Развитие спутниковой навигации с помощью GSM RTK
Технология определения координат в пространстве с помощью спутниковых измерений в режиме реального времени (RTK) давно зарекомендовала себя как эффективное средство в топографо-геодезическом производстве. В зависимости от используемой аппаратуры и методик, точность измерений может быть от нескольких метров при сборе и обновлении данных для ГИС проектов до нескольких сантиметров и выше при выполнении высокоточных работ.
Традиционно корректирующие данные подвижному приемнику в режиме реального времени (технология RTK) передаются от базового приемника с помощью радиомодемов УКВ диапазона либо ретрансляторами со спутников уточняющих дифференциальных подсистем (EGNOS, WAAS, MSAS и др.) — технология DGPS. В последнее десятилетие широкому применению технологии RTK в геодезии способствует активное развитие средств мобильной связи, территории покрытия которыми постоянно расширяются. Средства мобильной связи имеют малый вес и размер, не требуют оформления разрешений на использование радиочастот, их операторы предлагают достаточно гибкие тарифы связи, и они находят широкую поддержку со стороны производителей спутникового геодезического оборудования. С развитием сетей постоянно действующих базовых станций и внедрением сетевых решений по предоставлению различных дифференциальных сервисов, таких как VRS сети и децентрализованные NTRIP серверы, спутниковые геодезические измерения в режиме реального времени выходят на новый качественный уровень. Заявляемые производителями и подтвержденные многолетним опытом работ преимущества технологии RTK сомнений не вызывают. Однако ряд вопросов, касающихся как технологического характера, так и точности определения пространственных координат, порождает множество дискуссий и ложных предпосылок при выборе метода для проведения геодезических работ различного назначения и класса точности. К таковым можно отнести следующие основные позиции:
— влияние качества исходных координат пунктов опорных геодезических сетей (как
государственных, так и ведомственных);
— наличие множества местных (региональных) плоских прямоугольных систем координат и отсутствие сведений о параметрах их задания;
— эффективность использования мультисистемных спутниковых приемников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) GPS и ГЛОНАСС;
— специфика работы в сложных условиях (застроенная или покрытая густой растительностью территория);
— необходимость строгого соблюдения требований нормативных документов и методических рекомендаций при измерениях.
Наряду с очевидными преимуществами, технологии RTK, основанные на использовании сотовых каналов связи, имеют специфические ограничения и недостатки. К ним относится остающееся актуальным неравномерное покрытие сотовой связью либо полное ее отсутствие на обширных «малообжитых» территориях, которые в геодезическом смысле такими не являются. Необходимость наличия специальной услуги, осуществляющей пакетную передачу данных (в случае использования голосовых каналов связи), или доступа к сети
Интернет (GPRS) ставит эти работы в зависимость от качества услуг сотовой связи, ее стабильности и особенностей настроек у региональных операторов сетей. Самостоятельным параметром, кардинально влияющим на точность спутниковых измерений как в режиме «статика», так и «кинематика», является удаленность подвижного приемника от базовой станции. Из многочисленных исследований и
практического опыта пользователей геодезического GPS оборудования следует, что длина базовых линий при измерении
в режиме «кинематика» не должна превышать 15–20 км. При увеличении дальности точность заметно снижается, а время инициализации — увеличивается. И это при прочих хороших условиях наблюдений: отсутствия препятствий для прохождения сигналов, достаточного количества спутников системы GPS и их благоприятного расположения на небосводе (геометрический фактор).
С появлением приемников ГНСС, работающих не только с системой GPS, но и с ГЛОНАСС (а в перспективе и с другими системами — Galileo (Евросоюз), COMPASS (Китай) и др.), ожидается заметное улучшение точности, оперативности и надежности измерений пространственных координат. С пополнением и окончательным вводом в строй системы ГЛОНАСС приемники ГНСС будут иметь возможность отслеживать около 20 спутников различных систем одновременно, что даст достаточную избыточность для высокоточных оперативных наблюдений.
Обычно технология проведения топографо-геодезических работ подразумевает развитие геодезических сетей посредством GPS или GPS/ГЛОНАСС измерений в режиме «статика». На объекте определяются пространственные координаты нескольких точек, а дальнейшее сгущение съемочной планово-высотной сети осуществляется с помощью электронного тахеометра. Данная технология позволяет пользователям с достаточно высокой точностью и производительностью выполнять работы при удалении от базовой станции до 50–70 км при использовании двухчастотного оборудования и 15–20 км — при использовании одночастотного оборудования. Также часть задач может быть решена в режиме «кинематика с постобработкой» (PPK) при наличии управляющего устройства в виде контроллера и несложных условий наблюдения. Применение режима RTK имеет ряд преимуществ перед стандартной технологией: высокая производительность, контроль получаемых данных непосредственно в поле, в ряде случаев позволяющий отказаться от постобработки. Но
расстояние от базовой станции в режиме RTK при использовании оборудования GPS обычно ограничивается 15–20 км. Целью описываемого в статье эксперимента являлось исследование стабильности точности, оперативности и надежности спутниковых измерений с передачей корректирующих данных от базовой станции по технологии GSM RTK (с помощью GSM модемов), а также оценка возможности выполнения работы оборудованием ГНСС при больших длинах базовых линий. В данном случае использовался GSM модем EFT, разработанный
компанией «Эффективные технологии», и спутниковые приемники Trimble. Следует отметить, что мобильная связь потенциально дает возможность вести работу на значительном удалении от постоянно действующей базовой станции, но геометрические и физические условия спутниковых наблюдений не позволяют получить высокую точность и обеспечить оперативность измерений.
Размещено: 01.09.2010
