Сибирская государственная геодезическая академия автоматизированные системы геодезических измерений (стр. 5 )

- карточки закладки геодезических пунктов;

- выписки из отчетов ранее выполненных геодезических работ (наи­менование работы, шифр объекта, инвентарный № отчета, год выпол­нения, наименование организации исполнителя работ, оценка точнос­ти работ, каталог пунктов участвовавших в работе, схемы);

- справки о системах координат и высот, применяемых на объекте.

Все собранные материалы систематизируются для предваритель­ного анализа и составления технического проекта.

Вторым этапом создания технического проекту является составле­ние предварительной графической схемы проектируемой сети на то­пографических картах, масштаб которых должен позволить выдер­жать, линейные и угловые параметры создавае­мой сети.

После составления предварительной схемы выбираются пункты существующей геодезической сети для включения их в схему. Для это­го на тех же картах наносятся существующие пункты геодезической сети соответствующего класса. При нанесении пунктов надо учиты­вать требования, предъявляемые к пунктам спутниковой сети. На схему наносятся только такие пункты, выбор которых не нару­шит геометрических характеристик создаваемой сети.

При проектировании высокоточных спутниковых сетей необходи­мо предусмотреть включение в общую сеть нивелирных реперов. Это дает дополнительный эффект по связи высотной и плановой сетей, а также по получению плановых координат пунктов нивелирной сети при создании геодинамических полигонов.

В случае, когда полевые работы по обследованию пунктов и спут­никовым измерениям проектируется проводить одновременно, необ­ходимо учесть тот факт, что если два смежных пункта в сети не найде­ны, а поиск и обследование резервных пунктов осуществлялся навстре­чу друг другу, то между такими пунктами может получиться очень короткая базисная сторона между ними, и наоборот, если поиск и об­следование смежных пунктов осуществляется в разные стороны, то сто­рона будет очень длинной.

Поэтому, чтобы исключить появление коротких и длинных сторон в сети, которые будут способствовать ухудшению геометрических ха­рактеристик сети, следует определять запасные пункты в одном на­правлении от основного.

Все выбранные пункты анализируются для включения в сеть в ка­честве основного или резервного.

На основании собранного материала составляется технический проект. В техническом проекте обуславливаются техно­логия и технические требования проектируемых работ рассчитывают­ся расценки и смета на проектируемые работы. В связи с тем, что при построении геодезических сетей широко применяются национальные, региональные или местные геодезические координатные системы на­прямую не связанные с системой WGS-84, в техническом проекте дол­жны быть предусмотрены мероприятия по определению параметров перехода между такими координатными системами и по их дальней­шему согласованию.

Технический проект, как правило, включает в себя пояснительную записку, графическую часть и смету затрат.

В пояснительной записке обязательно должны быть подробно ос­вещены следующие разделы:

- обоснование технического проекта: технические требования, нор­мативные документы, геодезическая изученность, краткая физико-ге­ографическая характеристика объекта работ, проектируемые работы, объемы работ, система координат и высот;

- ранее выполненные работы: наименование пунктов геодезичес­кого обоснования, наименование работы, наименование организаций выполнивших работу, год выполнения, оценка точности, система ко­ординат и высот;

- программа выполнения работ с обоснованием выбранной схемы и способа измерений;

- технология выполнения работ с подробным изложением порядка и времени выполнения работ на пунктах;

- график выполнения работ и сдачи готовой продукции;

- методика оценки качества, объективно отражающая реальную точ­ность достигнутых результатов;

- форма представления создаваемой базы данных и сопутствующей графической информации, отвечающая современным требованиям и возможностям.

При составлении графика выполнения работ и сметной части рас­считывается время работы на одном пункте во время одного сеанса включения с использованием действующих сметных расценок или сле­дующих приближенных данных:

Название операции	Время на выполнение
Отыскание точки Установка и подключение станции Инициализация станции Непосредственно измерения Сворачивание станции (упаковка, погрузка) Переезд между точками	10-15 мин 5-10 мин До 10 мин Время зависит от длины линии 5-10 мин Время зависит от длины линии

Общее время работы на объекте определяется с учетом общего числа сеансов включений на объекте и общего числа приемников.

Графическая часть проекта выносится на карты с указанием место­положения пунктов, связей при измерениях GPS и сторон проектируемой сети.

Следует помнить, что при создании больших сетей целесообразно использовать максимальное число спутниковых приемников. В иде­альном случае, когда число приемников совпадает с числом пунктов, участвующих в измерениях, измерения выполняются за один сеанс включений. На практике число сеансов включений в сети зависит от ее конфигурации и числа используемых приемников. Так, например, при сетевом методе создания спутниковой сети минимальное число сеан­сов для сети из 120 пунктов в зависимости от числа приемников будет следующим:

Число приемников	3	3	6	6	6	9	9	9	9	12	12	12
Число пунктов, используемых в двух сеансах	1	2	2	3	4	2	3	4	6	3	4	6
Число сеансов	60	118	30	39	58	17	20	23	38	13	15	19

При создании высокоточной спутниковой сети расстояния между пунктами в треугольниках могут быть достаточно велики - 10 и более километров, а спутниковые приемники, находящиеся друг от друга на расстоянии двух и более базисов, имеют еще большее взаимное удале­ние. В связи с этим могут возникнуть трудности с обеспечением связи на объекте, так как применяемые при производстве геодезических работ гражданские радиостанции со стандартной дальностью действия не всегда обеспечивают достаточно надежную связь на больших рас­стояниях.

Во избежание несогласованности при выборе запасного пункта по причине отсутствия связи, а также в связи с тем, что пункт должен быть предварительно подготовлен для спутниковых измерений, необходи­мо проектировать предварительное обследование и восстановление пунктов с подготовкой их к спутниковым измерениям до начала ра­бот по спутниковым измерениям.

2.2. Составление рабочего проекта

Перед выездом на полевые работы по созданию высокоточной спут­никовой геодезической сети, на основании полученного технического задания исполнитель работ обязан составить рабочий проект и предо­ставить его на утверждение в установленном порядке (начальник партии, главный инженер экспедиции, начальник ОТК, главный ин­женер предприятия).

В рабочем проекте подробно освещаются разделы "Проектируе­мые работы" и "Организация работ", в которых исполнитель описы­вает исходные данные для выполнения работ, порядок и последова­тельность их выполнения.

При составлении графической части проекта на карты более круп­ного масштаба выносятся пункты создаваемой спутниковой геодези­ческой сети, выбранные в качестве основных и резервных. На тех же картах выбираются оптимальные пути перемещения между пунктами, на их основе составляются схемы передвижения по объекту с указани­ем мест и времени встреч для концентрации информации, мест пере­прав через водные препятствия, схемы радиосвязи.

При помощи входящей в комплект спутниковых приемников про­граммы уточняются графики понижения геометрического фактора на период выполнения работ для каждого пункта. Порядок работы с про­граммой при создании графиков понижения геометрического факто­ра описан в соответствующих руководствах.

На рис. 1 представлен график понижения геометрического фактора, поясняю­щий принцип выбора благоприятных и отбраковки неблагоприятных для измерений интервалов времени.

Так как период обращения спутника вокруг земли составляет 11,5 ч, эти графики повторяются с такой же периодичностью. Поэтому гра­фики составляются на период работ из расчета 1 график на 7-10 дней, в остальные периоды время для наблюдений выбирается интерполи­рованием. В общем случае включение спутниковых приемников сле­дует проектировать на ночное время наиболее благоприятное для спут­никовых наблюдений. В этом случае светлую часть суток можно ис­пользовать для перемещений по объекту работ, между измеряемыми пунктами.

При рабочем проектировании уточняются места установки спут­никовых приемников, а при лучевом методе уточняется местоположе­ние опорных и мобильных пунктов. Выбор местоположения опорно­го пункта и надежность работы на нем является важным фактором для получения верных результатов измерений. Поэтому места для расположения опорных станции должны иметь следующие характеристики:

- выше угла 10°-15° над горизонтом не должно быть никаких пре­пятствий;

- должны отсутствовать отражающие поверхности, которые могли бы создавать многопутность (плоские металлические крыши на домах, отражающая водная поверхность, металлические рекламные и другие щиты, расположенные вертикально в непосредственной близости от приемного блока);

- поблизости не должны располагаться мощные радио - и телевизи­онные передатчики или приборы подобного рода;

- с точки зрения безопасности следует выбирать места расположе­ния опорных пунктов в стороне от движущегося транспорта.

Н. Новгород 56° 15'N 43° 45'Е

Date: 03/28/95 Window: 10.40-21.00

Рис. 1. График понижения геометрического фактора

Выявляются предварительные интервалы времени с хорошими по­казателями DOP на каждый день наблюдений в течение всего перио­да. Эти интервалы могут уточняться в процессе работ по мере получе­ния нового альманаха эфемерид (информационный файл, передавае­мый совместно со спутниковым сигналом, содержащий эфемериды всех спутников).

При наличии крупномасштабных планов составляются таблицы препятствий на пункты, вокруг которых имеются препятствия для про­хождения спутниковых сигналов. Порядок работы при камеральном определении препятствий вокруг пункта следующий.

На крупномасштабном плане (1:5:500) при помощи палетки определяется азимут на крайние точки препятствия. Определяя азимут, необходимо учитывать склонение линий километровой сетки и склонение магнитного азимута на период определения угла.

3. Выбор параметров наблюдений, наивыгоднейших условий и длительности сеансов измерений

Первым параметром является время.

GPS использует свое собствен­ное время системы, известное как время GPS. Оно является непрерыв­ным временем системы, базирующимся на универсальном координат­ном времени (UTC), относящимся к 6 января 1980 г. Так как время является непрерывным, то оно не подвергается временным коррекци­ям или "секундным скачкам", которые вводятся в UTC для компенса­ции замедления времени, связанного с вращением Земли. К настояще­му времени расхождение между временем GPS и UTC составляет 39 с. Это расхождение будет расти, так как UTC будет продолжать коррек­тироваться за счет введения секундных поправок.

Временная зона представляет собой расхождение между местным временем, принятым в стране, где выполняются измерения, и средним - временем по Гринвичу (GMT). GMT - это то же самое, что и коорди­натное универсальное время (UTC), которое отличается от времени GPS на небольшую величину (см. выше). После того, как временная зона введена в контроллер, на его экране индицируется как местное время, так и время GPS.

Следующий пример поясняет взаимосвязь между различными сис­темами отсчета времени в приемнике GPS.

Местное время, Хеербругг, Швейцария 14:34:10*
Временная зона +01:00:00*
Среднее время по Гринвичу 13:34:10
Расхождение во времени GPS-UTC
(Сентябрь 92) 00:00:09
Время GPS 13:34:19*

* Контроллером индицируются только эти величины.

Временная зона является единственным параметром, который не устанавливается в файле конфигурации рабочих установок. Вместо этого он устанавливается в общей конфигурации контроллера.

Начальное значение местоположения помогает приемнику осуще­ствить захват сигнала от спутника и начать его отслеживание. Началь­ное местоположение требуется знать только в пределах нескольких градусов и может быть легко установлено по карте. Чем ближе начальное местоположение к своему верному значению, тем быстрее сен­сор захватывает спутники. Для облегчения решения этой задачи в по­левых условиях в контроллере предусмотрена возможность использо­вания местоположения последней фиксируемой точки в качестве на­чального местоположения.

Управление процессом отслеживания спутников позволяет операто­ру определять, какой из спутников должен отслеживаться, минималь­ный угол возвышения для наблюдений и должен лк использоваться для отслеживания фазы на частоте L2 Р-код или метод кодовой корре­ляции, усиленный методом квадратирования.

Параметры работы устанавливают тот режим работы, который должен быть использован:

- статический режим (Static);

- ускоренный статический режим (Fast Static);

- режим измерений с возвращением (Reoccupation).

- режим измерений "стою-иду" (Stop & go);

- кинематический режим измерений (Kinematic);

- кинематический режим измерений в полете (Kinematic 2).

Имеется также возможность получения временной метки, которая выводится в виде импульсных сигналов с задаваемыми оператором интервалами времени. В дополнение к этому могут передаваться или приниматься параметры RTCM.

Параметры сбора данных определяют возможность сбора данных в виде отдельных выборок или в виде их уплотнения, минимальное чис­ло спутников, которое должно участвовать в измерениях, а также ско­рость регистрации данных.

Параметры режима "стою-иду " управляют так называемым "Ин­дикатором "стою-иду", который позволяет оператору приближенно определять минимальную продолжительность измерений.

Параметры идентификации точки стояния могут быть установле­ны так, что для каждой станции наблюдения автоматически будет при­сваиваться индивидуальное название.

Рабочие установки (сессии) могут быть сформированы в контрол­лере в камеральных условиях перед выездом на любую полевую рабо­ту. Для того, чтобы скомпоновать рабочие установки, входящие в файл конфигурации рабочих установок, параметры наблюдения использу­ются для получения тех величин, которые лучше всего удовлетворяют планируемому режиму измерений. Когда контроллер включается в полевых условиях при заранее выбранных рабочих установках, наблю­дения можно начинать без ввода оператором каких-либо новых дан­ных.

Запуск измерений может быть ручной или автоматический. Если измерения начинаются в автоматическом режиме, то параметры, вхо­дящие в состав файла конфигурации рабочих установок, воспринима­ются автоматически. Оператор руководствуется при этом индицируе­мым на табло основным меню, и наблюдения могут быть начаты не­медленно. Автоматический режим является быстрым и эффективным, так как оператору нет необходимости вводить какую-либо информа­цию.

Если измерения начинаются в ручном режиме, то оператор выпол­няет пошаговые операции в пределах структуры меню рабочих уста­новок, которое компонуется заранее. Основное меню может быть сфор­мировано так, что будут индицироваться только выбранные панели.

Установки таймера предназначены для управления таймером. Ус­тановки таймера могут быть использованы с целью автоматического запуска, проведения наблюдений и остановки контроллера. Для про­граммирования работы таймера оператор устанавливает стартовое время и продолжительность измерений. Контроллер при этом будет включаться в заранее заданное время и работать в автоматическом режиме. После того, как аппаратура произведет измерения, контрол­лер будет выключен.

Структура меню, определяемая применяемым для контроллера про­граммным обеспечением, может быть разделена на четыре основные компоненты: "Оболочка", "Установки", "Геодезические панели" и "Навигационные панели".

На схеме (рис. 2) изображено общее пред­ставление о полной структуре меню контроллера.

Информация о доступных спутниках вычисляется на основе теку­щего альманаха. Во время импорта данных, новый альманах автома­тически передается в базу данных и выбирается как текущий. Тем не менее, все альманахи остаются в базе данных до тех пор, пока они не будут уничтожены вручную. Это дает возможность для вычисления доступных спутников выбирать любой альманах. Несмотря на то, что база данных может сохранять едва ли не все альманахи (несколько тысяч), рекомендуется время от времени уничтожать старые альмана­хи для того, чтобы сберечь дисковое пространство.

Продолжительность сеансов измерений определяется, исходя из наличия спутников, значения параметров DOP, требуемой точности и длин линий в сети. При использовании нескольких приемников и од­новременном измерении нескольких линий в расчете продолжитель­ности наблюдений необходимо учитывать максимальную длину ли­нии. Общие требования к продолжительности измерений в зависимо­сти от режима измерений и длин сторон сети приведены ниже.

Статический режим (Static) применяется в тех случаях, когда тре­буется выполнить наблюдения между двумя стационарными прием­никами. Такие измерения применяются для создания сетевым мето­дом высокоточных геодезических сетей с расстояниями между пунк­тами км. Геодезическая сеть, измеряемая в статическом режиме при применении сетевого метода и условии, что сеть является одно­ранговой, относится к высокоточным геодезическим сетям и является исходной не только для топографических работ, но и для инженерно-геодезических, землеустроительных, геодинамических и других работ, требующих повышенной точности исходного обоснования.

Рис. 2 Полная структура меню контроллера

Продолжительность наблюдений для статического режима, в зави­симости от длины измеряемой линии, составляет:

Длина линии, км 15-30 более 30
Время измерений, ч:
днем 2 1
ночью 5 3

Ускоренный статический режим (Rapid Static) применяется в тех случаях, когда длины линий между пунктами, определенными как опор­ные и как мобильные, 1-15 км, а сеть получают лучевым или совме­щенным методом. Измерения в этом режиме проводятся до набора необходимого числа процентов статистики измерений. Необходимо более 140 % статистики для разрешения неоднозначности (вычисления целого числа фазовых циклов линии) при камеральной обработке.

Продолжительность наблюдений для ускоренного статического ре­жима, в зависимости от длины измеряемой линии, приведена в табл. 1.

Таблица 1

Длина линии, км	Число % статистики, которое рекомендуется набрать в процессе измерений
днем	ночью
до 5 5-10 10-15	200 350 450	150 200 300

При малом числе спутников время измерений необходимо увели­чивать. Так если в ускоренном статическом режиме число спутников равно 4, набираемые проценты необходимо увеличить в 1,5 раза. В статическом режиме при числе спутников равном 4-5 время измерений рекомендуется увеличить в 1,5 раза. При увеличении геометрического фактора GDOP>8 или числе спутников менее 4 выполнять измерения в режимах статическом и ускоренном статическом не рекомендуется.

Приведенные выше рекомендации по продолжительности измере­ний соответствуют нормальным условиям наблюдений. Нормальны­ми условиями наблюдений называются условия, отвечающие следую­щим требованиям:

- наличие 5 спутников в зоне приема спутниковых сигналов на всем протяжении измерений;

- значение геометрического фактора GDOP < 8 на всем протяже­нии измерений;

- отсутствие сбоев при приеме спутниковых сигналов на всем про­тяжении измерений.

В исключительных случаях, когда невозможно выдержать условия числа спутников, возможно применение метода измерений с возвра­щением (Reoccupation), который тоже относится к статическим режи­мам измерений, но в этом случае требуется произвести наблюдения на пункте два раза и более.

4. Подготовка аппаратуры к полевым измерениям, ее транспортировка и размещение на пункте наблюдения

Подготовка и запуск станции для работы на пункте выполняется в следующем порядке:

распаковать станцию;

установить и отцентрировать штатив;

установить приемный блок на штативе;

соединительными кабелями соединить аккумулятор, блок управ­ления и приемный блок;

включить станцию и начать инициализацию, выбрав необходимый режим измерений;

если инициализация завершена, то запустить выбранный режим измерений.

Признаком завершения инициализации служат показания присут­ствующих в созвездии и "захваченных" приемником спутников и по­казания GDOP на дисплее.

Установка и включение приемника на пункте при измерениях в ре­жимах "Статика" или "Быстрая статика" осуществляется, как прави­ло, на штативе. При этом сенсор/антенна монтируются на несущем приспособлении и центрируются над закрепленной на земной поверх­ностью точкой с использованием трегера, снабженного оптическим отвесом.

Центрирование приемника над центром пункта осуществляется при помощи оптического центрира, расположенного в основании нижней подставки. Точность центрирования инструмента над центром пунк­та 1,0 мм. В случае, если невозможно выполнить центрирование с точ­ностью 1,0 мм, на пункте снимаются элементы приведения. При помо­щи рулетки, входящей в комплект приемника, измеряется высота ин­струмента над центром. Данные о высоте инструмента заносятся в блок управления. При этом высота от фазового центра до отсчетного уст­ройства рулетки и высота от отсчетного устройства до центра пункта заносятся отдельно.

Приемный блок устанавливается и закрепляется на штативе при помощи подставки. Белая риска на боковой грани приемного блока должна быть ориентирована на север.

При высокоточных геодезических измерениях все участвующие в наблюдениях сенсоры/антенны должны быть ориентированы в одном и том же направлении. Такое ориентирование сенсора/антенны исклю­чает любые остаточные эксцентриситеты фазового центра, которые могут существовать.

Кабелем соединяются блок управления и приемный блок. Блок пи­тания подключается либо к блоку управления, либо к приемному бло­ку.

Перед использованием батареи в аппаратуре GPS нужно быть уве­ренным в том, что такая батарея полностью заряжена. Для зарядки полностью разряженной батареи требуется как правило около 14 ча­сов. Увеличение времени зарядки не рекомендуется. Для установки времени зарядки рекомендуется использовать реле времени, которое имеется в продаже.

Для зарядки аккумуляторной батареи основной переключатель напряжения в зарядном устройстве устанавливается на напряжение 115В или 220/330 В (в зависимости от напряжения имеющейся электросети) и зарядное устройство подключается к электросети переменного тока. Аккумуляторная батарея подсоединяется к зарядному устройству, при этом должна загореться лампочка, используемая для контроля заряд­ки.

Для зарядки аккумуляторной батареи в полевых условиях при от­сутствии электросети переменного тока зарядное устройство подсое­диняется к автомобильному аккумулятору через преобразователь на­пряжения, который имеются в продаже.

5. Начальные исходные данные, вводимые на пункте наблюдения

Как было отмечено выше, после установки станции на пункте вы­полняется включение станции и начальная инициализация с выбором необходимого режима измерений. Признаком завершения инициали­зации служат показания присутствующих в созвездии и "захваченных" приемником спутников и показания GDOP на дисплее.

Рабочие установки (миссии) могут быть сформированы в контрол­лере в камеральных условиях перед выездом на любую полевую рабо­ту либо установлены или откорректированы непосредственно в поле­вых условиях. При выполнении однотипных измерений рекомендует­ся рабочие установки формировать в камеральных условиях и не ме­нять их до окончания работ. При выполнении измерений разной точ­ности и в разных условиях, например, при создании геодезической сети сгущения в населенном пункте и одновременном выполнении плано­вой привязки аэроснимков, рабочие установки необходимо будет кор­ректировать в полевых условиях.

Когда контроллер включается в полевых условиях при заранее выбранных рабочих установках, наблюдения можно начинать без ввода оператором каких-либо новых данных. Запуск измерений может быть ручной или автоматический. Если измерения начинаются в автомати­ческом режиме, то параметры, входящие в состав файла конфигура­ции рабочих установок, воспринимаются автоматически. Оператор руководствуется при этом индицируемым на табло основным меню, и наблюдения могут быть начаты немедленно. Автоматический режим является быстрым и эффективным, так как оператору нет необходи­мости вводить какую-либо информацию. Если измерения начинаются в ручном режиме, то оператор выполняет пошаговые операции в пре­делах структуры меню рабочих установок, которое компонуется зара­нее. Основное меню может быть сформировано так, что будут инди­цироваться только выбранные панели.

При продолжительной работе на одном пункте и достаточно слож­ной программе наблюдений, например, при необходимости включе­ния опорной станции в заранее обусловленное время, целесообразно использовать установки таймера.

При выполнении работ по созданию и реконструкции точных геоде­зических сетей рекомендуются следующие установки:

- режим измерений - статический;

- минимальный угол отсечки -15°;

- параметр сбора данных - компактный;

- минимальное число спутников - 4;

- период регистрации -10 с.

6. Вхождение в рабочий режим и контроль за ходом измерений

После установки станции и ее инициализации, в установленное за­ранее время, запускают выбранный режим измерений в работу. Во время работы станции необходимо следить за показаниями поля GDOP на блоке управления, величина которого должна быть меньше 8 и за сбоями спутниковых сигналов. Наблюдения считаются выполненны­ми, если при работе в течении установленного времени, показания GDOP не поднимались выше 8 и отсутствовали сбои спутниковых сиг­налов. Все отклонения фиксируются в полевом журнале, в случае зна­чительного числа сбоев измерения на пункте повторяются.