СИСТЕМА ТОЧНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Благодаря глобальным навигационным спутниковым системам (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS спутниковое позиционирование и навигация стали неотъемлемой частью не только профессиональной деятельности, но и повседневной жизни миллионов людей. Вместе с тем активно развивающиеся сети наземных референцных станций, позволяющие определять координаты точек на земной поверхности с точностью в несколько сантиметров, остаются важным инструментом, в первую очередь, профессионалов, работающих в области землеустройства, строительства, кадастровых работ, технической инвентаризации и т. п.

Использование систем точного позиционирования (СТП) при проведении геодезических измерений позволяет исключить такие трудоемкие операции, как выбор опорного пункта для установки базовой станции, транспортировка и установка оборудования, центрирование прибора на базовой станции и измерение высоты антенны, а также техническое обслуживание, ремонт оборудования и др.

Системы точного позиционирования, состоящие из референцных станций, работающих в единой сети, существуют во многих регионах России. В частности, в Московской области успешно функционирует несколько подобных систем, однако только одна из них — система точного позиционирования Московского областного БТИ (СТП МОБТИ) — внесена Росстандартом в государственный реестр средств измерений. СТП МОБТИ состоит из пятнадцати действующих в круглосуточном режиме стационарных референцных станций, каждая из которых оснащена антенной и приемником ГНСС, а также средствами связи (рис. 1).

Рис. 1. Схема расположения сети референцных станций СТП МОБТИ

На станциях используются фазовые многоканальные приемники Leica GRX 1200+, обеспечивающие прием сигналов от спутников ГНСС как ГЛОНАСС в частотных диапазонах L1 и L2, так и GPS (NAVSTAR) на частотах L1, L2, L2C и L5. Зоны действия референцных станций сети СТП МОБТИ охватывают всю территорию Московской области и перекрываются между собой, обеспечивая работу пользователей одновременно с несколькими станция ми, что гарантирует постоянную точность определения координат внутри сети. На приемник пользователя передается корректирующая информация, позволяющая определить местоположение антенны приемника относительно станций СТП МОБТИ. Как и большинство аналогичных систем, СТП МОБТИ позволяет измерять координаты как в режиме реального времени (RTK), так и в режиме постобработки. Кроме того, в режиме RTK пользователь может получить доступ к корректирующей информации, сформированной на основе данных сети СТП МОБТИ, по Интернет протоколу NTRIP с сообщением формата VRS при проведении работ по определению своего местоположения.

Для централизованного управления сетью и работы с данными, получаемыми станциями, в архитектуре СТП МОБТИ предусмотрен вычислительный центр, включающий как соответствующие аппаратные, так и программные средства. Средства связи референцных станций обеспечивают постоянную передачу в вычислительный центр данных, которые автоматически архивируются и преобразовываются в формат RINEX. После формирования дифференциальных поправок средства связи вычислительного центра транслируют их авторизированным пользователям, работающим в режиме RTK. Создание СТП МОБТИ началось в 2010 г. и проходило в несколько этапов. Первый этап включал разработку проектной документации, закупку оборудования и программного обеспечения. На втором этапе выбиралось местоположение референцных станций ГНСС, на каждой из которых проводилась установка стационарной антенны ГНСС (рис. 2), размещение приемника ГНСС (рис. 3), специализированного оборудования и средств связи.

Рис. 2. Антенна ГНСС, стационарно установленная на референцной станции СТП МОБТИ

На этом этапе был оборудован и оснащен необходимой аппаратурой и программными средствами вычислительный центр (рис. 4), проведена отладка работы сети и вычислены координаты фазовых центров антенн референцных станций СТП МОБТИ в системе координат WGS–84 (ITRF–2005) сo средней квадратической погрешностью менее 1 см относительно станций IGS (International GNSS Service).

Рис. 3. Приемник ГНСС референцной станции

Рис. 4. Вычислительный центр СТП МОБТИ

На последнем этапе проводилась работа по внесению СТП МОБТИ в Государственный реестр средств измерений. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) 26 декабря 2012 г. выдало бессрочное свидетельство об утверждении типа средств измерений на сеть референцных станций СТП МОБТИ. Интервал поверки сети — 2 года (рис. 5).

Рис. 5. Свидетельство об утверждении типа средств измерений — Система измерительная — сеть опорная базисная активная — «СТП МОБТИ»

В феврале 2013 г. Научно исследовательским институтом физико_технических и радиотехнических измерений (ФГУП «ВНИИФТРИ») была проведена первичная поверка СТП МОБТИ и выдано свидетельство сроком действия до 5 февраля 2015 г. По результатам поверочных работ были установлены метрологические характеристики, в соответствии с которыми среднее квадратическое отклонение плановых координат съемочных точек, определяемых пользователем в зоне действия сети в режиме реального времени, составляет не более 50 мм в системе координат СТП МОБТИ. Фактическая точность определения координат пользователем зависит также от условий приема спутниковой информации на точке измерений.

Для определения координат точек в местной системе координат необходимо выполнить переход от WGS–84 к МСК–50, используя параметры перехода. На всей территории Московской области при пересчете используются наборы локальных параметров перехода, сформированные по административным районам. Пересчет в местную систему координат выполняется в отделе системы точного позиционирования ГУП МО «МОБТИ». После перехода в МСК–50 из за особенностей качества координат пунктов государственной геодезической сети, закрепляющих на местности систему координат МСК–50, среднее квадратическое отклонение плановых координат точек, определяемых пользователем, может составить от 60 до 80 мм, в зависимости от района работ. Основным преимуществом работы в режиме RTK является значительное сокращение времени на определение координат по сравнению с другими геодезическими методами. Это позволяет провести измерение большого количества точек в течение съемочного дня.

Накопленный в ГУП МО «МОБТИ» опыт показывает, что этот метод дает значительное преимущество, особенно при измерениях протяженных линейных объектов (ЛЭП, автодороги, обводные каналы и т. д.). Так, при проведении кадастровых работ с определением характерных точек контуров объектов за один рабочий день сотрудник, в среднем, получает координаты 200–300 точек на участке ЛЭП протяженностью 10–13 км и 300–500 точек на обводных каналах на участке длиной 7–10 км. В настоящее время кадастровые инженеры, геодезисты, инвентаризаторы и другие специалисты всех филиалов Московского областного БТИ активно используют возможности СТП МОБТИ при проведении кадастровых и землеустроительных работ, межевания, инженерно-геодезических изысканий, технической инвентаризации. В апреле 2013 г. Московское областное БТИ приступило к коммерческому использованию СТП МОБТИ и сегодня постоянными клиентами системы являются десятки организаций, осуществляющих свою деятельность на территории столичного региона.

Активное расширение числа сторонних пользователей СТП МОБТИ обуславливается не только очевидными технологическими преимуществами системы, но и гибкой ценовой политикой. Стоимость предоставления корректирующей информации для определения координат точек в режиме реального времени, измерительной информации с референцных станций СТП МОБТИ в формате RINEX, вычисления и перевычисления координат значительно ниже среднерыночных.

Системы точного позиционирования за сравнительно небольшой срок завоевали признание у специалистов различных отраслей, однако темпы развития технологий позволяют сделать вывод, что их ждет активная интеграция в повседневную жизнь большинства граждан. В настоящее время во всем мире идут разработки новых технологий и систем, позволяющих перевести жизнь человека в городе на принципиально новый уровень. По аналогии с уже утвердившейся концепцией «умного дома» (smart house) города, как прогнозируют эксперты, со временем также получат системы автоматизации большинства процессов для управления объектами инфраструктуры. Разумеется, создание подобных систем подразумевает наличие актуальной и точной геопространственной информации, источником которой и являются системы точного позиционирования.