Проект системы высокоточного спутникового позиционирования на территории Омской области

Интересы большинства хозяйствующих субъектов области связаны с территориями: установлением границ и регистрацией прав на земельные участки и объекты недвижимости, строительством и эксплуатацией зданий и сооружений, сельскохозяйственным производством, экологическим мониторингом, ведением лесного хозяйства, транспортным сообщением, решением задач МЧС и ГО и т.д. Для учета потребностей всех заинтересованных сторон и их взаимодействия необходимо, чтобы эта деятельность осуществлялась в едином координатновременном пространстве и обеспечивалась необходимой информацией. Ключевая роль в решении этой проблемы отводится методам спутникового позиционирования, основанным на использовании глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS.

Разработка и внедрение спутниковых систем позиционирования ведется согласно Распоряжению правительства РФ 21.08.06 №1157-р, в котором одобрена концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных РФ [1]. Одним из ключевых положений концепции является внедрение ГЛОНАСС – GPS технологий. На эти же цели направлен Приказ президента № 638 от 17.05.2007 г. «Об использовании ГНСС ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития РФ».

Под единым координатно-временным пространством понимается:

• •    Установление единой системы координат, в которой осуществляется учет, планирование, проектирование, взаимодействие и управление деятельностью хозяйствующих субъектов.

• •    Создание сети базовых станций ГНСС, обеспечивающей высокоточное позиционирование в заданных системах координат. -

  ^© Быков Л.В., Быков А.Л., Быков В.Л., Войтенко А.В., Костюк А.С., 2011

• •    Внедрение единых методик позиционирования и вычислительной обработки данных, исключающих недопустимые ошибки и непроизводительные затраты.

Для успешного внедрения единого координатного пространства на территории г. Омска и Омской области разрабатывается проект системы, обеспечивающей высокоточное позиционирование с помощью ГНСС ГЛОНАСС - GPS. Разработчиками проекта являются ООО «Лаборатория автоматизации геодезических и фотограмметрических работ» (ООО «ЛАГ»), Лаборатория геоинформационных систем и технологий ОмГАУ, ООО «Индустриальные геодезические системы» (ООО «ИГС»), которые имеют необходимый опыт и квалифицированные кадры для достижения поставленной цели. Ранее специалистами лабораторий были выполнены работы по созданию местной системы координат г. Омска, созданию сети базовых станций на территории города, в том числе разработан действующий макет вычислительного центра на основе базовой станции ОмГАУ. В ходе реализации ряда проектов в режиме опытно-производственной эксплуатации отработаны необходимые методики и технологические приемы.

Задачами проекта являются:

• 1.    Установление местной системы координат на территории Омской области и г. Омска, удовлетворяющей требованиям действующего законодательства.

• 2.    Разработка и внедрение единых методик высокоточного позиционирования для решения широкого круга народнохозяйственных задач.

• 3.    Организация обучения и консультирование специалистов предприятий в области технологий спутникового позиционирования.

Установление местных систем координат (МСК)

До 2011 года на территории области использовалось три системы координат общеземного значения (WGS-84, СК-42, СК-95), три местные системы координат регионального значения (СК-63, МСК-55, МСК-55-2008), 450 местных систем координат муниципального значения. Одновременное использование такого количества систем координат неизбежно порождает путаницу при создании и использовании картографических материалов и при позиционировании на местности. В результате важнейшие направления экономики: кадастр объектов недвижимости, строительство и эксплуатация зданий и сооружений, транспорт, - страдают от многочисленных ошибок, возникающих из-за несогласованности координатных систем.

Среди ученых и практиков нет единого мнения по методике создания местных систем координат [2,3,4]. Однако существуют нормативные документы, формулирующие основные требования, которым должны отвечать эти системы координат. Согласно современному законодательству местные системы координат (МСК) должны быть связаны параметрами перехода с государственной системой координат СК-95. Исторически сложилось так, что МСК на территории Омской области были образованы относительно системы координат 1942 года. С утверждением СК-95 в качестве государственной системы координат эти МСК утратили легитимность. В 2008 году авторами был разработан проект создания местных систем координат для территории города (МСК г. Омска-2008) и для территории области (МСК-552008). Таким образом, на территории Омской области должно остаться четыре системы координат. Это – две системы координат общеземного значения (WGS-84, СК-95), и две местные системы координат регионального значения (МСК г. Омска 2008 и МСК-55-2008), Для их внедрения необходимо преобразовать каталоги координат пунктов государственной геодезической сети и городской полигонометрии в новые системы координат и передать их вместе с параметрами перехода к государственной системе координат в управление Росреестра. Эти работы были начаты, но, из-за отсутствия финансирования, не были завершены. В настоящее время в регионе сложилась парадоксальная ситуация. Местные системы координат, отвечающие требованиям законодательства, разработаны, но не внедряются из-за необходимости финансирования завершающего этапа работ.

Предлагаемый проект содержит подробный план мероприятий, необходимых для успешного внедрения единых систем координат на территории Омского региона.

Создание сети базовых станций ГНСС

Геодезической основой города и области является сеть пунктов ГГС и городской полигонометрии. Современное состояние геодезических пунктов не дает повода для оптимизма. Реконструкция улиц, точечная застройка, освоение новых земель, - все это не способствует сохранности пунктов. В Омске сохранилось менее 50% пунктов городской полигонометрии. Для успешного функционирования городского хозяйства необходимо обновление геодезической сети, которая предполагает инвентаризацию сохранившихся пунктов, проектирование и закладку пунктов взамен утраченных, проектирование и закладку пунктов на осваиваемых территориях, определение их координат. Это дорогостоящая, трудоемкая и, скорее всего, бесконечная работа. Альтернативой городской полигонометрии является сеть базовых станций ГНСС.

Сеть базовых станций обеспечивает высокоточное позиционирование в любое время суток и в любых погодных условиях. Важнейшим преимуществом БС является возможность работы в режиме RTK (real time kinematics), который позволяет в реальном масштабе времени с высокой точностью осуществлять координирование, вынос проектов в натуру и съёмку для различного целевого назначения. Время, необходимое для координирования точки – менее секунды, точность - 5 см. При этом не требуется закрепления на местности и обеспечения взаимной видимости опорных пунктов. Сеть базовых станций – это одно из наиболее перспективных направлений развития городской опорной сети.

В настоящее время в г. Омске установлена и постоянно работает в режиме RTK базовая станция ОмГАУ. В постоянном режиме также работают базовые станции Центра технической инвентаризации (ЦТИ), ФКЦ «Земля», ООО «ЛАГ», Министерства строительства Омской области. Для придания БС официального статуса необходима их регистрация в органах Росреестра в качестве пунктов ГГС.

Проектом предусматривается разместить на территории г. Омска минимум три базовые станции в разных частях города, с таким расчетом, чтобы радиусы их действия полностью закрывали территорию города и перекрывались между собой. На основе выполненных ранее работ по установлению местной системы координат г. Омска 2008 г. необходимо выполнить привязку БС к местной, государственной и мировой системе координат. Для управления работой БС и обслуживания клиентов планируется создание вычислительного центра космических услуг (ВЦ) на базе Межвузовского инновационного бизнес-инкубатора ОмГУ им. Ф.М. Достоевского. Основная задача деятельности ВЦ – это автоматизация сбора, хранения и предоставления потребителям необходимой информации на основе результатов космической деятельности.

Реализация технологий спутникового позиционирования

Проект обладает рядом преимуществ, поскольку предполагает расширение спектра предлагаемых услуг по комплексному использованию результатов космической деятельности за счет новейших методов позиционирования, основанных на сборе и систематизации сведений о форме и размерах Земли и уточнении локальной модели квазигеоида. В процессе многолетних работ по спутниковому позиционированию на территории Урала, Сибири и Дальнего Востока нами накоплены наблюдения на пунктах государственной геодезической сети (ГГС). С их помощью удалось уточнить параметры так называемого квазигеоида – математической поверхности Земли, используемой при навигационных расчетах взамен реальной поверхности. Кроме того, удалось связать мировую систему координат WGS – 84 с ГГС и различными МСК на территории Урала, Сибири и Дальнего Востока. Построение этих моделей позволяет использовать передовые технологии высокоточного спутникового позицио- нирования, такие как RTK, PPP - Resize Point Position, в системах координат, принятых в России.

В настоящее время в Сибирском регионе нет проектов, предусматривающих описанный функционал. В странах Западной Европы и США эти системы работают повсеместно. В нашей стране аналогичные системы созданы в Москве и в Московской области, в Санкт-Петербурге, центры космических услуг развернуты в Одинцово и в Калуге. В Сибири данные проекты пока не реализуются.

Важным условием успешной реализации проекта является обучение и консультирование специалистов предприятий в области технологий спутникового позиционирования. Здесь ведущая роль отводится учебным заведениям: ОмГАУ и ОмГУ. На их базе может быть организована подготовка и переподготовка специалистов в области космической геодезии и информационных технологий. Планируется разработка и внедрение автоматизированной системы предоставления услуг клиентам посредством Интернета. Ключевая роль отводится ВЦ, которая заключается в управлении сетью БС, в предоставлении услуг по обработке результатов высокоточного позиционирования, в преобразовании координат точек в различные системы координат, в контроле качества наблюдений на пунктах, в создании базы данных наблюдений на пунктах ГГС.

Финансирование проекта

Для развития проекта используются собственные средства ООО «ЛАГ», а также средства, полученные ООО «ИГС» в результате победы в региональном конкурсе Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Проведены предпро-ектные исследования, создано малое предприятие ООО «ГРИД», зарегистрирована интеллектуальная собственность, приобретен комплект необходимого спутникового оборудования.

Для организации ВЦ и внедрения разработанных технологий планируется привлечение бюджетных инвестиций путем участия в конкурсе на предоставление грантов по программам «УМНИК», «СТАРТ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере, а также в конкурсах на предоставление региональных субсидий. Готовится заявка на участие малого предприятия в проекте «Сколково». Ведутся переговоры с инвестиционными и коммерческими компаниями об участии в проекте.

Заключение

Разработка и реализация проекта создания единого координатно-временного пространства на территории г. Омска и Омской области обеспечит:

• •    Точное позиционирование в реальном времени;

• •    Объективный контроль поступающей информации;

• •    Абсолютную надежность обработки результатов измерений;

• •    Доступность результатов спутникового позиционирования широкому кругу пользователей;

• •    Накопление базы данных спутниковых измерений, для целей мониторинга осадок зданий и сооружений, движения земной коры и решения других научных и прикладных задач.

Зарубежный опыт и отечественная практика показывают неоспоримые преимущества хозяйственного использования ГНСС. Необходимо лишь предостеречь от безграмотного и не организованного перехода к новым методам, который наблюдается в настоящее время в области геодезии, кадастра и других приложений.