Размещено на http://www.allbest.ru/

Краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Техникум горных разработок имени В.П. Астафьева

Реферат

по МДК 01.01. Топографо-геодезические изыскания

На тему: Технологии GPS съемок

Выполнил(а) Хомутинникова В.Н.

Проверил: Чащин С.Д.

п. Ирша 2021

Введение

За последние несколько лет системы спутниковой радионавигации прочно вошли в маркшейдерскую практику во всем мире и широко используются при создании опорного маркшейдерско-геодезического обоснования и для детальных съемок на горных предприятиях. Применение спутниковых геодезических систем позволяет не только повысить производительность полевых и камеральных работ, но и улучшить качество маркшейдерского обслуживания горного предприятия. С появлением в последние годы систем позиционирования в реальном времени стало возможным создать автоматизированные системы управления оборудованием, включающими в себя системы разбивки сеток скважин, планировки поверхности, управления грузопотоками горного предприятия и др.

До недавнего времени все проекты разбивки составлялись вручную и использовались маркшейдерами уже в поле. С появлением систем автоматизированного проектирования (САПР) стала возможной точная и квалифицированная разработка инженерных проектов с применением компьютеров. Однако на этапе переноса проектов на местность автоматизация заканчивалась. Кроме того, некоторые преимущества САПР терялись при использовании двумерных чертежей.

Новые системы управления транспортом, разработанные за последние годы, объединяют последние достижения в области спутникового позиционирования и подходящие средства САПР. Они позволяют оператору оборудования в обычных условиях видеть созданный компьютером объект и непрерывно обновлять топографическую информацию о нем. Эти системы могут сохранять схемы выполненных работ и сразу передавать результаты проектировщику для проверки. Конечная цель системы - полностью исключить этап разбивки объекта традиционными методами, осуществить электронную передачу проектных данных в транспортное оборудование сразу из офиса и непрерывно обновлять данные о перемещении машин и материалов.

Спутниковая навигационная система GPS

Глобальная система позиционирования - это основанная на специальных спутниках система, созданная и управляемая Департаментом Обороны США (DOD). Система обеспечивает возможность определения пространственного положения любой точки на земной поверхности. GPS - приемники используются для решения задач навигации, определения пространственных координат, определения точного времени, астрономических наблюдений, гидрометеорологических измерений и др. Точность определения координат может составлять от десятков метров до миллиметров в зависимости от применяемого оборудования и методики.

Глобальная система позиционирования состоит из трех сегментов: космического, управляющего и пользовательского.

Космический сегмент состоит из 24 навигационных спутников NAVSTAR, которые вращаются вокруг Земли на высоте около 20 тыс. км с периодом вращения 12 часов. Параметры спутниковых орбит подобраны таким образом, что в любой точке земного шара обеспечивается возможность одновременного приема радиосигнала как минимум от четырех спутников. Каждый спутник имеет на борту четыре высокоточных атомных часов, и постоянно посылает радиосигналы, используя собственный уникальный идентификационный код.

Управляющий сегмент состоит из четырех наземных мониторинговых станций, расположенных в разных частях земного шара, и главной управляющей станции. Мониторинговые станции принимают радиосигналы от спутников и по ним отстраивают орбитальные модели для каждого спутника. По этим моделям рассчитываются точные параметры орбиты (эфемериды) и коэффициенты коррекции бортовых часов спутников. Полученные данные передаются на главную управляющую станцию, которая один раз в сутки передает эфемериды и коэффициенты коррекции часов на спутники.

Пользовательский сегмент состоит из большого числа гражданских и военных GPS-приемников, которые преобразуют спутниковые радиосигналы в пространственные координаты и сигналы точного времени. Для расчета четырехмерной координаты местоположения приемника (X, Y, Z, Time) требуется принять радиосигнал как минимум от четырех спутников.

Каждый GPS-спутник постоянно передает радиосигналы на двух частотах: L1 и L2. Частота L1 (1575.42 MГц) несет навигационное сообщение и гражданский кодовый сигнал (C/A код). Частота L2 (1227.60 MГц) используется для измерения ионосферных поправок и несет шифрованный военный кодовый сигнал (P-код и Y-код).

Спутниковое навигационное сообщение содержит описание GPS-спутниковых орбит, коэффициенты коррекции бортовых часов спутников и другие системные параметры. Эти декодированные данные также называют эфемеридами спутников. Эфемериды используются при планировании работ с применением GPS-оборудования и для определения координат.

Радиосигналы, принятые от спутников, служат для определения расстояния между фазовым центром спутникового радиопередатчика и фазовым центром GPS-приемника. Для определения этого расстояния вычисляется время прохождения радиосигнала от спутника до приемника. Зная время прохождения радиосигнала и скорость распространения радиоизлучения в вакууме, вычисляют расстояния от приемника до спутников. Координаты фазового центра GPS-приемника определяются пространственной линейной засечкой от спутников с известными координатами.

В настоящее время по всему миру на основе GPS созданы национальные и региональные сети, которые помогают в навигации всего спектра транспортных средств, начиная от самолётов, кораблей и поездов и заканчивая горнодобывающими машинами.

В комбинации с текущим гражданским сигналом на частоте 1575.42 МГц, новые сигналы значительно улучшат устойчивость и надёжность системы GPS для гражданских пользователей и обеспечат беспрецедентную точность определения координат в реальном времени в любой точке земного шара, что должно способствовать возникновению новых областей применения GPS и расширит быстрорастущий рынок GPS оборудования и смежных сервисов по всему миру.

Технология выполнения GPS съемок

Основным режимом сбора данных для всех GPS съемок является наблюдение базовых линий (векторов). В простейшем случае один из приемников помещается на точку с известными координатами, а другой помещается на точку, пространственное положение которой необходимо определить. В течение определенного периода времени, зависящего от конкретного вида съемки, производится наблюдение базовой линии, после чего приемник перемещается на следующую точку.

Одним из наибольших отличий GPS съемок по сравнению с традиционными видами геодезических съемок заключается в том, что приращения координат между станциями вычисляются на математическом эллипсоиде WGS-84 (World Geodetic System), а не в принятой плановой системе координат. При этом вычисляется относительное положение определяемых станций относительно базовых, которые затем трансформируются на используемую модель эллипсоида в принятой картографической проекции, например на эллипсоид Красовского в прямоугольной проекции Гаусса. Существует несколько способов трансформации координат с эллипсоида WGS-84 в пользовательские системы координат. Все вычисления в GPS производятся в геоцентрической системе координат с использованием параметров математического эллипсоида WGS-84, центр которого совпадает с центром тяжести Земли.

В отличие от применяемых в традиционной геодезии линий по земной поверхности (задачи землеустройства) и проекции линии на поверхность эллипсоида (геодезическая линия), вектор, также называемый базовой линией (BaseLine), есть результат обработки GPS данных, представляющий собой линию между базовой и определяемой станциями относительно центра Земли в математическом эллипсоиде WGS-84. Несколько векторов в совокупности представляют собой геодезическую GPS сеть, натянутую на поверхность математического эллипсоида. При помощи соответствующих программ обработки данных, сеть строго уравнивается, причем в некоторых программах обработки предусмотрена возможность совместного уравнивания GPS измерений и геодезических измерений, выполненных с использованием традиционных технологий, координаты определяемых пунктов трансформируются на эллипсоид Красовского в принятой картографической проекции. спутник пространственный земной

Существуют несколько технологий, используемых для наблюдения векторов в геодезической GPS сети. Эти методы сбора данных со спутников различны по точности определения координат пунктов, времени наблюдений и производительности. Однако существует несколько условий, соблюдение которых необходимо для успешного выполнения любого вида GPS съемки:

1. Для выполнения геодезических GPS наблюдений векторов необходимо обеспечить одновременную работу как минимум двух GPS приемников, с последующим объединением накопленных ими данных.

2. Одновременный прием спутникового радиосигнала как минимум от четырех спутников, что бывает иногда затруднительно обеспечить в застроенных и залесенных районах.

3. Отсутствие в районе выполнение GPS измерений мощных работающих теле- и радиотрансляционных устройств, особенно с перископической схемой усиления радиосигнала, которые могут заглушать или искажать принимаемый со спутников радиосигнал.

Основные технологии GPS съемок приведены ниже, в таблице, в порядке возрастания точности определения координат.

Основные технологии GPS съемок

Список литературы

1. Применение спутниковых систем в маркшейдерском деле

Размещено на Allbest.ru