1. Создание единого поля координатно-временной
информации
Для обеспечения взаимоувязанных определений местоположения различных объектов, как для автоматизированной системы информационного обеспечения, так и при выполнении строительных, планировочных, геодезических, топографических, кадастровых, землеустроительных, маркшейдерских и управленческих работ, а также высокоточной навигации и диспетчеризации необходимо создать единое поле координатно-временной информации.
С этой целью на городской территории создаётся сеть, как правило, постоянно действующих референцных спутниковых GPS/ГЛОНАСС - станций с таким расчетом, чтобы точность спутниковых определений местоположения на любом локальном участке обеспечивала необходимую геодезическую точность определения координат. Кроме того, обеспечивала для любой части городской территории съёмку наиболее крупного масштаба 1:500 в режиме RTK и удовлетворяла требованиям комплексного решения жизненно необходимых задач территории. Целевое назначение системы референцных станций кратко перечислим:
Создание единого поля координатно-временной информации;
Установление границ административно-территориальных
образований;
Геодезическое обеспечение строительства в реальном
масштабе времени;
Решение задач высокоточной навигации и диспетчеризации
наземных, речных и воздушных транспортных средств;
Координатно-временное обеспечение поисково-спасательных
работ служб МЧС, скорой помощи, ГИБДД и др.;
Определение координат пунктов ГГС, центров фотографиро-
вания фотоснимков, опорных межевых сетей, поворотных
точек границ участков;
Геодезическое обеспечение управлением строительными
машинами в реальном масштабе времени.
Современная геодезическая основа города создаётся по спутниковой технологии в местной системе координат, установленной строго относительно Государственной геодезической системы координат (ГСК-95), что регламентируется постановлениями Правительства Российской Федерации. Для создания такой сети и установления местной системы координат (МСК) необходимо выдержать следующие основополагающие условия:
Местная система координат должна иметь непосредственные параметры (ключи) перехода к Государственной системе координат ГСК-95;
Каркас современной геодезической основы города создаётся в виде сети базовых станций по GPS-технологии;
Один или несколько исходных пунктов должны быть определены относительно не менее трёх близлежащих пунктов фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС), либо высокоточной геодезической сети (ВГС), либо постоянно действующих пунктов мировой геодезической сети;
Главным условием является необходимость сохранения городской системы координат, в которой ранее были выполнены крупномасштабные съёмки территории города, и одновременно с этим обеспечить высокую однородную точность городской геодезической сети для всего комплекса задач.
Геодезическая привязка сети базовых станций осуществляется в два этапа. На первом этапе выполняется привязка всех пунктов спутниковой геодезической сети к общеземной системе координат WGS-84. На втором этапе определяются координаты базовых станций и нивелирных пунктов в ГСК-95 и Балтийской системе высот.
Например, в городе Омске создана сеть из пяти базовых станций (см. рис.13.1). Базовая станция «ВИСХАГИ» определена из пятисуточных сеансов наблюдений относительно пяти постоянно действующих пунктов мировой геодезической сети с использованием точных эфемерид. В результате уравнивания сети получены координаты базовой станции в WGS-84 с точностью 3 см в плане и 10 см по высоте. Определение координат остальных базовых станций в WGS-84 было выполнено уравниванием от базовой станции «ВИСХАГИ».
После привязки спутниковой геодезической сети к общеземной системе координат определяются координаты в государственной системе координат 1995 года. Для этого выполняются спутниковые измерения сетевым методом от пунктов государственной геодезической сети. На пунктах ГГС выполнялись синхронные спутниковые наблюдения четырьмя сеансами с изменением высот антенн между сеансами. Длительность одного сеанса спутниковых наблюдений составляет 4 часа.
На нивелирных пунктах выполняются синхронные спутниковые наблюдения двумя сеансами с изменением высот антенн между сеансами. Длительность одного сеанса спутниковых наблюдений так же составляет 4 часа.
Весь комплекс
полевых и камеральных геодезических
работ по определению координат базовых
станций в системе координат ГСК-95 и
Балтийской системе высот 1977 г. завершается
уравниванием всей сети и оценкой
точности. Точность получения координат
базовых станций в городе Омске не
превысили 1 см в плане и 3 см по высоте
относительно пунктов ГГС.
Координаты спутниковых референцных станций в замкнутой сети (рис.13.1) определяется двухчастотными геодезическими спутниковыми приемниками методом относительных измерений в статическом режиме относительно пунктов триангуляции I, II, классов, расположенных равномерно по периметру всей площади и ближайшей периферии обслуживаемой территории.
Базовые станции закрепляются в местах с открытым горизонтом неба (например, на крышах капитальных малоэтажных зданий, сооружений). Первые базовые станции в городе созданы и действуют в настоящее время. Но! Ведомственные базовые станции не объединены в единую сеть и нет единого вычислительного центра с необходимым программным обеспечением и средствами связи для обработки в реальном масштабе времени и для обслуживания выше перечисленного многоцелевого спектра назначения.
Д
ля
города устанавливается такая система
координат, которая минимально искажает
реальную площадь города. Так, если взять
систему координат МСК-55, то город Омск
находится в ней на стыке двух 3о
координатных зон (см. рис.13.2), поэтому
искажения площадей в этом случае
максимальные. Минимальными искажения
будут только в том случае, когда центр
города будет максимально приближен к
новому осевому меридиану 73,5о
(см. рис.13.3),
что легло в основу системы координат
МСК-Омск-2008.
Кроме того, площади участков на картах и планах отличаются от реальных площадей на земле тем больше, чем больше уровень поверхности относимости отстоит от средней высоты (высотной отметки) территории города. С этой целью для города оптимизирован уровень поверхности относимости (рис.13.4).
Для реализации главного условия установления местной системы координат города необходимо минимизировать расхождения координат между вновь установленной городской системой координат и старой системой координат города. Что осуществляется путём оптимизации параметров преобразования относительно ГСК-95, то есть опытным путём подбирается осевой меридиан и поверхность относимости.
Подбор параметров осуществляется с таким расчетом, чтобы максимальные расхождения координат контрольных пунктов геодезической сети, расположенных на максимальном удалении от исходного пункта (в пределах городской черты), не превышали предельной графической точности плана масштаба 1:500. По установленным параметрам (ключам) перехода от системы ГСК-95 к МСК вычисляются координаты пунктов городской геодезической сети и опорной межевой сети.
В п.1.2 Руководства по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, ГКИНТ (ОНТА) – 01 – 271 – 03) изложена цель реконструкции городских геодезических сетей. Целью реконструкции городских геодезических сетей является: повышение точности сети, надёжности определения параметров преобразования между геодезической общеземной координатной системой, государственной и городской геодезическими системами координат, а также возможность формировать каталоги координат пунктов во всех используемых в городе координатных системах.
Сеть постоянно действующих спутниковых базовых станций обеспечивает многоцелевое использование сети различных городских служб, в том числе для работы в режиме RTK. Режим RTK позволяет в реальном масштабе времени с высокой точностью осуществлять координирование, вынос проектов в натуру и съёмку для различного целевого назначения, в том числе создать геодезическое обеспечение управлением современными строительными машинами.
Новейшая система управления строительной техникой, используя базовые станции в режиме RTK, обеспечивает оператора всей необходимой информацией о положении машины при выполнении любых земляных работ. В отличие от лазерных систем управления, например, экскаваторами, 3D система позволяет оператору видеть точное положение своей машины на рабочем объекте в пространстве с точной координатной привязкой к характерным линиям и направлениям проекта. GPS+ГЛОНАСС приемник, например 9901/9902, обеспечивает определение координат двух антенн GPS+, например, закрепленных на корпусе экскаватора, для последующего их пересчета на режущую кромку ковша. Приёмник имеет защищенный от вибрации корпус с магнитными креплениями и встроенный радио модем для работы в режиме RTK с сантиметровой точностью.