Кинематический метод “стой-иди” (Stop-and-Go Kinematic Positioning)

Метод позволяет получить положения пунктов так же быстро, как и в случае использования электронного тахеометра при решении топографических задач. Метод требует выполнения короткой процедуры инициализации с целью определения целочисленных неоднозначностей фаз. После этого опорный приемник продолжает непрерывно наблюдать на пункте с известными координатами, второй приемник перевозится (во включенном состоянии) на первый определяемый пункт, где вновь наблюдает 1 минуту. Затем он посещает все остальные определяемые пункты (лишь по одному разу).

Наиболее распространенными являются следующие процедуры инициализации:

• обмен антеннами, когда второй приемник находится на “пункте обмена” (знание его координат не обязательно), выбранном на расстоянии не более 10 м от опорного, выполняется наблюдение 4-8 эпох, затем приемники переставляются (без выключения), меняясь антеннами и наблюдают 4-8 эпох (до нескольких минут), а после происходит обратная процедура обмена антеннами и выполнение наблюдений для 4-8 эпох;
• стояние второго приемника в течение 1 минуты на втором пункте с известными координатами, причем этот второй пункт может быть на расстоянии не более 10 км от опорного пункта;
• статический метод, когда определяемый пункт выбирается на расстоянии не более 10 км от опорного пункта, а сеанс наблюдений имеет продолжительность не менее 30 минут.

Недостаток метода состоит в необходимости непрерывного (и даже во время движения) наблюдения не менее 4 спутников одновременно. Если число наблюдаемых спутников падает до трех хотя бы на миг, необходимо вернуться на последний успешно посещенный определяемый пункт или вновь провести процедуру инициализации. Во избежание этого лучше всего обеспечить возможность наблюдения одновременно пяти или более спутников.

Точность метода при использовании фазовых наблюдений:

1. для двухчастотных приемников (5 спутников и две эпохи (2 сек) наблюдений):
1. в плане: 20 мм + 1 мм/км * D;
2. по высоте: 20 мм + 2 мм/км * D;
2. для одночастотных приемников:
1. в плане: 20 мм + 2 мм/км * D;
2. по высоте: 20 мм + 2 мм/км * D.

Метод эффективен при выполнении топографической съемки, когда за короткое время необходимо определить координаты большого числа точек, при построении цифровых моделей рельефа, определении местоположения объектов местности, имеющих форму ломаной линии (трубопроводы, дороги и пр.).

Кинематический метод с о статической инициализацией (Kinemat ic with Static Ini tialization)

Метод очень похож на предыдущий. Точно так же на базовом пункте с известными координатами производится процедура инициализации, затем подвижный приемник перемещается в начальную точку маршрута движения и производит там наблюдения в течение нескольких минут. Далее подвижная платформа с приемником начинает движение по маршруту. GPS - измерения выполняются непрерывно во время движения с интервалом 1 сек. Точностные параметры метода те же, что и у “Stop-and-Go”. Чаще всего применяется для получения координат линейных объектов типа дорог, рек и т.д.

Кинематический метод с инициализацией “на ходу” (Kinematic with On - the Fly Initialization)

Данный метод не требует для инициализации размещения подвижного приемника на базовой станции - эта процедура выполняется непосредственно при движении транспортного средства по маршруту. Кроме того, если по какой- либо причине произошел срыв наблюдений (например, из-за проезда под железнодорожным мостом), процесс инициализации производится вновь без остановки движения. Точностные параметры и сферы использования метода не отличаются от других кинематических методов.

Кинематика

При работе в кинематике функции приемников четко разделены. Референцный приемник находится на твердом пункте, роверный приемник перемещают с пункта на пункт. Кинематический режим, который иногда называют динамическим, - широкое понятие. В этом режиме, например, работает непрерывно перемещающийся в процессе работы приемник, установленный на борту самолета, выполняющего аэрофотосъемку. Приемник определяет координаты самолета в момент срабатывания затвора аэрофотоаппарата. Есть и другие примеры работы приемника, находящегося в движении непрерывно. Нас же интересует случай, когда приемник перемещают с пункта на пункт, совершая краткие остановки на каждом пункте. Такой режим называют stop-and-go - «стой и иди», именно его будем называть кинематическим.

В классическом варианте наблюдения выполняют следующим образом. Референцный приемник устанавливают на опорном пункте, роверный приемник устанавливают на первом из определяемых пунктов. Выполняют сессию наблюдений в статическом режиме длительностью час-полтора для определения вектора базы и для изначального разрешения многозначности; эту процедуру называют инициализацией. Затем оба приемника переключают в кинематический режим. Оператор референцной станции после включения не вмешивается в работу приемника вплоть до его выключения, но следит за работой и заменяет аккумуляторы.

RTK кинематика

Для выполнения измерений методом RTK необходимо следующее оборудование; референцная станция, одна (или более) мобильная станция, специальное оборудование для передачи данных с референцного на мобильный приемник (радиомодем), специальное программное обеспечение приемников.

Референцная станция устанавливается на пункте с известными координатами. Референцный приемник вычисляет и передает по линии связи поправки к измеренным псевдодальностям на мобильный приемник. Поправки определяются как разность измеренной псевдодальности и истинной дальности, вычисленной по точным координатам, введенным в приемник. Определение выполняется каждую эпоху наблюдений. Мобильный приемник вводит принимаемые поправки в измеряемые им псевдодальности и исправленные значения дальностей использует для вычисления своего положения. Координаты определяются немедленно в полевых условиях.

RTK применяется в сетях с большим количеством пунктов (точек) на открытой местности, при создании съемочных сетей. Продолжительность времени измерений на пункте – менее 1 мин.

Основные требования аналогичны требованиям метода Stop & Go, а технология выполнения измерений методом RTK аналогична технологии метода Stop & Go.

Особые требования предъявляются к средствам передачи поправок – радиомодему. Референцную станцию рекомендуется устанавливать на открытом, возвышенном месте для обеспечения беспрепятственной радиосвязи между приемниками и увеличения радиуса действия радиомодема. Перед началом измерений необходимо проверить кабельные соединения и убедиться, что связь с мобильным приемником установлена.

 

Системы координат

Системы координат (datums) можно разделить на геоцентрические и топоцентрические.

В геоцентрической системе размеры эллипсоида, ориентация и положение его центра выбираются следующим образом:

-объем эллипсоида предполагается равным объему геоида;
-большая полуось эллипсоида лежит в плоскости экватора геоида;
-малая полуось направлена по оси вращения Земли;
-среднеквадратичное отклонение поверхности эллипсоида от поверхности геоида минимально по всей территории земного шара.

WGS72 и сменившая ее WGS84, а также российская SGS85 являются геоцентрическими системами координат на эллипсоидах WGS72, GRS80 и SGS85 соответственно. В системе NAVSTAR используется WGS84, а в системе GLONASS - SGS85.

Топоцентрическая (национальная) система координат появляется так: вы берете некоторый эллипсоид и располагаете его таким образом, чтобы для заданной территории среднеквадратичное отклонение поверхности эллипсоида от поверхности геоида было минимальным. При этом остальная часть мира вас не интересует: отклонения на другой стороне Земли может быть сколь угодно велико.

В России используются несколько геодезических систем координат: Пулково 1942 г., 1963 г. и 1991 г. Система координат 1963 г. используется военными и ее параметры преобразования засекречены. Обычно мы пользуемся картами, составленными в системе координат 1942 г. Она базируется на эллипсоиде Красовского.

15. WGS84 (англ. World Geodetic System 1984) — трёхмерная система координат для позиционирования на Земле. В отличие от локальных систем, является единой системой для всей планеты. Предшественниками WGS84 были системы WGS 72, WGS 64 и WGS 60.

WGS 84 определяет координаты относительно центра масс Земли, погрешность составляет менее 2 см. В WGS84, нулевым меридианом считается «IERS Reference Meridian». Он расположен на 5,31” к востоку от Гринвичского меридиана. За основу взят сфероид с большим радиусом — 6 378 137 м (экваториальный) и меньшим — 6 356 752,314245 м (полярный). Отличается от геоида менее чем на 200 м.