ГЕОСТРОЙИЗЫСКАНИЯ
Генеральный дистрибьютор компаний TOPCON и SOKKIA
  
+7 (495) 921-22-08
КАТАЛОГ
БАЗОВЫЕ СТАНЦИИ
СЕРВИСНЫЙ ЦЕНТР
ПОДДЕРЖКА
О НАС
 
 

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Переход на сайт сети ПДДС ГСИ

 

Базовые станции ГНСС.

Во всех высокоточных приложениях с использованием сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) используется принцип относительных измерений. Это означает, что с высокой точностью определяется не абсолютное положение каждого отдельного ГНСС приемника, а приращения координат (векторы) между парами приемников. Важным условием спутниковых относительных измерений является факт одновременных наблюдений парой приемников одних и тех же спутников, только в этом случае можно рассчитать вектор между этими приемниками. При этом если какой-то из приемников находится на пункте с известными координатами, то можно точно определить относительно него координаты остальных приемников в этой же системе координат.

Этот принцип относительных измерений распространяется на все типы ГНСС съемки, включая статику, где в процессе постобработки данных все равно происходит последовательная передача координат от одного приемника к другому по определенным алгоритмам. Но наиболее ярко роль опорного (или базового) приемника проявляется в кинематических видах съемки, когда один приемник стационарно расположен на известной точке, а координаты остальных подвижных приемников (роверов) определяются относительно него. Такой опорный приемник называется базовой станцией. Как следует из вышесказанного, базовые станции применяются практически во всех приложениях, в которых используются спутниковые координатные определения – инженерные изыскания, геодезические работы, картография, ГИС, кадастровые работы, строительство дорог и сложных инженерных сооружений, системы управления строительной техникой, системы точного земледелия, мониторинг деформаций инженерных объектов, навигация транспорта и т.п.

Обычно базовый приемник устанавливают на штатив над исходной точкой, и он продолжает работу до тех пор, пока вместе с ним работают роверы. Работа может выполняться в режиме кинематики с постобработкой, когда координаты роверов рассчитываются впоследствии в офисе в результате постобработки накопленных всеми приемниками результатов измерений. Работа также может осуществляться в режиме кинематики в реальном времени (RTK), когда базовый приемник по каналу связи (радио или GSM/GPRS) передает некую информацию (поправки) на роверы, а роверы с помощью этой информации вычисляют свои текущие координаты. В обоих случаях такой базовый приемник называют еще полевой базовой станцией, так как он устанавливается в поле в районе работ только на период выполнения измерений роверами.

В наши дни происходит активное развитие инфраструктуры постоянно действующих (или референцных) базовых станций. Их принципиальное отличие от полевых базовых станций состоит в том, что референцные станции монтируются стационарно и работают круглосуточно, обеспечивая в зоне своего действия работу неограниченного числа ГНСС приемников.

Следует отметить, что к выбору места расположения постоянно действующих станций предъявляются определенные требования. Прежде всего, антенна базового приемника должна быть расположена в месте с отсутствием помех для распространения спутниковых сигналов - доминирующих зданий, инженерных конструкций, источников сильного электромагнитного излучения, поверхностей, приводящих к переотражениям спутникового сигнала. Другими словами, должен обеспечиваться стабильный прием сигналов от максимально возможного числа спутников над горизонтом. Кроме того, антенна должна быть надежно зафиксирована и занимать неизменное положение в процессе измерений. Собственно приемник должен располагаться в хорошо защищенном месте (в специальном металлическом шкафу, либо внутри охраняемого помещения), где имеется доступ к стабильному источнику питания и линиям связи (Интернет). Чаще всего, для установки таких станций используют капитальные строения, в том числе, административные и офисные здания, поскольку в большинстве случаев они удовлетворяют предъявляемым требованиям.

Если в районе работ имеется постоянно действующая базовая станция, пользователи ГНСС оборудования получают следующие преимущества:

  • Упрощение логистики полевых работ
    Больше не требуется устанавливать полевую базовую станцию и оставлять персонал на ее обслуживание, в том числе, охрану. Сокращается количество полевых бригад, которые требуется транспортировать к месту работ и обратно. Проще планировать время на выполнение работ, поскольку данные с постоянно действующей базовой станции доступны круглосуточно.
  • Экономия ресурсов
    Требуется меньшее количество полевого персонала, транспорта, ГНСС оборудования для выполнения того же объема работ. Резервировать оборудование для использования в качестве полевых базовых станций более не потребуется, а уже имеющиеся спутниковые приемники можно использовать более эффективно, оптимизируя инвестиции на приобретение нового оборудования.
  • Гарантия точности результатов
    Все определения выполняются в системе координат исходного пункта, местоположение которого точно измерено и постоянно контролируется. Исключаются ошибки установки полевых приемников над известными точками.

Важно отметить, что факт наличия постоянно действующей базовой станции дает преимущества при выполнении любых видов ГНСС съемок. Например, при работе в статике теперь требуется на один приемник меньше, поскольку данные с базовой станции могут использоваться в совместной обработке результатов измерений. Известно, что для точной обработки статических измерений следует использовать не менее трех ГНСС приемников (чтобы можно было образовать жесткие фигуры в виде треугольников). В случае использования данных с базовой станции достаточно будет двух приемников для достижения того же уровня точности измерений. При работе в режиме кинематики (например, методом «Стой/иди») потребуются только ГНСС роверы, а все результаты будут обработаны с использованием файлов измерений имеющейся базовой станции. При RTK съемке постоянно действующая базовая станция обеспечит поправками неограниченное число RTK роверов в зоне своего покрытия.

Следует отметить, что управление работой постоянно действующей базовой станции, как правило, осуществляется дистанционно из центра управления с помощью специального программного обеспечения, то есть постоянного нахождения персонала в месте установки оборудования не требуется. Программное обеспечение для управления работой постоянно действующей базовой станции выполняет следующие функции:

  • Дистанционная настройка параметров работы базового приемника, обновление версий внутреннего программного обеспечения;
  • Передача результатов измерений базового приемника (во внутреннем формате) в персональный компьютер центра управления;
  • Преобразование результатов измерений в международный формат обмена данными RINEX, сохранение файлов данных в этом формате, предоставление RINEX фалов пользователям для их совместной постобработки с файлами данных, полученными собственными приемниками;
  • Передача RTK поправок пользователям RTK роверов для обеспечения координатных определений на сантиметровом уровне точности, передача поправок может осуществляться различными способами – через сеть Интернет (NTRIP), с использованием УКВ или GSM модемов;
  • Передача DGPS поправок для обеспечения координатных определений на субметровом уровне точности мобильными приемниками (ГИС приложения, навигация и т.п.).

В линейке ГНСС оборудования Topcon имеются приемники NET-G3A, специально разработанные для использования на постоянно действующих базовых станциях. Для управления работой постоянно действующей базовой станции Topcon предлагает программный продукт TopNET RTK с модулями TopNET-S (Сервер), TopNET-N (Формирование КЕЛ поправок) и TopNET-R (Удаленное управление базовой станцией).Базовая станция может работать как в автономном режиме (одиночная станция), так и в составе сети станций. Одиночные базовые станции используются тогда, когда район работ в диаметре не превышает в среднем 50 километров. Такое ограничение связано с принципами ГНСС определений – чем больше расстояние между пунктами, тем меньше точность получения координат. Удаление RTK ровера более чем на 25 км от базовой станции приводит к заметной деградации точности получаемых координат. Если же требуется обеспечить покрытие большей территории, станции могут быть объединены в сеть.

В случае объединения нескольких базовых станций в сеть управление всеми станциями осуществляется из единого вычислительного центра. Централизованно принимаемые со всех базовых приемников данные совместно обрабатываются для получения «сетевого решения». Под «сетевым решением» понимается процесс формирования корректирующей информации (RTK поправок), передаваемой всем зарегистрированным пользователям (роверам) на территории покрытия сети. И здесь имеется два подхода – работа от ближайшей базовой станции или работа от «виртуальной» базовой станции.

В первом случае технология работы заключается в следующем:

  • Приемник каждого зарегистрированного пользователя при подключении к серверу сети базовых станций сообщает свое приближенное местоположение (полученное в режиме автономных определений);
  • Сервер с учетом полученной информации подключает этот мобильный приемник к ближайшей базовой станции сети для получения от нее RTK поправок.

Для реализации данного решения Topcon предлагает программный продукт TopNET+ с модулями TopNET-S (Сервер), TopNET-R (Удаленное управление базовой станцией) и TopNET-N (Управление сетью и передачей дифференциальных поправок). Недостатком такого решения является ухудшение точности координатных определений по мере удаления ровера от базовой станции. Более того, могут возникать «прыжки» в координатах при переключении с одной на другую базовую станцию сети, если приемник активно перемещается в ходе выполнения работ.

Избежать таких негативных явлений можно при использовании технологии виртуальных базовых станций (VRS), которая позволяет сформировать равноточное поле поправок на всю территорию работы сети. В этом случае технология работы будет выглядеть следующим образом:

  • Приемник каждого зарегистрированного пользователя при подключении к серверу сети базовых станций сообщает свое приближенное местоположение (полученное в режиме автономных определений);
  • Сервер с учетом полученной информации формирует виртуальную базовую станцию в непосредственной близости (в нескольких десятках или сотнях метров) от приемника пользователя и рассчитывает RTK поправки таким образом, как если бы они передавались реально существующей в этом месте базовой станцией.

При таком подходе точность получения RTK решений на всей территории покрытия сети одинакова и не зависит от расположения роверов относительно реальных базовых станций. Более того, при таком решении зона покрытия сети увеличивается, а базовые станции можно устанавливать с увеличенными интервалами друг относительно друга. Ключевым условием реализации такого решения является наличие GPRS покрытия на всей территории работы сети, поскольку единственным каналом доступа роверов к RTK поправкам является Интернет (NTRIP). Для реализации такого решения в программном пакете TopNET+ к модулям TopNET-S, TopNET-R и TopNET-N потребуется добавить модуль TopNET-V (Формирование единого поля поправок). И при любом типе сетевого решения пользователи всегда имеют возможность получить файлы «сырых» данных с каждой базовой станции для их использования в постобработке.

Но, пожалуй, ключевым преимуществом использования инфраструктуры сетей постоянно действующих базовых станций является возможность создания единого координатно-временного пространства на территории целых регионов.

Инфраструктура сетей постоянно действующих базовых станций может создаваться поэтапно. Можно начинать с установки одиночных базовых станций в местах наибольшей хозяйственной активности, а со временем объединить их в сеть с тем или иным сетевым решением. Число станций уже действующей сети можно также наращивать по мере необходимости.

Рисунок ниже иллюстрирует один из вариантов структуры сети базовых станций с сетевым RTK решением:

Вариант структуры сети базовых станций с сетевым RTK решением

 

 
 
Обратная связь
Обратная связь