Все способы измерений с использованием ГНСС можно объединить в две группы методов:

- статистический;

- кинематический.

Статистический метод применяется с начала массового использования GPS-технологий в геодезии. Он требует наличия двух приемников, не оснащенных радиомодемами или другими передатчиками радиосигнала. Два прибора устанавливаются на точки с известными координатами. Отрезок, соединяющий данные две точки, известен под названием базовой линии. При использовании статистического способа измерений в течение 40–60 минут оба приемника принимают сигнал с одних и тех же спутников. Число рабочих спутников не должно быть менее четырех. Данный метод позволяет достичь точности 1–3 см в плане. Он хорошо подходит для работ по созданию опорной сети, на основе которой в дальнейшем можно проводить другие работы, в частности межевание земель, вынос в натуру границ земельных участков, вынос границ землевладений, множество других задач, где необходимо использовать надежную опорную сеть.

Кинематический метод используется более широко. Он предполагает установку первого приемника на точке с известными координатами, чаще всего – над пунктом ГГС (государственной геодезической сети). Второй приемник (ровер) перемещают по территории съемок от точки к точке. Первый приемник, т.е. остающийся над пунктом с известными координатами, называют базовой станцией. Базовый приемник производит измерения до видимых спутников и затем передает их, вместе с информацией о своем местоположении, на мобильные приемники. Ровер тоже производит измерения до видимых спутников и обрабатывает их совместно с данными опорной станции. Мобильный приемник далее вычисляет свое местоположение относительно базовой станции. Базовый и роверный приборы производят вычисления на базе односекундной эпохи и выдают решение местоположения с такой же частотой.

19.2. Результаты оценки точности GPS-измерений
при межевании земельных участков

В сложном процессе землеустройства большое место отводится геодезическим работам. Для проведения землеустроительных мероприятий нужны планы, карты и профили, получаемые в результате выполнения геодезических работ. При составлении землеустроительных проектов используют геодезические приборы и методы. Применяя геодезические способы работ, переносят на местность границы спроектированных объектов землеустройства.

Таким образом, землеустроительные мероприятия начинаются и завершаются геодезическими работами. При выполнении геодезических работ в настоящее время применяются новые прогрессивные технологии, современные приборы и инструменты, например аэро- и космические съемки при картографировании, геодезические спутниковые системы (ГЛОНАСС и GPS) для определения положения точек земной поверхности. Повышаются требования к проведению геодезических работ по установлению (восстановлению) на местности границ земельных участков, оформлению планов земельных участков и документов, удостоверяющих право на землю.

Все это подтверждает важность геодезических работ при землеустройстве и повышает роль и ответственность специалиста по землеустройству. Специалист, выполняющий геодезические работы должен уметь спланировать и осуществить данные работы в соответствии с требуемым заданием, заданной точностью и экономической целесообразностью. Результаты оценки точности GPS-измерений при межевании земельных участков имеют большое значение, т.к. при неточном межевании земель возникают земельные споры.

Правительство РФ особое внимание уделяет созданию единой государственной системы учёта недвижимости. На сегодняшний момент земельные участки на территории страны принадлежат многим миллионам собственников. Рынок земли и недвижимости быстро развивается: осуществлена приватизация земли, большая часть сельскохозяйственных угодий бывших колхозов и совхозов передана в частную собственность миллионов граждан, провозглашено право на создание частных сельскохозяйственных организаций, действующим законодательством разрешены сделки с землей. В связи с этим увеличивается объем работ по межеванию земель.

Вместе с развитием нормативной и законодательной базы по производству межевания земель совершенствуются и методы геодезических измерений. Наряду с традиционными способами определений координат точек земной поверхности используются и спутниковые навигационные системы, что позволяет повысить скорость выполнения полевых геодезических работ и оптимизировать технологию работ со спутниковыми приемниками при межевании земель.

Геодезической основой для определения плановых координат межевых знаков служат:

- пункты государственной геодезической сети (ГГС),

- пункты опорной межевой сети (ОМС),

- пункты городских кадастровых сетей.

Геодезические пункты могут находиться в неблагоприятных для спутниковых измерений местах, например в залесенной или застроенной местности. Деревянные или металлические сигналы, установленные над пунктами, создают помехи для спутниковых измерений. Наблюдения на таких пунктах, особенно с помощью одночастотных приемников, приводят к некачественному определению пространственных GPS-векторов. Таким образом, возникает задача совершенствования технологии геодезической привязки при помощи спутниковых приемников.

При создании планового геодезического обоснования для последующего определения координат межевых знаков или создания опорной межевой сети на территории поселений, особенно в зимнее время, удобнее выполнять привязку к стенным знакам. Совершенствование технологии привязки, связанное с использованием спутниковых приемников, и передача координат на стенные знаки, представляет большой практический интерес и результат оценки точности GPS-измерений будет намного выше.

Основная цель GPS-измерений при межевании земельных участков состоит в:

- определении плановых координат отдельных точек при применении средств спутникового позиционирования;

- оптимизации продолжительности сеанса измерений;

- разработке новых схем привязки к пунктам опорной сети.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать факторы, влияющие на точность определения координат с помощью приемников глобальных навигационных спутниковых систем;

- исследовать влияние продолжительности сеанса спутниковых наблюдений и расстояний между синхронно работающими спутниковыми приемниками на точность;

- выполнить анализ влияния локальных искажений применяемой системы координат, на точность определения плановых координат пункта;

- разработать рекомендации по совершенствованию технологии создания геодезического обоснования с использованием спутниковых приемников.

Понятие системы ГЛОНАСС

Сколько существует человечество, столько и решается вопрос о том, как определить свое местоположение на суше и на море, в лесу или в городе.

Рис.2. Полет орбитальных станций вокруг Земли

На сегодняшний день отпала необходимость ориентироваться, как древние путешественники и мореплаватели по звездам или компасу. Эпоха открытия радиоволн существенно упростило задачу навигации и открыло новые перспективы перед человечеством во многих сферах жизни и деятельности, а с открытием возможности покорения космического пространства совершился огромный прорыв в области определения координат местоположения объекта на Земле. Искусственные спутники Земли стали опорными станциями для радионавигации и на сегодняшний день системы спутниковой навигации стали доступны не только военным или морякам, но и простым людям, частным лицам и компаниям, для которых навигация необходима.

Спутниковая система навигации (ГЛОНАСС) – комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Основные элементы спутниковой системы навигации:

1. Орбитальная группировка, состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников, излучающих специальные радиосигналы; наземная система управления и контроля, включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах.

2. Приёмное клиентское оборудование («спутниковых навигаторов»), используемое для определения координат.

Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел – мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве. Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на скорости распространения радиоволн. Для осуществления возможности измерения времени распространения радиосигнала, каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, используя атомные часы. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Для получения информации о скорости большинство навигационных приёмников используют эффект Доплера. Дополнительно накапливая и обрабатывая эти данные за определённый промежуток времени, становится возможным вычислить такие параметры движения, как скорость (текущую, максимальную, среднюю), пройденный путь и т.д.

Полная орбитальная группировка (ОГ) в СРНС (спутниковая радионавигационная система) ГЛОНАСС содержит:

- 24 штатных Космических Аппарата (КА) на круговых орбитах на высоте 19 100 км;

- три орбитальных плоскости (по восемь КА в каждой).

Управление орбитальным сегментом ГЛОНАСС осуществляет наземный комплекс управления, который включает в себя:

- центр управления системой (г.Краснознаменск Московской области);

- сеть станций слежения и управления, рассредоточенных по территории России.

Наземный комплекс управления осуществляет:

- сбор, накопление и обработку траекторной и телеметрической информации обо всех спутниках системы;

- формирование и выдачу на каждый спутник команд управления и навигационной информации;

- контроль качества функционирования системы в целом.

Управление спутниками ГЛОНАСС осуществляется в автоматизированном режиме. Выведение спутников ГЛОНАСС на орбиту осуществляется носителем тяжелого класса «ПРОТОН» с разгонным блоком с космодрома Байконур. Носитель одновременно выводит три спутника ГЛОНАСС.

Рис.3. Спутниковая система навигации (ГЛОНАСС)

ГЛОНАСС является государственной системой, которая разрабатывалась как система двойного использования, предназначенная для нужд Министерства обороны и гражданских потребителей. Обязанности по управлению и эксплуатации системы ГЛОНАСС возложены на Министерство обороны Российской Федерации (Космические войска). По своей структуре системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS являются системами двойного действия и предназначены для использования, как в военных целях, так и в гражданских.

По новому, корректированному, проекту программы ГЛОНАСС спутниковая группировка системы будет состоять из 30 космических аппаратов, часть из которых будет находиться в рабочем резерве. При доведении количества действующих спутников до восемнадцати, на территории России обеспечивается практически 100-процентная непрерывная навигация. На остальной части земного шара при этом перерывы в навигации могут достигать полутора часов. Практически непрерывная навигация по всей территории Земли обеспечивается при полной орбитальной группировке из двадцати четырёх действующих спутников.