1. Современные технологии ведения геодезических работ
Существует несколько способов получения цифровых карт:
- дигитализация имеющихся картографических планшетов, карт на бумажных носителях (выполняется с помощью дигитайзера)
- векторизация растрового изображения территории, полученной путем сканирования аэрофотоснимка или готовой карты (выполняется с помощью сканера и программного обеспечения для векторизации)
- векторизация цифрового изображения местности, полученного с помощью цифровых аэрокамер
- сканирование земной поверхности лазерным дальномером с борта летающей лаборатории.
Пока наиболее распространенным является первый способ, благодаря сравнительно небольшим затратам на программно-аппаратное обеспечение. Но в последнее время, в связи с усовершенствованием сканерной технологии, удешевлением сканеров, второй способ приобретает все большую популярность. Третий способ пока экзотичен в российских условиях, вследствие затрат на аппаратное обеспечение. Четвертый - не дорогой и, пожалуй, самый перспективный. Но главным условием информационной системы ГИС является не только создание цифровых карт, но и постоянное их обновление в соответствии с происходящими изменениями.
Основным источником информации об изменениях картографической ситуации служили результаты топографических съемок и аэрофотосъемок. Первый метод слишком трудоемок для больших, труднодоступных территорий, требует больших затрат времени и средств. Кроме того, информация, полученная из результатов топосъемок, может устареть на этапе обработки данных полевых измерений, вследствие быстрых изменений ситуации (строительство дорог, трубопроводов, промышленных, жилых сооружений, мелиоративные работы и пр.). Второй метод более оперативен и информативен, но слишком дорог. Поэтому, для оптимального решения проблемы постоянного обновления пространственной информации требуется иной подход к ее сбору и представления в цифровом виде. Наиболее перспективным решением этой проблемы является применение GPS-технологий при сборе информации, что позволит собирать не только пространственную (картографическую) информацию в цифровом виде, но и связанные с ней семантические данные. Метод сбора данных с помощью GPS-приемников принципиально не отличается от полевых геодезических работ традиционным методом (теодолит, светодальномер или тахеометр), но имеет ряд несомненных преимуществ, вытекающих из особенностей и технических возможностей GPS-технологии.
Помимо задач сбора и обновления информации GPS-технологии решают и еще одну важную проблему земельного кадастра - создание жесткой координатной основы цифровой подложки. Как известно, любой объект цифровой карты имеет вполне определенные координаты, “привязанные” к жесткой координатной основе. Как правило, исходной координатной основой являются пункты ГГС (государственной геодезической сети), более или менее равномерно расположенные на территории России. Но в ходе создания карт, обработки материалов аэрофотосъемки, оцифровки имеющихся карт, возникает задача уточнения исходной координатной основы или трансформации в другую. Эти проблемы решались ранее и решаются теперь развитием и сгущением геодезических сетей на основе более высококлассных. Но развитие геодезических сетей с применением традиционных приборов и методов слишком долгий, дорогой процесс, особенно там, где внешние условия (отсутствие прямой видимости на залесенной территории, в горах, в городах и пр., плохие погодные условия) препятствуют проведению традиционных геодезических работ. Учитывая общую географическую ситуацию России, можно говорить о неэффективности применения традиционных методов геодезии на большей части российской территории. Поэтому применение GPS-технологий может существенно снизить затраты на проведение комплекса работ по созданию координатной основы земельного кадастра, а главное повысить точность и надежность геодезической сети.
Это две основные задачи, которые можно и нужно решать с помощью GPS-технологий применительно к земельному кадастру.
Использование технологии инерциальных измерений позволяет определять положение отвала бульдозера в пространстве с частотой 100 раз в секунду. Это в пять раз чаще, нежели при использовании традиционных систем. Огромное количество определений дает системе возможность прогнозирования положения отвала во времени с учетом траектории движения базового трактора. В результате использования новой технологии значительно повышается ровность выравнивания, а работы выполняются в два раза быстрее, чем при использовании традиционной 3D-системы, и в несколько раза быстрее, чем при использовании бульдозера, не оснащенного системой.
Не меньшего интереса заслуживает давно и хорошо зарекомендовавшая себя (и по сей день остающаяся уникальной) технология GPS, которая позволяет совместить достоинства спутниковых технологий и миллиметровую точность получения высотной компоненты. Не случайно эта технология применяется на грейдерах, дорожных фрезах и асфальтоукладчиках – машинах, выполняющих работы с жесткими требованиями к точности формирования поверхностей.
Спутниковые сигналы с необходимыми для работы в режиме реального времени поправками передаются на компьютер PaveSmart 3D от базовой станции, которая установлена на позиции с известными координатами. Поправки обеспечивают более точную информацию о положении машины в каждый момент времени. Дальность передачи сигнала составляет до 20 километров. В панели управления производятся вычисления для точного позиционирования режущей кромки машины на основании данных положения бульдозера, которые поступают от системы позиционирования. Это позволят производить работы с высокой точностью: 1 см в плане, 3 см по высоте.
2. GPS – ТЕХНОЛОГИИ
GPS – это группа из 24 спутников, которые находятся на шести различных орбитах. Спутники GPS оборудованы атомными часами, компьютерами и передатчиками, каждый спутник работает круглосуточно. GPS-приемники также оборудованы точными часами, которые синхронизированы с часами на спутниках. Это позволяет GPS-приемнику определять расстояние до спутника по задержке (времени в пути от спутника до приемника) сигнала со спутника.
Описываемая технология начала развиваться как военная. GPS – это американская группа спутников. Россия также имеет собственную группу спутников GLONASS. В ней имеется восемь рабочих спутников, неравномерно распределенных по орбитам, а полнофункциональная система подразумевает 24 спутника.
Современные GPS-приемники имеют возможность принимать сигналы от GPS и ГЛОНАСС. При этом обе системы излучают два сигнала – один зашифрованный (для военных целей), другой нешифрованный. В связи с важностью такой технологии в странах Европейского Союза запущена собственная программа “Galileo”.
GPS также используются для сбора детальных картографических данных непосредственно при полевых исследованиях. GPS может использоваться для проверки и редактирования ГИС-данных в полевых условиях.
Точность измерений может быть повышена при использовании второго приемника, выполняющего роль базового или эталонного, установленного на точке с известными координатами. Базовый приемник вычисляет поправку полученных измерений относительно известных координат. Процедура использования подобных поправок при измерениях известна как "Дифференциальная GPS" (DGPS); она обеспечивает точность в пределах метрового/сантиметрового диапазона.
Дифференциальная коррекция может быть выполнена двумя способами:
- GPS приемник принимает дифференциальные поправки, передаваемые Сервисной Службой DGPS;
- поправки могут быть использованы при выполнении измерений в масштабе реального времени.
Данные измерений накапливаются в памяти базового приемника для последующей корректировки совместно с измерениями, полученными от удаленного приемника. Этот способ получил название постобработки.
Стоимость приемника непосредственно зависит от числа каналов, способа производимых измерений и процедуры обработки сигналов. Все эти факторы определяют также и точность измерений.