Предмет и задачи космической навигации (стр. 31 )

Рис. 5.29. Глобальная сеть слежения МГС.

Наблюдения на станциях МГС выполняются двухчастотными фазовыми приемниками с регистрацией P(Y)-кодовых псевдодальностей с интервалом 30 с. Сжатые и заархивированные результаты измерений хранятся в RINEX-формате (см. раздел 11.9).

Действующие в настоящее время станции показаны на рис. 5.29 [http://igscb.jpl.nasa.gov].

10.8.1 Геодинамический мониторинг

Среди различных видов мониторинга земной поверхности с применением спутниковых радионавигационных систем (СРНС) GPS и ГЛОНАСС можно выделить:

·  мониторинг международной земной отсчетной основы ITRF, включающий мониторинг тектонических плит, параметров ориентировки Земли (ПОЗ), параметров движения спутников GPS и ГЛОНАСС;

·  региональные геодинамические сети с размерами порядка 100 – 1000 км;

·  локальный геодинамический мониторинг земной поверхности, уровня воды, поверхности снега (льда), движения ледников, деятельности вулканов и т. п. Размеры таких сетей обычно менее 100 км.

Все эти виды мониторинга требуют наивысшей точности наблюдений и выполняются, как правило, в режиме статики двухчастотной аппаратурой.

Глобальный мониторинг земной поверхности средствами GPS выполняет Международная геодинамическая служба (МГС), делая при этом значительный вклад в отсчетную основу ITRF Международной службы вращения Земли (МСВЗ). Результатом этой работы являются точные геоцентрические декартовы координаты станций и их скорости, а также параметры вращения Земли. МГС была установлена в 1993 г. Международной ассоциацией геодезии (МАГ), чтобы объединить мировые постоянные сети слежения за спутниками GPS в единую сеть. В нее вошли две самые большие глобальные сети: Cooperative International GPS Network (CIGNET), управляемая Национальной океанической и атмосферной администрацией США (NOAA), и Fiducial Laboratories for an International Natural science Network (FLINN), руководимая Национальным управлением по аэронавтике (NASA), объединенные с несколькими сетями континентального масштаба в Северной Америке, Западной Европе и Австралии. Пилотная фаза проекта создания МГС была инициализирована в июне 1992 г., а формально началом деятельности МГС считается январь 1994 г. [Beutler et al., 1994; James et al., 1994].

В настоящее время действует около 50 основных станций, имеющих водородные стандарты частоты, и более 200 фидуциальных станций. Плотность сети неравномерная. Наибольшая плотность в Западной Европе, США, Японии. На территории России имеется две основных станции (Менделеево и Иркутск) и около десятка фидуциальных станций. МГС собирает результаты наблюдений со станций сети, распределяет, анализирует и архивирует результаты наблюдений спутников GPS и ГЛОНАСС геодезического качества (двухчастотные фазы и псевдодальности). Данные обмениваются и хранятся в формате RINEX. Обработка измерений производится научными программными комплексами [Teunissen et al., 1998].

Наличие глобальной сети станций, поддерживающих систему ITRF, позволяет оперативно определять координаты в любом месте земного шара.

Наблюдения в региональных и локальных сетях мониторинга обычно проводятся либо циклами, либо непрерывно, либо применяется смешанная технология работ.

Цикловые наблюдения (полевые «кампании»). Геодезическая сеть наблюдается за ограниченный период времени несколькими подвижными приемниками по установленному расписанию перемещений и наблюдений. Чтобы установить деформации, сеть должна наблюдаться периодически (например, раз в год). Эти измерения могут выполняться статическим, кинематическим и/или динамическим методом (с привлечением других методов, например, РСДБ). В общем случае, число участвующих в мониторинге станций значительно превышает число приемников.

Непрерывные наблюдения (непрерывно действующие массивы станций). Станции сети непрерывно наблюдают спутники СРНС продолжительный период времени (см., например, [Zhang et al., 1997]). В глобальном масштабе развиваемая сеть GPS станций слежения обеспечивает доступ к общеземной системе отсчета, параметрам ориентировки Земли и к точным спутниковым эфемеридам. В региональном масштабе непрерывный мониторинг станций GPS обеспечивает базовые измерения для полевых работ и связь с глобальной системой отсчета. Более того, они обеспечивают улучшенное временное разрешение и возможность лучше характеризовать спектр ошибок GPS, чем цикловые измерения. Два примера таких сетей это Южно-Калифорнийская объединенная GPS сеть SCIGN (Southern California Integrated GPS Network) и Национальный массив станций GPS (National GPS Array) в Японии. Южно-Калифорнийская сеть включает около 250 непрерывно наблюдающих пунктов. Непрерывные сети дают возможность осуществлять дополнительные исследования, такие как мониторинг тропосферы и ионосферы, что невозможно в цикловых измерениях. Сети SCIGN, расположенной в районе активного взаимодействия Северо-Американской и Тихоокеанской тектонической плит, посвящено большое число публикаций. Изучение этого взаимодействия ведется также в Канаде [Chen et al., 1996].

Сеть Японии состоит почти из 1000 пунктов со средними расстояниями до 30 км, наблюдаемые скорости смещений иногда превышают 10 см/год [http://mekira. gsi. go. jp/ENGLISH/index. html].

Смешанные геодезические измерения (многорежимные измерения). При методике смешанных измерений полевые приемники определяют свое местоположение относительно массива непрерывно работающих станций, которые обеспечивают базовые данные и согласованную систему отсчета. По сравнению с цикловыми измерениями здесь необходимо развертывать сеть из одного или нескольких непрерывно работающих приемников. Для этого удобно использовать станции глобальной сети МГС или станции активных сетей, что дает больше гибкости в организации наблюдений и логистике. Их можно дополнять временными непрерывно работающими пунктами, которые по мере выполнения работ перебазируют на другое место. В такой ситуации позиционирование мобильных приемников производится как вставка пункта (или нескольких пунктов) в постоянно действующую сеть. При наличии достаточно плотной сети постоянно действующих станций можно построить новую высокоточную сеть практически одним приемником. Преимущества в использовании транспорта в таком методе могут очень большими, особенно для больших проектов. Необходимость в кропотливой координации между различными полевыми бригадами почти полностью устраняется. Оператору не нужно занимать данную станцию в соответствии с составленным заранее расписанием, поскольку одновременные измерения (между мобильными станциями) – не обязательны. За рубежом такой метод построения сети называют технологией MOST (Multimodal occupation strategy). В последние годы технология MOST принята рабочими группами Калифорнии, в Центральных США, восточном Средиземноморье, Чили, Аргентине и других местах. Она становится третьим видом технологий построения геодинамических сетей, дополняющим две других технологии [Bevis et al., 1997].

Приведем несколько примеров по региональным и локальным геодинамическим сетям.

Геодинамическая сеть Центральной Европы по проекту CERGOP включает до 31 станции из 11 стран, из них семь станций входят в глобальную сеть МГС. Наблюдения ведутся циклами из 5 – 6 суточных сеансов с интервалом записи 30 с. В циклах 1994 и 1995 г. г. преимущественно использовались приемники 4000 SSE, на станциях МГС – приемники Turbo Rogue 8000SNR. Обработка выполняется программным обеспечением Bernese Астрономического института г. Берн (Швейцария) в два этапа. На первом этапе уравниваются наблюдения, выполненные на станциях МГС совместно со станциями остальной сети МГС. На втором этапе эти станции фиксируются, и производится привязка остальной сети с использованием уравненных на первом этапе точных орбит спутников GPS. При расстояниях между пунктами порядка 300 – 500 км средние квадратические ошибки определения широт и долгот станций из суточных сеансов имеют величину 1 - 2 мм, а для геодезических высот – в среднем около 5 мм [Marjanovic 1996].

Альпийская геодинамическая сеть. Сеть располагается на территории севера Италии, восточной Франции, в Швейцарии и Австрии. В этом мониторинге также использовалась цикловые измерения с привязкой к станциям МГС.

Первый цикл GPS измерений был проведен в течение сентября 1993 года. Были проведены измерения на 50 пунктах 23-мя двухчастотными приемниками. Большое число пунктов потребовало сложной организации работ, 40 пунктов наблюдали в три этапа, по четыре 12-часовых сеанса и 6 пунктов измеряли в шесть 12-часовых сеансов. Непрерывные измерения были выполнены в трех оставшихся пунктах в течение 12 суток. Главный интерес для этих трех и шести предыдущих пунктов заключается в объединении пунктов, которые не были измерены одновременно. Это классическая схема, применяемая, когда пунктов существует больше, чем доступных приемников. Всего было измерено 700 базовых линий из 1250 возможных, по крайней мере, четыре раза.

Второй цикл измерений был выполнен в течение июля 1998 г. и проводился по тому же плану, что и кампания 1993 года. Были использованы только более совершенные приемники и антенны, а ежедневные сеансы продолжались по 24 часа вместо 12. Так же в это время сеть непрерывно действующих станций МГС была значительно расширена. В 1993 году использовались данные от шести станций МГ, в 1998 г. уже использовалось 13 станций МГС.

Большая часть обработки GPS данных проведена при помощи программного обеспечения GAMIT/GLOBK Массачусетского технологического института. Средние квадратические ошибки независимых ежесуточных измерений в 1993 г. составили 4 мм в широте, 7 мм в долготе и 13 мм в высоте и соответственно 4, 4 и 8 мм - в 1998 году. Улучшение с 1993 по 1998 годы для широтной и долготной компонент существенно. Это объясняется как применением более совершенной GPS аппаратуры, так и увеличением числа спутников в созвездии GPS [Vigny et al., 2002].

В России созданы региональные геодинамические сети на район Восточной России [Demianov, Tatevian, 2002], на область Байкала, Алтая и Саян [Тимофеев и др., 2003; Тимофеев, Запреева, 2002].

Локальные геодинамические сети строятся в большом количестве, в основном стратегией кампаний. Их технологии достаточно хорошо отработаны, обработка наблюдений может выполняться на коммерческом программном обеспечении, поскольку длины базовых линий не превышают нескольких десятков километров. Для повышения надежности и точности таких сетей в проектах сетей предусматривается большое число избыточных связей, при обработке используются точные эфемериды МГС.

Интерес к исследованиям современных движений и деформаций во многом обусловлен тем, что безопасное ведение человеком хозяйственно-экономической деятельности в массиве горных пород и земной поверхности, возможно только при получении целостной картины о происходящих в недрах Земли и на ее поверхности процессах. Эти сложные многофакторные процессы имеют как естественную, так и техногенную природу, причем в последнее время все большее значение приобретает техногенный фактор, который приводит к негативным изменениям геодинамической и экологической обстановки. Если естественные геодинамические процессы проявляются в основном в виде медленных трендовых подвижек по границам структурных блоков, которые происходят на фоне короткопериодных знакопеременных колебаний массива, прилегающего к ним, то техногенные, или наведенные геодинамические процессы, вызваны масштабной деятельностью человека по добыче и переработке полезных ископаемых и изменению окружающей природной среды. В качестве примера подобного рода исследований приведем Институт горного дела УрО РАН (г. Екатеринбург), который с 1996 г. проводит геодезический мониторинг смещений и деформаций земной поверхности с использованием GPS-технологий более чем на десяти месторождениях Урала, Сибири, Казахстана [Панжин, Коновалова, 2005].

Краткий обзор применения спутниковых технологий для мониторинга земной поверхности приводится в статье [Антонович, Карпик, Клепиков, 2004]. Приведенный далеко не полный обзор работ по применению СРНС в геодинамике показывает, что GPS/ГЛОНАСС технологии стали основным средством наблюдений при построении глобальных, региональных и локальных геодинамических сетей. Кроме цикловых измерений стали применяться массивы непрерывно работающих станций и измерения смешанного типа. При этом в течение суточного сеанса измерений можно добиваться точности получения координат в общеземной системе отсчета порядка 0.5 см в плане и 1-2 см по высоте.

О новых возможностях использования GPS измерений для мониторинга сейсмических явлений сообщает канадский геодезист Я. Коуба. Он представил независимые решения GPS положений с интервалом в 1 секунду, выеденные по данным МГС и точным эфемеридам с параметрами часов. На них ясно видны сейсмические волны, образованные землетрясением с магнитудой 7.9 на Аляске на разломе Denali, произошедшем 3 ноября 2002 г. Поверхностные сейсмические волны с периодом около 20 секунд и амплитудой до 20 см по высоте были выявлены на расстоянии 4000 км от эпицентра. Сейсмические волны от 01.01.01 г. от землетрясения в Японии магнитудой 7.0 также наблюдались в серии решений с дискретностью 1 с на станции Мицузава, в 80 км от эпицентра. Это землетрясение не удалось выявить на станции Усуда в 410 км от эпицентра. Подобным образом алжирское землетрясение от 01.01.01 г. с магнитудой 6.8 балла не было выявлено с помощью GPS на ближайших станциях МГС, размещенных на расстояниях 800 км от эпицентра [Kouba, 2003].

Активная сеть США называется CORS (Continuously Operated Reference Stations –Непрерывно действующие опорные станции). Станции CORS работают под эгидой трех ведомств: Национальной геодезической службы (НГС, NGS), Береговой охраны (USCG) и Инженерного армейского корпуса (USACE). Техническая политика осуществляется под руководством НГС. Началом работы CORS считают февраль 1994 г., когда начала наблюдения одна станция с приемником фирмы Trimble Navigation. К началу 2003 г. сеть CIORS насчитывала более 370 станций (http://www. ngs. noaa. gov/CORS). Среднее расстояние между станциями около 200 км. В тектонически активных районах расстояния меньше. Подобные сети меньших размеров создаются и в других странах, в том числе России.

НГС собирает и распределяет данные наблюдений GPS национальной сети постоянно действующих приемников, обеспечивает данными о GPS-приемниках и их антеннах, преобразует все данные в RINEX-формат, обеспечивает по возможности метеоданными, также в RINEX-формате. Из-за того, что станции CORS отвечают строгим стандартам в отношении оборудования и методики наблюдений, получаемые данные позволяют определять координаты пунктов в любом месте США на сантиметровом уровне. Сеть CORS объявлена как безошибочная, т. е. любой новый пункт, определяемый относительно CORS, будет иметь ошибку, связанную только с относительными измерениями между CORS и новым пунктом.

Результаты измерений доступны через Интернет в течение 31 дня, после чего они архивируются, однако, при необходимости они также доступны, но за плату.

Для использования данных CORS необходимо несколько утилит. Наблюдения станций CORS хранятся в виде часовых и суточных файлов с интервалами между эпохами в 5 или 30 с. Если данные пользователя превышают по времени соответствующий часовой файл, то к нему необходимо подсоединить другие часовые файлы. Если у пользователя интервал между эпохами был, например 15 с, то либо в данных CORS, либо в данных пользователя необходимо удалять лишние измерения, в зависимости от того, с каким интервалом между эпохами оказался файл данных CORS.

В каталоге STATION_LOG имеются идентификаторы станций активной сети, информация об антеннах на каждой точке. Каталог COORD содержит данные о прямоугольных и геодезических координатах, а также об ортометрических высотах станций CORS в системах ITRF и NAD-83. Координаты в системе NAD-83 уравнены с ближайшими пунктами высокоточной спутниковой сети HARN. Результаты наблюдений хранятся в каталоге RINEX. Параллельно с данными наблюдений доступны также точные эфемериды.

При наличии активной сети сбор данных на пунктах может выполнять наблюдатель с одним приемником. Выполнив полевые измерения на своих пунктах, он после возвращения в свой офис по сети Интернет пересылает на свой компьютер данные измерений от ближайших станций CORS, файлы метеоданных, ионосферы, точных эфемерид, координаты опорных станций CORS и может выполнять всю обработку (даже одночастотного приемника) с контролем [http://www. ngs. noaa. gov/CORS/cors-data. html]. Активные сети успешно используются во многих областях деятельности (рис.5.30).

В дополнение к Системе Национальной сети CORS в конце 1990-х появилась сеть Кооперативных CORS, образованная неправительственными организациями.

Рис. 5.30. Области применения активной сети CORS в США [Prusky 2001].

Основное различие между Национальной и Кооперативной CORS лежит в области расписания работы, сроков контроля координат станций и ряд других положений. В настоящее время НГС ежедневно собирает данные с каждого пункта Национальной сети CORS и выполняет контроль их качества. Данные преобразуются в формат RINEX и выставляются в Интернете минимум на два года. Данные также архивируются для постоянного хранения. В программе Кооперативной CORS обязанность участвующих организаций обработать свои собственные данные хотя бы на семь суток. Поскольку НГС не будет представлять координаты для каждого пункта, то пользователи вынуждены использовать связи страницы НГС в Интернете напрямую с сайтами, где можно получать данные наблюдений и координаты.

Другим отличием являются операции по времени работы: программа Национальных CORS требует непрерывных операций её GPS приёмников по 24 часа в сутки и 7 суток в неделю. Кооперативным CORS нужно работать на 8 часов в сутки и 5 суток в неделю [Prusky 2001].

Канадская активная сеть называется CACS (Canadian active control system – Канадская активная контрольная система). Система работает под совместным управлением Дивизиона геодезической службы Канады и Геологической службы Канады управляет Канадской активной контрольной системой (CACS). Система состоит из непосещаемых станций слежения, называемых Active Control Points (ACP) – активными контрольными точками, которые непрерывно записывают измерения фазы и псевдодальностей для всех спутников GPS в пределах зоны видимости станции. Каждая станция ACP оборудована высокоточным двухчастотным приемником и атомным стандартом частоты. На всех станциях также записывается температура, давление и влажность. Собранные данные находятся посуточно на центральных средствах обработки. На начало 2004 г. работало более 40 станций.

Система CACS обеспечивает эффективный доступ к современным пространственным опорным системам (NAD83CSRS, ITRF, и др.) и улучшает эффективность и точность применения GPS. Это сопровождается мониторингом целостности и исполнения из анализа данных, накопленных при непрерывном слежении, и вычислением точных эфемерид и точных поправок часов спутников, поддержкой широкозонных DGPS и других применений (геодинамика, передача точного времени и др.). Доступность точных эфемерид, поправок часов спутников и данных наблюдений на ACP приносят значительную пользу канадским геодезистам. Активная сеть дает возможность производить определение координат в любом месте Канады с точностью от сантиметра до нескольких метров относительно национальной опорной системы без явного посещения существующих контрольных знаков или базовых станций. [http://www. geod. nrcan. gc. ca].

Северный Евразийский деформционный массив IGS continuous GPS stations are separated by thousands of kilometers in remote regions of

the Earth. However they are used extensively in studies of large scale tectonics such as plate

tectonics. We address potential problems using the data of North Eurasia Deformation Array

(NEDA) as an example.

Since 1997, we developed a network of IGS stations collocated with GSN/IRIS seismic

stations all over northern Eurasia, from the Urals Ridge on the west to Kamchatka peninsula and

Sakhalin Island on the east, and as far to the north as Arctic regions of Siberia (Figure 1). The

operation of our GPS systems is integrated with the operation of seismometers in terms of the

internet data retrieval to global data centers, manintenance, etc. Our GPS systems are also

equipped with the Metpack meteorological sensors (pressure, temperature, humidity sampled)

and the appropriate data are also retrieved in real time, being included in the GPS data files.

Since early 2000, the measurements from IGS station Yakutsk (YAKT) are retrieved in real

time with 1-s data sampling as a joint experiment with JPL.

The NEDA IGS stations are classified as global IGS sites and they were included in the

ITRF97 catalog.

Fig. 1. NEDA segment of the IGS Global Network

The velocity vectors of NEDA stations were recently used to study the internal rigidity of

stable Eurasia, the relative motion of Eurasia and North America, and in studies of continental

deformation belts (Kogan et al., 2000). The rotation vector of Eurasia / North America was

determined with a superior precision compared with previous space geodetic studies mostly

because of the improvement in geometry of the station polyhedron. A large deviation between

the geodetically determined Euler pole and the NUVEL-1A pole was found indicating a wander

of this pole in the last 3 My. The internal rigidity of the Eurasian plate was estimated at a level of

about 1 mm/yr or better in the absence of a relative motion between Europe and Asia.

In the process of evaluation of the IGS stations representing stable Eurasia we met with a

number of anomalies. It is the purpose of this paper to present ways of selecting IGS stations

which may be considered reliable as tectonic tracers.

Денис Тучин:

Scripps Orbit and Permanent Array Center [SOPAC] собирает у себя измерительную информацию со всех станций и выставляет ее на ftp-сервере ftp://lox. ucsd. edu/pub/rinex. Все базовые GPS станции разделены на подсети по принципу принадлежности к организациям: Оффициальные сайты этих организаций даны в следующей таблице:

PBO: Plate Boundary Observatory	http://sopac. ucsd. edu/projects/pbo/
SCIGN: Southern California Integrated GPS Network	http://www. scign. org/
AKDA: Alaska Deformation Array	http://www. aeic. alaska. edu/Input/akda/
ARGN: Australian Regional GPS Network	http://www. auslig. gov. au/geodesy/argn/argn. htm
BARD: Bay Area Regional Deformation GPS Network	http://quake. geo. berkeley. edu/bard
BARGN: Basin and Range GPS Network	http://cfa-www. harvard. edu/space_geodesy/BARGEN/station_info/map. html
CORS: Continuously Operating Reference Stations	http://www. ngs. noaa. gov/CORS/cors-data. html
EBRY: Eastern Basin Range Yellowstone	http://www. mines. utah. edu/~rbsmith/RESEARCH/UUGPS. html
EUREF: European Reference Frame	http://www. epncb. oma. be/
FSL: Forecast Systems Laboratory	http://fsl. noaa. gov/
IGS: International GPS Service for Geodynamics	http://igscb. jpl. nasa. gov/
IGS-C: International GPS Service for Geodynamics Core Sites	http://igscb. jpl. nasa. gov/
IVTAN: Institute for High Temperatures	http://helios. *****/
JPL: Jet Propulsion Laboratory	http://milhouse. jpl. nasa. gov/
NEDA: Northeast Eurasia Deformation Array	http://gps. *****/
PANGA: Pacific Northwest Geodetic Array	http://www. geophys. washington. edu/GPS/gps. html
PGF: Pacific GPS Facility	http://sopac. ucsd. edu/cgi-bin/dbShowArraySitesMap. cgi? array=PGF
RGNA: Red Geodesica Nacional Activa	http://sopac. ucsd. edu/cgi-bin/dbShowArraySitesMap. cgi? array=RGNA
SOI-TAU-RJGC: Survey of Israel / Tel Aviv University / Royal Jordanian Geographic Centre	http://sopac. ucsd. edu/cgi-bin/dbShowArraySitesMap. cgi? array=SOI-TAU-RJGC
UNAM: Universidad Nacional Autonoma de Mexico	http://tlacaelel. igeofcu. unam. mx/~vladimir/gpsred/gpsred. html
WCDA: Western Canada Deformation Array	http://www. pgc. nrcan. gc. ca/geodyn/wcda. htm
UNKNOWN	http://sopac. ucsd. edu/cgi-bin/dbShowArraySitesMap. cgi? array=UNKNOWN

  Необходимо отметить, что Scripps Orbit and Permanent Array Center [SOPAC] собирает у себя измерительную информацию со всех станций и выставляет ее на ftp-сервере ftp://lox. ucsd. edu/pub/rinex.

EUREF

Within the IAG Commission X, EUREF is the sub-commission, which is responsible for the

maintenance of the European Reference System ETRS89. Members of the group are mainly

federal survey authorities, universities and research institutes interested in the realization of a

unified horizontal and vertical reference frame. Since 1995, the epoch-wise EUREF GPS

campaigns were replaced to a great extent by the installation of the EPN, the EUREF Permanent

GPS Network (EPN). This was done in close collaboration with the IGS seeking for regional

densifications. In 1996 the EPN was accepted as a regional Network Associate Analysis Center

(RNAAC) of the IGS for Europe.

\

Активные станции

Назначение контрольной активной станции – обеспечение необработанными фазовыми и кодовыми данными для их применения в построении геодезических сетей, геодинамике, поддержке систем отсчета, приложениях для съемки и кинематики с (постобработкой), данными для съемок в реальном времени или поправками для навигации с DGPS или их комбинаций. Активная контрольная станция (АКС) состоит в основном из постоянно действующего GPS приемника, компьютера и некоторых вспомогательных компонент.

Оборудование станции активной сети может состоять из следующих компонент:

- GPS приемник с антенной,

- метеорологическое оборудование (опционально),

- внешние часы (опционально),

- компьютер с оборудованием для хранения данных,

- оборудование связи для сетевого доступа, модемы и/или передатчик для поправок DGPS или RTK,

- непрерывное энергообеспечение (UPS),

- дистанционный выключатель питания.

Прежде всего, на станции должен быть двухчастотный геодезический GPS-приемник. Среди критериев для выбора типа приемника следующие: число каналов (12), доступность данных, темп записи, цена и прочность приемника. Одночастотные приемники возможны для операций по DGPS, но двухчастотные приемники предлагают больше возможностей для мониторинга целостности. Кроме того, дополнительная стоимость двухчастотного приемника мала по сравнению с другими компонентами инфраструктуры.

Главная задача активной контрольной станции (АКС) – сбор кодовых и фазовых данных по спутникам ГНСС и распределять эти данные для различных применений пользователям GPS. Тем не менее, активная контрольная станция представляет собой нечто большее, чем просто приемник, работающий 24 часа в сутки. Вспомогательные данные, такие как температура, давление и влажность также могут собираться, но это не является главным. Необходимость любой активной опорной станции заключается в том, что данные должны собираться, храниться, обрабатываться и передаваться различными путями, и это делает небольшой компьютер и соответствующее программное обеспечение совершенно необходимыми. Функции, которые могут выполняться этим компьютером, следующие: мониторинг целостности данных GPS, их архивирование, сжатие и восстановление, ведение информационного табло о наличии данных, передача поправок для DGPS и данных для RTK, дистанционный контроль и управление.

Активные контрольные станции (АКС) могут действовать как отдельные станции или как часть сети. В сети обычно есть объявленный вычислительный центр, который может быть совмещен с одной из контрольных станций. Некоторые функции АКС, такие как архивирование данных и функции восстановления могут быть централизованы в вычислительном центре. Другими задачами для вычислительного центра являются:

- регулярный контроль других АКС,

- мониторинг целостности сети, который более мощный, чем мониторинг целостности на АКС,

- дополнительная обработка, дающая в результате дополнительные продукты (например, параметры атмосферы),

- действие операционной системы.

Главное преимущество сети АКС заключается в избыточности, улучшенной доступности и надежности АКС, а также в доступности центральной точки для пользователя. Недостатком сетевого подхода является дополнительные линии связи между вычислительным центром и опорными станциями.

Примеры систем АКС можно найти на каждом континенте Земли, начиная с элементарных станций DGPS локальных или широкозонных систем, использующих для передачи поправок национальные радиотрансляционные сети или стационарные спутники, государственные геодезические сети – для съемок и кинематических применений, региональные сети из сотен приемников – для мониторинга землетрясений, как это сделано в Японии и Калифорнии, и вплоть до мировой сети МГС и ее подсетей.

Компоненты активных контрольных станций. Полный проект АКС должен быть нацелен на стабильное и надежное оперирование. Станция должна удовлетворять следующим требованиям:

- стабильная конструкция антенны с хорошим фундаментом, на скальной или стабильной осадочной основе, свободной от препятствий и отражающих поверхностей, которые могут вызывать многопутность,

- комната или укрытие для размещения приемника и другого оборудования с отоплением или охлаждением, когда необходимо,

- электропитание, средства связи (телефон и/или линии данных),

- доступность для транспорта (авто) и обслуживающего персонала, но не для посторонних,

- неподверженность вандализму и защищенность от животных,

- свобода от радиопомех.

Иногда возможно использование существующих средств, но с другой стороны, все должно быть специально создано для АКС. Другой сильный аргумент для выбора отдельной точки – это совместное расположение с другой техникой, такой лазерный дальномер, РСДБ или приливномерная станция. К примеру, 5 АКС в Нидерландах используют существующие средства, приливные посты на побережье Северного моря и на реке Маас, и средства астрономических и геодезических институтов для расположения рядом с РСДБ и лазерным дальномером. Существующие точки также имеют один недостаток – препятствия. Поэтому в Нидерландах антенны устанавливаются на специально спроектированных мачтах, чтобы не мешали препятствия. Мачты установлены на осадочном основании посредством подземных свай. От птиц и от непогоды антенны защищены коническими обтекателями.

Темп записи, в котором работает приемник, зависит от типа приложения. Для кинематического применения это может быть одна секунда, 5 или 10 с достаточно для геодезической съемки в режиме быстрой статики, 30 с – для точной геодезии и геодинамики. Если приложений больше, и с разными темпами сбора данных, и необходимо обслуживать в одно и то же время, то приемник должен оперировать с наиболее высоким темпом. Затем соответствующая программа должна понижать темп для других приложений. Высокий темп (1 с) также имеет преимущество для мониторинга целостности.

Активные станции могут быть оборудованы внешними часами и метеооборудованием. Внешние часы должны непосредственно подсоединяться к приемнику. Использование внешних часов будет поддерживать целостность мониторинга на АКС. Метеорологическое оборудование важно для мониторинга атмосферы и окружающей среды. Особенно необходимо атмосферное давление, когда станции используются для вывода содержания водяных паров в атмосфере. Температура и влажность обеспечивают дополнительную информацию.

Приемник GPS (и метеооборудование) подсоединяются к небольшому компьютеру, чтобы накапливать данные на месте, посылать их пользователям или в специальный компьютерный центр, а также управлять приемником на расстоянии. Для связи с пользователями, вычислительным центром и для дистанционного контроля оператором могут использоваться модемы, ISDN или Интернет. К примеру, в голландской сети AGRS-NL мы используем два высокоскоростных модема через обычные телефонные линии для связи с вычислительным центром и оператором. Это доказало наиболее надежную форму связи, хотя скоро мы можем сделать ее обновление (upgrade) до ISDN. ISDN (Integrated Services Digital Network – Объединенная цифровая служебная сеть) является хорошей альтернативой для связи. Сеть ISDN действует через обычную телефонную линию, но после аналого-цифрового преобразования. ISDN хорошо подходит для передачи больших объемов компьютерных данных и может устанавливать новые связи намного быстрее модема. Кроме сбора данных и связи программное обеспечение контрольной станции ответственно за первичный контроль целостности данных GPS. В случае проблем программа должна выдать сигнал тревоги оператору, или компьютерному центру.