Усі лекції

до зростання загальних затрат на виконання робіт. У цьому випадку для вибору оптимальної кількості приймачів необхідно виходити із загального кошторису витрат.

2)Уточнюється геометрична схема проектованої мережі.

3)Остаточно визначається місце розташування пунктів для референцних станцій.

4)Вибираються вектори в мережі, які будуть визначатися повторно. Рекомендується для виключення можливих приладових помилок приймача і антени повторні вимірювання виконувати іншими приймачами.

Після визначення оптимальної кількості приймачів залучених до виконання робіт, необхідно скласти таблицю сесій із зазначенням усіх пунктів, які входять у кожну сесію.

Для цього вибирають пункт мережі, на який згідно робочої схеми опирається максимальна кількість векторів, які підлягають вимірам. Враховуючи оптимальну кількість приймачів, вибирають сусідні пункти, на яких планується провести одночасні спостереження.

Аналогічним чином розраховують наступні сесії. При цьому враховують кількість спільних пунктів між сесіями і умову мінімізації транспортних витрат і часу на переїзди. У наступних сесіях спостережень оптимальна кількість приймачів у залежності від остаточних об'ємів робіт може підлягати зменшенню. На основі сформованих сесій складають графік розкладу сесій.

Для цього за допомогою програмного забезпечення, яке входить у комплект приймачів супутникових сигналів, для кожного пункту на весь період спостережень, розраховують зміну величини геометричного критерію (GDOP) конфігурації сузір'я супутників.

5)Складаються графіки значень DOP і видимості супутників на весь період польових робіт за допомогою програмного забезпечення по супутниковому альманаху.

6)Для пунктів, що мають перешкоди, з використанням програмного забезпечення складаються діаграми перешкод.

7)Для кожного пункту визначаються вікна спостережень з гарними показаннями DOP, з необхідною кількістю супутників і з урахуванням наявних перешкод. При цьому необхідно виключати інтервали з різкими, 60 стрибкоподібними коливаннями значення DOP.

Вихідними даними для обчислення зміни параметра GDOP є:

- координати пункту спостережень;

3

-дата проведення спостережень на пункті;

-часова зона пункту спостережень;

-кут відсікання супутників на пункті спостережень;

-діаграма перешкод по горизонту для даного пункту;

-альманах ефемерид супутників.

Для отримання надійних даних зміни параметра GDOP необхідно використовувати найновіший (за датою не пізніше 2-х тижнів) альманах ефемерид супутників (інформаційний файл, який передається разом із супутниковим сигналом і містить ефемериди всіх супутників). У програмному забезпеченні для розрахунку зміни параметра GDOP для кожного пункту, за результатами польового рекогностування, необхідно задати висоти та азимути перешкод для проходження радіосигналів. Результати обчислення зміни коефіцієнта пониження точності GDOP виводяться у графічному вигляді, або у вигляді таблиці (додаток 14). За допомогою графіків, або таблиць зміни величини GDOP для всіх пунктів вибирають всі інтервали протягом доби (якщо плануються нічні спостереження), або протягом світлового дня, для яких величина GDOP є менша 6-ти одиниць і змінюється плавно без різких стрибків і за ними складають графік розкладу сесій.

Час проведення першої сесії вибирають, враховуючи необхідність одночасного виконання умови видимості і геометричної конфігурації сузір'я супутників на всіх пунктах, які задіяні у сесії. При цьому тривалість цього інтервалу спостережень сесії повинна перевищувати необхідну загальну тривалість вимірювання будь-якого вектора, який підлягає обов'язковому вимірюванню у даній сесії.

Загальна тривалість вимірювання будь-якого вектора складається з часу необхідного на виконання наступних операцій:

4

Робочий проект завершується розробкою структури організації спостережень (програми спостережень), яка включає в себе наступне:

1) визначається тривалість сеансів в залежності від відстані між пунктами за формулами (при 5-ти супутниках і нормальному DOP):

Таблиця 6

2)Затверджуються маршрути руху між пунктами.

3)Складається розклад виконання супутникових вимірів для всіх виконавців.

На карти наносять розташування всіх існуючих пунктів, які передбачається включити в процес спостереження.

При виборі місця розташування базової станції або запроектованого пункту для супутникових вимірів необхідним є дотримання наступних вимог:

1)забезпечення оптимальних умов спостережень;

2)відсутність поблизу пункту (до 1-2 км) потужних джерел випромінювання (теле-і радіопередавачі і т. п.);

3)більша частина горизонту навколо пункту не повинна мати перешкоди вище 15°;

4)забезпечення довготривалого збереження центру;

5)забезпечення зручного під'їзду, доступу до пункту в будь-який час незалежно від погодних умов.

При можливості необхідно використовувати існуючі пункти ДГМ, якщо вони відповідають вищенаведеним вимогам. Остаточне рішення про вибір місця розташування базової точки (пункту) приймається після виконання польового рекогностування.

У проекті визначається місце розташування роверних точок. Роверні станції можуть розташовуватися як на вихідних пунктах, так і на точках, що визначаються.

До роверних станцій висуваються підвищені вимоги у забезпеченні оптимальних умов спостережень та переміщень між станціями (в кінематичних методах), оскільки точність спостережень найбільше залежить від роботи роверного приймача (за умови правильності встановлення базового).

5

Графічна частина проекту складається на картах із зазначенням місця розташування вихідних і обумовлених пунктів, зв'язків між пунктами, місця розташування роверних станцій.

Заключним етапом розробки технічного проекту є складання пояснювальної записки, яка повинна містити такі відомості:

1)Обгрунтування технічного проекту (на основі технічного завдання):

-нормативні документи, що використовуються; - геодезична вивченість об’єкту робіт;

-фізико-географічна характеристика об'єкта робіт;

2) Раніше виконані роботи:

-найменування пунктів геодезичного обгрунтування, назви робіт;

-найменування організацій, які виконували роботи;

-рік виконання;

-оцінка точності;

-системи координат і висот;

3) Запроектовані роботи:

- системи координат і висот, що використовуються в процесі робіт; - програма виконання робіт з обгрунтуванням обраної схеми і методів вимірювань;

- технологія виконання робіт з докладним викладом порядку і часу виконання і здачі робіт;

4) Кошторис витрат на проектовані роботи, та строки їх виконання. Складання технічного проекту неможливе планування в камеральних умовах та рекогностування на місцевості.

Передпольове планування в камеральних умовах

Визначальним фактором при проведенні планування є необхідність досягнення заданої точності визначення спостережень, вибір місця для базової точки, можливу кількість точок спостереження, наявність та відносне розташування перешкод та інші фактори, які дадуть можливість оцінити час, затрати, необхідне обладнання та точність спостережень.

Конфігурація та кількість супутників є визначальними для оцінки точності та можливості проведення спостережень в даний момент часу на даній території. Економічні фактори впливають на собівартість геодезичних робіт. Їх аналіз

6

дозволяє одночасно здешевити і спростити ці роботи не впливаючи на досягнення необхідної точності.

Підготовка обладнання до спостережень також має важливе значення, оскільки воно є основним засобом виробництва при виконанні геодезичних робіт. Значення мають не тільки його метрологічна справність, наявність необхідної документації, тощо, але й такі елементарні речі, як заряд акумуляторних батарей, наявність вільної пам’яті для запису даних спостережень, нормальна робота засобів зв’язку .

Від вимог конкретного проекту залежить вибір типу приймача. Загальною вимогою до приймачів, що застосовуються в топографо-геодезичному виробництві є можливість виконання як кодових, так і фазових вимірювань.

При виконанні високоточних робіт необхідно використовувати двочастотні приймачі, що дозволяють за рахунок вимірювань по двох частотах підвищити надійність і достовірність визначення векторів.

На коротких лініях (до 15 км) допускається використання одночастотних приймачів, так як вплив іоносфери на кінцях вектора однаковий і враховується в процесі обробки.

Число незалежних приймальних каналів приймача має бути не менше чотирьох.

Об'єм пам'яті для запису супутникових вимірів та можливості акумуляторних батарей підтримувати обладнання в робочому стані повинні відповідати вимогам обраного методу вимірювань.

Метрологічне забезпечення

Перед застосуванням в геодезичних спостереженнях приймачі повинні пройти метрологічну атестацію та отримати «Свідоцтво про державну метрологічну атестацію GPS приймачів».

Повіряються комплект приймачів та додане програмне забезпечення.

Методика повірки базується на використанні еталонного базису. Повірку виконують в такому порядку

1 Виконують зовнішній огляд, перевіряють комплектність і працездатність приладу (перевіряють справність перемикачів і кнопок, збереження пояснювальних написів, цілісність зовнішніх оболонок кабелів, чистоту контактів на роз'ємах, стан штатних акумуляторів та зарядних пристроїв).

7

2 Визначають похибки вимірювання лінійних базисів в залежності від тривалості спостережень у статичному методі.

3 Визначають похибки вимірювань лінійних базисів в кінематичному методі.

4 Визначають похибки вимірювання приростів координат у статичному методі за нев'язкою в замкнутих фігурах.

5 Визначають похибки вимірювань координат в режимі реального часу

(RTK).

Перед початком перевірки необхідно вивчити Інстукцію користувача приймача, що перевіряється, правила експлуатації, технологію виконання геодезичних робіт, рекомендовану фірмою-виробником.

Для забезпечення нормальних умов спостережень, рекомендованих фірмою-виробником, завчасно вибирається і час спостережень.

Перевірка працездатності приймачів безпосередньо перед спостереженнями Перед виїздом на польові роботи, необхідно перевірити комплектність станцій (базової та роверної) і працездатність окремих вузлів.

В комплект станції повинні входити:

-GPS-приймач з антеною;

-акумулятори та зарядний пристрій;

-флеш-пам’ять;

-сполучні кабелі;

-перехідники;

-штатив (для роверного приймача - штанга);

-підставка;

-становий гвинт;

-мірна стрічка або рейка;

Особливу увагу необхідно приділити заряду акумуляторних батарей та вільному об'єму пам’яті на відповідних носіях.

Організація базових станцій (в тому числі і отримання доступу до найближчої перманентної станції)

8

Після складання технічного проекту, але перед початком польових робіт проводиться польове рекогностування з метою уточнення окремих положень технічного проекту.

В результаті рекогностування остаточно вибираються місця розташування станцій – базової та роверних, узгоджується схема мережі і вирішуються організаційно-технічні питання.

Отже основні вимоги до базової та роверних станцій:

1. Під час GPS-спостережень повинна забезпечуватись одночасність спостереження всіма приймачами.

2. Доступ до станцій та розміщення апаратури на ній мають бути максимально зручними.

3.На місці встановлення штативу повинна забезпечуватись його стійкість на період часу спостережень, крім того повинна забезпечуватись достатня якість центрування антени над точкою спостережень.

4.Необхідно, щоб біля станції спостереження були відсутні перешкоди, що перекривають небосхил на кут понад 20о .

5.Необхідно, щоб поряд були відсутні відбиваючі поверхні: водні повехні, дерев’яні та металеві конструкції, стіни будинків тощо.

6.При використанні кінематичних методів вимірювань необхідно ретельно перевірити станції і маршрути пересування між ними для забезпечення постійного захоплення 4-х супутників і відсутності перешкод. При наявних на шляху руху непереборних перешкод (мости, тунелі), по обидва боки перешкоди повинні бути запроектовані пункти для повторної ініціалізації мобільного приймача.

Якщо є можливість замість базової станції використовують дані спостережень перманентної станції за даний період часу. При цьому базова лінія від перманентної станції може бути довшою за таку ж лінію від базової станції і досягати 100 км. Дані спостережень перманентних станцій зберігаються на сайтах цих станцій, як правило, в кількох форматах (в тому числі в форматі RINEX). Інформація може бути відкритою для будь-якого користувача і платною. Однак навіть отримання платної інформації може бути більш економічно вигідним ніж використання власної базової станції.

Закладання центрів (тимчасових роверних точок).

При неможливості встановлення приймача безпосередньо на пункті (велика кількість перешкод, відбиваючих поверхонь тощо) необхідно вибрати місце розташування станції (або декількох станцій) з опттмальними умовами спостережень для виконання позацентрового встановлення приймача. Обраний

9

спосіб виконання позацентрового встановлення повинен забезпечувати точність проектованої мережі.

В цьому випадку поряд з супутниковими спостереженнями використовуються також наземні вимірювання, а також використовуються додаткові прилади та матеріали.

Врезультаті виконують урівнювання спільних спостережень.

Упроцесі спостереження після остаточного узгодження на станціях проводиться закладка центрів з урахуванням вимог діючих інструкцій.

Ведення польового журналу

Журнал спостережень повинен містити наступну інформацію:

-назву пункту спостереження і його умовне позначення;

-прізвище оператора;

-серійні номери і марки основних видів апаратури;

-висота антени над пунктом;

-час початку і кінця спостережень;

-номери супутників і їх положення;

-приблизні координати положення станції;

-примітки.

Вбільшості GPS-приймачів всю інформацію можна ввести в електронному вигляді. Крім того сама спостережувальна інформація з приймача записується і зберігається в електронній формі.

Впроцесі проведення спостережень приймач не тільки здійснює реєстрацію вимірювальних величин та іншої допоміжної інформації, але й виконує цілий комплекс обчислень. Ці обчислення виконуються в автоматичному режимі за завчасно введеною в приймач програмою, в результаті чого оператор майже не може активно впливати на хід таких обчислень.

Проте деяку інформацію записують на папері або комп’ютері. Так для кожної станції на місцевості рисується абрис з описом місця розташування і прив'язкою його до місцевих предметів, кожній станції присвоюється індивідуальний номер (назву) та код.

Якщо на пункті є перешкоди для вимірювань, проводиться їх зйомка зі складанням схеми розташування перешкод.

Програми планування GPS-спостережень

10

Одним із найважливіших факторів при плануванні є визначення кількості та конфігурації супутників у чітко визначений проміжок часу на певній території. Такий розрахунок стає можливим при застосуванні теорії руху супутників. Для полегшення розрахунків створені відповідні програмні продукти.

Для такого розрахунку вихідними даними є дата, час і місце спостережень.

При внесенні часу (часового проміжку) спостережень необхідно обов’язково враховувати часовий пояс, в якому відбудуться спостереження, а також поправку для декретного часу.

Супутники роблять два оберти за добу навколо Землі. Логічно було б вважати, що від дати положення супутників не залежить. Проте насправді обчислені дані будуть відрізнятися від істинних на 4 за добу. Ця поправка виникає внаслідок різниці середнього сонячного та зоряного часів. Таким чином, введення дати в обчислення стає обов’язковим. Для виконання обчислень необхідно ввести географічні координати з точністю до 15 км (це відповідає 10ʹ по широті).

Для розрахунків положення супутників необхідно знати їх точні ефемериди на початковий момент часу. Для оновлення використовують файл альманаху або ефемеридний файл (наприклад *.alm), що містить орбітальну інформацію для всіх GPS-супутників. Він передається з супутників в складі радіосигналу та автоматично записується в GPS-приймач.

Для використання в плануванні цей файл переписується з приймача в комп’ютер за допомогою відповідних спеціально призначених програмних продуктів з планування. Цей файл необхідно оновлювати якомога частіше (не рідше, ніж раз в два тижні) оскільки дані про положення супутників старіють. Це відбувається через вплив збурюючих сил на рух ШСЗ, запуск нового супутника, виходу з ладу старого, або якщо якийсь супутник перевели на іншу орбіту. При постійному доступі до мережі «Інтернет» можна використовувати ефемеридний файл, записаний будь-якою перманентною станцією. Також останні альманахи з параметрами руху супутників можна отримати з центрів обробки даних IGS.

Як вже було сказано, для визначення кількості та конфігурації GPS-супутників в будь-який момент часу на будь-якій території використовуються спеціальні програмні продукти. Кожен виробник GPS-приймачів розробляє пакет програм або багатофункціональна програма, яка дозволяє спланувати GPS сесію, отримати дані з приймачів, опрацювати дані, враховуючи метод спостережень, перетворювати координати точок спостережень в систему інших координат, створити на основі даних спостережень план або карту, імпортувати дані в інші формати, які доступні іншим спеціальним програмним продуктам (для створення цифрових карт та ГІС) та мають багато інших можливостей.

11

Незважаючи на все різноманіття виробників, програмні продукти мають схожі алгоритми, оскільки використовують однотипні дані однієї СРНС. Для зручності користувачів всі виробники включають в свої пакети програм спеціальну програму або модуль з планування GPS-спостережень.

Наприклад, відомий виробник Trimble в пакеті Trimble Geomatics Office містить програму Planning; у виробника Leica в складі пакету програм GIS Data Pro; у

Topcon Positioning Systems - Occupation Planning; в Thales Navigation в складі пакету програм Ashtech Solutions і т.д.

При плануванні GPS-сесії в програму необхідно внести дані про дату та проміжок часу запланованого знімання, а також координати запланованого місця знімання. Якщо координати невідомі, то їх можна визначити з дрібномасштабних карт, або, при наявності доступу до Інтернету, за допомогою безкоштовної програми Google Earth.

В результаті ми можемо отримати всю необхідну інформацію про супутники, їхню кількість, конфігурацію, значення DOP тощо.

Розглянемо найбільш важливіші параметри більш детально.

В програмі можна переглянути інформацію про супутники: кількість супутників; час, коли обновлювалася інформація; їх справність; ефемериди. Кількість супутників на момент знімання суттєво впливає на очікувану точність та тривалість спостережень. Така інформація може подаватись як в графічній, так і в табличній формі. Досить важливою інформацією для планування є значення всіх коефіцієнтів DOP. Адже навіть при наявності достатньої кількості супутників значення коефіцієнтів DOP можуть суттєво впливати на точність GPS-спостережень. Інформація про коефіцієнти DOP також може подаватись в табличній і графічній формах. Положення супутників відносно пункту спостережень (азимут та висота над горизонтом) дає можливість врахувати перешкоди від будівель, дерев та інших високих об’єктів, а також переглянути конфігурацію супутників.

Складання технічного звіту та складання

Після закінчення робіт готують до здачі:

-файл (файли) з результатами польових спостережень;

-польові журнали;

-зариси прив’язки станцій та перешкод;

-схему спостережень;

-список втрачених пунктів і реперів;

-пояснювальну записку.

12