Способи визначення положення точок

Способи визначення положення точок ділять на абсолютні і відносні. Абсолютними способами определяюткоордінати точок. Відносними способами знаходять збільшення координат або відстань (вектор) між двома точками. Відносні способи інакше називають векторними (baselines). І в тому, і в іншому способах основні виміри виконують точним - фазовим - методом. Одночасно з фазовими вимірами для знаходження наближених значень координат і визначення числа N неоднозначності виконують вимірювання абсолютним методом, тобто вимірюють кодові псевдодальності.

Точність способів істотно різна: від декількох десятків метрів до одиниць міліметрів. Найбільшу точність забезпечують відносні диференціальні способи.

6.4.1. Абсолютні способи позиціонування

Абсолютні визначення ділять на автономні і диференціальні.

Автономність потрібно розуміти в тому сенсі, що положення точки визначається незалежно від вимірювань на інших точках. Таким чином, з'являється можливість відійти від звичного поняття мережі як системи пунктів, пов'язаних між собою взаємної видимістю і тому займають цілком певну геометричне положення, часто далеке від об'єкта роботи і тому незручний.

Автономно положення точки визначають просторової лінійної засечкой. Визначення координат зводиться до складання чотирьох рівнянь типу (6.5), де невідомі координати X, Y, Z і поправка Dt до годинника приймача виражені через чотири виміряних відстані Di. i = 1. 4.

Всі обчислення проводяться мікропроцесором приймача практично миттєво, результат оновлюється на табло 1-2 рази в секунду.

Точність визначення координат залежить, очевидно, від точності стандартів частоти супутника і приймача, точності знання коефіцієнта заломлення по трасі проходження радіосигналу, точності знання координат супутників (ефемерид) в момент вимірювань, тривалості спостережень. Загальна похибка абсолютного визначення положення точки за допомогою СРНС становить 15. 30 метрів.

Точність абсолютного положення можна підвищити до 1. 3 метрів за рахунок виконання диференціальних вимірювань (DGPS).

Автономне визначення координат супроводжується значними погрішностями, але більшість з них має систематичний характер і може бути виключено шляхом введення поправок.

Сенс диференціального методу полягає у використанні двох супутникових приймачів: один з них - базова станція - встановлюється на пункті А з відомими координатами, а інший - рухома станція - переміщається по точках В, С. (рис. 6.6), координати яких потрібно визначити. Відстані АВ, АС між приймачами (зазвичай <10 км) несоизмеримо меньше расстояний до спутника и поэтому радиосигналы от спутника до точек А, В, С идут по практически одинаковому пути, испытывая одинаковые задержки и искажения.

На базовій станції вимірюють відстані до супутників і порівнюють їх з відстанями, обчисленими за відомими координатами. Різниці виміряних і обчислених відстаней називаються диференціальними поправками. Ці поправки передаються на рухому станцію для виправлення вимірювань. Передача здійснюється відразу по додатковому цифровому каналу радіозв'язку або після закінчення вимірювань, коли рухома станція повертається до базової. У першому випадку обробка вимірювань на рухомий станції виконується відразу, тобто в режимі реального часу (RT DGPS). У другому випадку потрібна додаткова обробка вимірювань за допомогою ЕОМ. Такий режим називається постобработкой.

Диференціальні поправки швидко старіють, тому базовий приймач виробляє безперервні вимірювання відстаней і запис їх в накопичувач інформації протягом усього періоду роботи мобільної станції.

6.4.2. Відносні способи визначення положення точок

Супутникова апаратура призначена для роботи в режимах "Статика" і "Кінематика". Точні виміри виконують відносними способами.

Статичний метод - основний і найбільш точний. Він складається в нагромадженні результатів вимірювань двома приймачами протягом тривалого часу і наступною обробкою за допомогою ЕОМ. При використанні одночастотних приймачів потрібно кілька годин роботи на точці,. При використанні двочастотних приймачів час скорочується до 10 - 20 хвилин і менше (швидка статика).

Одна зі станцій установки приймача, місце розташування якої обрано в якості вихідного, вважається базовою. Другий приймач переміщується по визначеним пунктам. При подальшій обробці формують різниці вимірів, виконаних двома приймачами, визначають прирости координат і вектор, що з'єднує станції. Різниці координат вільні від більшості спотворень. Таким чином, відносний спосіб є визначення не координат, а їх збільшень.

Диференціальні поправки при цьому не обчислюють, вони автоматично усуваються з різниць.

Найкращі результати виходять при одночасній роботі не двох, а трьох приймачів, два з яких рухливі. В цьому випадку з'являються надлишкові вимірювання і можливість надійного контролю результатів.

Псевдостатіческій метод полягає в підвищенні точності за рахунок повторних вимірів (реоккупації). Ідея цього методу полягає в спостереженні супутників, розташованих інакше, тобто з іншого геометричною формою зарубки. Так як супутники рухаються повільно, то помітна зміна їх положення відбувається приблизно через годину. Вимірювання організовують так, що на кожній точці, що приймач працює приблизно 5 - 10 хвилин, а після 1-2 годин вимірювання на всіх визначених точках повторюють.

Статичний метод вимагає наявності 4 - 5 супутників з хорошою геометрією і високою якістю сигналу.

Кінематичний метод - це робота в рухомому режимі. На базовій станції проводиться дозвіл неоднозначності (ініціалізація), після чого послідовно переносять рухливий приймач на які визначаються точки, де виконують вимірювання протягом 5. 30 секунд. У процесі зйомки рухливий приймач повинен бути включений і зв'язок з усіма спостерігаються супутниками повинна підтримуватися постійно. У разі втрати сигналу (порушення фазової синхронізації) необхідно повернутися на точку, яка була раніше визначена. Такий спосіб кінематичного методу називається "Стою / йду".

Якщо не робити зупинки на точках, а задати режим фіксації координат через задані проміжки часу, то вийде спосіб безперервної кінематики, який дозволяє визначати положення точок щодо базової станції з сантиметровою точністю.

При вимірах таким способом можна проводити зйомку місцевості. Сучасні приймачі супутникових сигналів комплектуються пакетами прикладних програм, що дозволяють формувати цифрову модель місцевості і видавати її в подальшому за допомогою комп'ютера і графопостроителя у вигляді плану місцевості.

Конструкція приймачів супутникових сигналів безперервно удосконалюється, що призводить до розширення діапазону застосування GPS-способу.