Прикладная геодезия. Азы космических измерений

Из прошедших статей нашего цикла «Прикладная геодезия» мы узнали, что для определения координат неведомой точки нам будет нужно две точки с известными координатами, которые агрессивно закреплены на местности (пункты Гос геодезической сети). Время от времени они находились далековато от объекта съемки, что вынуждало исполнителей прокладывать теодолитные хода, часто на несколько км. Сейчас же повсевременно перемещающиеся в пространстве спутники стали такими «жесткими» точками, относительно которых и определяются координаты объектов на местности.

GPS

GPS (Global Positioning System — система глобального позиционирования) — это совокупа радиоэлектронных средств, позволяющих вычислить положение и скорость движения объекта на поверхности Земли либо в атмосфере. Данные характеристики определяются благодаря GPS-приемнику, который воспринимает и обрабатывает сигналы со спутников. Для увеличения точности измерений система позиционирования содержит в себе к тому же наземные центры управления и обработки данных.

Когда идет речь о GPS, в большинстве случаев имеется ввиду система NAVSTAR, разработанная по заказу Министерства обороны США. Вообщем, много чего инноваторского было сначала «обкатано» военными, а позже было «спущено в массы». На долгие и длительные годы термин «GPS» стал синонимом спутниковой навигации, также как неологизм «ксерокс» обозначает в принципе хоть какой копировальный аппарат, а не только лишь производства конторы XEROX. На этот момент не считая NAVSTAR GPS разрабатываются либо запущены китайская Бэйдоу, европейская Galileo, индийская IRNSS, японская QZSS и наш родной ГЛОНАСС.

Способы галлактических измерений используются для:

и в почти всех других сферах деятельности человека. Разглядим некие главные сферы внедрения систем галлактических измерений более тщательно.

GNSS

С устройствами этой системы навигации мы сталкиваемся на бытовом уровне, под аббревиатурой GNSS прячется термин «Глобальная навигационная спутниковая система» (англ. — Global Navigation Satellites System). Механизм работы спутниковой системы навигации состоит в измерении расстояния от антенны приемника до спутников, положения которых известны с довольно высочайшей точностью. Таблица положения спутника именуется альманахом и передается в момент начала измерений с ИСЗ на приемник. Таким макаром, зная расстояния меж спутниками, и руководствуясь альманахом, можно при помощи простых геодезических построений, которые мы разглядели в прошлых статьях нашего цикла, вычислить пространственное положение объекта.

Способ измерений расстояния от спутника к приемнику основан на определении скорости прохождения радиоволн. Для способности измерений спутники передают сигналы четкого времени, синхронизированные в свою очередь с высокоточными атомными часами. Сначала работы системное время приемника синхронизируется со спутниковым, и последующие измерения базируются на разнице меж временем излучения сигнала и временем его приемки. На основании этих данных навигационное устройство вычисляет пространственное положение наземной антенны, ну а скорость объекта, курс и другие характеристики — производные от начального положения приемника. Как вы наверное помните из школьного курса физики, скорость прохождения радиоволн равна скорости света, так что сможете представить, какая общая точность системы, определяющей расстояние по миллисекундам.

GNSS/GPS антенна

Почему же в неких случаях мы получаем довольно четкое значение местоположения, а в неких значение не совершенно корректное? Не в каждом приемнике интегрированы атомные часы, потому для синхронизации и определения местоположения с применимой точностью нужно получать сигнал сразу минимум с 3-х спутников. На мощность принимаемого сигнала оказывает влияние гравитационное поле земли, преграды в виде деревьев, домов, отраженные (фантомные) сигналы, атмосферные помехи и ряд других обстоятельств. Потому что на спутнике нереально расположить передатчики высочайшей мощности, более четкое положение вы получите на открытых местах при чистом горизонте.

Сейчас, дорогой читатель, владеющий телефоном со интегрированным GPS-приемником, спешим вас огорчить — для вас нельзя подавать заявку на открытие геодезической компании. Дело в том, что для вычисления местоположения в карманном приемнике употребляется способ, именуемый абсолютным. При одновременном наблюдении 4-х спутников точность определения местоположения может достигать 8 метров, этого довольно для навигационных измерений. Для геодезии используют относительный способ измерений, в каком употребляют минимум два приемника. Какой-то из них устанавливается на точку с известными координатами (т.н. «базу»), а при помощи второго определяют координаты неведомых точек. При совместной работе 2-х приемников точность измерений растет в 100 раз, и мы уже можем получить координаты с сантиметровой точностью, которой довольно для геодезических нужд.

GPS для геодезических работ

Для использования систем галлактических наблюдений для проведения топографических работ употребляют несколько методов, которые отличаются точностью приобретенных значений и временем, потраченным для их получения.

Статика

Для определения координат неведомой точки один приемник устанавливается на пункт триангуляции либо полигонометрии (популярная точка), а другой приемник — на точку, координаты которой нужно найти. Дальше проводится синхронная инициализация устройств, ведь измерения начинаются только тогда, когда два приемника врубаются сразу. Если одно из устройств проработало полчаса, а другое — 15 минут, для получения данных будет применено только 15 минут совместной работы. После нахождения приемниками спутников начинается сбор данных, которые потом обрабатываются на компьютере.

От включения инструмента до начала работы (получения корректных значений) обычно проходит 15–30 минут, зависимо от сразу наблюдаемых спутников. В 1-ые 20–30 минут «база» обеспечивает покрытие с достаточной точностью измерений 5-километровой зоны, потом каждые 10 минут этот радиус расширяется на 5 км, соответственно, зная ориентировочное расстояние от точки стояния до базовой точки, можно приблизительно высчитать время стояния инструмента для четкого определения координат.

Как мы лицезреем на снимке экрана одной из программ уравнивания данных, зеленоватая полоса — это время работы базы, а недлинные цветные полосы — время нахождения приемников на станции с неведомыми координатами. При помощи спец ПО можно отбраковать неправильные значения измерений и поднять общую точность приобретенных значений.

Плюс этого способа — высочайшая точность измерений, минус — затраченное время на инициализацию каждой точки.

Кинематика

«База» таким же образом размещается на пт с известными координатами, а 2-ой приемник после инициализации может в движении регистрировать точки без дополнительной инициализации перед каждым измерением. Если при первом методе мы получаем, представим, две базисные точки, с которых будет вестись тахеометрическая съемка, т.е. для работы нам еще нужно иметь тахеометр, то в случае с кинематическими измерениями довольно 2-ух приемников, один из которых делает функцию тахеометра, время регистрации точки — 1–2 минутки.

Этот метод отлично подходит для съемки линейно-протяженных объектов, таких как полосы ЛЭП, каналы, дороги, нефтепроводы, и т.д. Достоинство такового метода — экономия времени, недочет — измерения лучше проводить на маленьком удалении от базы, приблизительно 5–15 км. Если в один момент сигнал от спутника пропадет, функцию инициализации придется проходить поновой, потому таковой метод не всегда может быть применить в больших городках, где высочайшие строения и деревья закрывают горизонт.

RTK GPS

Если 1-ые два метода дают нам положение точки в интернациональной системе координат, которую позже нужно перевести в региональную, то способ RTK (от англ. Real Time Kinematic — кинематика в реальном времени) позволяет нам получать значения пространственного положения точек в принятой для нашей местности системе координат, используя при всем этом всего один приемник. Нет, базисная точка, непременно, существует, но в данном случае базисные точки бездвижно закреплены на больших зданиях, и в совокупы образуют сеть, сродни мобильной. И приемник, и базисные станции, обмениваются информацией средством веба, что позволяет им синхронизироваться не только лишь со спутниками, да и вместе, минуя цепочку пересчета и уравнивания координат в спец ПО.

Как вы осознаете, базисные станции строят далековато не энтузиасты, доступ к ним платный, но он с лихвой окупается количеством затраченных человеко-часов. Вправду, если в случае со статическими измерениями бригада состоит минимум из 3-х человек, один из которых стережет «базу», а два других делают съемку при помощи тахеометра, то для измерений RTK довольно всего 1-го спеца. Инициализация таких устройств происходит фактически одномоментно, через пару минут инструмент готов набирать данные либо делать оборотное действие — производить вынос в натуру съемочных точек, заблаговременно рассчитанных на компьютере, что нужно, например, при разбивке участка под строительство. Это — разработка грядущего. Вообщем, как ни феноминально звучит, уже последующее поколение геодезистов будет представлено IT-шниками, век программируемых калькуляторов и таблиц Брадиса невозвратно ушел.

GPS vs ГЛОНАСС

Для определения координат NAVSTAR GPS и ГЛОНАСС употребляют 21 действующий спутник и три запасных, крутящиеся на радиальных орбитальных плоскостях, при этом этих плоскостей в системе GPS втрое больше, чем в ГЛОНАСС. Спутники обустроены солнечными батареями, и совершают собственный полет на высте более 20 км от поверхности Земли. Такое удаление от планетки и количество спутников обечпечивают фактически в хоть какой точке земного шара одновременное наблюдение минимум 4-х спутников. Время полного витка вокруг Земли — 12 галлактических часов.

В системе GPS все спутники источают сигнал на 2-ух схожих частотах, и каждый аппарат отправляет собственный личный код, который позволяет распознавать спутники. У ГЛОНАСС код схож для всех спутников, вещание ведется так же в 2-ух спектрах. Как лицезреем, характеристики у систем приблизительно схожие, так кто же лучше?

Если GPS обеспечивает достаточную точность определения координат по всему миру, то ГЛОНАСС «заточен» под русские реалии, что на теоретическом уровне позволяет ему с большей точностью определять пространственное положение точек на местности конкретно в нашей стране. Российская система позиционирования не находится в зависимости от настроения «дяди Сэма», который во время военных конфликтов специально понижал точность измерений, отчасти кодируя сигнал. В любом случае, GPS и ГЛОНАСС — это не соперники, а в неком роде союзники, так что имеет смысл получать приемники, сразу поддерживающие две системы, точность от этого только выиграет.

Абразивный круг по камню Metabo Flexiamant Super, D125 мм

Зачистной круг Metabo — универсальный армированный круг производства Германии. Применяется для снятия старенького покрытия, зачистки, грубой обработки перед следующей полировкой и шлифовкой. Применяется при работе по камню. Подходит для обработки как огромных поверхностей, так и маленьких объектов, недоступных мест.

Особенности

Copyright © 2020 - 2024