Использование RTK-режима систем глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС при проведении топографических работ

В конце XX в. для определения местоположения точек земной поверхности были развернуты глобальные радионавигационные спутниковые системы. В настоящее время в практике геодезических измерений находят широкое применение системы глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС. Использование данных систем предоставляет геодезистам новые, более производительные возможности при выполнении различных видов топографических работ [3;  7-8]. В рамках использования этих систем фирмами- изготовителями оборудования разработана технология кинематической GPS-съемки в режиме RTK (Real Time Kinematics – реальный кинематический режим).

GPS-съемка в реальном времени – это кинематическая съемка, когда оценка результатов может быть проведена непосредственно в поле. Съемки в реальном времени могут быть: одночастотными; двухчастотными с автоматической инициализацией в статическом режиме; двухчастотными с автоматической инициализацией в процессе движения.

При использовании данного режима необходим надежный радиоканал для передачи дифференциальных поправок, а в состав GPS-приемника должен входить радиомодем. Этот режим позволяет получать координаты с точностью до нескольких сантиметров непосредственно в полевых условиях.

Для эффективного использования GPS в геодезических целях необходимо внимательно подходить к выбору метода наблюдений, пунктов сети, оборудования, к планированию и организации наблюдений. GPS состоит из трех отдельных, связанных элементов: наземного сегмента (наземных станций слежения), космического сегмента (спутников) и пользовательского сегмента (персональных приемников GPS). Все три сегмента объединяются посредством передачи и приема радиосигналов.

Обычно в состав спутникового оборудования для RTK-съемки входит комплект из двух или более двухчастотных приемников GPS с антеннами, как минимум одним контроллером, штативом, трегерной установкой для крепления антенны базовой станции и вехой для подвижного приемника. Один комплект, называемый базовой (опорной или референцной) станцией, 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 [4; 6].

Достоинство съемки в режиме RTK следующие. Во-первых, обеспечивается высокая производительность работы, так как на каждую точку съемки уходит несколько секунд. Во-вторых, качество результатов измерений гарантировано. Исполнитель может записывать готовые координаты в контроллер, отслеживать их качество и точность в любой момент времени, а при необходимости повторить измерения. Режим RTK-съемки позволяет работать в любых системах координат, включая местные системы координат [1; 5].

К сожалению, в режиме RTK есть и ограничения. Основная проблема – ограничение дальности радиоканала, как правило, до 10–15 километров и наличие видимости между модемами базовой станции и подвижного приемника. Кроме того, высока вероятность помех при работе в индустриальных районах.

Для успешной работы в режиме RTK необходимо соблюдать следующие условия:

• •    требуется надежный канал для передачи поправок RTK от базовой станции к подвижному приемнику;

• •    для успешной инициализации съемки важно, чтобы все приемники одновременно и непрерывно отслеживали сигналы минимум от пяти общих спутников по двум частотам.

В качестве примера с использованием RTK-режима при проведении топографической съемки был выбран объект линейного протяжения в с. Старое Шайгово Республики Мордовия.

Было использовано следующее оборудование: двухчастотные GPS-приемники JAVAD TRIUMPH-1 (47ХХ – базовый, 48ХХ – мобильный), один полевой контроллер JAVAD Victor с программным обеспечением Tracy (RUS) (см. рис.1).

Рис. 1. Комплект оборудования для проведения GPS-съемки с использованием RTK-режима.

Начальный этап работ подразумевает включение базового приемника и настройку контроллера на переносном приборе. Производится операция настройки параметров связи базового и мобильного GPS-приемника. Она выполняется с помощью программы Tracy, которая установлена в контроллере и используется для управления GPS-приемником и ведения съемки.

Первоначально запускается приемник, установленный на базе (точке с известными координатами) в режиме базовой станции. Желательно установить базовую станцию непосредственно в районе работ, что позволит качественно выполнить съемку близлежащей территории. Далее запускается подвижный приемник (ровер) в режиме RTK-съемки. После завершения инициализации на дисплей выводится текущая точность, после чего можно приступать непосредственно к определению координат точек (см. рис. 2).

После проведенных полевых измерений, полученные результаты импортируются в программу ГИС ИнГЕО. На выходе с контроллера формируется итоговый файл с координатами и высотными отметками пикетов (см. рис. 3). ГИС ИнГЕО представляет собой инструментальную многоцелевую ГИС для решения муниципальных задач с использованием крупномасштабных топографических планов (см. рис. 4).

Рис. 2. Настройка контроллера JAVAD Victor на RTK-режим.

[SURVEY POINTS]

Count: 134

Format: имя север

74      404905.121

75      404882.270

76      404849.132

77      404920.118

78      404962.056

79      405029.519

80      405030.261

81      405029.977

82      405028.929

83      405029.221

84      405079.727

85      405094.499

86      405102.822

87      405148.455

88      405137.708

89      405130.466

90      405119.147

91      405129.218

92      405149.863

93      405160.908

94      405099.715

95      405077.867

96      405079.231

97      405077.980

98      405076.635

ВОСТОК ВЫС. 1244679.337 1244709.152 1244745.910 1244801.012 1244834.131 1244886.836 1244886.439 1244887.495 1244887.069 1244886.073 1244924.575 1244910.392 1244899.581 1244885.834 1244889.390 1244887.469 1244882.036 1244911.994 1244921.761 1244926.586 1244940.564 1244960.205 1244960.069 1244961.504 1244960.290

(ЭЛ)

148.973 149.157 149.083 149.991 150.218 150.438 150.342 150.427 150.480 150.386 150.007 150.571 150.519 150.807 150.739 150.898 150.588 150.842 151.980 152.014 151.259 149.750 149.701

149.719 149.692

Описание точка люк люк люк люк люк точка точка точка точка точка точка точка точка люк люк люк люк люк люк люк люк точка точка точка

Рис. 3. Фрагмент выходного файла с контроллера JAVAD Victor.

Условные обозначения:

13:18:0123001

1/171

Лист № 77

ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ ПЛАН СООРУЖЕНИЯ)

Схема расположения сооружения на земельном участке

159/171 ^JX

171/171 17W17.       Я*“'   .

1®1?1 167/171     1697171          *

16*1?1163/171^ 165/171 ^ ^

161,171160/171 , 141/171 Я

156/171

157/171 «я^ 155/171 154/171

8/171            153/171       152/171

151/171 150/171 U9/171 148/171 -   147/171

145/171

*1/171

,2/171

5/171 6/171

V ' Р

13:18:0123001

30/171

29/171

28/171

7/’71 Ж 71            25/171

■ 8/171 24/171

3/171          .

9/171 • _

4/171 10/171

11/171 “

12/171

- проекция подземных конструктивных элементов сооружения ’3/171

- граница кадастрового квартала

110171 ”     ~ 143/171

139/171 .    142/171

138/171 я

>37/171

136/171 “

>35/171

134/171 f

Г133/171

Я132/171

>131/171 130/171 >

129/171 я

128/171 я.

38/171

37/171

35/171

33/171        ^

32/171

31/171 йГ

JS 40/171 . 39/171

127/171 я

36/171

34/171

■7» „ WJU42/171 ■ де 43/171 я 7 44/171 45(171

22/171 ■-«

21/171 «|Г

20/171 „

19/171

46/171

47/171

48/171

40'171

126/171 я 125/171 ."

121/171

124/171 >

' 112/171

123,171 » |)1Л71

68/171

,“122.171 7*120/171

>19/171

<“„113/171 , ' 117/171

/ 107/171 .*

.7*89/171       >"„113/171

А

114/171

18/171

17/171 '    53/171

। 16/171 ЯГ 54/171 1?17\' 56/517171

57/171

14/171 я» 59/171

58/171

- граница земельного участка, установленная в соответствии федеральным

законодательством, включенная в ГКН

■ номер кадастрового квартала

• обозначение контура сооружения

60/171

72/171

71/171

70/171

511/171 76/171

73/171    * „ '

69/171                 77,171

68/171 * > 7W1

^ и, 84/171 13/171

7“     >108/171       115/171

90/171 и '     109/171    3 116Л71

"О'171

91/71 ^ 95/171

92/171 уя 97/171

93,171 16/171

я87/171;

X 86/171 ! . 85/171

> 79/171

67/171 4

98/171 ^а

100/171 “.Кюзл?!

106/171    104/171

105/171

я61/171

62/171

63/171

66/171

7* 65/171

„80/171

^81/171 '*82/171

64/171

Рис. 4. Итоговый ситуационный план.

Программный продукт предоставляет возможность создания крупномасштабных топографических электронных карт и планов городов с корректной топологической структурой и дежурства по ним; решения комплексных задач градостроительного и земельного кадастров; проведения инвентаризации земель и т. д. [2;  9;  10]. На заключительном этапе в ГИС ИнГЕО формируется окончательный вариант технического отчета.