Количество и расположение исходных пунктов

В создаваемой спутниковым методом площадной геодезической сети необходимо иметь как минимум три исходных пункта. Чем больше сеть, тем большее количество исходных пунктов необходимо в нее включать. Если есть сомнения в надежности некоторых исходных пунктов, что случается довольно часто, то для пущего контроля добавляют в сеть еще некоторое количество исходных пунктов. Это позволяет оценить внутреннюю согласованность сети исходных пунктов. Чем больше количество исходных пунктов, тем лучше.

При создании вытянутой сети также необходимо иметь как минимум три исходных пункта. Чем длиннее такая сеть, тем большее количество исходных пунктов требуется использовать - расстояние между исходными пунктами не должно превышать 60 км. Ранее мы предположили, что ширина вытянутой сети не превышает 10 км.

Если же ширина вытянутой сети превышает 10 километров, то может потребоваться большее количество исходных пунктов.

При создании площадной сети и при создании вытянутой сети каждый исходный пункт должен быть связан не менее, чем с двумя определяемыми пунктами. При этом на каждой базе необходимо выполнить по меньшей мере две сессии наблюдений. Для оценки точности координат исходных пунктов, то есть для оценки внутренней согласованности исходной опорной геодезической сети, определяют и векторы, связывающие исходные пункты.

Требования к длинам баз

Желательно работать на коротких базах (линиях) длиной в 5-15 км, но не на базах длиной в 30 км и более. На этапе постобработки, в процессе разрешения многозначности, стараются получить фиксированное (fixed) решение. Пусть, например, три пункта сети расположены в ряд, а расстояния от среднего пункта до крайних пунктов равны 15 км. На базах длиной в 15 км нетрудно получить фиксированные решения, а затем определить вектор, связывающий крайние пункты, как сумму двух векторов. Если же выполнить наблюдения только на базе длиной в 30 км, соединяющей крайние пункты, то, скорее всего, будет получено плавающее (float) решение. Это увеличит ошибку определения взаимного положения крайних пунктов и снизит точность сети в целом.

Фиксированное решение означает, что в результате разрешения многозначности получено, как это и должно быть по определению, именно целое число длин волн несущих колебаний, содержащихся во вторых разностях фазовых измерений [7, 13]. Плавающее же решение означает, что вторые разности содержат, как это ни странно, число длин волн несущих колебаний, отличающееся от целого,

Рекогносцировка

Процедура рекогносцировки пунктов опорной спутниковой геодезической сети подробно описана в работе [10].

Рекогносцировка - это вынос проекта геодезической сети в натуру. В ходе рекогносцировки определяют наличие и сохранность исходных пунктов. Это делают, если по какой-либо причине на этапе сбора материалов полевое обследование исходных пунктов не выполняли. Определяют конструкцию сохранившихся знаков и тип центров исходных пунктов, оценивают условия видимости небосклона для выполнения спутниковых наблюдений. Встречаются случаи, когда пункты, запланированные как исходные, утеряны, например, запаха-

ны. Бывает также, что нарушены центры геодезических пунктов. В задачи специалиста, выполняющего рекогносцировку, входит поиск каждого из запланированных исходных пунктов и обследование сохранившихся пунктов на предмет состояния центра пункта в открытости небосклона, то есть условий видимости небосклона. Если вблизи пункта находится препятствие, закрывающее часть небосклона, рекогносцировщик с помощью компаса измеряет и фиксирует в полевом журнале магнитные азимуты левого и правого краев препятствия. Также с помощью эклиметра он измеряет и фиксирует в полевом журнале угол наклона на верх препятствия.

Обследуя место расположения вновь определяемого пункта, рекогносцировщик определяет окончательное местоположение центра этого пункта, решает вопрос о том, как закрепить этот пункт, оценивает условия видимости небосклона на этом вновь определяемом пункте так же, как и на исходном пункте.

На каждый исходный и определяемый пункт составляют кроки (абрис). Указывают пути подъезда (подхода) к пункту. Измеряют расстояния от пункта до местных объектов и характерных контуров. Используя навигационный приемник, определяют навигационные координаты пункта. Рекогносцировщик должен проделать свою работу настолько тщательно, чтобы следующий за ним оператор не имел проблем с поиском пункта и имел бы полное представление об условиях наблюдений на этом пункте. Рекогносцировку поручают опытному в спутниковых наблюдениях специалисту, то есть одному из наиболее опытных операторов.

Закладка центров

Процесс закладки центров спутниковой геодезической сети, то есть закрепление пунктов этой сети, в принципе совпадает с закреплением пунктов опорной геодезической сети, создаваемой наземными методами. Однако отмечены и некоторые особенности, отличия закрепления пунктов спутниковой сети, вызванные, по видимому, "легкостью" определения координат пунктов спутниковой сети в сравнении с определением координат пунктов опорной геодезической сети, создаваемой наземными методами. На незастроенной территории отличий нет. На застроенной территории часто создают пункты, расположенные на крышах зданий, и закрепляют их дюбелями. Пункты, расположенные на земной поверхности, также закрепляют штырями или дюбелями, вбитыми в асфальт. Все это сопровождают соответствующей маркировкой. Вбить дюбель легко. Однако центр закрепленного таким образом пункта будет утерян при перекладке асфаль-

та. Поэтому часть пунктов геодезической сети необходимо закладывать в таких местах, где их сохранность будет в значительной мере гарантирована.

Случается, что в качестве центров пунктов геодезической сети используют уже существующие и жестко закрепленные на местности объекты: ось вентиля трубопровода, торчащий из железобетонной плиты кусок арматуры или что-либо другое в этом роде.

Планирование спутниковых наблюдений

Непосредственному выполнению спутниковых наблюдений предшествует планирование этих наблюдений. Планирование - это этап, специфичный именно для спутниковой технологии. Целью планирования является определение интервалов времени, благоприятных и неблагоприятных для выполнения спутниковых наблюдений. Например, в результате планирования может быть установлено, что на данном объекте в июне месяце данного года лучше всего выполнять наблюдения с 5 до 12 часов, а с 17 до 18 часов лучше не наблюдать а делать какое-либо другое полезное дело. Например, переезжать с пункта на пункт. При работе с GPS такая ситуация повторяется каждые сутки, поскольку расположение спутников на небосклоне также повторяется каждые сутки. Упрощенно можно сказать, что "наиболее благоприятный для наблюдений интервал времени" - это такой интервал, когда над горизонтом данного пункта находится много спутников, а геометрия наблюдений благоприятна. Последнее предложение требует уточнений и разъяснений.

На самом деле, приемник начинает "воспринимать" сигнал спутника позже того момента, как этот спутник появился над горизонтом. Приемник начинает регистрировать сигнал спутника после того, как этот спутник поднимется над горизонтом на некоторый угол. Этот угол называют маской по углу наклона, маской по углу возвышения или просто маской. По умолчанию, значение маски равно 15 градусам. Операторы в ходе выполнения начальных установок своих приемников могут задать любое значение маски, например 0,5,10,20 градусов. Важно, чтобы значение маски у всех приемников, участвующих в данной сессии наблюдений, было одинаковым. Таким образом, оценивая, насколько данный период времени благоприятен или неблагоприятен для выполнения наблюдений, определяют не то, сколько спутников находится над горизонтом, а определяют, сколько спутников находится над маской. Выражение "много спутников" означает, что над маской находится не менее 6 спутников. Иногда количество таких спутников доходит до 9. Выражение "геометрия наблюде-

ний благоприятна" означает, что PDOP близок к единице [7, 13]. Несколько подробнее о PDOP написано в подразделе 10.2. Иногда, если горизонт пункта открыт, значение PDOP не превышает 1.3. Планирование выполняют с помощью офисного компьютера. При этом используют соответствующую программу.

Программа планирования входит в пакет программного обеспечения комплекта спутниковых приемников и в ее название обычно входит слово PLAN. Исходными данными для планирования спутниковых наблюдений являются приближенные (с ошибкой порядка градуса) координаты объекта, приблизительная дата наблюдений (месяц), данные рекогносцировки о препятствиях вокруг пунктов, а также альманах спутниковой системы [7, 13].

Для получения альманаха системы перед планированием спутниковых наблюдений и выездом в поле достаточно выставить приемник на открытое место и подержать его включенным 20-30 минут. Приемник за это время успевает собрать альманах и этот альманах можно будет скачать в офисный компьютер. В результате планирования перед выездом в поле бригада (партия) операторов получает график. На этом графике показано, сколько спутников будет находиться над маской в каждый часовой интервал и каков в этот часовой интервал будет PDOP. Этот график является общим для всех пунктов сети, вокруг которых отсутствуют препятствия. Для пунктов, вблизи которых существуют препятствия, планирование выполняют отдельно. На рисунке 9.1 приведен пример результатов планирования. На этом рисунке показано количество наблюдаемых спутников п и значение PDOP. Благоприятная геометрия наблюдений, то есть благоприятное расположение спутников относительно пунктов сети, имеет место от 5.00 часов до 6.15, от 7.50 до 8.30, от 9.30 до 10.00 и с 11 часов 30 минут до 12 часов 30 минут.

Оператор, выполняющий планирование, вводит значения азимутов левого и правого краев препятствия, вводит также значение угла наклона на верх препятствия. Программа учитывает, что спутники, находящиеся за препятствием, во внимание принимать не следует. Для выполнения планирования желательно иметь "свежий" альманах. Каждый спутник системы транслирует альманах всей системы. Длительность передачи альманаха GPS составляет 12,5 минут. Как сказано, получить свежий альманах нетрудно непосредственно перед выполнением планирования. В процессе наблюдений приемник постоянно получает свежий альманах. Эфемеридная информация и данные о здоровье спутников быстро устаревают. Министерство обороны (Department of Defense - DoD, DOD) США, которому принадлежит GPS, довольно часто осуществляет изменения в созвез-

Рисунок 9.1. График результатов планирования спутниковых наблюдении

дии спутников. Об этих изменениях заранее не объявляют. Эти изменения могут представлять собой изменения (корректировку) орбит, корректировку хода часов или что-то другое. Спутник, с которым производят изменения, числится как "больной" - unhealthy. Эти изменения операторы предвидеть не могут. Именно по этой причине и не рекомендуется пользоваться альманахом, возраст которого превышает месяц.