Введение

Глобальная спутниковая навигационная система (GPS) является эффективным инструментом для решения проблем геодезии. Для эффективного использования GPS в геодезических целях нужно внимательно подходить к выбору метода наблюдений, пунктов сети, оборудования, к планированию и организации наблюдений.

1. Выбор места gps наблюдений

1.1. Определение положения пункта

Определение координат одного пункта называется "абсолютным определением положения" пункта. Оно выполняется с помощью одного приемника, который измеряет кодовые дальности до спутников (обычно четырех и более).

Определение координат одного пункта относительно известных координат другого пункта называется "относительным определением положения" пункта. Оно выполняется с помощью двух приемников на двух пунктах, которые одновременно измеряют кодовые дальности или фазы несущей до одних и тех же спутников. Точность определения выше, чем в абсолютном методе, так как задействованы наблюдения с двух пунктов. Обычно приемник, установленный в пункте с известными координатами, является стационарным во время наблюдений.

Строго говоря, термин "относительный" употребляется в случае наблюдений фазы несущей, а в случае наблюдений кодовой дальности используется термин "дифференциальный". Абсолютный метод используется в навигации, а относительный в геодезической съемке.

1.2. Статические и кинематические методы наблюдений

Термин "статический" означает выполнение наблюдений с помощью неподвижного приемника, а "кинематический" - с помощью движущегося приемника. Временная потеря сигнала не так страшна для статического метода, как для кинематического. Названные термины необходимо рассматривать в контексте абсолютного и относительного определения положений.

Статическое абсолютное определение положения полезно, если нужна невысокая точность (от 5 м до 10 м), за сравнительно короткий интервал времени наблюдений. Кинематическое абсолютное определение положения используют для определения траектории транспортного средства в пространстве и времени с точностью от 10 м до 100 м (навигация, гравиметрия самолета, наземная гравитационная съемка на транспорте).

Статическое относительное определение положения по наблюдениям фазы несущей в настоящее время является наиболее используемым геодезистами методом, и по-другому данный метод называется "статической съемкой". Принцип основан на определении вектора между двумя неподвижными приемниками. Вектор часто называют "линией базы" или просто "линией" из-за сходства с триангуляционными линиями баз. Рекомендуется вместо термина "линия" использовать слово "база", более распространенное в странах СНГ. Различают "однобазовое" и "многобазовое" определения, причем последний термин применяют, если число пунктов превышает два. При статической съемке достижима относительная точность от 10^-6 до 10^-7, что эквивалентно миллиметровой точности для баз длиной до нескольких километров.

Кинематическое относительное определение положения выполняется по одновременным наблюдениям на одном неподвижном и одном движущемся приемниках. Метод применяется там же, где и кинематическое абсолютное определение положения, но достигается более высокая точность. Точность в дифференциальном (по кодовым дальностям) определении находится на метровом уровне, а в относительном (по фазам несущей) методе достижима сантиметровая точность.

"Полукинематический" метод, или метод "остановки и движения" (Stop and Go), является комбинацией статического и кинематического относительных определений положения. В этом методе движение приемника чередуется с остановками в заданных пунктах. Наблюдения ведутся постоянно, но во время остановок накапливаются эпохи измерений и, соответственно, повышается точность определений. Метод часто называют просто "кинематической съемкой".

"Псевдокинематический" или "прерывистый статический" метод определения положения предполагает, что на интересующих пунктах наблюдения выполняют еще один раз (примерно через час после первого посещения пункта). Это делается для того, чтобы облегчить разрешение неоднозначности и получить более высокую точность. В основном эти цели достигаются вследствие изменения конфигурации сети спутников. При этом не требуется поддержания непрерывности сигнала между посещениями станции, и приемник во время движения можно даже отключать.

"Быстростатические" методы используют комбинации псевдодальностей и фаз несущей с целью выполнить быструю инициализацию (то есть разрешить неоднозначность) в статическом режиме. В этом случае требуются измерения как кода, так и фазы несущей, на обеих частотах. Наблюдения в течение 5 - 10 минут могут дать относительную точность 10^-6.

"Безостановочные (On-The-Fly)" методы позволяют выполнить инициализацию в кинематическом режиме, а не в статическом. Этот метод с использованием кодовых данных позволяет определять положения движущихся объектов с дециметровой и даже с сантиметровой точностью, если неоднозначности разрешены.