Съемка местности с применением Garmin eTrex

После очистки памяти приемника приступим к съемке местности. Съемка выполняется перемещением приемника по объекту и фиксацией всех характерных контурных и высотных точек, выполняемой продолжительным нажатием кнопки Ввод или вхождением в пункт основного меню СОХРАНИТЬ. Возникающий при этом диалог ЗАПИСАТЬ ПТ? позволяет просмотреть название и координаты фиксируемого пункта. Перемещаясь между углами поворота снимаемого контура, записываем их в память приемника.

При этом, как и при тахеометрической съемке, обязательно ведение абриса съемки и фиксация на нем номеров точек. На открытом пространстве такая методика позволяет довольно быстро выполнить грубую съемку участка с приемлемой точностью, однако в городских условиях, в лесу, в условиях закрытого горизонта точность резко падает, причем достоверность координат меняется во времени по мере изменения видимого созвездия спутников. В более совершенных моделях навигационных приемников есть возможность накопления информации о снимаемой точке, т. е. переместившись в пункт, координаты которого необходимо определить, – геодезист включает режим сбора и осреднения информации. Приемник вычисляет весовое среднее из многократного определения координат за время стояния в определяемом пункте. Чем дольше накапливаются данные, тем больше спутников в различных комбинациях обработает приемник, тем достовернее будет получен результат.

Кроме съемки контуров (лесов, лугов, полей, дорог, тропинок, гидрографии и др.) следует выполнить привязку не менее чем к двум пунктам государственной геодезической сети, расположенным, по возможности, в местности с открытым горизонтом. Привязку лучше проводить трехкратно, в разное время суток и если приемник позволяет – в режиме накопления данных по 10 – 30 минут (в зависимости от открытости горизонта). Для приемника eTrex достаточно выполнить многократную (утром, днем и вечером) привязку к опорной геодезической сети, лучше в течение двух-трех дней, с тем, чтобы в дальнейшем усреднить полученные результаты. Для вычисления веса каждого измерения следует записать в журнал погрешность m определения координат (показана в левом верхнем углу на первой странице экрана – с созвездием спутников).

За вес каждого измерения можно принять величину обратную погрешности m определения координат. Тогда при трехкратном определении положения пункта Государственной геодезической сети (ГГС) получим:

;

;

;

.

Следует помнить, что высота пункта определяется с меньшей точностью, чем его плановое положение. В этом легко убедиться, наблюдая некоторое время за изменением текущих значений высоты одного и того же пункта. Поэтому полученная высота носит скорее справочный характер и не может быть использована для съемки рельефа.

В камеральных условиях весь список полученных координат точек переписывается в журнал или персональный компьютер (в формате Exel) или копируется из внутренней памяти приемника или с внешней карты на жесткий диск компьютера через имеющийся у приемника интерфейс. Перед очисткой памяти приемника необходимо провести сверку переписанных данных «во вторую руку».

Полученные координаты можно наносить на планшет (как это делалось при камеральной обработке тахеометрической съемки) и, сверяясь с абрисом, вычерчивать план объекта. Однако часто требуется составить план или выполнить досъемку участка в местной или государственной системе координат. В этом случае необходимо определить параметры трансформации прямоугольной системы координат RT 90, в которой была выполнена съемка приемником, к принятой на объекте системе прямоугольных координат. В случае с государственной системой координат или другими общепринятыми и широко применяющимися системами координат существуют специальные программы – конверторы, учитывающие большое количество поправок, необходимых при перевычислении.

3.12. Преимущества и недостатки спутниковых систем
и перспективы их использования

Основными достоинствами спутникового позиционирования являются всепогодность, глобальность, оперативность, точность и эффективность. Эти качества зависят от баллистического построения системы, высокой стабильности бортовых эталонов частоты, выбора сигнала и способов его обработки, а также от способов устранения и компенсации погрешностей. Параметры систем и их отдельных элементов, а также математическое обеспечение выбираются так, чтобы ошибка навигационных определений по координатам была не более 10 м, а по скорости до 0,05 м/с.

В качестве недостатка спутниковых систем можно отметить возникновение при их работе ошибки, вызываемой «многолучевостью», которая обусловлена многократными переотражениями сигнала со спутника от окружающих предметов и поверхностей до того, как он попадает в антенну приемника, а также дифракцией на мелких предметах, соизмеримых с длиной волны, находящихся на пути радиолуча. При этом радиолуч проходит по другому пути, что вызывает изменение его амплитуды и фазы. В приемной антенне происходит интерференция прямого и отраженного лучей и, следовательно, изменяются амплитуда и фаза результирующего поля, что, в свою очередь, ведет к искажению измеряемой дальности. Ошибки, вызванные многолучевостью, все время меняются, что вызвано движением спутников. Искажения в значительной степени можно компенсировать, если наблюдения длятся дольше периода изменения погрешностей, а накопленные измерения обрабатываются совместно.

Для уменьшения влияния этого эффекта в спутниковых приемниках применяются специальные антенны и усовершенствованная техника обработки сигналов.

Одним из факторов, ухудшающих результаты спутниковых измерений, могут также стать помехи от близко расположенных мощных источников радиоизлучений: локаторов, теле- и радиопередающих станций и т. п.

Важнейшей характеристикой качества спутниковых измерений является геометрический фактор, характеризующий потери точности из-за геометрии засечки, т. е. расположения наблюдаемых спутников. Установлено, что точность определений тем выше, чем больше объем треугольной пирамиды, в вершинах которой располагаются спутники. Поскольку параметры орбит спутников точно известны, можно заранее определить время, когда геометрия спутников будет наилучшей для измерений. Поэтому спутниковым наблюдениям всегда предшествует очень важный этап планирования работ. В измерения включают все видимые в данный момент спутники, максимальное число которых может достигать 12 – 13; это позволяет повысить точность определений на 15 – 20 %.

В настоящее время спутниковое геодезическое оборудование применяется для решения широкого круга геодезических задач, включая в первую очередь спутниковые координатные определения при создании геодезических сетей.

Как известно, государственная плановая геодезическая сеть состоит примерно из 350 тыс. геодезических пунктов, включая пункты триангуляции и полигонометрии 1 и 2 классов, которых около 164 тыс. Ошибки координат пунктов увеличиваются к востоку и северу относительно исходного пункта и достигают 10 – 15 м.

Существуют предложения не только восстанавливать и поддерживать существующую сеть, но и создать спутниковую геодезическую сеть 2 класса. Точность определения приращений координат при длительности сеанса наблюдений 1 – 2 ч двухчастотными приемниками характеризуется величиной порядка 1 × 10^-6 от расстояния между пунктами. При этом из экономических соображений сеть второго класса целесообразно создавать на отдельные регионы страны. Современные методы уравнивания такой сети, в которой используются результаты как прежних традиционных измерений, так и полученные по спутниковым наблюдениям, позволяют не искажать спутниковые данные. В настоящее время разрабатываются основные положения о государственной геодезической сети, которые базируются на использовании спутниковых наблюдений.

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, 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.

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.

Благодаря достоинствам спутниковых технологий Федеральной службой геодезии и картографии России 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 и GPS, а в будущем – Galileo. Основные цели этого процесса – повышение точности и надежности (доступности, непрерывности обслуживания и целостности) навигационных определений.

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 при 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.

Согласно новой концепции и программе перехода топографо-геодезического производства на автономные методы спутниковых координатных определений предусматривается построение сетей высшего класса точности, связанных между собой по принципу перехода «от общего к частному». К таким геодезическим сетям относятся:

1. Фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС), являющаяся высшим звеном координатного обеспечения. ФАГС реализует общеземную геоцентрическую систему координат ПЗ-90 при решении задач координатно-временного обеспечения территории страны.

ФАГС представляет собой систему равномерно распределенных по территории страны пунктов, удаленных друг от друга на 800 – 1000 км. Число таких пунктов составит 50 – 70, из которых 10 – 15 пунктов будут постоянно действующими, а остальные – переопределяться группами через определенные промежутки времени в зависимости от динамической активности региона.

Пространственное положение пунктов ФАГС определяется в общеземной системе координат с максимально возможной точностью, которая может быть обеспечена использованием всего комплекса существующих методов космических измерений (радиоинтерферометрических, лазерных др.). При этом средние квадратические погрешности взаимного положения пунктов не должны превышать 2 см в плане и 3 см по высоте.

2. Высокоточная геодезическая сеть (ВГС), которая представляет собой однородное по точности пространственное геодезическое построение, состоящее из системы пунктов, расположенных на расстоянии 150 – 300 км друг от друга. Основными функциями ВГС являются распространение на всю территорию страны общеземной геоцентрической системы координат, обеспечение ее связи с референцной системой геодезических координат СК-95, объединение плановой и высотной геодезических основ. Положение пунктов ВГС определяется относительными методами космической геодезии со средними квадратическими погрешностями не более 10 – 18 мм в плане и 15 – 25 мм по высоте.

3. Спутниковая геодезическая сеть I класса (СГС-1) состоит из системы легкодоступных пунктов, удаленных друг от друга на 25 – 35 км; в экономически развитых районах плотность пунктов может быть повышена. Такая плотность пунктов сети должна обеспечивать оптимальные условия для использования методов спутниковой системы позиционирования.

Положение пунктов СГС-1 определяется относительными методами космической геодезии со средними квадратическими погрешностями не более 10 – 12 мм в плане и 15 – 18 мм по высоте; в динамически активных районах точность определения координат пунктов должна быть повышена до 5 – 6 мм в плане и 10 – 12 мм по высоте.

Указанные выше классы сетей строго связаны между собой: ФАГС является основой для развития ВГС, а ВГС – для СГС-1. При построении ФАГС, ВГС и СГС-1 предусматривается привязка к высшему классу спутниковой сети пунктов существующей государственной геодезической сети, т. е. последняя станет играть роль сети сгущения.

Следует отметить, что наряду с очевидными преимуществами спутниковые методы определения координат имеют ряд недостатков. Поэтому их применение не всегда позволяет обеспечить оптимальное решение геодезических задач. Следовательно, наряду со спутниковыми методами необходимо использовать и традиционные технологии геодезических работ.