Высокоточное геодезическое позиционирование Геоспайдером


В основе технологии геодезического высокоточного позиционирования ГЕОСПАЙДЕРА, находится аппаратно-программное решение, реализуемое с помощью специализированного программного обеспечения Leica GNSS Spider.


Особенность технологии заложенной в сети ГЕОСПАЙДЕР заключается в её способности выдавать корректирующую информацию в режиме реального времени RTK на территории зоны охвата сети - с учетом существующей Государственной Геодезической Сети (ГГС).


Данная возможность была реализована путем создания расчетной математической модели формирования поправок с использованием большого количества уже имеемых наблюдений на пунктах ГГС, в зоне охвата созданных спутниковых базовых станций, а также продолжающихся наблюдений и расчетов в зонах перспективной установки базовых станций сети.


Спутниковый приемник пользователя работает от базовых спутниковых станций в системе координат ITRF, точность определения координат в которой составляет 1-2 см в плане, 3-5 см по высоте при удовлетворительных условиях наблюдений.


Точность получения координат в местных системах координат будет уже зависеть от точности определения параметров связи системы ITRF с местной системой координат для данного конкретного места. Это обусловлено тем, что местные системы координат имеют известные существенные искажения.



В сети ГЕОСПАЙДЕР искажения местных систем координат рассчитываются и определяются программным обеспечением специального сервера сети, после чего они транслируются в реальном времени по протоколу RTCM v 3 на спутниковый приемник (ровер) пользователя.


При использовании этой технологии точность определения координат в местных системах координат будет оставаться на уровне не хуже 5 см в плане и по высоте.




При подключении пользователя к такой геодезической спутниковой сети отпадает необходимость выполнения калибровок на пунктах Государственной Геодезической Сети (ГГС). При этом пользователь всегда будет получать достоверные и однозначные результаты своего планового и высотного положения.


Однако, в сети ГЕОСПАЙДЕР есть принципиальная и важная отличительная особенность.


В отличие от иных технологических решений высокоточного позиционирования, NTRIP-точка доступа в ГЕОСПАЙДЕРЕ олицетворяет не саму базовую станцию, а систему координат. Сама базовая станция сети для роверного приемника выбирается автоматически - как ближайшая к нему в зоне.


Вот эти точки доступа – видимые пользователю на экране контроллера управления.


А. Точки доступа ГЕОСПАЙДЕРА - без параметров систем координат:


NSRTCM3_NWRF - ITRF 2008 на 23.05.2013


Б. Точки доступа ГЕОСПАЙДЕРА на эллипсоиде WGS-84:


NSRTCM3_MSK78 - МСК-78 без модели высот

NSRTCM3_MSK78G - МСК-78 с точной моделью высот для Санкт-Петербурга

NSRTCM3_UTM35N - ITRF 2008 на 23.05.2013 с проекцией UTM зона 35 северное полушарие

NSRTCM3_UTM36N - ITRF 2008 на 23.05.2013 с проекцией UTM зона 36 северное полушарие


Указанные выше точки доступа были реализованы на момент развертывания сети и ее уравнивания.


Когда в систему были загружены точные модели аномалий высот квазигеоида на Ленинградскую, Псковскую и Новгородскую области, а также частично Республику Карелия, стало возможным производить инструментальные геоедезические измерения для выполнения инженерных изысканий без необходимости выполнять калибровки на ближайших пунктах высотной сети.


Иными словами, используя в геодезической работе сеть базовых станций ГЕОСПАЙДЕР можно в местных системах координат сразу получать отметки в Балтийской системе высот с точностью не хуже технического нивелирования.




В. Точки доступа ГЕОСПАЙДЕРА на эллипсоиде Красовского - с моделями местных систем координат и аномалий высот на всю зону территориального охвата сети ГЕОСПАЙДЕР:


NSRTCM3_GS64 - СК-64

NSRTCM3_GS47Z1 - СК-47 зона 1

NSRTCM3_GS47Z2 - СК-47 зона 2

NSRTCM3_GS47Z3 - СК-47 зона 3

NSRTCM3_GS63Z2 - СК-63 зона 2

NSRTCM3_GS63Z2WZ - СК-63 зона 2 без номера зоны

NSRTCM3_GS63Z3 - СК-63 зона 3

NSRTCM3_GS63Z3WZ - СК-63 зона 3 без номера зоны

NSRTCM3_GS63Z3.5 - СК-63 зона 3.5

NSRTCM3_GS63Z4 - СК-63 зона 4

NSRTCM3_GS63Z4WZ- СК-63 зона 4 без номера зоны

NSRTCM3_GS63Z4W6WZ- СК-63 зона 4 без 6 млн. и номера зоны

NSRTCM3_GS10USK - СК-10 УСК

NSRTCM3_GS10Z1 - СК-10 зона 1

NSRTCM3_GS10Z2 - СК-10 зона 2

NSRTCM3_GS53Z1 - СК-53 зона 1

NSRTCM3_GS53Z2 - СК-53 зона 2

NSRTCM3_GS53Z2 - СК-53 зона 3

NSRTCM3_GS53Z1 - СК-60 зона 1

NSRTCM3_GS53Z2 - СК-60 зона 2

NSRTCM3_GS53Z2 - СК-60 зона 3

NSRTCM3_DZRG - CК п. Дзержинского (сейчас в реальном времени поддержка только ПО Trimble)

NSRTCM3_IVNG - CК г. Ивангород (работает некорректно в ПО Leica Viva SmartWorx)

NSRTCM3_KNGS - CК г. Кингисепп

NSRTCM3_LDPL - CК г. Лодейное Поле (работает некорректно в ПО Leica Viva SmartWorx)

NSRTCM3_LUGA - CК г. Луга

NSRTCM3_ORDG - CК п. Оредеж (работает некорректно в ПО Leica Viva SmartWorx)

NSRTCM3_PDPR - CК г. Подпорожье (работает некорректно в ПО Leica Viva SmartWorx)

NSRTCM3_PRZR - CК г. Приозерск (работает некорректно в ПО Leica Viva SmartWorx)

NSRTCM3_SVTG - CК г. Светогорск

NSRTCM3_THVN - CК г. Тихвин

NSRTCM3_TLMC - СК п. Толмачёво

NSRTCM3_TRKV - СК п. Торковичи

NSRTCM3_USLG - CК п. Усть-Луга

NSRTCM3_VBRG - CК г. Выборг

NSRTCM3_KRSH - CК г. Кириши (сейчас в реальном времени поддержка только ПО Trimble)


Если имеемое у пользователя геодезическое оборудование умеет работать по протоколу RTCM 3.1, иными словами - принимает параметры системы координат с сервера сети, то не нужно использовать никакой геоид, так как он уже транслируется в передаваемых RTCM сообщениях и учитывается полевым ПО оборудования пользователя.


Проверку правильности настройки и работы роверного оборудования можно произвести на пунктах Государственной Геодезической Сети (ГГС) с известными координатами и высотой.




Причем это можно делать не обязательно в непосредственной близости от района работ. И если оборудование пользователя настроено правильно, то оно везде в зоне покрытия сети ГЕОСПАЙДЕР будет работать одинаково корректно.



Как уже было сказано, любая геодезическая спутниковая сеть состоит из большого набора базовых или опорных спутниковых станций.


Опорные спутниковые базовые станции Геоспайдера, будучи связанные каналами Интернет с центральным сервером образуют специальную сеть, которая служит измерительным инструментом для выполнения заинтересованными лицами инженерно-геодезических изысканий, кадастровых работ и прочих инструментальных действий на основании СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96».




Как средства измерения, все спутниковые приемники, используемые в сети опорных базовых станций, являются утвержденными типами средств измерений. Каждый приемник спутниковой базовой станции имеет собственное свидетельство об утверждении типа средств измерений, которое удостоверяет утверждение конкретной модели спутникового приемника как типа средств измерения и допускает его к применению в Российской Федерации. Регистрация спутникового приемника в Государственном реестре средств измерений осуществляется Федеральным агенством по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации.


Таким образом, сеть опорных спутниковых базовых станций Геоспайдер - это по факту набор независимо функционирующих средств измерений.


Так как каждая спутниковая базовая станция практически установлена на местности и уравнена, сеть таких развернутых в настоящее время на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области опорных спутниковых станций фактически представляет собой сеть геодезических пунктов с известными координатами.


Это фактический аналог уже имеемых геодезических пунктов Государственной Геодезической Сети (ГГС) – но аналог, созданный на принципиально ином технологическом уровне развития современных достижений геодезии и смежных информационных технологий двадцать первого века.


Указанные спутниковые геодезические пункты Геоспайдера установлены на местности и привязаны в международной земной системе координат ITRF 2008 на эпоху 23 мая 2013 г., которая совпадает с местной пространственной системой координат Санкт-Петербурга (ПМСК-78).




Уточнение данных базовых станций ITRF


Точные координаты в пространственной системе


Базовая станция N п/п ID станции Пространственная система координат
X Y Z
1 53VN 2855478,840 1732188,109 5415664,569
2 AGLT 2744454,326 1600780,774 5512025,239
3 ARGD 2767741,506 1621339,950 5494420,890
4 BNTA 2767361,283 1615919,447 5496186,461
5 BRVC 2780563,481 1868586,258 5409423,855
6 GTCN 2800031,611 1625651,360 5476958,477
7 GU29 2763012,229 1615786,938 5498405,355
8 KMNG 2712910,578 1508057,297 5553333,415
9 KNGS 2858994,239 1560454,666 5465462,320
10 KRNS 2775694,889 1587298,167 5500291,014
11 KRSH 2752728,532 1722885,547 5471182,464
12 KRVS 2750649,462 1651933,767 5493893,970
13 LDPL 2605391,360 1727745,075 5540858,546
14 LMNS 2783262,681 1594900,365 5494326,538
15 LUBN 2787295,600 1690865,753 5463729,909
16 LUGA 2875834,382 1651160,778 5430126,364
17 MCHR 2724895,364 1565332,951 5531806,061
18 MRLV 2790280,121 1620647,616 5483404,564
19 MS25 2773536,182 1624598,638 5490552,601
20 NZYA 2736701.248 1682273.282 5491716.401
21 ORLV 2761892,182 1619769,833 5497801,959
22 PRVM 2746054,733 1568722,108 5520415,357
23 PRZR 2677547,767 1555013,927 5557489,321
24 PULK 2778606,650 1625494,784 5487811,042
25 RSCH 2758264,084 1567042,310 5514803,723
26 SBOR 2810153,508 1560527,310 5490529,011
27 SL55 2767546,699 1622123,078 5494281,518
28 SLNC 2895480,924 1545760,130 5450518,495
29 SRTV 2750577,226 1601560,122 5508785,308
30 SVRS 2819837,284 1632686,135 5464777,210
31 TCNP 2774790,553 1623167,280 5490374,200
32 TB16 2782426,876 1663765,663 5474463,727
33 THVN 2692668,882 1785516,229 5480944,484
34 UGTS 2765632,193 1614009,551 5497614,491
35 USLG 2843136,788 1530475,399 5482036,282
36 VBRG 2743399,490 1506646,884 5538811,972
37 VLHV 2709148,800 1717247,755 5494490,227
38 VLS2 2829651.189 1599590.422 5469509.869


Точные координаты в эллипсоидальной системе WGS-84


Базовая станция N п/п ID станции Эллипсоидальная система координат WGS-84
B L H
1 53VN 58°30'35,59857" 31°14'30,48597" 54,094
2 AGLT 60°12'23,86466" 30°15'14,71086" 84,568
3 ARGD 59°53'26,54369" 30°21'42,21120" 48,637
4 BNTA 59°55'20,83177" 30°16'53,53965" 39,513
5 BRVC 58°24'06,34694" 33°54'06,39514" 124,573
6 GTCN 59°34'43,05457" 30°08'19,43236" 119,416
7 GU29 59°57'43,62821" 30°19'07,48744" 45,779
8 KMNG 60°57'42,34637" 29°04'07,97096" 65,981
9 KNGS 59°22'34,57585" 28°37'33,43091" 64,981
10 KRNS 59°59'45,96600" 29°45'48,04400" 35,859
11 KRSH 59°28'38,14730" 32°02'30,27483" 62,084
12 KRVS 59°52'52,64135" 30°59'14,64045" 48,040
13 LDPL 60°43'56,28473" 33°33'00,14119" 43,715
14 LMNS 59°53'20,12545" 29°48'50,82021" 54,756
15 LUBN 59°20'44,23196" 31°14'32,59039" 74,011
16 LUGA 58°45'31,79477" 29°51'44,26199" 87,481
17 MCHR 60°33'54,00772" 29°52'31,72563" 140,998
18 MRLV 59°41'33,51990" 30°08'55,79666" 148,354
19 MS25 59°49'18,03414" 30°21'34,69050" 41,441
20 NZYA 59°50'30,16703" 31°34'45,81206" 89,979
21 ORLV 59°57'04,60207" 30°23'25,40112" 47,260
22 PRVM 60°21'29,10491" 29°44'15,97549" 113,055
23 PRZR 61°02'20,67903" 30°08'46,77587" 42,248
24 PULK 59°46'18,62294" 30°19'40,03001" 101,171
25 RSCH 60°15'24,86861" 29°36'07,36240" 81,290
26 SBOR 59°49'15,98010" 29°02'39,04305" 51,117
27 SL55 59°53'17,91569" 30°22'31,99090" 42,373
28 SLNC 59°06'49,81272" 28°05'44,32848" 72,133
29 SRTV 60°08'52,50938" 30°12'38,41929" 99,735
30 SVRS 59°21'47,96157" 30°04'15,04778" 122,895
31 TCNP 59°49'05,09543" 30°19'34,76457" 67,928
32 TB16 59°32'05,70916" 30°52'39,06631" 87,429
33 THVN 59°38'59,47587" 33°32'54,48763" 87,135
34 UGTS 59°56'52,63493" 30°16'03,46293" 44,941
35 USLG 59°40'12,35076" 28°17'37,72481" 32,230
36 VBRG 60°41'40,07820" 28°46'30,50205" 61,717
37 VLHV 59°53'30,75780" 32°22'09,76146" 53,162
38 VLS2 59°26'46,01997" 29°28'45,48419" 167,158


NWRF – международная земная система координат ITRF 2008 на эпоху 23 мая 2013 г., которая совпадает с местной пространственной системой координат г. Санкт-Петербурга (ПМСК-78).


Связь с ITRF 2008 на дату наблюдений публикуется на сайте http://www.geospider.ru или предоставляется по запросу. Определение параметров связи с местными системами координат и высот регионов, областей, районов, городов пользователем выполняются самостоятельно.


Спутниковый геодезический пункт Геоспайдера это реальный метрологический комплекс, состоящий из спутникового оборудования: специальной спутниковой антенны, спутникового приемника геодезического класса, источника бесперебойного питания подключенного к общей сети электропитания и связующего канала Интернет.


Как метрологический комплекс, базовые опорные станции Геоспайдера – спутниковые геодезические пункты, функционируют согласно ГОСТ 32449-2013 «Глобальная навигационная спутниковая система. Станция контрольно-корректирующая локальная гражданского назначения. Технические требования».


Таким образом, сеть опорных спутниковых станций Геоспайдер - это набор независимо функционирующих базовых опорных станций, как отдельных метрологических комплексов связанных каналами Интернет и объединенных управляющим алгоритмом через специальный сервер


В соответствие с ГОСТ 56408-2015 «Глобальные навигационные спутниковые системы. Сети геодезические спутниковые. Общие требования» требования к обязательному утверждению как типа средств измерений принадлежащих сети опорных спутниковых базовых станций функционирующих согласно ГОСТ 32449-2013 «Глобальная навигационная спутниковая система. Станция контрольно-корректирующая локальная гражданского назначения. Технические условия» - не предъявляются.


Федеральным агенством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) Министерства промышленности и торговли Российской Федерации дало официальное разъяснение, что в случае, если сеть опорных спутниковых базовых станций представляет собой набор независимо функционирующих средств измерений и не имеет метрологических характеристик, отличающихся от характеристик средств измерений, входящих в ее состав, проведение отдельных испытаний сети опорных спутниковых базовых станций в целях утверждения типа средств измерений - не требуется.


Данные необходимые для получения точных координат и высот в местных системах координат (так называемые калибровки), определяются сервером сети автоматически - как только пользователь подключается к сети и делает запрос. Эти данные транслируются с сервера на оборудование пользователя в реальном времени.


Таким образом, если включить роверный спутниковый приемник, выбрать в контроллере нужную местную систему координат: МСК-47-1, МСК-47-2, МСК-47-3, МСК-63-2, МСК-63-3, МСК-63-3.5, МСК-63-4, МСК-64, МСК-78 или иную другую, например, WGS-84, после сделанного запроса - сервер выдаст дифференциальную поправку для получения фиксированного решения в выбранной системе координат.


Как уже отмечалось ранее, точность координат и высот в RTK режиме на территории охвата сети ГЕОСПАЙДЕР в местных системах координат обеспечивается в среднем не хуже 5 см!


Инновационной значимостью сети ГЕОСПАЙДЕР является ее способность выдавать корректирующую информацию RTK на территории охвата сети с учетом существующей государственной геодезической сети (ГГС). Данная возможность была реализована путем создания модели поправок с использованием большого количества наблюдений на пунктах ГГС.


Подключившись к сети ГЕОСПАЙДЕР можно забыть о необходимости выполнения калибровок на пунктах ГГС, и всегда получать достоверные и однозначные результаты планового и высотного положения!



----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------