Турбоускорение сбора геоданных для кадастра

Работа в RTK от сети базовых станций позволяет снизить расходы исполнителя до 500 тысяч рублей, повысив при этом производительность его труда в 4-5 раз, и гарантирует необходимый уровень точности 1-10 сантиметров при улучшении сходимости результатов

Обычно информация о принципах работы сетей базовых станций (далее – БС), возможностях и преимуществах их использования по сравнению с классическими (устаревающими) методами получения геодезических данных направлена на две целевые группы: инвесторов (будущих владельцев сетей) и потенциальных пользователей.

Мы постараемся осветить вопросы, возникающие у пользователей GPS/ГЛОНАСС-технологий: кадастровых инженеров, геодезистов, изыскателей. Сеть базовых станций – это совокупность постоянно действующих спутниковых (ГНСС) приемников, установленных на пунктах, к которым можно применить следующие требования:

– пункты закреплены на местности;

– пункты схематично расположены в виде сети;

– расстояние между любыми двумя пунктами сети не более 50 километров;

– положение пунктов определено в единой системе координат;

– приемники связаны каналами связи с вычислительным центром;

– пользователям обеспечивается выполнение измерений и определение пространственного положения с одинаковой точностью и в единой системе отсчета.

Один из возможных вариантов схемы сети показан на рисунке 1. Свой собственный базовый приемник не нужен, а достаточно одного ровера.

Действительно, при использовании БС или сети БС пользователю требуется только один полевой приемник (ровер) для определения координат объектов на местности. Привычный базовый приемник заменяется ближайшей БС в сети. Данные передаются через Интернет по GPRS/GSM-каналу в режиме RTK. Также данные каждой БС доступны для скачивания при необходимости выполнить постобработку.

Чем с практической точки отличаются RTK от постобработки? Прежде всего – скоростью. К примеру, определение координат одной точки в RTK занимает не более 5 секунд, тогда как при работе в кинематике с постобработкой измерение одной точки занимает не менее 15 секунд. Соотношение примерно 1:3. Если определяемый объект или граница имеет более сложную форму, чем квадрат, большое число поворотных точек, то такая разница во времени уже оказывает значительное влияние на общую продолжительность работ. Кроме того, начальная инициализация в RTK после включения приемника занимает менее 10 секунд и в среднем 8-10 минут в кинематике.

Работать в RTK от БС гораздо лучше и удобнее.

Точность определения координат в RTK-режиме пользователь видит на экране контроллера непосредственно во время выполнения измерения. Кроме того, точность задается как параметр. При достижении необходимого уровня точности точка может быть сохранена автоматически. При невозможности получить нужную точность пользователь сам принимает решение о сохранении измерения. Происходит это непосредственно в поле.

В кинематике с постобработкой мы следуем определенному алгоритму. Полученную точность мы не знаем до того момента, пока не скачаем данные в компьютер и не произведем их обработку. Только после этого мы получаем оценку точности каждого измерения, и самое главное – ответ на вопрос, достигли мы заданного уровня или нет. Если ответ отрицательный, это значит, что необходимо выполнить повторные измерения – а это дополнительные затраты времени, расходы на транспорт. Наша эффективность резко падает.

БС работают, предоставляют данные в доступном формате, и к ним можно подключиться.

Получить дифференциальную поправку от ближайшей постоянно действующей БС можно в режиме реального времени (RTK), либо в результате постобработки. Для того чтобы подключиться к базовой станции в RTK, необходимы:

– GPS-приемник – ровер (желательно GPS+ГЛОНАСС),

– GSM/GPRS-модем,

– сим-карта,

– контроллер с программным обеспечением, позволяющим подключаться к сетям БС и управлять приемником. Одним из наиболее распространенных программных продуктов является SurvCE.

Отличительной особенностью ПО является возможность SurvCE поддерживать работу с приемниками всех известных производителей ГНСС-оборудования.

Получив от провайдера услуги (владельца БС или сети БС) настройки для доступа и оплатив один из существующих тарифов, можно приступать к съемке. Предварительно, до начала работ, важно проверить, какой из действующих сотовых операторов связи имеет лучшее покрытие в районе работ. Его сим-карте следует отдать предпочтение.

Для постобработки данных обычно предлагается два варианта:

– пользователь скачивает с ресурса сырые данные и считает сам;

– отправляет свои данные провайдеру услуг и получает рассчитанные координаты измеренных точек.

Для работы в постобработке достаточно иметь приемник (чаще – режим статики). Иногда дополнительно нужен контроллер (для работы в кинематике). Какова стоимость обслуживания?

В качестве примера платного сервиса можно привести временные расценки на предоставление измерительной и корректирующей информации СНГО Москвы в период ее опытной эксплуатации:

1. Измерительная информация: одна базовая станция, один час наблюдений с дискретностью 5 секунд – 169 рублей (без НДС).

2. Корректирующая информация для режимов реального времени.

Один час – 590 рублей (без НДС).

3. Обработка результатов наблюдений пользователей с оформлением технического паспорта, одна точка:

– только плановые координаты – 550 рублей;

– плановые координаты и высота – 678 рублей.

В случае если организация планирует приобрести собственную станцию и подключить ее к Интернету для передачи поправки, то к ней также можно подключить неограниченное число роверов. Единственными затратами в этом случае будут ежемесячные расходы в пределах 150-300 рублей на оплату безлимитного Интернета для одного ровера. В качестве базовой станции может быть установлен приемник Altus APS-U. Ожидаемая стоимость решения около 400 тысяч рублей. Подобная БС может быть полностью настроена и управляться через web-интерфейс, например через браузер Internet Explorer или Google Chrome.

Какие сети уже работают в Московской области?

ОАО «Госземкадастрсъемка» – ВИСХАГИ, СНГО Москвы (Мосгоргеотрест) и СТП МОБТИ предоставляют платные сервисы. Руснавгеосеть работает в тестовом режиме.

Как происходит связь с БС?

Связь ровера с БС осуществляется через Интернет при помощи GSM/GPRS-модема.

Какое оборудование необходимо для выполнения работ, чтобы получать поправку от БС в RTK, и сколько оно стоит?

Производительный ровер с GSM/GPRS-модемом и контроллером – стоимость ГНСС-ровера колеблется в диапазоне 300-500 тысяч рублей, контроллеры с установленной специализированной программой – 75-250 тысяч рублей в зависимости от назначения.

Подходит ли мне решение с использованием БС, если я использую местную систему координат (СК)?

БС работают для максимального удобства пользователей. Перед запуском сети в коммерческую эксплуатацию координаты каждого базового пункта определяются методом совместного уравнивания в нескольких системах координат. Поэтому поправки на оборудование пользователей, как правило, передаются уже в наиболее часто используемых местных СК. Например, в сети БС Мосгоргеотрест. Дифференциальные поправки передаются и в МСК-50, и в МСК города Москвы.

Современное программное обеспечение для управления БС позволяет создавать несколько точек подключения (mount points), через которые поправки могут передаваться по разным протоколам (RTCM, CMR) и в нескольких СК одновременно. Каждый из нас пользовался стационарным телефоном, теперь мы все пользуемся мобильными телефонами. С каждым днем растет число пользователей смартфонов с возможностью подключения к Интернету. Такое движение к использованию более прогрессивных технологий и в геодезии рассматривается как естественный процесс, который расширяет возможности использования оборудования и повышает комфорт. Например, сегодня GPS+ГЛОНАСС-приемники Altus позволяют выполнять координирование здания, находясь вплотную к нему. То же самое касается и леса: опытные пользователи GPS-технологий обходили стороной высокие деревья, а теперь кромка леса легко и быстро координируется спутниковым приемником, а отдельно стоящие деревья перестали являться значимой помехой.

Тем не менее стоимость современного спутникового оборудования довольно высока. Поэтому любая покупка должна быть экономически обоснованной, так как экономия на оборудовании и (или) трудозатратах измеряется сотнями тысяч рублей. Давайте рассмотрим несколько возможных сценариев.

Экономия составляет 500 тысяч рублей, или 5-10 лет работы от сетей БС.

Ситуация 1. Необходимость использования спутниковых методов в организации назрела. ГНСС-приемники будут покупаться впервые. Вместо стандартной схемы «база-ровер» мы получаем новую систему «мультибаза-мультировер», где пользователю нужно иметь только один приемник – ровер, так как вместо базы он будет использовать платную БС или сеть БС. Прямая экономия за счет того, что покупается один приемник вместо двух, составляет от 300 до 500 тысяч рублей в зависимости от типа и класса оборудования.

Ежемесячные затраты на GPRS-Интернет – 300 рублей и затраты на получение поправки в режиме реального времени при ежедневной работе составят около 4500 рублей в месяц. Это позволяет пользователю на сэкономленные, скажем, 450 тысяч рублей выполнять работы с высокой скоростью в течение примерно 10 лет.

Экономия составляет 500 тысяч рублей в год, или один инженер вместо двух.

Ситуация 2. Организация работает стабильно и использует технологии спутниковых наблюдений. Обновив парк оборудования по системе trade-in, организация достигает повышения производительности в 3-4 раза за счет ускорения процесса съемки при использовании RTK. Если стоит задача развития организации, то мы можем рассматривать инвестиции как возможность увеличения объема работ в 3-4 раза существующими силами.

С другой стороны, повышение производительности полевых и камеральных работ в 3-4 раза означает, что необходимый объем работ может быть выполнен не бригадой из двух геодезистов, а одним специалистом. Прямая экономия на заработной плате из расчета 40 тысяч рублей в месяц дает 500 тысяч рублей прибыли в год. Своя база + неограниченное число роверов.

Ситуация 3. Есть спутниковое оборудование (несколько роверов). Есть постоянный объем работ. Расходы на платные сервисы значительно возрастают, так как платить надо за каждый ровер отдельно. В таком случае целесообразным будет установить собственную БС и подключить ее к Интернету; выполнить геодезическую привязку. После этого можно работать по схеме «база-мультировер». Несколько пользователей работают от одной БС. При такой схеме работы возникает косвенная экономия за счет отсутствия абонентской платы за пользование чужой сетью БС. При цене приобретаемой БС, например, в 400 тысяч рублей ее стоимость окупается за 2-3 года. Интерактивность.

В момент выполнения измерения уже известно, удовлетворяет ли оно заданной точности и будет ли сохранено в памяти прибора.

Отсутствие камеральной обработки.

Напрямую из контроллера осуществляется экспорт данных или CAD-проекта в программу создания планов для дальнейшего оформления.

Сходимость данных.

Разные пользователи, работающие в одном и том же районе, имеют 100 %-ю сходимость результатов, благодаря тому, что работают от одних базовых пунктов. Кроме того, отсутствуют ошибки уравнивания и пересчета координат.

Увеличение территории съемки.

Если при использовании одиночной БС можно работать на максимальном удалении 30-50 километров, то при работе от сети БС площадь съемки становится равна площади покрытия сети. Это могут быть сотни квадратных километров.

Расширение применения метода.

Раньше спутниковые методы использовались только для создания базисов, с которых в дальнейшем велась тахеометрическая съемка при помощи оптических приборов. При работе в RTK пользователи могут выполнять съемку любой территории практически без ограничений, заменяя традиционную бригаду из двух специалистов с тахеометром одним со спутниковым приемником. Рассмотренные примеры показывают, что будущее – за системами БС, которые, по-видимому, будут объединяться, образуя региональные или даже федеральные сети БС. Использование БС уже сегодня позволяет в разы ускорять процесс сбора данных и ликвидировать долгий процесс постобработки, повышая достоверность и сходимость результатов. В конце концов, самое важное для геодезиста в поле – это получить надежные данные, а значит – гарантированно хороший результат.

Мы будем рады наладить с читателями обратную связь, ответить на вопросы и обменяться опытом. В следующей статье мы постараемся затронуть наиболее интересующие пользователей темы, касающиеся спутникового оборудования и технологии выполнения работ.