної (рухомої) частини. У цьому режимі може бути досягнутий такий самий рівень точності визначення координат, як і в режимі "кінематика". Для цього необхідно:

• під час першої епохи спостережень захопити не менше від п'яти супутників;

• повинно бути невеликим значення коефіцієнта GDOP;

• відсутність пропуску циклів або зникнення сигналу під час перших 200 секунд спостережень у ланці;

• максимальна відстань між референцною і мобільною станціями повинна зберігатись на рівні не менше ніж 5 км.

Значення неоднозначностей будуть передаватись вперед по ланці КВП доти, доки будуть спостерігатись не менше від чотирьох супутників без втрати. Як тільки кількість супутників стане меншою від чотирьох, необхідно буде ще 200 секунд спостережень не менше ніж п'яти супутників без їхньої втрати.

Програма для опрацювання GPS-вимірів буде опрацьовувати результати у два етапи:

На першому етапі неоднозначність буде розв'язуватися після перших 200 секунд реєстрації даних. Після цього розв'язані неоднозначності передаються вперед протягом часу спостереження не менше ніж чотирьох супутників.

362

Просторові супутникові мережі (основи супутникової геодезії)

На другому етапі розв'язані неоднозначності передаються назад на початок ланки, що забезпечує отримання високоточних результатів визначення координат для першої епохи під час руху вперед.

Метод КВП рекомендується застосовувати, якщо ініціалізацію в ста­тичних умовах важко виконати або під час визначення координат із рухомих об'єктів.

Щоб досягти високоточних результатів визначень координат у режимі "Кінематика у польоті", необхідно виконувати вимірювання у максимально добрих вікнах розташування супутників, поданих у табл. ЇЇІ.2.5.

II1.2.10. Технологія диференційного DGPS-вимірювання (Differential GPS)

Ця технологія спочатку спиралась тільки на навігаційні кодові вимірю­вання псевдовіддалей, які виконувалися з розривами в часі. В останні роки в цій технології почали застосовувати також фазові вимірювання й опрацювання вимірів типу "past-processing". Істотним у цій новітній технології є те, що базова станція передає до рухомого приймача поправки, які використовує цей приймач для уточнення свого положення (координат).

Сучасна диференційна технологія передбачає наявність базової станції, яка стаціонарно, цілодобово працює на пункті з високоточно визначеними коор­динатами і визначає певні систематичні похибки. Якраз такі дані, як поправки, передаються до рухомих приймачів. Це дає змогу в реальному часі визначати точні результати (координати) рухомого приймача.

Зауважимо, що під час цього методу користувач може мати тільки один приймач, оскільки роль другого приймача виконує базова, стаціонарна станція.

Для диференційних технологій використовують спеціально обладнані приймачі, які повинні підтримувати безперервний зв'язок із базовою станцією. Деякі із цих приймачів, що забезпечують метрову точність визначення коор­динат, мають масу менше ніж 1 кг, а їхні розміри такі, що вони поміщаються на долоні.

Точність вимірювання DGPS, що ґрунтуються тільки на кодових вимірюваннях, становить 1-2 м. Така точність достатня для навігаційних цілей, а також для виклику міліції (поліції), швидкої допомоги, пожежників, автотранспорту тощо. На цих засадах працюють також морські та авіаційні системи.

363

Розділ III

ІІІ.З. Побудова державних геодезичних мереж (ДГМ) супутниковими методами

ІІІ.З. 1. Загальні відомості про побудову ДГМ супутниковими методами

Керівний технічний документ (КТД) побудови державної геодезичної мережі (ДГМ) супутниковими методами створений відповідно до чинних "Основних положень створення ДГМ України". ДГМ - це сукупність пунктів, рівномірно розташованих на території країни й закріплених на місцевості спеціальними центрами, які забезпечують їхнє збереження та стійкість у плановому та висотному аспектах протягом тривалого часу.

Складовими частинами ДГМ є планова й висотна геодезичні мережі, пункти яких повинні бути суміщені або мати надійний геодезичний зв'язок.

Державні геодезичні планові та висотні мережі створювались окремо класичними, до того ж принципово різними методами.

Просторові ДГМ також створюються в інтересах господарської діяль­ності, науки та оборони країни для розв'язання таких основних задач:

• встановлення єдиної системи координат на території усієї країни;

• забезпечення картографування країни, акваторій морів та внутрішніх водойм;

• вивчення природних ресурсів та ведення державних кадастрів;

• забезпечення вихідними даними засобів наземної, морської й аерокосмічної навігації, аерокосмічного моніторингу довкілля;

• вивчення фігури й гравітаційного поля Землі та їхніх змін у часі;

• вивчення геодинамічних явищ та рухів земної поверхні;

• вивчення зон деформацій земної поверхні для складання карт за­гального сейсмічного районування;

• вивчення руху полюсів та нерівномірності обертання Землі;

• метрологічне забезпечення високоточних технічних засобів визна­чення розташування й орієнтування.

Супутникові методи дають змогу створювати просторові (планові та висотні) мережі одночасно. Надалі будемо розглядати тільки просторові мережі, що створюються супутниковими методами [25, 26].

У світовій практиці супутникові просторові мережі прийнято поділяти на:

• глобальні;

364

Просторові супутникові мережі (основи супутникової геодезії)

• континентальні;

• національні;

• регіональні;

• локальні.

Зрозуміло, що національні мережі є державними геодезичними мережами. Інші - регіональні, локальні є мережами, що створюються на певних частинах країни, регіональні - на значних за площею територіях, а локальні - на значно менших.

Далі будуть розглядатися національні, регіональні та локальні мережі.

Розглянемо мережі, що створюються з використанням методів супут-никової геодезії.

Астрономо-геодезичні мережі 1 класу (АГМ-1) будуються у вигляді однорідної за точністю мережі, що складається з рівномірно розміщених пунктів, віддалених один від одного на 50-150 км. Частина пунктів АГМ-1 являє собою постійно діючі (перманентні) станції супутникових спостережень та астрономо-геодезичні обсерваторії, на яких виконується комплекс супут­никових, астрономо-геодезичних, гравіметричних та геофізичних спостережень, що забезпечить редукування координатних визначень на єдину епоху з урахуванням релятивістських ефектів, приливних та інших рухів земної кори.

Просторове положення пунктів АГМ-1 визначається методом супут-

никової геодезії з відносною похибкою Лр/р = 1:10⁸ (де Ар - с. к. п. виз­начення геоцентричного радіуса р - певного пункту). Кожний пункт АГМ-1

має бути пов'язаний супутниковими вимірами не менше як із трьома суміжними пунктами мережі.

Пункти АГМ-1 повинні бути вставлені у мережі нівелювання 1 та 2 класів, що дає змогу визначити перевищення нормальних висот між суміжними пунктами із с. к. п., не більшою за 0,05 м.

На кожному пункті АГМ-1 виконуються й періодично повторюються визначення відхилень вискових ліній із середньою квадратичною похибкою, що дорівнює 0,5".

Геодезична мережа 2 класу. Пункти розташовуються на відстані 8-12 км один від одного, а на територіях міст, великих промислових об'єктів - 5-8 км і визначаються, як правило, супутниковими методами (допускається визначення традиційними методами) із відносною похибкою 1/300000. Найбільша довжина сторін 20 км, найменша - 5 км.

Пункти 2 класу також мають бути суміщені з геометричним нівелюванням 1, 2, або 3 класу, яке забезпечить точність взаємного положення пунктів за висотою із с. к. п., не більшою за 0,05 м на рівнині, а в гірських районах - 0,2 м.

365

Розділ III

Геодезична мережа згущення 3 класу будується з метою збільшення кіль­кості пунктів до щільності, яка забезпечує створення знімальної (робочої) основи великомасштабного топографічного та кадастрового знімання.

Нові просторові мережі згущення 3 класу будуються тільки відносними методами супутникової геодезії. Відносне визначення взаємного положення пунктів повинно бути забезпечене з похибкою 1:200000, а середня квадратична похибка - 0,05 м. Вихідними пунктами побудови є пункти старших класів.

Пункти просторової мережі 3 класу (як і 2 класу) повинні бути суміщені з мережами нівелювання 1, 2 або 3 класів, які забезпечать точність висотного положення пунктів із с. к. п., не більшу за 0,05 м, а у гірській і важкодоступній місцевості нормальні висоти можуть визначатися, як і мережі 2 класу, GPS-нівелюванням, яке виконується відносними супутниковими методами. У такому разі середня квадратична похибка пунктів за висотою також не повинна перевищувати 0,2 м, як і для мереж 2 класу.

Просторові геодезичні мережі спеціального призначення, які, по суті, є регіональними та локальними, здійснюються методами супутникової геодезії або традиційними геодезичними методами. Усі геодезичні, астрономо-граві-метричні вимірювання та супутникові спостереження на таких мережах зазви­чай виконуються з підвищеною точністю й приводяться до єдиної геодезичної системи координат для використання їх під час зрівноваження ДГМ.

Виробничий цикл побудови ДГМ складається з таких основних циклів робіт:

• проектування мереж;

• рекогностування й побудова геодезичних пунктів;

• спостереження методами супутникової геодезії;

• математичне опрацювання вимірів;

• складання каталогів просторових координат.

Для забезпечення топографічного знімання встановлюють такі норми щільності пунктів та реперів ДГМ:

• для знімання у масштабі 1:25000 і 1:10000 - 1 пункт на 30 км² і 1 репер на трапецію масштабу 1:10000;

• для знімання у масштабі 1:5000 - 1 пункт на 20-30 км² і 1 репер на 10-15 км ;

• для знімання у масштабі 1:2000 і більше - 1 пункт на 5-15 км² і 1 репер на 5-7 км².

366

Просторові супутникові мережі (основи супутникової геодезії)