2.2.3 Методы gps в фотограмметрии

В последнее время очень широкое распространение в решении фотограмметрических задач получила GPS-технология. Это произошло после того, как значительно повысилась точность самолетных навигационных GPS-приемников, а также стало возможным определение углового положения летательного аппарата в пространстве GPS-методами с высокой точностью. Современные аэрофотокамеры комплексируются с навигационными GPS-приемниками для выполнения воздушного фотографирования. Еще на этапе планирования полета и определения маршрута полета определяются координаты центров проекции аэроснимков (моменты срабатывания затвора аэрофотокамеры), причем эти данные закладываются в самолетный навигационный компьютер.

При движении самолета по маршруту в момент выхода в точку с заданными координатами из навигационного комплекса самолета поступает сигнал в аэрофотокамеру, который приводит к срабатыванию затвора. Координаты центра проекции снимка записываются в память бортового компьютера. Процедура постобработки данных GPS не отличается от технологии обработки кинематических съемок. Для уменьшения погрешностей антенна бортового GPS-приемника располагается так, чтобы ее фазовый центр находился на оптической оси аэрофотокамеры. Имеется возможность определения элементов внешнего ориентирования получаемых снимков путем установки дополнительных антенн GPS-приемника по консолям крыла и на хвостовом оперении. Все эти антенны подсоединяются к одному приемнику, и в результате совместной обработки сигнала может быть вычислено угловое положение самолета относительно земной системы координат во время срабатывания затвора аэрофотокамеры. Современные аэрофотосъемочные комплексы оснащены GPS-оборудованием для реализации описанной технологии. Для привязки снимков GPS- методами определяют координаты контрольных точек, которые располагаются по краям снимаемого района.

Описанный подход во многих странах стал стандартным при выполнении крупномасштабного кадастрового картографирования для регионов, на которые отсутствуют кадастровые карты. В России он лег в основу автоматизированной системы кадастрового картографирования, работающей в рамках проекта LARIS.

2.2.4 ГИС-приложения

Навряд ли найдется более быстрый способ определения координат множества точек на земной поверхности, чем с помощью GPS-приемника. Можно установить его антенну на крышу автомобиля и за сравнительно короткий срок уточнить расположение дорожной сети на карте. Причем получаемая информация может быть непосредственно введена в ГИС и показана на цифровой карте. Не случайно GPS-технология очень широко используется для целей ГИС.

Фирмой Trimble выпускается портативный plag-and-play GPS-приемник в стандартном формате PC-card. Приемник смонтирован в PCMCIA-карте и соединен с малогабаритной антенной (диаметр около 6 см). Антенна имеет магнитное крепление и может быть легко установлена на крышу автомобиля. Программное обеспечение Direct GPS позволяет сразу же вводить координатную информацию в цифровую карту ГИС ArcView и отображать текущее положение автомобиля на экране портативного компьютера, к которому подсоединен приемник. Это оборудование очень популярно среди американских любителей автомобильных путешествий.

С созданием спутникового геодезического оборудования значительно расширились возможности изучения деформаций земной поверхности на больших территориях, вызванных движением материковых плит, следить за деформациями земной поверхности, вызываемыми осадками (снегом, дождем, изменением барометрического давления и т. д.), а также изучать деформации земной поверхности, вызываемые техногенными факторами. Под деформациями земной коры обычно понимают линейные деформации, которые характеризуются относительной величиной изменения расстояния S между двумя опорными точками.

Так же GPS-приемники широко используются в диспетчерских службах и навигации, где они добились высот.

3. Сравнение работы GPS-приемников с работой оптических приборов

Важной частью является сравнение создания геодезической сети. Технология создания геодезической сети спутниковым методом во многом совпадает с технологией создания сети наземными методами: в технологической цепочке существуют совпадающие этапы. Однако есть и различия: появился новый этап - планирование спутниковых наблюдений, исчезла необходимость в строительстве и ремонте сигналов, цели и содержание остальных этапов видоизменились. Перечислим последовательность действий при работе в регионе или на объекте: сбор материалов, составление проекта работ, рекогносцировка, планирование наблюдений, наблюдения, обработка результатов, составление каталога и сдача работ.

Сбор материалов состоит в получении (приобретении) карт и каталогов координат. Кроме того, целесообразно приобрести любые другие доступные материалы, вплоть до географических описаний и сведений из энциклопедий и справочников. Часто исполнители выезжают на объект для предварительного обследования и согласования работ с местными властями.

Проект работ содержит графическую часть, пояснительную записку и финансовую часть - смету. Графическая часть - это схема проектируемой сети, составляемая на карте. При проектировании сети учитывают наличие сохранившихся исходных пунктов и определяют желаемые места расположения вновь определяемых пунктов. Особенность спутниковой технологии состоит в том, что нет необходимости располагать пункты так, чтобы между ними была бы обеспечена взаимная видимость кроме случаев, особо оговоренных техническим заданием на производство работ. Нет необходимости располагать пункты на командных высотах. Пункты можно располагать там, где их впоследствии будет удобно использовать.

Планирование наблюдений - это этап, специфический именно для спутниковой технологии. Целью планирования является определение временных интервалов, наиболее благоприятных (и неблагоприятных) для наблюдений. Например, в результате планирования может быть установлено, что на данном объекте в данный период - в период планируемых работ - лучше всего выполнять наблюдения с 5 до 12 часов, а с 17 до 18 часов лучше не наблюдать. Такая ситуация повторяется каждый день, поскольку расположение спутников на небосклоне также повторяется каждые сутки. Понятие «наиболее благоприятный интервал времени для наблюдений» означает, что в данном интервале над горизонтом (над маской) будет находиться шесть и более спутников.

Программа планирования входит в состав программного обеспечения. Исходными данными для планирования являются приближенные (с ошибкой порядка градуса) координаты объекта, приблизительное время работ (с ошибкой порядка месяца), данные рекогносцировки о препятствиях вокруг пунктов и альманах системы. Как было сказано, для получения альманаха достаточно перед планированием и выездом на объект выставить приемник на открытое место и подержать его включенным 15-20 минут. Приемник за это время успеет собрать альманах и этот альманах можно будет перекачать в компьютер. В результате перед выездом в поле бригада операторов получает график, на котором указано, сколько спутников будут находиться над маской в данный часовой интервал. Не рекомендуется пользоваться альманахом, возраст которого превышает месяц.

О наблюдениях и обработке их результатов сказано ранее. Конечным результатом является составление каталога координат пунктов и сдача работы заказчику. Этому предшествует полевой контроль, в результате которого исполнитель должен убедиться в том, что предъявленные к надежности, качеству и точности результатов требования выполнены. После этого или одновременно с этим он должен убедить в этом заказчика. Контроль, как правило, осуществляют повторными наблюдениями на части пунктов. Иногда там, где позволяет видимость, выполняют контрольные измерения расстояний и углов между пунктами с использованием точных дальномеров и теодолитов.

Следующее отличие GPS-приемников от наземных методов заключается в том, что упрощается работа по выносу границ земельных участков в натуру. Элементы геодезических разбивочных работ при использовании наземных геодезических приборов следующие:

1. Построение на местности проектного горизонтального угла.

2. Отложение на местности проектного расстояния (отрезка).

3. Перенесение на местность проектных отметок и линий проектных уклонов.

При использовании GPS-приемников остается только вынесение координат границ земельных участков в натуру, то есть не надо строить на местности проектные углы и проектное расстояние.

Ряд преимуществ использования GPS-приемников по отношению к теодолиту и электрическому тахеометру: отсутствие необходимости прямой видимости между пунктами измерений, возможность работы в любых метеорологических условиях, высокая точность определения координат точек местности.

Национальное управление Франции CNASEA проводит работы по созданию кадастра бывшей французской колонии Майотте. Необходимые измерения на территории 375 кв. км были выполнены за 15 дней с использованием GPS- приемников PathFinder Pro XR фирмы Trimble. При применении традиционных геодезических методов на это потребовалось бы около 15 лет.

Специалисты АО “ЗапУралТИСИЗ” использовали приемники 4000ST фирмы Trimble для проведения работ по развитию геодезической сети в г. Уфа. Бригада из двух человек построила триангуляцию из 15 пунктов за 5 дней, тогда как при использовании существующих методов геодезических измерений такую же работу выполняет бригада из пяти человек за 2 недели.

Применение спутниковых приемников для привязки центров фотографирования позволило в несколько раз снизить общую стоимость работ за счет уменьшения объемов полевых работ, связанных с привязкой аэрофотоснимков.