Геодезический приемник что это

Геодезические GPS приемники: виды, назначение, отличительные характеристики и методы измерений

С наступлением нынешнего века многие строительные компании начали использовать в проведении геодезических изыскательных и строительных работ передовое геодезическое GPS-оборудование.

Данные устройства позволяют быстро собирать и обрабатывать информацию, которая получается в процессе межевания, на первых этапах строительных работ. Использование геодезистами таких систем, разрешает в кратчайшее время собирать координаты полей и в это же время производить обработку с полученными данными. Ко всему GPS приемник помогает создать разные опорные, а также съемочные сети или провести их реконструкцию, применяют его и в топографических съемках огромного масштаба.

Виды и типы систем глобального позиционирования GPS

Производится навигационное оборудование нескольких видов:

Для задач ГИС обычно используются GNSS оборудование, предназначение которого заключается в сборе атрибутивной, а также пространственной информации, в дальнейшем использующиеся для создания точных цифровых карт и загрузки геоинформационных систем.

Назначение

Приемники GPS одночастотные

Особенность этих устройств определяется дешевизной, компактностью и небольшим весом, из-за чего их довольно часто применяют для проведения разнообразных кадастровых работ. Для создания обоснования (съемочного) в процессе геодезических изысканий, непосредственно на месте работ.

Двухчастотные приемники

Обычно такой вид приборов используется в самых различных работах сотрудниками геодезических служб, что помогает им создавать и разрабатывать планово-высотные обоснования. Двухчастотные геодезические устройства часто применяются и в производстве масштабных топографических съемок. В дополнение наличие уникальных функций разрешают выполнять работу на значительном удалении от базовой станции.

GNSS оборудование

Использование в работе геодезиста GNSS приемника дает возможность специалисту существенно увеличить производительность своего труда. Дело в том, что его работа дает возможность сократить время, улучшить качество и вместе с этим получить точные данные произведенных измерений. Особенное внимание нужно уделить таким же приемникам с функцией приема поправок RTK, присутствие которой в приборе данного уровня допускает возможность получать окончательные точные результаты произведенных измерений в режиме онлайн (реальном времени). Кроме того такое высокоточное устройство разрешает заметно увеличить качество измерений GPS и потратить на это заметно меньше времени.

Вместе с этим все системы GPS разделяются на пару основных типов – фазовые и кодовые, а уникальность упомянутых систем в том, что они могут работать в DGPS и автономном режиме, и вместе с этим принимать от спутниковых систем OmniStar, EGNOS и морских (длинноволновых) радиомаяков, которые обозначаются символами – MSK.

Отличие геодезических приемников от других приборов

Отличительной характеристикой геодезических GPS-приемников является точность получения результатов произведенных замеров. Хотя разница в размерах допускается, поскольку посылаемые спутниками сигналы на Землю имеют частоту 1227.6 и 1575.42 Мегагерц, а измерительные бытовые приборы могут считывать лишь открытый код, куда заблаговременно закладывается небольшая погрешность результатов.

На основании этого большое число навигаторов и мобильных телефонов могут выдавать результат с погрешностью в несколько метров. Другое дело профессиональные геодезические приборы, где точность результатов получается благодаря использованию «чистых» частот, эксплуатация которых и дешифрация информации стоит больших денег.

Различие бытового и профессионального аппарата является то, что второй в своей конструкции состоит из двух сложных блоков: базы, что перемещается по заранее заложенным координатам. В роли второго устройства выступает ровер, который устанавливается в той точке, куда укажут вычисления координат. Такая сложная система вычислений используется именно в геодезических приборах, что позволяет опытным специалистам получать данные с минимальной погрешностью, составляющей всего лишь несколько миллиметров.

Ко всему надо заметить, что точность вычислений достигается не только благодаря использованию спутников, а и точному расположению на местности пользователя. Бытовые геодезические GPS приемники от профессиональных аппаратов отличаются простотой конструкции и самодостаточностью, поскольку работают самостоятельно.

Методы проведения измерений

Статический метод

В работе геодезиста в процессе произведения замеров различных территорий используются статический и кинематический методы. Самым точным из них считается статический, так как погрешность на каждый километр может составлять несколько миллиметров. Но этот метод имеет один ощутимый недостаток, кроется который в том, что наблюдение производится довольно-таки длительное время, от получаса до пары часов, это зависит от влияния погоды.

Кинематический

Не таким точным способом является кинематический метод измерения, но он обычно применяется при топографических съемках. Базовый приемник при использовании этого метода устанавливается в точке на заранее определенном расстоянии, после чего ровер передвигается в нужные места. Главным достоинством такого метода можно считать то, что измерения производятся за короткий временной период.

Быстростатический

Этот метод очень схож с предыдущим, но производит не такие точные замеры, хотя времени для наблюдения понадобится не более двадцати минут. Используется такой для произведения сетей сгущения.

Источник

GPS-измерения в геодезии — что это такое и для чего нужно

«Космос на страже геодезических изысканий» — примерно так можно начать рассказ про GPS-измерения. На самом деле это действительно удивительно: глобальная позиционирующая система, разработанная и претворенная в жизнь Соединенными Штатами Америки, на сегодняшний день доступна для «гражданских».

Навигатор или аппарат с соответствующим преемником в руках – и вот вы уже подключились к спутниковой системе навигации, позволяющей узнать точное местоположение в совершенно любой точке Земли (кроме приполярных местностей).

И это просто поражает воображение: где-то там двигаются в космическом пространстве искусственные спутники Земли, а мы здесь выполняем стандартные процедуры по GPS-измерениям, и это уже стало частью нашей повседневной жизни, еще одним методом измерения координат.

Базис для понимания

После запуска искусственных спутников планеты в космос люди начали наблюдать за ними и узнали, что, оказывается, положение этого объекта в пространстве абсолютно в любую секунду можно узнать с высокой точностью.

Ученые, осознав этот факт, «перевернули» его в обратную сторону и двинулись в сторону использования спутников для определения местоположения и точного пространственного расположения объектов на планете Земля.

Причем тут геодезические измерения? При том, что, чтобы определить координаты некой неизвестной точки, нужно еще две другие точки с известными нам координатами. При этом важно, чтобы они не двигались и были, что называется, жестко закреплены на определенной местности.

Что же делать, если они расположены очень и очень далеко от непосредственного места проведения съемки? Раньше приходилось создавать теодолитные хода длительностью не в один километр.

На помощь пришли наши искусственные «друзья» из космоса. Несмотря на то, что они постоянно движутся в космическом пространстве, они могут выступить этими самыми жесткими точками – потому что их координаты, как мы выяснили выше, всегда известны с очень высокой точностью. Именно в отношении них и будет измерено расположение на земле.

Использование GPS при съемке местности

Стоит оговориться, что наряду с GPS при осуществлении геодезических работ спутниковым методом также используется российское детище ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS (более поздняя разработка американцев, как бы дополняющая изначальную – обычно речь идет именно о нем, когда произносят заветные буквы «Джи-Пи-Эс»). Возможно, в будущем к ним присоединится также европейский Galileo.

Разработки ведутся и в других странах. Уже опробованы или пока находятся в незапущенном состоянии:

Вообще спутниковые методы измерения появились сравнительно недавно, но прочно вошли в жизнь и заняли лидирующие позиции. Они любимы специалистами за счет большого количества значимых преимуществ:

Современные технологии позволяют подразделить такой тип измерений еще на два подтипа – статический и кинематический.

Статический метод

Первый обладает наибольшей точностью. Зато к этому добавляется значительный минус – временные затраты. Дело в том, что минимальное время на одном пункте – полчаса. Максимальный отрезок времени может составлять несколько часов – это зависит, в конечном итоге, от существующих внешних условий и, конечно, требуемой точности измерений.

Наиболее часто так делают, когда надо создать целую геодезическую сеть какого-то класса, например:

Исходя из названия понятно, что приемники находятся в статике, то есть стоят неподвижно. Размещаются они как на точках с уже заранее известными координатами, так и непосредственно на определяемых точках.

Кинематический метод

Второй подход обладает чуть меньшей точностью измерений, зато он отлично подходит для осуществления топографической съемки. Скорость здесь – не в пример статическому. Один определяемый пункт требует в среднем около шестидесяти секунд.

В данном случае один GPS-приемник устанавливается на точку с уже известными координатами и считается базовым. Второй GPS-приемник также называется ровер. Он будет двигаться от одной точки к другой.

Наиболее продвинутые специалисты пользуются модемами – либо радиомодемом, либо GPS. Это позволяет проводить кинематику в режиме реального времени. Модем должен быть установлен не только на базу, но и на ровер.

Конечно, такое оборудование стоит денег, но зато данный режим помогает получать координаты и приращения координат прямо в секунду замера. Точность от этого не страдает, а только увеличивается. Приемник будет находиться в одной точке буквально пару секунду. Называется этот способ RTK и иногда его даже выделяют в отдельную категорию – в противоположность тем способам, где происходит постобработка данных.

Виды деятельности при GPS-измерении в геодезии

Компания ССГ входит в список самых востребованных компаний в данной области по Санкт-Петербургу и всей Ленинградской области. Применение высокотехнологичных навигационных приборов, следование последнему слову техники, безупречная четкость при выполнении задач, высокий профессионализм сотрудников и помощь в сопутствующих процессах сделали нам славу одной из самых успешных профильных компаний региона.

С помощью GPS можно провести различные измерения, выполнить огромную массу работ:

Спутниковый метод также используется при осуществлении монтажа, наладки и полноценного последующего технического сопровождения действующих GPS-станций.

Деятельность проводится в несколько этапов:

При заказе подобных услуг, безусловно, стоит обращаться только в компанию с богатым опытом, наработанным за годы успешной деятельности. Это серьезная практика, требующая специфических навыков, знаний и умений в области инженерных изысканий и различных геодезических работ.

Разберемся с GNSS

Для большинства Global Navigation Satellites System либо одно и то же с Global Positioning System, либо принципиально разные вещи. На самом деле, и тот, и тот взгляд не совсем верный. Космические замеры, вероятно, можно назвать очень обширной сферой, применяемой не только в области картографии, проведения строительных работ и собственно навигации, но и, как минимум, для:

Делать все это помогает глобальная спутниковая навигационная система. Каждая технологически развитая страна старается изобрести свою ГНСС. Помните, мы говорили выше: ГЛОНАСС из России, Галилео из Европы и так далее. Global Positioning System – это американская разработка, поэтому она как бы является частностью для GNSS как таковой. Общее для всех этих систем – взаимодействие пользователя, наземного устройства и космического объекта.

А вот устройства GNSS задействованы на более локальном, бытовом уровне. Определение точного расстояния между антенной приемника до спутника (как мы помним, его положение нам известно точно в любую секунду, для упрощения исследований оно занесено в специальный альманах) посредством несложных геодезических построений используется для вычисления положения некоего объекта в пространстве.

Описание выглядит простым. На самом деле все это действо основано на скорости движения радиоволн и передачи сигнала точнейшего времени (вплоть до миллисекунд). Сигнал в обязательном порядке синхронизируется с атомными часами в навигационном устройстве в руках инженера. Поэтому вы не сможете, условно говоря, со смартфоном, подключенным к GPS, выполнять геодезические работы.

Какие факторы могут повлиять на точность?

Погрешность составляет примерно три метра. На увеличение погрешности могут повлиять вспышки на Солнце, возмущения в ионосфере Земли, шумы приемников, внешние помехи от иных приборов и устройств, огрехи в работе спутниковых часов. Это факторы, на которые человек повлиять не в силах. Однако есть то, что зависит от него:

Хорошо, что была разработана и внедрена специальная система дифференциальной коррекции, которая на данный момент включает в себя огромное количество станций, центров и сотрудников. Результатом их стараний становится снижение погрешности вплоть до десяти сантиметров.

Источник

Исполнительная-схема.ру

Инструкция по работе с GNSS/GPS оборудованием

Основы работы с GPS оборудованием

Ниже приведу краткий набор теоретических знаний, которые помогут при работе с GPS оборудованием. О том что такое GPS, про всякие там спутники, частоты и т.д. – почитаете в интернете. Мы будем заниматься конкретными вещами, необходимыми для успешной съемки.

Виды GPS-Оборудования

Что влияет на качество сигнала GPS?

Понижают качество измерений следующие факторы:

Наличие препятствий вокруг приемника (строений, деревьев). Каждый приемник обычно показывает количество спутников, сигнал от которых он принимает. В теории для работы приемника достаточно 4 общих спутника (общих для базы и ровера).

На практике при числе спутников:

Так что GPS могут хуже работать в лесу, между домами, которые закрывают горизонт прибору и т.д. Также если вы устанавливаете GPS на пункте триангуляции, где сохранилась металлическая пирамида – увеличьте время стояния. Металл над антенной GPS тоже плохо влияет на измерения.

Объекты создающие активные помехи:

Объекты, которые формируют вокруг себя электромагнитное поле – негативно влияют на прием сигналов GPS. К таким объектам относятся линии электропередач, активные радары аэропортов и военных объектов, промышленное электронное мощное оборудование. То есть лучше избегать ставить GPS под линиями электропередач.

Геометрический фактор PDOP

PDOP – это коэффициент, который показывает «насколько хорошо GPS сейчас работается» Это основной параметр, который отображается во многих GPS приборах.
Значения PDOP:

Режимы работы GPS

«Статика» (STATIC)

Метод статических определений. Наиболее точный из всех методов. Позволяет получить миллиметровую точность. Используется для передачи координат от изветсных пунктов к определяемым пунктам. Минимальный комплект приемников: 2 штуки. Один из приемников называют «база», второй «ровер». Базовый приемник устанавливается над пунктом с известными координатами. Замеряется его высота над точкой и он включается. Затем второй приемник (ровер) устанавливается на объекте над точкой, координаты которой мы хотим узнать. Приемники работают некоторое время. После измерений ровер переставляют на другие определяемые точки и повторяют наблюдения. Потом данные обрабатывают на компьютере и получают координаты определяемых точек. При этом измерения можно вводить в «сеть». Например провести насколько сеансов в разное время с разных пунктов, разными приемниками – свести их в единую сеть на компьютере, обсчитать и уравнять.

Цепочка информации будет выглядеть так:

Тут критически важно знать, что время измерений – это время в течении которого работают оба приемника (совместно). Именно совместная работа приемников с наличием общих спутников потом позволит получить координаты точек. От одной базы может работать множество роверов.

Пример временной записи:

В этом примере всего процесс занял у нас 2 часа (12-14), но полезное время совместных измерений было только 30 минут (12:30 – 13:30). Надо указать, что расстояние между базой и ровером для приемников L1 не должно превышать 20км, а для приемников L2 – до 50 км. Измерения при базисе больше 50 км для приборов L2 проводить можно, но они обрабатываются в специальных программах. Ограничение по расстоянию связано с кривизной земли и наличием общих спутников во время сеанса наблюдений. Однако стоит сказать, что когда я работал в аэрофотосъемке — мы используя специальные программы и приборы типа L2 обрабатывали базисы в 200-300 км. То есть это возможно, но требует дополнительных знаний.

Расчет времени работы в статике:

Каждая модель GPS приемника имеет обычно свои указания по расчету времени работы. Ниже приведу «примерное» время работы исходя из своего опыта. Основные параметры влияющие на время сеанса: количество спутников, расстояние между приемниками и PDOP. Обычно достаточно знать расстояние между приемниками для планирования сеанса.

Расчет времени работы в статике приборами L1:

Расчет времени работы в статике приборами L2:
Общая формула 10 мин. + 0,5минут на км
Пример: Расстояние базиса 20 км = 10мин+0,5*20мин = 20мин
2й вариант (более точный)

Есть основное правило:
— Если все хорошо и до пункта менее 10 км – стоим 30 минут
— Если что-то не так – стоим 1..2..3 часа

Режим работы «Стой-иди» ( STOP&GO)

Режим очень похож на статику с той лишь разницей, что ровер стоит над каждой точкой около 3-х минут и перемещается далее. В приемниках L1 такой режим позволял проводить съемку открытых пространств. С появление RTK режима – теперь практически не используется.
Основные моменты:

Расстояние база ровер – менее 20 км
Время стояния ровером на точке – 3мин
Применяется для топосъемки открытых площадок приемниками L1

Режим RTK (кинематика в реальном времени)

Основной современный режим съемки GPS оборудованием для проведения топографических съемок.
Надо сказать, что не смотря на наличие такого режима привязку временных реперов и других точных пунктов надо делать в режиме «статика».
Основная идея:
База стоит над точками с известными координатами и через канал связи передает некие «поправки» роверу. Ровер их принимает и выдает координаты своего местоположения с
высокой точностью.
Точность = примерно 10мм + 0,5мм * Дальность,км
Пример:
При удалении от базы на 20км получим точность ровера:
10мм + 0,5мм * 20км = 20мм
Это без учета всех остальных поправок. На практике получаем точность 5-50 мм., в зависимости от рельефа местности, может быть гораздо больше…

Каналы передачи данных

Существует насколько каналов по которым база может передавать поправки роверу:

Поправки передаются через мобильную связь. Для этого в базе и в ровере должны быть вставлены SIM-карточки мобильных операторов с услугой «CSD» (услуга факсимильной передачи данных ). На момент января 2018 г. для оператора МТС эта услуга стоит 1мин=2руб, кроме того теперь для МТС эта услуга называется «пакетная передача данных» и она выдается только юридическим лицам. Для работы канала нужно мобильное покрытие территории и денюжка на карточках.

Поправки передаются через мобильную сеть с выходом в интернет. Условия для работы как и для GSM канала, но нужны уже просто любые SIM-карты с доступом в интернет и сервер для поддержки и обработки данных.

В среднем база потребляет 1,5мБ в час трафика, т.е при ежедневной работе по 8 часов за 30 дней понадобиться 360мб., при работе по 6 часов за 20 дней — 180мб

NTRIP Работа от базовой станции (БС)

В этом методе в качестве базы используются «базовые станции» сторонних организаций, установленные обычно в городах и «вещающие» свои координаты в эфир. Услуги платные и для работы понадобятся данные доступа к БС. При таком методе для работы вам понадобится только один ровер с контроллером. Очень удобно. Приехали на место, достали GPS, подключились к базовой станции и можно снимать. Рекомендуемое удаление от БС – до 50км, хотя по факту нормально работали и на удалении 70-90км (точность падала до 2см). При этом базовые станции позволяют работать от них как в режиме RTK (NTRIP), так и в режиме «Статика» с последующей обработкой данных.

Радиомодем

Канал данных, при котором поправки передаются по радио. Бывают встроенные модемы, которые встроены в GPS (мощность до 2-6Вт) и обеспечивают связь на удалении до 1-2х километров от базы. Бывают также модемы внешние (мощностью около 20-35-60Вт), которые подключаются к GPS и обеспечат покрытие до 20-25км. Покрытие сильно зависит от типа местности, наличия строений, леса и т.д. Надо сказать, что например в Москве и Питере работать по радио на территории города запрещено. Все там работают от базовых станций через мобильную сеть. Также могут быть проблемы при работе на территории аэропортов и военных объектов. Предварительно уточняйте можно ли работать на объекте в радиорежиме. В малонаселенных районах – этот канал передачи поправок основной.

Понятие «Фиксированное решение»

При работе в режиме RTK возникает следующая цепочка передачи информации :

Момент, когда ровер успешно принимает поправки от базы и уверенно рассчитывает свои координаты – называется «Фиксированное решение» или в простонародье «Фикса».
Любой контроллер GPS этот момент всегда отображает.

Соответственно правило:
— Есть «фикса» — можно работать и снимать
— Нет «фиксы» — надо ее дождаться, снимать нельзя

Основные моменты когда фикса слетает:

В принципе это основные моменты о которых надо знать при работе с GPS-приемниками. Однако надо помнить, что самообразование – залог профессионализма 🙂

Источник