Ошибки, возникающие при работе со спутниковым геодезическим оборудованием
Рассказываем о самых распространенных ошибках, с которыми встречается геодезист, выполняя измерения спутниковым оборудованием и как минимизировать их влияние на получаемый результат работы.
Ошибки исходных данных
Одним из видов ошибок, на которые геодезист не может повлиять своими действиями при проведении полевых измерений, являются ошибки исходных данных.
Следует помнить, что производимые измерения не могут быть точнее, чем произведены измерения исходных пунктов от которых работает геодезист.
Так, например, если геодезист работает от пунктов СГС-1, то к ошибке получаемых координат добавляется СКП, равное 3 мм + 1*10-7D для плановых координат и 5 мм + 2*10-7D по геодезической высоте (где D – расстояние между пунктами в км). Для СГС-1 оно составляет 15-25 км в обжитых районах и 25-50 км в необжитых.
Разберем пример, в котором расстояние между определенными пунктам СГС-1 составило 25 км.
Таким образом, при работе от этих пунктов получаемая точность определения координат изначально не может быть лучше, чем 5,5 мм СКП в плане и 10 мм СКП по высоте.
Ошибки наблюдателя
При производстве геодезических работ часто возникают ошибки, связанные с человеческим фактором. Поскольку источником данного типа ошибок является сам геодезист, особенно важно контролировать свои действия на каждом этапе работ. В первую очередь геодезист может столкнуться с ошибочно измеренной высотой используемой вехи. Ее обязательно необходимо проверить, принимая во внимание, что градуировка может иметь определенную специфику нанесения.
Встречается два типа геодезических вех с различной градуировкой:
- для работы с отражателем (высота указана с поправкой до центра отражателя). Как правило, эта поправка составляет 10 или 11,5 см и зависит от модели вехи/отражателя, связку которых следует проверять перед началом работ.
- для работы с ГНСС-приемником (высота указана до основания начала резьбового соединения). Следует учитывать, что соединение может иметь зазор по высоте, т.е. приемник не плотно прикручивается к основанию соединения.
Пример №1
Рассмотрим ситуацию, когда геодезист принимает решение работать с ГНСС-приемником, используя веху для отражателя, и при этом не учитывать ошибку (допустим 10 см) по высоте, т.к. ему нужны только плановые координаты.
Давайте рассмотрим, как повлияет допущенная ошибка измерения высоты инструмента, равная 10 см, если приемник имеет функцию коррекции наклона?
Дано: наклон вехи равен 30°, высота правильно измеренной вехи = 2м, измеренная с учетом ошибки = 2,1 м.
В первом случае приращение будет равно 1 м, во втором 1,05 м.
Таким образом, ошибка определения высоты вехи (равная в рассмотренном случае 10 см) привела к ошибке определения планового положения равной 5 см.
Соответственно неверный ввод высоты, несет за собой ошибку расчетов корректировки наклона и впоследствии ошибки в координатах.
Пример №2
Следующая ошибка, влияние которой важно учитывать при работе, это наклон вехи или не поверенный уровень.
Давайте рассмотрим ситуацию, когда геодезист небрежно производит измерения с наклоном вехи 1 градус, используя приемник без компенсации наклона.
Задача решается с помощью прямоугольного треугольника. Дано: наклон вехи равен 1°, высота вехи (установки прибора) равна 2м.
Ошибка определения координат составит 3,5 см.
В случае если наклон будет составлять 5 градусов (у вехи разъюстирован уровень), ошибка определения координат составит уже 17,5 см!
Из примеров, описанных выше видно, что незначительные на первый взгляд ошибки достаточно серьезно влияют на общую погрешность измерений. В случае комбинации этих двух примеров, когда работы выполняется с вехой с не поверенным уровнем и с ошибочно измеренной высотой прибора, можно увидеть, насколько разительно будет отличаться итоговый результат от предполагаемого.
Ошибки аппаратуры
Спутниковые часы - Если работы выполняются в режиме РТК, данная ошибка исключается автоматически
Ошибки эфемерид - Одним из способов компенсации ошибок спутниковых орбит является загрузка точной эфемеридной информации из систем SBAS или PPP. Другой способ компенсации ошибок спутниковой орбиты - использование приемника в режиме дифференциальной коррекции или RTK, наш случай
Ионосферные и тропосферные задержки - Ионосферные и тропосферные условия очень похожи в пределах отдельной области, поэтому спутниковые сигналы, поступающие на приемники базовой станции и подвижные приемники, имеют очень похожую задержку. Это позволяет компенсировать ионосферную задержку дифференциальными методами ГНСС (работой от нескольких навигационных систем) и RTK
Многолучевость - Применительно к спутниковым измерениям под многолучевостью принято понимать такое распространение радиосигналов, при котором упомянутые сигналы достигают антенны спутникового приемника не только по прямому пути от спутника (псевдодальности), но и по ломаному. Образуется ломаный путь за счет отражений сигнала от различного рода объектов, окружающих приемник, например, зданий, разной этажности, крупных объектов и водоемов.
Именно поэтому в городской застройке геодезическую съемку следует проводить с особой аккуратностью. При желании получить действительно качественные измерения необходимо обязательно проверять снятые измерения, выполняя инициализацию на точке повторно и контролировать полученные измерения
Инструментальная ошибка - У любого ГНСС-приемника есть метрологическая характеристика «допустимая СКП измерений длины базиса», которая линейно влияет на измерения. На сложных объектах мы рекомендуем работать от ближайшей станции или устанавливать свою мобильную базовую станцию, максимально сокращая длину базовой линии
Геометрические факторы
Геометрическое расположение спутников в том виде, в котором они представлены приемнику в конкретном месте и в конкретное время, так же влияет на точность расчетов местоположения и времени. За качество геометрии спутников отвечает показатель PDOP.
PDOP – это коэффициент, показывающий снижение точности определения местоположения приемника относительно геометрии расположения спутников на небосводе. Оператор может увидеть его значение на экране контроллера и оценить возможность проведения съемки.
Чем меньше значение PDOP, тем точнее результат вычисления позиции.
PDOP считается очень высоким при значении 3 ед. В этом случае однозначно не рекомендуется проводить измерения в режиме RTK.
У геодезиста есть возможность попробовать снизить показатель PDOP, выключив ряд спутниковых группировок из общего решения и продолжить работу, либо окончательно принять решение о невозможности проведения качественных измерений.
Таким образом, показатель PDOP необходимо контролировать до и во время съемки.
GPS спуфинг
GPS спуфинг – это атака, которая пытается обмануть ГНСС-приемник, передавая в широком диапазоне вещания более мощный сигнал, чем полученный от спутников системы GPS, такой, чтобы быть похожим на ряд нормальных спутников GPS.
Где вероятнее всего можно встретиться с этим явлением?
- Спецобъекты
- Парковки дальнобойщиков/трассы
Что делать в ситуации, когда очевидно влияние GPS-спуфинга?
В таком случае не рекомендуется работать спутниковым приемником и лучшим вариантом является выполнение измерений другим методом, например традиционной тахеометрической съемкой.
Описанные выше примеры возможных ошибок, влияющих на качество измерений, это только верхушка айсберга. Несмотря на технологический прорыв в сфере спутникового оборудования и его доступность, специалисту необходимо иметь фундаментальные знания в области геодезии и всегда помнить одно из основных ее правил – обязательный контроль своих измерений.
Отдельно отметим, что при необходимости использования ГНСС-оборудования для создания съемочного обоснования на объекте, рекомендуется применять метод съемки (режим работы) «Статика», это позволит сократить влияние случайных ошибок и безусловно повысит качество данных относительно метода съемки RTK.
Рекомендуем своевременно проводить поверку/техническое обслуживание оборудования и следить за выходом обновлений программного обеспечения приборов.