ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВМЕСТНЫХ СПУТНИКОВЫХ И ТРАДИЦИОННЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В ГОРНОДОБЫВАЮЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КАЗАХСТАНА
,
email: Z. *****@***ru, jon. *****@***ru
Технологии спутниковых координатных определений, имея перед традиционными существенные преимущества (более высокие точность и оперативность, возможность выполнения геодезических построений без наличия взаимной видимости между пунктами и др.) обладают и недостатками. Во многих случаях такую видимость обеспечить не удается. Поэтому актуальным становится комплексное использование для построения локальных геодезических сетей спутниковой аппаратуры и традиционных геодезических средств (светодальномеров, теодолитов, электронных тахеометров). Наиболее эффективно использование спутниковой аппаратуры с электронными тахеометрами, которые являются универсальными геодезическими приборами. Совместное использование спутникового и традиционных геодезических методов позволяет уменьшить число ступеней обоснования, а значит, повысить точность геодезического обоснования.
На основе анализа современного состояния построения геодезических сетей и современных геодезических приборов (спутниковых приемников и электронных тахеометров) разработаны основные принципы построения локальных сетей геодезического назначения на основе сочетания спутниковых и наземных технологий. Разработанной технологии присущи все преимущества спутниковых средств и методов: не требуется взаимная видимость между смежными пунктами, оптимальное с точки зрения последующего использования расположение пунктов, всепогодность, высокая степень автоматизации полевых и камеральных работ и др. Сочетание спутниковых и наземных средств и методов дает новые преимущества. Среди них отметим: определение координат пунктов в местах, где невозможно выполнить спутниковые измерения; повышение точности координатных определений за счет увеличения числа избыточных измерений и более высокой в ряде случаев точности традиционных измерений (например, на коротких расстояниях точность светодальномерных измерений выше спутниковых); возможность выявления ошибок систематического характера за счет использования измерений разного вида; оперативное определение ошибок в координатах существующей сети и их исключение из совместной обработки; возможность выполнения измерений в сжатые сроки (что особенно важно при построении локальных геодинамических сетей) и др.
Эффективное применение данной технологии может быть в районах с низкой плотностью исходных пунктов. Применение разработанной технологии позволит уменьшить число ступеней обоснования, а значит, повысить его точность.
В настоящее время спутниковое геодезическое оборудование применяется для решения широкого круга геодезических задач, включая в первую очередь спутниковые координатные определения при создании геодезических сетей.
Применение спутниковых приемников для привязки центров фотографирования позволило в несколько раз снизить общую стоимость работ за счет уменьшения объемов полевых работ, связанных с привязкой аэрофотоснимков.
Широкое применение получили спутниковые измерения в режиме RTK (Real Time Kinematic), которые используются для плановой и высотной съемки открытых территорий, создания локальных сетей сгущения на небольших удаленных объектах, выносе в натуру проектов. Режим кинематики обычно используется при топографической съемке.
Обычно в состав спутникового оборудования для RTK-съемки входит комплект из двух или более двухчастотных приемников GPS с антеннами и полевыми контроллерами. Один комплект, называемый базовой (опорной или референцной) станцией, жестко устанавливают на пункте с известными координатами. Остальные комплекты, называемые мобильными (подвижными или роверами) приемниками, используют для определения координат объектов съемки. Для получения высокоточных координат в режиме реального времени в состав каждого комплекта включают радиомодемы, задача которых — принимать спутниковую и служебную информацию, передаваемую от базовой станции.
Преимущества съемки в режиме RTK очевидны. Во-первых, обеспечивается высокая производительность работы, так как на каждую точку съемки тратится несколько секунд. Во-вторых, качество результатов измерений гарантировано. Исполнитель может записывать готовые координаты в контроллер, отслеживать их качество и точность в любой момент, а при необходимости — повторить измерения. Режим RTK-съемки позволяет работать в любых системах координат, включая местные системы координат. Имеется возможность непосредственно в полевых условиях решать стандартные геодезические задачи (определять азимут, расстояние или площадь участка), просматривать результаты съемки и определять пропущенные участки, выносить в натуру проектные данные (от отдельных точек до сложных 3D-проектов трасс и поверхностей). В камеральных условиях при передаче рабочего файла в компьютер можно сразу увидеть результаты работы без дополнительной обработки.
С созданием спутникового геодезического оборудования значительно расширились возможности изучения вертикальных движений земной коры на больших территориях, вызванных движением материковых плит, наблюдений за деформациями земной поверхности, вызываемыми осадками (снегом, дождем, изменением барометрического давления и т. д.), а также изучения деформаций земной поверхности, вызываемых техногенными факторами.
К основным методам определения координат по наблюдениям спутников навигационных систем относятся абсолютный, дифференциальный и относительный.
В абсолютном методе координаты получают одним приемником в системе координат, носителями которой являются станции подсистемы контроля и управления и, следовательно, сами спутники навигационной системы. При этом реализуется метод засечек положения приемника от известных положений космических аппаратов.
В дифференциальном и относительном методах наблюдения производят не менее двух приемников, один из которых располагается на опорном пункте с известными координатами, а второй совмещен с определяемым объектом. В относительном методе определяется вектор, соединяющий опорный пункт и определяемый пункт, называемый базовой линией.
Благодаря достоинствам спутниковых технологий Республиканской службой геодезии и картографии Казахстана принята концепция перехода топографо-геодезического производства на автономные методы спутниковых координатных определений. Согласно этой концепции, дальнейшее развитие государственной геодезической сети будет выполняться исключительно спутниковыми методами.
Одним из важнейших направлений совершенствования и развития спутниковой радионавигации является совместное использование сигналов ГЛОНАСС (Российская Федерация) и GPS (Соединённые Штаты Америки), а в будущем – Galileo (Европа). Основные цели этого процесса – повышение точности и надежности (доступности, непрерывности обслуживания и целостности) навигационных определений. В ближайшее будущее Казахстан не планирует разработку собственной спутниковой радионавигационной системы.
Концепция развития главной геодезической основы в соответствии с Основными положениями о государственной геодезической сети предусматривает на ближайшую перспективу развитие высокоточных геодезических сетей, ориентированное на широкое использование спутниковых технологий.
Современные спутниковые методы, основанные на применении спутниковых навигационных систем GPS и ГЛОНАСС, обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами геодезических измерений. К основным из них относятся следующие:
возможность оперативной и точной передачи координат на большие расстояния;
отсутствие необходимости обеспечения взаимной видимости между смежными опорными пунктами. Это позволяет располагать пункты в местах, благоприятных для их долговременной сохранности и удобных для последующего использования; при этом отпадает необходимость сооружения дорогостоящих наружных геодезических знаков;
снижение требований к плотности исходной геодезической основы, позволяющее резко сократить число опорных пунктов;
простота организации и высокий уровень автоматизации работ, возможность выполнения работ в любое время суток и любых погодных условиях;
возможность объединения на базе единой технологии плановой и высотной геодезических основ, совмещения пунктов носителей плановых координат и высот и связи, существующих плановых и высотных сетей.
На горнодобывающих предприятиях Казахстана активно используются методы спутниковых геодезических измерений.
Например, на карьерах АО «ССГПО» в маркшейдерских службах, для проведения маркшейдерских работ используют не только традиционные, наземные методы съемки, а также используют спутниковую систему GPS (Global Positioning System — GPS) фирмы TRIMBLE. Высокая точность и скорость определения трехмерных координат в единой системе в любое время и погоду, и отсутствие требования прямой видимости между пунктами привели к активному внедрению GPS-аппаратуры в различных отраслях, в том числе в маркшейдерском деле:
GRS-1 объединяет в себе двухчастотный GPS спутниковый приемник и портативный контроллер. Приемник спроектирован таким образом, что может функционировать и как ГИС-приемник (Геоинформационная система) и как высокоточный геодезический приемник для получения координат с сантиметровой точностью в режимах статика, кинематика PP и RTK (кинематика в режиме реального времени), при использовании внешней антенны. GRS-1 можно также использовать в качестве контроллера для управления ГНСС системами и электронными тахеометрами.
GPS система Trimble Total Station 5700 предназначена для точных геодезических работ в режиме реального времени (RTK) и режиме постобработки.
Она характеризуется низким энергопотреблением (2.5Вт). Использование двух встроенных батарей питания позволяет производить работу в течении 10 часов без дополнительной подзарядки.
Сегодня спутниковое GPS наблюдение является одним из важнейших элементов геодезических работ. На горнодобывающих предприятиях активно используется спутниковое наблюдение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
, , Геодезия. Вычисление и уравнивание геодезических сетей: Справ, пособие. - М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1994. -431 с. Практическое руководство по созданию, контролю и реконструкции маркшейдерско-геодезических плановых сетей на шахтной поверхности и наблюдению за сдвижением поверхности с использованием спутниковой аппаратуры / , , Ю. П. Комаров и др. СПб, 1999. - 68 с. (Минтопэнерго РФ, РАН. Гос. НИИ горн, геомех. и маркш. дела - Межотраслевой науч. центр ВНИМИ). Методы математической обработки астрономо - геодезических измерений. - М.: Изд. ВИА, 1990. - 5
