Факторы, влияющие на точность GPS-измерений при съемке лесных площадей

УДК 528.16:681.3

факторы, влияющие на точность gps-измерений при съемке лесных площадей

FACTORS AFFECTING THE ACCURACY GPS-MEASUREMENTS FOR THE SURVEY OF FOREST AREAS

Кравченко О. В., Толкач И. В.

Kravchenko O. V., Tolkach I. V.

В статье рассмотрены факторы и степень их влияния на точность спутниковых измерений при съемке лесных площадей, сделаны рекомендации на стадии планирования спутниковых измерений и постобработки.

In the article the factors and the degree of their influence on the accuracy of satellite measurements in the survey of forest areas are considered, recommendations are made for the planning stage of satellite measurements and post-processing.

Ключевые слова: GPS-измерения, съемка, спутниковый приемник, точность Key words: GPS-measurement, survey, satellite receiver, accuracy

Топографо-геодезические работы, выполняемые для целей лесного хозяйства на современно этапе невозможны без внедрения новых технологий и высоко технологической техники, программных средств, позволяющих решать поставленные задачи с максимальной экономической эффективностью.

Применение спутниковых приемников (ОРБ-приемников) при съемке лесных площадей позволяет оперативно выполнять геодезические измерения с абсолютно новым принципом сбора пространственной информации. Причем съемка может выполняться в любое время года, независимо от времени суток и погодных условий, исключая прямую видимость между определяемыми пунктами. Существенным плюсом в применении ОРБ-приемников является полностью автоматизированная обработка результатов полевых измерений с возможностью экспорта в различные форматы данных.

Поскольку древостой существенно затрудняет прохождение сигналов от спутников до приемников, это отрицательно сказывается на точности позиционирования. Поэтому целью исследований стало изучение факторов, влияющих на точность спутниковых измерений при съемке лесных площадей.

Геодезические измерения были выполнены на территории учебно-опытного лесхоза комплектом одночастотной спутниковой аппаратуры Trimble R3.

Установление факторов и степени их влияния на точность GPS-измерений возможно на этапе постобработки, поскольку методика спутниковых измерений (прием данных по фазе несущей со спутников) физически неочевидна, как, например, при выполнении линейных или угловых измерений.

На первом этапе исследовалась зависимость точности определения местоположения пунктов по осям координат (mx, my) от продолжительности времени измерений в режиме «fast static».

Измерения выполнялись на относительно открытой местности с удаленностью от базовой станции порядка 2 км. Продолжительность наблюдений составляла от 30 до 60 минут (табл. 1).

Таблица 1 - Сравнительная оценка точности измерений в режиме «fast static»

№ се- Продолжительность на- Точность положения пунктов, м

анса блюдений, мин. mx my

1 30 0,214 0,483

2 40 0,212 0,480

3 50 0,212 0,481

4 60 0,210 0,479

Результаты оценки точности измерений, приведенные в табл. 1, показывают, что в заданном режиме наблюдений точность практически не зависит от времени наблюдения, что согласуется с данными исследований приведенными

в [1].

На втором этапе исследований были проанализированы данные постобработки результатов определения координат пунктов, полученных в режиме «fast static» до и после исключения данных со спутников, когда сигнал был особенно слабым (табл. 2).

Таблица 2 - Результаты оценки точности положения пунктов, м

Пункты До удаления проблемных данных После удаления проблемных данных

mx my mx my

25 0,20 0,48 0,04 0,03

35 0,21 0,48 0,09 0,05

t12 0,21 0,48 0,14 0,11

t9 1,02 2,95 0,15 0,12

32 0,20 0,48 0,06 0,04

34 0,20 0,48 0,04 0,03

33 0,42 0,85 0,06 0,04

t6 1,42 2,89 0,11 0,07

На основании данных уравнивания можно сделать вывод о том, что на точность измерений существенное влияние оказывает количество видимых спутников и их геометрическое расположение на небесной сфере относительно каждого из приемников. Корректировка данных со спутников на этапе постобработки позволяет повысить точность определения координат в 3-4 раза.

На следующем этапе исследовали влияние на точность получаемых результатов таких факторов как величина угла отсечки, высота антенны, количество связей на пункте, удаленность от базовой станции.

Как свидетельствуют данные исследований, изменения угла отсечки спутников существенного влияния на точность GPS-измерений не имеет.

При выполнении GPS-измерений рекомендуется наблюдать спутники, возвышение которых над горизонтом составляет не менее 150.

Погрешности, допущенные при записи высоты антенны, могут искажать точность полученных результатов в разы (так искажение высоты на каждые 0,2 м увеличивает погрешность положения пункта в 2 раза). Следует проверять полевые записи при импорте данных в программы обработки.

Увеличение количества связей на пункте повышает точность определения положения пунктов. Поэтому при проектировании сети необходимо создавать небольшие замкнутые фигуры из двух и более базовых линий.

Удаленность от базовой станции увеличивает погрешность определения координат пункта. Для одночастотных приемников максимально допустимое расстояние между базовым и подвижным приемником в режиме «fast static» составляет 15 км при времени стояния 40-60 минут в зависимости от условий наблюдения.

Проанализировав данные постобработки и полученные погрешности определения положения координат пунктов одночастотными приемниками Trimble R3 можно отметить, что основными факторами, влияющими на точность спутниковых измерений при съемке лесных площадей, являются:

- количество видимых спутников и их геометрическое расположение на небесной сфере над каждым определяемым пунктом (должно быть не менее 6);

- устойчивый прием сигналов от спутников на протяжении всего периода измерений;

- исключение данные со спутников при плохом приеме сигналов во время постобработки увеличивает точность определения координат в несколько раз;

- искажение высоты антенны приемника вызывает значительные искажения в точности определения координат.

При определении координат опорных пунктов под пологом древостоя в режиме «fast static» нет существенных ограничений. При учете изложенных выше факторов и рекомендаций на стадии планирования спутниковых измерений и постобработки, координаты пунктов можно получить с точностью порядка 0,2 м в плане.

Список использованных источников

1. Прихода А. П. Результаты испытаний одночастотной двухсистемной спутниковой аппаратуры «Геодезия» /А. П. Прихода, А. П. Лапко, С. О. Шевчук // Геопрофи. 2011. №2. С.57-61.

2. Кравченко О. В. Проектирование и организация спутниковых измерений при работе под пологом древостоя // Труды БГТУ. 2017. № 1: Лесное хоз-во. С. 5-7.