Разнообразные геометрические измерения, входящие в комплекс наземной топографической съемки, сопровождаются неизбежными погрешностями, которые накапливаются по мере удаления съемки от начальной точки. Для уменьшения погрешностей и для более равномерного распределения их по территории съемку производят с точек съемочного обоснования, так называемых опорных геодезических пунктов . Плановое положение геодезических пунктов определено в единой системе координат, а высотное - в единой системе высот. Система геодезических пунктов, равномерно размещенных по территории, образует геодезическую опорную сеть .

Геодезическая сеть строится по принципу перехода от общего к частному: сначала создается редкая сеть пунктов, положение которых определяется с самой высокой точностью, а затем эта сеть сгущается последовательным построением пунктов с меньшей точностью. Геодезическая опорная сеть включает государственную геодезическую сеть СССР, сети сгущения, съемочные сети (съемочное обоснование).

Плановая государственная геодезическая сеть строится методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации. В зависимости от очередности построения, точности измерения углов и расстояний, длины измеряемых линий эта сеть делится на 4 класса.

При триангуляции на территории прокладывают ряды треугольников, вершины которых, закрепленные на местности, служат точками геодезической сети. Ряды треугольников триангуляции 1-го класса прокладывают по возможности вдоль меридианов и параллелей. Определив длину одной, так называемой выходной стороны и все углы первого треугольника (рис. 53), вычисляют (пользуясь теоремой синусов) длины остальных его сторон. Затем, используя вычисленную длину одной из сторон первого треугольника (например, AB) и измерив углы второго примыкающего треугольника, из вычислений получают длины остальных сторон этого треугольника и т.д.

Рис. 53. Схема полигона государственной триангуляции: AB, CD, EF, C, EF, KL - выходные стороны; 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 - базисы

Зная координаты одной из начальных точек и направление выходной стороны, вычисляют тригонометрическим путем координаты остальных точек. Поэтому точки триангуляции называют тригонометрическими пунктами. Их обозначают на топографических картах маленьким треугольником с точкой в центре и отметкой высоты точки. В триангуляции 1 класса астрономическими наблюдениями определяют широту и долготу пунктов выходной стороны и ее астрономический азимут. Астрономические пункты (пункты Лапласа) обозначаются на картах звездочкой.

Государственная геодезическая сеть создается по схеме, обеспечивающей четкость организации работ и высокую точность измерений (табл. 4).

При полигонометрии строят сети ломаных ходов, в которых измеряют все углы и стороны. Этот метод применяется обычно в закрытой местности (залесенной, застроенной). Ходы прокладываются вдоль дорог, по долинам рек; они в совокупности образуют замкнутые многоугольники (полигоны). По координатам начальной точки и дирекционному углу первой стороны хода вычисляют координаты второй точки, а затем и всех последующих пунктов хода.

Трилатерация по схеме сходна с триангуляцией, но здесь в треугольниках с помощью дальномеров измеряют все три стороны с погрешностью не более 1:400 000 от длины линии, а затем вычисляют координаты вершин треугольников.

Наблюдения искусственных спутников Земли используют для приведения координат удаленных геодезических пунктов (расположенных на островах и т.д.) в единую геодезическую систему. Для этого служит, например, метод космической триангуляции, при которой искусственный спутник наблюдают в пространстве со станций с известными и неизвестными координатами. По наблюдениям со станций с известными координатами определяется положение спутника в момент наблюдения. По наблюдениям со станции с неизвестными координатами и по уже известным координатам спутника получают координаты определяемой станции.

Для обозначения плановых геодезических пунктов и их закрепления на местности служат подземные устройства и наземные сооружения, так называемые геодезические знаки . На пунктах триангуляции и полигонометрии наземная часть знака служит штативом для установки геодезического инструмента и целью для наведения инструмента (визирования), а также обеспечивает непосредственную видимость смежных знаков, часто удаленных на значительные расстояния. При взаимной видимости геодезических знаков с земли устанавливают лишь бетонные столбы или простые пирамиды (деревянные или металлические) высотой 6-8 м. При больших высотах знаков строят двойные пирамиды и геодезические сигналы (рис. 54). Подземная часть знака плановой сети состоит из бетонных монолитов, на верхней грани одного из которых обозначена точка - собственно геодезический пункт.

Рис. 54. Геодезический сигнал и простая пирамида

Высотная геодезическая сеть создается методом нивелирования с применением высокоточных приборов. По точности определения высот государственное нивелирование СССР подразделяется на четыре класса. Нивелирование I класса (высшей точности) производится по особо намеченным трассам, связывающим удаленные пункты СССР и основные морские водомерные посты.

Данные нивелирования I класса позволяют определить разность уровней морей, величины вековых колебаний суши и т.д. Нивелирные ходы II класса прокладываются вдоль железных, шоссейных и грунтовых дорог и вдоль больших рек. Между линиями II класса прокладывают линии III класса, и затем сеть сгущается линиями IV класса. Пункты нивелирования IV класса служат непосредственным высотным обоснованием съемок. Характеристика нивелирной сети приведена в таблице 5.

Пункты нивелирования всех классов закрепляются на местности особыми знаками - реперами и марками, которые закладываются через каждые 3-5 км в грунт или в стены каменных зданий (рис. 55). На линиях I-III классов через 50-80 км устанавливаются фундаментальные реперы, а пункты I класса закрепляются еще и особо надежными вековыми реперами.

Рис. 55. Стенные реперы

Геодезические сети сгущения служат основой для создания съемочного обоснования топографических съемок. Плановые сети сгущения создаются теми же методами, что и государственная сеть, однако длины сторон и точность их измерения при этих работах значительно меньше. Высотную сеть сгущения образуют пункты технического нивелирования, в котором допустима невязка в сумме превышений, равная 50 мм·√L км, где L - длина хода.

Съемочные сети являются непосредственным геодезическим обоснованием топографических съемок. Они создаются различными способами в зависимости от метода и масштаба съемки, характера местности и других условий. Как правило, для точек съемочного обоснования определяются как плановые, так и высотные координаты. Пункты съемочной сети закрепляются на местности деревянными кольями. Съемочная сеть должна быть привязана к пунктам государственной геодезической сети.

Опорная геодезическая сеть – это геодезическая сеть заданного класса (разряда) точности, которая создается в процессе инженерных изысканий и служит геодезической основой для обоснования проектной подготовки строительства, выполнения топографических съемок и аналитических определений положения точек местности и сооружений. Кроме того, для планировки местности, создания геодезической разбивочной основы для строительства, обеспечения других видов изысканий, а также выполнения стационарных геодезических работ и исследований.

Геодезические работы по созданию опорных геодезических сетей встречаются достаточно часто. Опорные сети создаются для последующей топографической съемки территории (съемочное обоснование), для выполнения землеустроительных (опорные межевые сети) или геодезических разбивочных работ, для наблюдения за деформациями различных сооружений. При строительстве крупных промышленных предприятий опорные геодезические сети могут создаваться в виде сетки квадратов со сторонами в 100 и 200 метров.

Геодезические сети могут создаваться как в результате проведения спутниковых геодезических работ, так и проложением полигонометрических ходов, в которых измеряются углы и расстояния. Отметки пунктов геодезических сетей определяются, как правило, методами геометрического и тригонометрического нивелирования.

Опорная геодезическая сеть должна проектироваться и создаваться с учетом ее последующего использования при геодезическом обеспечении строительства и эксплуатации объекта. В геодезии плотность пунктов опорной сети при производстве инженерных изысканий устанавливается в программе изысканий из расчета не менее четырех пунктов на один квадратный километр на застроенных территориях или один пункт на один квадратный километр на незастроенных территориях. Точки геодезической опорной сети надежно закрепляются на местности.

В геодезии плановое положение пунктов опорной сети при инженерных изысканиях для строительства определяется методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации, построения линейно-угловых сетей, а также на основе использования спутниковой геодезической аппаратуры (приемники GPS, ГЛОНАСС, Galileo) и их сочетанием.

Высотная опорная геодезическая сеть в местах, где проводятся инженерно-геодезические изыскания , развивается в виде сетей нивелирования II, III и IV классов, а также технического нивелирования в зависимости от площади и характера объекта строительства. Исходными пунктами в геодезии для развития высотной опорной сети являются пункты государственной нивелирной сети.

Геодезические сети составляют исходную плановую и высотную основу; они разделяются на плановые и высотные сети.

Плановым геодезическим сетям называются аналитические линейно-угловые построения на земной поверхности или в около земном пространстве, надежно закрепленные на местности. Пункты таких построений имеют координаты, вычисленные в единой системе координат. В зависимости от формы построений и непосредственно измеряемых элементов различают следующие основные методы создания геодезических сетей.

1. Триангулиация-построение на местности сети примыкающих друг к другу треугольников со всеми измеренными углами и некоторыми из сторон.

2. Трилатерация-построение на местности сети примыкающих друг к другу треугольников со всеми измеренными сторонами. Координаты вершин треугольников и дирекционные углы сторон получают из вычислений.

3. Полигонометрия-это метод построения геодезической сети в виде системы замкнутых или разомкнутых ломаных линий, в которых непосредственно измеряют все элементы: Углы поворота в и длины сторон d. Углы в полигонометрии измеряют точными теодолитами, а стороны - мерными проволоками или светодальномерами. Ломаную линию называют ходом, отрезок s-стороной или линией, горизонтальный угол между отрезками - углом поворота. Вершины полигонометрических ходов называют пунктами полигонометрии.

Полигонометрия - один из методов определения взаимного положения точек земной поверхности для построения опорной геодезической сети служащей основой топографических съёмок, планировки и строительства городов, перенесения проектов инженерных сооружений в натуру и т.п.

Положения пунктов в принятой системе координат определяют методом полигонометрии путём измерения на местности длин линий, последовательно соединяющих эти пункты и образующих полоигонометриский ход, и горизонтальных углов между ними. Так, выбрав на местности точки 1, 2, 3, …, n, n + 1 измеряют длины s 1 , s 2 ,…, s n . линий между ними и углы в 2 , в 3 ,…, в n между этими линиями.

Полигонометрическая сеть - закрепляются на местности закладкой подземных бетонных монолитов или металлических труб с якорями и установкой наземных знаков в виде деревянных или металлических пирамид.

Углы в полигонометрии измеряют теодолитами и электронными тахеометрами, причём объектами визирования, как правило, служат специальные марки, устанавливаемые на наблюдаемых пунктах. В случае использования теодолита длины сторон полигонометрических ходов и сетей измеряют стальными или инварными мерными лентами, а также светодальномерами. Результаты измерений длин и углов в полигонометрии путём введения в них соответствующих поправок приводят в ту систему координат, в которой должны быть определены положения полигонометрических пунктов.

В тех случаях, когда условия местности неблагоприятны для непосредственного измерения линий, длины сторон полигонометрических ходов и сетей определяют косвенно параллактическим методом. В этом случае для определения длины линии IK посредине её и перпендикулярно и симметрично к ней измеряют короткий базис АВ длиной b, а также на концах линии измеряют параллактические углы в 1 и в 2 величины которых обычно бывают около 3-6° длины самой замыкающей.

Вычисление влияния ошибок при линейных измерениях:

Среднюю квадратическую ошибку положения конечной точки полигонометрического хода при предварительно уравненных углах определяют по формулам при измерении линий светодальномерами или

Для вытянутого хода:

Для изогнутого хода:

М - Средняя квадратическая ошибка положения конечной точки хода,

Периметр хода;

Число сторон хода;

Средняя квадратическая ошибка стороны хода;

Сумма квадратов расстояний от центра тяжести хода до всех вершин хода включая исходные пункты;

m в - средняя квадратическая ошибка измерения угла;

Для определения центра тяжести изогнутого полигонометрического хода используется правило механики о сложении параллельных одинаково направленных сил, согласно которым результирующая сила равна сумме слагаемых сил, а точка этой силы делит расстояние между слагаемыми силами на отрезки, обратно пропорционально этим слагаемым силам. Для этого нумеруется каждая точка арабскими цифрами, включая исходные точки. Номер точки и будет являться мнимой силой, указывающая на сколько частей надо делить каждую намеченную линию. Эти вычисления выполняются непосредственно на карте или схеме.

Д цт.1 =177.148 м=31381,413904

Д цт.2 =131.170 м=17205,5689

Д цт.3 =83.674 м=7001,338276

Д цт.4 =70.955 м=5034,612025

Д цт.5 =150.119 м=22535,714161

Д цт.6 =221.539 м=49079,528521

УД цт =132238,175787

Опорные геодезические сети

Служат исходными данными (координаты и высоты) для выполнения геодезических работ. В зависимости от наличия координат или высот бывают плановые и высотные.

а) Государственная геодезическая сеть. Плановые сети строятся способами триангуляции, трилатерации и полигонометрии 1, 2, 3, 4 классов. Триангуляция строится в виде треугольников (рис. 70), в которых измеряют горизонтальные углы, уравнивают их (считают и распределяют полученную угловую невязку), от базисных сторон (измеренных с большой точностью) по теореме синусов вычисляют горизонтальные проложения сторон треугольников, дирекционные углы, приращения координат и координаты пунктов. В качестве исходных координат для построения сетей 1-го класса берут координаты пунктов, полученных с высокой точностью из астрономических измерений. Эти пункты называют пунктами Лапласа. Второй класс развивают от первого, третий от пунктов первого и второго и так далее, то есть сгущают сети высокого класса точности сетями более низких классов. Для текущих геодезических работ чаще всего не нужны исходные данные, полученные с высокой точностью, кроме того, требуется большая густота пунктов, поэтому требуется развивать сети низких классов.

Полигонометрию строят в виде замкнутых или разомкнутых ходов, образующих полигоны. В них измеряют при помощи высокоточных и точных теодолитов горизонтальные и вертикальные углы и длины сторон инварными проволоками или дифференциальными светодальномерами. По полученным измерениям считают координаты пунктов. Закрепляют пункты государственной геодезической сети геодезическими центрами, грунтовыми и стенными реперами. Они несут координаты геодезического пункта. Грунтовый репер представляет собой металлическую трубу, с бетонным якорем, которая закладывается в пробуренную скважину и заливается бетоном. Реперы закладывают ниже глубины сезонного промерзания грунта. Верх репера находится на расстоянии 30 – 50 см ниже поверхности земли. После закладки репер окапывается в радиусе 1 метра или оформляется в виде люка и привязывается не менее чем к двум постоянным предметам местности с составлением абриса привязки. Координаты и высоту репера можно определять не раньше чем через неделю со дня закладки. Над грунтовыми реперами устанавливают наружные знаки в виде сигналов и пирамид для обеспечения видимости. Их высота зависит от высоты препятствия и бывает до 50 метров. Ось визирных цилиндров наружных знаков проходит через центр репера, над которым он установлен. Каталог координат и высот реперов и абрисы привязки сдают в геодезические отделы областного или городского управления архитектуры и градостроительства или Госгеонадзор.

Стенные реперы закладывают путем бетонирования металлических стержней или уголков в стены и фундаменты капитальных сооружений, водонапорных башен, в устои мостов и т.д., обычно на высоте 0,7 – 1 м над поверхностью земли.

Таблица 2 – Характеристика сетей триангуляции и полигонометрии

В скобках указаны данные о полигонометрии.

Высотная государственная геодезическая сеть представляет собой нивелирные сети 1, 2, 3, 4 классов. Пункты плановой геодезической сети могут использоваться как пункты нивелирования. Методика выполнения работ изложена в Инструкции по нивелированию 1, 2, 3, 4 классов. Требования к построению сетей нивелирования представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Характеристика сетей нивелирования

Пункты высотной государственной сети закрепляют на местности капитальными грунтовыми реперами, стенными реперами или марками.

б) Геодезические сети сгущения – это триангуляция и полигонометрия 1, 2 разрядов, развиваемые от пунктов государственной геодезической сети. Основные параметры сетей представлены в таблице 4. В скобках данные для полигонометрии 1-го, 2-го разрядов.

Рис. 70. Схема триангуляции «цепочка треугольников»

Таблица 4 – Основные параметры сетей сгущения 1-го и 2-го разрядов

Высотное положение пунктов определяют методом нивелирования 4 класса и техническим нивелированием (допустимая невязка ± 50 мм √L).

в) Съемочная геодезическая сеть (съемочное обоснование) создается с целью сгущения геодезической сети для производства топографических съемок. Способы развития – микротриангуляция, теодолитно-нивелирные ходы, тахеометрические и мензульные ходы, прямые, обратные и комбинированные засечки. Высоты пунктов получают методами геометрического нивелирования (микротриангуляция, теодолитно-нивелирные ходы), тригонометрического нивелирования (тахеометрические ходы). Длины сторон в ходах в первых двух случаях измеряют при помощи светодальномеров, мерных лент или рулеток, во втором – нитяным дальномером. Камеральные работы заключаются в следующем: контроль полевых документов – проверка графического материала, повторение всех вычислений, проведенных в полевых условиях; вычисление углов наклона и горизонтальных проложений длин сторон полигона; вычисление ведомости координат точек теодолитного хода (методические указания по выполнению расчетно-графических работ, часть 1).

г) Разбивочная геодезическая сеть служит для переноса в натуру и возведения сооружений – высокоточной и технической точности разбивки.

В настоящее время для создания геодезических сетей используют методы космической геодезии.

Российская спутниковая система ГЛОНАСС (ГЛОбальная Навигационная Спутниковая Система) включает 24 спутника (создана в период 1982-1995 гг.). Спутники находятся в 3-х орбитальных плоскостях: 1-я – 1-8 спутники, 2-я – 9-16, 3-я – 17-24. Расстояния между ними по широте 45°.

Американская система NAVSTAR GPS (глобальная система позиционирования) содержит по четыре спутника в 6-ти орбитальных плоскостях.

Высота орбиты навигационных спутников относительно центра масс ГЛОНАСС – 25 500 км, NAVSTAR –26 600 км. Спутники характеризуются радиосигналом высокой точности ВТ и стандартной точности СТ. Способ разделения сигналов NAVSTAR – кодовый, ГЛОНАСС – частотный.

Несущая частота L-1, мгц – 1602,6 - 1615,5 (ГЛОНАСС) и 1246,4 - 1256,5 (NAVSTAR); L-2, мгц – 1575,4 и 1227,6 соответственно. Система пространственных координат ПЗ-90 (ГЛОНАСС), WGS-84 (МГС-84) (NAVSTAR).

Систему определения местоположения делят на три сегмента (подсистемы):

А – подсистема орбитального комплекса (созвездие ИСЗ – космический сегмент); Б – наземная подсистема контроля и управления (группа станций слежения, станции загрузки на ИСЗ, главные станции); В – подсистема пользователей – комплекс аппаратно-программных средств, реализующих основное назначение глобальной позиционирующей системы (GPS) – определение координат точек местности для геодезического применения.

Приемники GPS делятся на две группы. Первая – поочередное отслеживание спутников, спутники бывают одноканальные и двухканальные (второй канал административный). Вторая группа – многоканальные, измерение расстояния до четырех и более спутников одновременно (4, 6, 8, 10 и 24 канала слежения). Определяются координаты в режиме реального времени, скорость и траектория движения, одновременно обрабатываются сигналы всех спутников рабочего созвездия.

Таблица 4" – Типы и группы геодезических спутниковых приемников

По точности спутниковые приемники делятся на три класса: навигационный класс – точность определения координат 150-200 м, класс картографии и ГИС – 1-5 м, геодезический класс – до 1 см (1-3 см в кинематическом режиме, до 1 см при статических измерениях).

Все геодезические измерения выполняют с использованием минимум двух приемников. В основном используют следующие методы: статические, кинематические измерения и RTK (кинематика в режиме реального времени). Статические измерения применяются при создании и сгущении геодезических сетей, а также создании съемочного обоснования. Кинематические измерения используют при выполнении топографической съемки. Один из приемников устанавливается на точку с известными координатами; второй приемник может перемещаться от точки к точке, собирая информацию. При этом можно записывать координаты, определяемые при перемещении от одной точки к другой непрерывно в виде траектории или только тех точек, которые необходимо измерять (кинематика «Стой – Иди»). В итоге можно проводить измерения линейных объектов (трубопроводы, коммуникации, дороги), а также точечных объектов. По окончании сбора информации она передается в компьютер, производится ее обработка в специализированном ПО, вычисляются координаты, и выдается оценка их точности.

Точность данного метода составляет:

Для одночастотного оборудования: 12 мм+2,5 мм/км (в плане); 15 мм+2,5 мм/км (по высоте);

Для двухчастотного оборудования: 10 мм+1мм/км (в плане); 20 мм+2 мм/км (по высоте).

Современный геодезический GPS-приемник состоит из трех основных элементов: собственно приемник – основное устройство, которое получает информацию от спутников, обрабатывает ее, а также производит запись в память или на внешнее устройство; антенна – принимающий элемент и контроллер – устройство, позволяющее управлять работой приемника. Во многих приборах есть возможность работать без контроллера в режиме статики; но если необходимо выполнять работы в режиме кинематики и RTK, то контроллер необходим.

Рис. 71. Схема измерения координат точек земной поверхности

спутниковыми приемниками

Спутниковые методы создания геодезических сетей делят на геометрические и динамические. В геометрическом методе искусственные спутники Земли (ИСЗ) используют как высокую визирную цель, в динамическом - ИСЗ является носителем координат. В геометрическом методе спутники фотографируют на фоне опорных звезд, что позволяет определить направления со станции слежения на спутники. Фотографирование нескольких положений ИСЗ позволяет получить координаты определяемых пунктов. Эту же задачу в динамическом методе решают путем измерения расстояния до спутников радиотехническими средствами. Создание навигационных систем в России и в США (ГЛОНАСС, GPS) позволяет в любой момент времени в любой части Земли определять координаты точек с высокой точностью.

В настоящее время единые системы координат на территории России задаются соответственно государственной геодезической сетью (ГГС) и государственной нивелирной сетью (ГНС). Государственная геодезическая сеть имеет среднюю плотность 1 пункт на 38 кв. км, а государственная нивелирная сеть – 1 репер на 34 кв.км. Завершенная к середине 90-х годов прошлого столетия государственная геодезическая сеть страны (ГГС) построена методами триангуляции и полигонометрии. Она содержит более 464 тыс. геодезических пунктов. Точность этой сети позволяет использовать ее для обоснования топографических съемок до масштаба 1:2000 и крупнее.

В результате математической обработки (заключительного уравнивания) в 1996 году получена новая высокоточная система геодезических координат СК-95, распространенная на всю территорию страны. Точность взаимного положения пунктов в этой системе координат составляет: 2-4 см – при расстояниях между пунктами 10-15 км; 10-20 см – при расстояниях 100-200 км; 0,5-0,8 м – при расстояниях около 1000 км. Заключительное уравнивание ГГС завершило этап истории развития геодезии в России, в котором система геодезического обеспечения основывалась на традиционных методах линейно-угловых геодезических измерений. Спутниковые методы по сравнению с традиционными методами обладают рядом преимуществ. В структуре государственной геодезической сети, основанной на использовании современных спутниковых технологий, предусматривается построение геодезических сетей высшего класса точности, связанных между собой по традиционному геодезическому принципу «перехода от общего к частному». Высшим звеном всей структуры должна стать фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС). Она реализует общеземную геоцентрическую систему координат при решении задачи координатно-временного обеспечения страны, стабильность системы координат во

времени, метрологическое обеспечение высокоточных космических средств измерений. Для этого необходимо использовать весь комплекс существующих космических средств измерений (лазерные, радиоинтерферометрические и др.). Следующее звено – высокоточная геодезическая сеть (ВГС). Ее основные функции: распространение на всю территорию страны общеземной геоцентрической системы координат, определение точных параметров взаимного ориентирования общеземной и референцной систем координат, объединение плановой и высотной геодезических основ. Пункты ВГС необходимо привязать к реперам высокоточного нивелирования со средней квадратической ошибкой определения высот не превосходящей 5 см, что позволит получать из спутниковых определений также и высоты. Третьим звеном новой структуры ГГС является спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1). Она должна обеспечить оптимальные условия использования спутниковой аппаратуры, в том числе одночастотных приемников ГЛОНАСС/GPS.

Все сети связаны между собой путем последовательного вписывания одной в другую: ФАГС - опорная для ВГС, а ВГС и ФАГС - для СГС-1. Предусматривается привязка к ним и существующей ГГС, которая в новой структуре – лишь низшее звено, исполняющее роль сети сгущения.

Таблица 5 – Характеристика геодезических сетей

Выполнение указанных мероприятий позволит:

Повысить точность и оперативность геодезических определений;

Внедрить методы спутникового нивелирования вместо геометрического нивелирования 3 и 4 классов;

Обеспечить изучение деформаций земной коры, являющихся предвестниками землетрясений и других опасных явлений;

Создать систему постоянных наблюдений за динамикой уровней морей на уровенных постах и прогноза их состояния;

Обеспечить геодезическое обоснование картографирования страны и создание геоинформационных систем;

Установить высокоточную единую геодезическую систему координат и поддерживать ее на уровне современных и перспективных требований экономики, науки и обороны страны.

Однако спутниковые технологии не всегда можно использовать при решении ряда геодезических задач, что приводит к необходимости использовать классические методы измерений.

б)

Рис. 72. Основные блоки спутниковой геодезической системы:

а)1 –спутниковый приемник (антенна); 2 – контроллер

б) двухсистемный геодезический приемник ГЛОНАСС/GPS ГЕО-161

Геодезический приемник ГЛОНАСС/GPS ГЕО-161 используют для измерения расстояний в режимах с постобработкой и геодезических измерений в опорных и съемочных сетях, производственных землеустроительных и геофизических работах, в строительстве и других видах дифференциального и относительного определения положения объектов, в том числе и военного назначения. Основой ГЕО-161 является совмещенный ГЛОНАСС/GPS одночастотный геодезический приемник, имеющий 16 каналов слежения за космическим аппаратом (КА). Конструктивно приемник выполнен в виде моноблока, объединяющего микрополосковую антенну, приемоизмеритель, накопитель данных, панель управления и аккумуляторную батарею. Достоинством такой конструкции является отсутствие кабельных соединений, что удобно для работы в полевых условиях. Внешний вид приемника представлен на рис. 72.

б

в

а

Рис. 73. Варианты установки антенны: а – на штативе с трегером, б – на переносной рейке, в – на стойке быстрого развертывания с рейкой

Приемник имеет сертификаты Госстандарта России и Минобороны России. Благодаря малому энергопотреблению (менее 2,5 Вт) длительность работы приемника без подзарядки аккумулятора достигает 11–12 часов. Емкость внутренней памяти и оригинальный алгоритм сжатия данных обеспечивает регистрацию измерений по всем наблюдаемым космическим аппаратам с дискретностью 1 с в течение 11 часов, а с дискретностью 10 с – пять и более рабочих дней. В стандартном режиме работы приемник позволяет выполнять одновременные измерения по сигналам спутников ГЛОНАСС и GPS, но может быть переключен на работу по любой из систем в отдельности. При помощи ГЕО-161 обеспечивается точность измерений базисов не более 10 мм +2 мм/км (кинематика); при длине линии < 10 км не более 5 мм + 1 мм/км (статика, быстрая статика). Приемник разрабатывался в расчете на реальные условия эксплуатации в России, поэтому одним из основных требований к моноблоку являлась высокая механическая стойкость и работа в широком температурном диапазоне. Использованные в приемнике технические решения, выбранная элементная база и аккумуляторная батарея обеспечивают возможность автономной работы при температуре от – 30 0 С до +55 0 С. Приемник обеспечивает реализацию основных видов съемки, включая динамические режимы, без использования внешнего контроллера, при помощи несложной встроенной панели управления с набором светодиодных индикаторов и псевдосенсорных кнопок. Контроль работы приемника осуществляется при помощи световой и звуковой индикации. При работе без контроллера сценарии работы (шаблоны) заранее формируются на компьютере и загружаются в приемник. В то же время с помощью контроллера, в качестве которого может использоваться карманный персональный компьютер (КПК) с ОС Windows CE, программно реализован ряд дополнительных функций: ввод и редактирование имен точек, ввод высоты антенны приемника, оперативное управление параметрами сбора данных, навигация по заданному маршруту (в том числе с использованием электронных векторных карт) и т. д. Контроллер может использоваться и как внешняя панель управления, так как его кнопки дублируют соответствующие функции встроенной панели приемника.

В процессе работы антенну устанавливают либо на трегер на штативе, отцентрированном над определяемой точкой на рейке (рис. 73), или на стойке быстрого развёртывания с рейкой (рис. 73). Это зависит от того, в каком режиме ведут измерения: в статическом, кинематическом или в режиме съёмки с кратковременной остановкой (иду – стою).

Е. Кораблев (Российский институт радионавигации и времени, Москва)