ГЛАВА 6. МЕТОДЫ ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО И НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

6.1. Создание топографических основ

6.1.1. Топографические основы геологических, геофизических и других карт создаются:

- по имеющимся топографическим картам;

- по материалам аэрофотосъемки;

- по материалам специализированных топографических съемок.

6.1.2. Точность и содержание топографических основ масштабов 1:25 000 и мельче должны соответствовать требованиям инструкций и наставлений по составлению и подготовке к изданию геологических карт соответствующих масштабов.

Точность и содержание топографических основ геофизических карт всех масштабов, а также геологических и других специальных карт масштабов 1:10 000 и

крупнее определяются техническим проектом.

6.1.3. При оформлении топографических основ используются условные знаки и образцы шрифтов, принятые для оформления топографических карт (планов) соответствующих масштабов.

Разграфка, номенклатура, размеры рамок листов (трапеций) и зарамочное оформление топографических основ масштабов 1:10 000 и мельче должны соответствовать топографическим картам этих же масштабов. Для топографических основ масштабов 1:5000 и крупнее используются прямоугольная разграфка и зарамочное оформление, применяемые для топографических планов этих же масштабов.

6.1.4. Оригиналы топографических основ составляются на чертежной бумаге или фотобумаге, наклеенной на жесткую основу, либо на малодеформирующемся пластике и хранятся в геологоразведочной организации.

Для производственной цели используются копии, изготовленные с оригиналов топографических основ.

6.1.5. Создание топографических основ по топографическим картам осуществляется фотомеханическим или оптико-механическим методами. В отдельных случаях могут применяться методы пантографирования и копирования.

6.1.6. Фотомеханический метод является основным и включает следующие процессы:

- подготовку исходных материалов;

- изготовление негативов и синих (голубых) копий;

- вычерчивание элементов содержания и зарамочного оформления.

В процессе подготовки исходного материала устраняется его деформация, поднимаются черным цветом гидрография и плохо читаемые элементы содержания и рельефа, проводится необходимая генерализация.

Фотографирование выполняется фоторепродукционными аппаратами на фотопленку с малодеформирующейся основой. В процессе репродуцирования красочного оттиска должны применяться светофильтры, обеспечивающие одинаковую контрастность всех элементов его нагрузки.

Синие (голубые) копии изготавливаются на бумаге, матированном пластике или на пластике с гравировальным слоем.

Вычерчивание отобранных элементов содержания топографической основы выполняется черной тушью. На пластике с гравировальным слоем вместо вычерчивания выполняется гравирование специальными инструментами.

6.1.7. Оптико-механический метод применяется в тех случаях, когда требуется обновить содержание топографической карты.

Составление топографических основ с одновременной корректурой осуществляется на универсальном топографическом проекторе УТП-2, а при использовании материалов аэрофотосъемки - на радиан-пантографе РП-3.

6.1.8. Пантографирование и копирование применяются лишь в случаях отсутствия фоторепродукционного оборудования или универсальных топографических проекторов.

Пантографирование производится, как правило, на уменьшение, а копирование - без изменения масштаба исходного материала. В процессе пантографирования и копирования может осуществляться разгрузка содержания исходного материала.

6.1.9. Создание топографических основ по материалам аэрофотосъемки осуществляется в случае отсутствия топографических карт требуемых масштабов или при необходимости их обновления.

Для указанных целей применяются имеющиеся материалы аэрофотосъемки последних лет, выполненные аэрофотоаппаратами с f = 50-200 мм. Для обновления содержания имеющихся топографических карт могут применяться материалы малоформатной аэрофотосъемки, выполненные аэрофотоаппаратами с f = 100 мм и размером кадра 7x8 см.

Соотношения масштабов материалов аэрофотосъемки и создаваемых топографических основ определяются возможностями имеющихся фотограмметрических приборов и должны находиться в пределах 0,4-4,0.

6.1.10. Специализированные съемки применяются для создания топографических основ масштабов 1:5000 и крупнее.

В результате специализированных съемок допускается создавать топографические основы:

- с разреженной контурной нагрузкой;

- без изображения рельефа или с упрощенным показом его на плане.

Точность и содержание указанных топографических основ должны обосновываться в техническом проекте, а при необходимости - согласовываться с организациями-потребителями геологоразведочной продукции.

Специализированные съемки выполняются теми же методами, что и обычные топографические съемки: мензульным, тахеометрическим и аэрофототопографическим (стереотопографическим и комбинированными способами).

6.1.11. По завершении работ представляются следующие материалы:

- оригиналы топографической основы;

- журналы полевых наблюдений, кальки высот и контуров;

- выкопировки по рамкам для сводки со смежными листами;

- краткий отчет о выполненной работе.

6.2. Перенесение в натуру проектного положения объектов геологоразведочных наблюдений и определение их планово-высотного положения с использованием топографических карт и материалов аэрофотосъемки

6.2.1. Перенесение в натуру проектного положения объектов геологоразведочных наблюдений и определение их планово-высотного положения осуществляется с использованием тиражных оттисков топографических карт, как правило, не бывших в употреблении. При этом масштаб топографических карт не должен быть мельче масштаба отчетной специальной карты.

В дополнение к топографическим картам при перенесении в натуру проектного положения объектов геологоразведочных наблюдений и определения их планово-высотного положения должны использоваться материалы аэрофотосъемки последних лет. Масштаб используемых для указанных целей материалов аэрофотосъемки не должен быть мельче масштаба топографической карты более чем в 1,5 раза.

6.2.2. При отсутствии обновленных топографических карт, а также в малоконтурных районах, если это целесообразно с технико-экономической точки зрения, может выполняться специальная аэрофотосъемка в соответствии с требованиями настоящей Инструкции.

6.2.3. В состав работ по перенесению в натуру проектного положения объектов геологоразведочных наблюдений по топографическим картам входят:

- измерения на карте величин углов (азимутов) и длин линий, которые необходимо отложить на местности от исходного пункта (ориентира или четкого контура) до проектной точки, если она не совмещена с исходным пунктом (ориентиром или четким контуром);

- отыскание (опознавание) на местности исходного пункта (ориентира или четкого контура);

- определение местоположения проектной точки (если она не совмещена с ориентиром или четким контуром) по данным величин углов (азимутов) и длин линий, измеренным на карте;

- закрепление проектной точки на местности;

- занесение данных о местоположении проектной точки в соответствующий список (ведомость).

При использовании в процессе перенесения в натуру проектного положения объектов геологоразведочных наблюдений материалов аэрофотосъемки в состав работ дополнительно включается перенесение проектных точек с карты на эти материалы.

6.2.4. В состав работ по определению планово-высотного положения объектов геологоразведочных наблюдений по топографическим картам входят:

- опознавание на местности четких контуров и ориентиров, изображенных на топографической карте (аэрофотоснимке);

- измерение на местности (для случаев несовмещения ориентиров и контуров с определяемыми точками) линейных и угловых величин, характеризующих взаимное положение опознанных контуров и определяемых точек;

- нанесение определяемых точек на топографическую карту или аэрофотоснимок (для случаев несовмещения ориентиров и контуров с определяемыми точками) по данным измерений на местности;

- снятие с карты плановых координат и высотных отметок определяемых точек;

- составление списка (ведомости) координат и высотных отметок точек, определенных по карте.

При использовании в процессе определения планово-высотного положения объектов геологоразведочных наблюдений материалов аэрофотосъемки в состав работ дополнительно включается перенесение определяемых точек с аэрофотоснимка на карту.

Если определению планово-высотного положения подлежат объекты геологоразведочных наблюдений без предварительного перенесения в натуру их проектного расположения, то в состав работ дополнительно включается и закрепление их на местности.

6.2.5. Закрепление проектной (или определяемой) точки на местности выполняется согласно требованиям гл.5 настоящей Инструкции. В случаях, когда перенесение в натуру проектных точек выполняется в комплексе с геологоразведочными работами, они обозначаются на местности простейшими временными знаками (по типу знаков, применяемых для закрепления рядовых пикетов).

6.2.6. Все измерения на карте и местности выполняются с контролем ("в две руки" на карте и с избыточными линейно-угловыми измерениями на местности).

Погрешность измерений не должна превышать 0,2 мм в положении на карте проектной или определяемой точки. При расстояниях между проектными или определяемыми точками 200 м и менее они связываются непосредственными измерениями на местности с относительной погрешностью не более 1:100.

6.2.7. Контроль опознавания должен обеспечиваться в основном сходимостью результатов избыточных измерений по взаимному положению опознанных контуров и определяемых точек. В случаях невозможности выполнения избыточных измерений из-за отсутствия достаточного количества контуров опознавание должно осуществляться дважды, разными исполнителями.

6.2.8. По завершении работ сдаче подлежат:

- схемы расположения вынесенных в натуру (определенных в планово-высотном отношении) объектов геологоразведочных наблюдений;

-журналы (ведомости) измерений по карте и на местности;

- топографические карты и аэрофотоснимки с нанесенными на них вынесенными в натуру или определенными в планово-высотном отношении точками;

- список (каталог, ведомость) плановых координат и высотных отметок объектов геологоразведочных наблюдений;

- краткая пояснительная записка о выполненных работах.

6.3 Определение планово-высотного положения объектов геологоразведочных наблюдений линейно-угловыми измерениями и нивелированием

6.3.1. При определении планового и высотного положения объектов геологоразведочных наблюдений могут использоваться:

- триангуляционные построения;

- линейно-угловые засечки;

-теодолитные ходы;

- одиночные магистральные и профильные линии (ходы), а также системы магистральных и профильных линий (ходов);

- тригонометрическое (геодезическое) и геометрическое нивелирование.

6.3.2. Триангуляционные построения применяются, как правило, для создания съемочного обоснования топографических съемок в масштабах 1:5000-1:500 и для сгущения сетей исходных пунктов для разбивочно-привязочных работ на участках разведки месторождений.

Триангуляционные построения создаются в виде сплошных сетей, цепочек треугольников или вставок отдельных пунктов. Сплошные сети триангуляции должны опираться не менее чем на две исходные стороны и не менее чем на три исходных геодезических пункта. Цепочка треугольников должна опираться не менее чем на две исходные стороны и не менее чем на два исходных геодезических пункта.

В качестве исходных сторон и пунктов используются стороны и пункты сетей высших (по отношению к создаваемым сетям) классов или разрядов. Исходные стороны могут быть заменены измеряемыми для этих целей базисами.

Углы в триангуляционных построениях измеряются круговыми приемами с перестановкой лимба между полуприемами на 1-2° при применении теодолитов Т2, Т5 (и им равноточных) и на 90° - ТЗО (и ему равноточных). В измеренные на пункте (точке) углы вводятся поправки за центрировку и редукцию, если значения линейных элементов приведения превышают 2 мм в сетях 1-го и 2-го разрядов или 1:10 000 длин линий в съемочных и исходных для разбивочно-привязочных работ сетях.

Основные требования к триангуляционным построениям приведены в табл.6.1.

6.3.3. Линейно-угловые засечки (прямые, обратные, комбинированные аналитические и графические) применяются для тех же целей, что и триангуляционные построения, а также для непосредственного определения планового положения объектов геологоразведочных наблюдений.

Прямая засечка выполняется не менее чем с трех исходных пунктов, при этом углы между направлениями при определяемом пункте (точке) не должны быть менее 30° и более 150°.

Определение пунктов (точек) обратной засечкой выполняется не менее чем по четырем исходным пунктам при условии, что определяемый пункт (точка) не находится около окружности, проходящей через три исходных пункта. Допускается в качестве четвертого исходного пункта использовать промежуточную точку, определенную обратной засечкой по трем исходным пунктам, с измерением расстояния до этой точки.

Комбинированная засечка выполняется с использованием не менее чем трех исходных пунктов.

Графические засечки выполняются с использованием мензулы на топографических картах (планах) и фотопланах масштабов не мельче масштаба отчетной специальной карты.

Плановые координаты объектов геологоразведочных наблюдений, расположенных на расстоянии до 100 м от исходных пунктов, допускается определять полярным способом (с измерением двух примычных углов на исходные пункты и расстояния до определяемой точки в прямом и обратном направлениях).

6.3.4. Теодолитные ходы прокладываются для создания съемочного обоснования топографических съемок и для непосредственного осуществления разбивочно-привязочных работ с предельными относительными погрешностями 1:2000, 1:1000 и 1:500.

Таблица 6.1

Показатели	Триангуляция
Показатели	1-й разряд	2-й разряд	Съемочные сети и исходные сети для разбивочно-привязочных работ
Длина стороны треугольника, км	?5,0	?3,0	?0,15
Минимально допустимая величина угла, угловых градусов:
в сплошной сети	20	20	20
связующего в цепочке треугольников	30	30	20
и во вставке
Максимальное число треугольников между исходными (базисными) сторонами	10	10	20, 17, 15, 10 для м-бов съемок (работ) 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 соответственно
Минимальная длина исходной (базисной) стороны, км	1	1	0,20
СКП измерения углов, вычисленная по невязкам в треугольниках, угловых секунд	?5	?10	?30
Предельная допустимая невязка в треугольнике, угловых секунд	20	40	90
Предельная относительная погрешность исходной (базисной) стороны	1:50000	1:20000	1:5000
Предельная относительная погрешность определения стороны в наиболее слабом месте	1:20000	1:10000	1:1000

Окончание табл.6.1

Показатели	Триангуляция
Показатели	1-й разряд	2-й разряд	Съемочные сети и исходные сетидля разбивочно-привязочных работ
Число круговых приемов при измерении углов теодолитами:
Т2 и ему равноточными	3	2	2
Т5 и ему равноточными	4	3	2
ТЗО и ему равноточными	-	-	2
Допустимые расхождения между результатами наблюдений на начальное направление в полу приемах, а также приведенных направлений в приемах:
Т2 и ему равноточными	8"	8"	20"
Т5 и ему равноточными	0,2'	0,2'	20"
ТЗО и ему равноточными	-	-	45"

Теодолитные ходы, как правило, должны прокладываться между исходными пунктами. В целях привязки объектов геологоразведочных наблюдений допускается проложение замкнутых (с опорой на один исходный пункт), а также висячих теодолитных ходов протяженностью не более 1 км и с числом линий не более четырех.

Углы в теодолитных ходах измеряют теодолитами не менее 30-секундной точности одним полным приемом, а длины линий - светодальномерами, оптическими дальномерами, светодальномерными насадками, электронными тахеометрами ТЭ, редукционными тахеометрами ТД, дальномерами двойного изображения Д-2, ДНР-5, длиномерами типа АД в одном направлении или в прямом и обратном направлениях стальными лентами, рулетками и другими приборами, обеспечивающими требуемую точность измерений.

При проложении теодолитных ходов с предельной относительной погрешностью 1:500 линии измеряются стальными лентами, рулетками, мерными тросиками (шнурами) в одном направлении с контролем расстояния по дальномерным нитям геодезического инструмента.

Одновременно с измерением горизонтальных углов измеряются одним приемом вертикальные углы и вводятся поправки за приведение длин линий к горизонту при углах наклона более 1,5° в теодолитных ходах с относительными погрешностями 1:2000, 1:1000 и более 5° в теодолитных ходах с относительной погрешностью 1:500.

Если на измеряемой по частям линии имеется несколько точек перегиба, то углы наклона измеряются на каждом отрезке, ограниченном точками перегиба.

Основные требования к теодолитным ходам приведены в табл.6.2.

6.3.5.Магистральные и профильные линии прокладываются по заданному направлению с целью перенесения в натуру проектного положения сети точек (объектов) геологоразведочных наблюдений и определения их планово-высотного положения.

Магистральные линии представляют собой, как правило, вытянутый теодолитный ход с углами, близкими к 180°. Вершины углов, значения которых отличаются от 180° более чем на 1', считаются точками излома магистральной линии.

Прямолинейные участки магистральных линий провешиваются с помощью теодолита 30-секундной и более высокой точности при двух положениях вертикального круга. Углы излома магистральных линий измеряются одним полным приемом с точностью, предусмотренной для проложения теодолитных ходов. Линии измеряются с соблюдением требований, указанных в п.6.3.4.

На магистральных линиях через установленные в техническом проекте интервалы закрепляются пикетные точки, согласно требованиям гл.5 настоящей Инструкции.

В точках пересечения магистральной и профильных линий задаются направления профиля с погрешностью не более 4'. Заданное направление профиля (в одну или обе стороны от магистрали) отмечается на местности вехой, установленной на расстоянии не менее 100 м от магистральной линии.

Длина магистральной линии, включая привязочные ходы, не должна превышать значений, установленных для теодолитных ходов и приведенных в табл.6.2. Магистральная линия должна привязываться к геодезическим пунктам, расположенным на расстоянии от нее менее 1 км.

Полевые измерения при проложении магистральных линий записываются в журнал теодолитных ходов. Записи по разбивке пикетажа на магистральной линии производятся в тех же журналах или в пикетажной книжке.

Профильные линии прокладываются прямолинейно по заданному в техническом проекте направлению.

Профили должны опираться на магистральные линии или привязываться к исходным пунктам или точкам съемочного обоснования.

Таблица 6.2

Показатели	Поисковые и поисково-оценочные работы с составлением отчетных карт в м-бах		Разведочные работы с составлением отчетных карт и топографические съемки в м-бах
Показатели	1:50 000- 1:25 000	1:10 000	1:5000	1:2000	1:1000	1:500
Предельная относительная погрешность хода	1:500	1:500	1:1000;	1:1000;	1:1000;	1:1000;
Предельная относительная погрешность хода			1:2000	1:2000	1:2000	1:2000
Предельная длина хода, км
между исходными пунктами	20	5	2,0;4,0	1,0;2,0	0,6;1,2	0,3;0,6
между узловыми точками	15	7	1,5;3,0	0,7;1,5	-	-
Длина линий, м	20-500	20-500	20-350	20-350	20-350	20-350
Допустимые расхождения между двойными измерениями:
в значениях линий	-	-	1:1000;	1:1000;	1:1000;	1:1000;
в значениях линий	-	-	1:2000	1:2000	1:2000	1:2000
в значениях углов	1,0'	1,0'	45"	45"	45"	45"
Допустимая угловая невязка	1,5' vn	1,5' vn	1'vn	1'vn	1'vn	1'vn

Примечания.

1. n - число углов в ходе.

2.При измерениях светодальномерами линий ходов, прокладываемых для привязки объектов геологоразведочных наблюдений, их длины могут быть увеличены до 800 м.

Нивелирование выполняется в одном направлении при соблюдении следующего порядка работы на станции:

- отсчеты по черной и красной сторонам задней рейки;

- отсчеты по черной и красной сторонам передней рейки.

Допускается применение односторонних реек, при этом превышения на станции определяют при двух горизонтах нивелира. Расхождения превышений на станции не должны превышать 5 мм.

Расстояния от прибора до реек на станции должны быть по возможности равными и не превышать 200 м.

Невязки нивелирных ходов или замкнутых полигонов (мм) не должны превышать значений, вычисленных по формуле

где L - длина хода (полигона), км.

На местности со значительными углами наклона, когда число станций на 1 км хода более 25, допустимая невязка (мм) подсчитывается по формуле

где n - число штативов в ходе (полигоне).

В процессе геометрического нивелирования попутно передаются отметки на характерные точки рельефа и объекты, отмеченные в пикетажных журналах при проложении магистральных и профильных линий. Эти объекты и точки включаются в ход как промежуточные.

6.3.8.В результате завершения полевых и камеральных работ по определению планово-высотного положения объектов геологоразведочных наблюдений сдаче подлежат:

-схемы привязки (определения планового и высотного положения) пунктов и точек;

- журналы полевых наблюдений (измерений);

- материалы поверок инструментов и компарирования мерных приборов;

- ведомости вычисления и уравнивания координат и высот;

- каталоги (списки) координат и высот пунктов (точек);

- краткая пояснительная записка по исполненным работам.

6.4 Определение координат с помощью глобальных спутниковых навигационных систем [6]

6.4.1. Под спутниковой навигационной системой (СНС) понимают комплекс наземных и космических устройств, предназначенных в основном для определения координат подвижных и стационарных объектов на поверхности Земли и в воздушном пространстве, в котором базисными опорными станциями - носителями координат и объектами наблюдения - являются навигационные искусственные спутники Земли (НИСЗ).

СНС подразделяются на низкоорбитальные типа "Цикада" (Россия) и NNSS Тrаnsit (США) и среднеорбитальные типа ГЛОНАСС (Россия) и GРS NАVSТАR (США).

СНС состоят из трех подсистем:

- наземной - контроля и управления;

- орбитальной - НИСЗ;

- пользователей (потребителей) - неограниченное число спутниковых приемников (СП).

Низкоорбитальные СНС обеспечивают измерения длительностью до 12 мин с интервалом 0,5-1,5 ч в зависимости от географического положения объекта.

Среднеорбитальные СНС обеспечивают определение местоположения практически непрерывно с минимальным интервалом выдачи информации 0,25 с.

Наиболее прогрессивными средствами навигационно-геодезического обеспечения являются среднеорбитальные ГЛОНАСС и GPS, особенно при их совместном использовании.

Основные сравнительные характеристики ГЛОНАСС и GPS приведены в табл.6.5.

6.4.2. Определение координат стационарных и подвижных объектов посредством СНС осуществляется двумя основными методами: абсолютным и относительным.

Метод абсолютных определений предполагает получение координат одним СП (стандартный режим) в единой системе координат, носителем которой является комплекс станций наземной подсистемы контроля и управления. При этом реализуется классический метод пространственной линейной засечки положения приемника относительно НИСЗ.

Метод относительных определений (дифференциальный режим) выполняется посредством НИСЗ и минимум двух приемников сигналов, один из которых совмещен с определяемым объектом, а второй устанавливается на опорном пункте с известными координатами и служит для получения поправок дифференциальной коррекции.

Поправки дифференциальной коррекции вычисляются как разности между истинными и определяемыми значениями координат базовой (опорной) станции или как разности псевдодальностей, вычисленных по координатам и измеренных на базовой станции. Поправки вводятся в координаты или псевдодальности, полученные на определяемом пункте.

Относительный метод обеспечивает получение координат определяемых пунктов в системе координат, к которой относится опорный пункт.

6.4.3. При реализации методов абсолютных и относительных определений координат СП используются в основном в трех режимах работы: статическом, кинематическом и динамическом.

Таблица 6.5

Характеристика	ГЛОНАСС	GPS
Кол-во спутников в полностью развернутой орбитальной группировке	24	24
Кол-во орбитальных плоскостей	3	6
Высота орбит над поверхностью Земли, км	19100	20180
Наклонение орбит, ...°	64,8	55
Период обращения, ч-мин	11-15	11-58
Диапазон рабочих частот, МГц:
L1	(1602,5626...1615,5) ±0,5 1246,4375...1256,5	1575,42±1 1227,6
L2	(1602,5626...1615,5) ±0,5 1246,4375...1256,5	1575,42±1 1227,6
Способ разделения сигналов спутников	Частотный	Кодовый
Скорость передачи информационных данных, бит/с	50	50
Координатная система	СГС-90 (ПЗ-90)	WGS-84

Навигационные спутниковые приемники (пониженной точности)

Ожидаемая СКП определения плановых координат, м		ГЛОНАСС	GPS
Статический режим	абсолютный	±30	±50
Статический режим	относительный	± (2-10)	±(1-5)
Кинематический режим	абсолютный	±50	±80
Кинематический режим	относительный	± (10-40)	± (10-30)

Геодезические спутниковые приемники (высокой точности)

Ожидаемая СКП определения плановых координат, см+см/км		ГЛОНАСС	GPS
Статический режим	плановые координаты	± (1-3)+0,1*	±0,5+0,1
Статический режим	высота	—	±1,0+0,2
Кинематический режим	плановые координаты	±30+0,1*	±2+0,1
Кинематический режим	высота	—	±2+0,2

*Находится в стадии разработки.

В статическом режиме определение координат производится на неподвижном основании в течение некоторого времени (от секунд до часов) с последующей математической обработкой многократных измерений.

Кинематический режим предполагает выполнение спутниковых определений в движении. В этом режиме необходима точная привязка определяемых координат к шкале единого времени.

Динамический режим отличается от кинематического тем, что СП синхронно работает в комплексе с другой навигационной аппаратурой, например, использующей информацию от инерциальных датчиков. Такой комплекс позволяет выполнять надежные и непрерывные определения координат быстродвижущихся транспортных средств.

6.4.4. В зависимости от времени получения дифференциальных поправок при использовании относительного метода различают два основных способа спутниковых определений: получение скорректированных координат в процессе совместной камеральной обработки (постобработки) измерений на опорном и определяемом пунктах (псевдодифференциальный) и в реальном масштабе времени.

При псевдодифференциальном способе следует записать измеренные данные на магнитный носитель (накопитель) и затем при камеральной обработке скорректировать ранее накопленные измерения.

Если точные координаты необходимы и данный момент, например, для осуществления точной навигации, то следует использовать дифференциальный режим в реальном времени. В этом случае поправки непрерывно вычисляются на опорной станции и передаются на мобильную станцию по каналу радиосвязи.

Если точное местоположение мобильной станции нужно знать на опорной станции (диспетчерская система), то применим инверсный дифференциальный режим в реальном времени. При этом координаты мобильной станции по радиоканалу передаются на опорную станцию, где уточняются.

6.4.5. По типу корректируемой геодезической информации оба вышеназванных способа разделяют на два вида: коррекции координат и коррекции первичных навигационных параметров.

При выполнении коррекции координат (координатный способ) непосредственно корректируются координаты мобильной станции. Поправки получают на базовой станции как разности между истинными (эталонными) и определяемыми СП координатами. Необходимым условием реализации координатного способа является использование идентичных созвездий НИСЗ для вычисления местоположения на опорном и определяемом пунктах. При полном развертывании орбитальных группировок спутниковых систем (когда одновременно в зоне видимости СП могут находиться более четырех НИСЗ), выполнение условия относительно продолжительного совпадения рабочих созвездий НИСЗ на опорном и определяемом пунктах становится затруднительным из-за довольно частой смены НИСЗ в созвездии (при заданном геометрическом факторе). Поэтому реализация координатного способа относительных определений трудновыполнима.

При выполнении коррекции первичных навигационных параметров (псевдодальностей, псевдоскоростей) на базовой станции вычисляются поправки к измеренным навигационным параметрам по всем видимым НИСЗ. Для этого одновременно с измерениями навигационных параметров находят их расчетные значения, используя данные эфемерид и истинные координаты базовой станции. Разности между измеренными и расчетными значениями используются в качестве дифференциальных поправок.

6.4.6. СП является основной частью аппаратуры потребителя СНС. В зависимости от получаемой точности и дополнительных возможностей приемники можно условно разделить на три типа.

К первому типу относятся навигационные кодовые приемники пониженной точности. Они, как правило, имеют порты ввода/вывода для связи с персональным компьютером, что позволяет загружать и считывать данные о путевых точках, выполнять длительные накопления данных. Современные приборы данного тина обычно позволяют производить определения координат относительным методом с постобработкой и в реальном времени. Средняя квадратическая погрешность определения координат такими приемниками в статическом режиме (на неподвижном основании) практически составляет абсолютным методом (при отсутствии режима ограниченного доступа) 15-30 м, в режиме ограниченного (селективного) доступа 50 м, а относительным методом 2-10 м.

Спутниковые кодовые приемники второго типа (средней точности) оснащаются более мощным программным обеспечением. Они имеют следующие дополнительные возможности:

- обеспечение работы относительным методом с постобработкой и в реальном времени;

- большая встроенная память, например, хранения более 9000 трехмерных определений координат.

Приборы данного типа позволяют получать координаты с точностью до 1-5 м (в дифференциальном режиме) за счет дополнительного аппаратно-программного обеспечения.

К третьему типу относятся высокоточные (геодезические) приемники, которые практически могут обеспечивать погрешность линейных измерений 5 мм + 1*10^-6D, где D - длина базовой линии (5-10 км).

В кинематическом режиме точность определения координат СП зависит в основном от следующих факторов: скорости носителя аппаратуры (подвижного объекта), интервала выдачи информации приемником, возможностей временной синхронизации информации.

По результатам исследований СП пониженной точности (навигационных) на летательных аппаратах типа Ан-2 и Ми-8 в стандартном режиме измерений СКП определений плановых координат составляет 50-80 м; при реализации метода относительных определений - 15-40 м.

Все СП подлежат метрологической аттестации и сертификации в соответствии с действующими положениями, нормативными документами и законами Российской Федерации [1-4, 5, 10, 11].

Правила эксплуатации и установки СП излагаются в технической документации, входящей в комплект прибора.

Сведения о некоторых типах отечественных и зарубежных приемников приводятся в прил.2.

6.4.7. К дополнительным устройствам и оборудованию спутниковой аппаратуры потребителей относятся: внешние антенны и антенные усилители, пульты дистанционного управления, накопители информации, зарядные устройства источников питания, радиоблоки и устройства формирования, передачи и приема поправок дифференциальной коррекции, выносные пилотажно-навигационные приборы - индикаторы, контроллеры для временной синхронизации и сопряжения с геофизической, навигационной и аэрофотосъемочной аппаратурой и геодезическими датчиками информации, соединительные и антенные кабели, переходники, устройства защиты приемников по цепям питания, приспособления для установки, крепления и переноски аппаратуры, измерительные рулетки и т.п.

Список дополнительных устройств и оборудования обычно помещается в каталогах и рекламных проспектах фирм-изготовителей СП.

6.4.8. Встроенные (внутренние) программы СП обеспечивают выполнение разнообразных функций в соответствии с режимами их работы: вычисление (в различных системах относимости и мерах измерений) координат и навигационных параметров, коррекцию координат, подготовку маршрутных данных, вождение по маршруту, двустороннюю связь с компьютером и т.д. Программы обеспечивают запись в память СП альманаха спутниковой системы, выдачу на компьютер или табло (экран) приемника информации о состоянии орбитальной группировки, расчет геометрического фактора и оптимальных рабочих зон видимости спутников.

6.4.9. Внешние программы управления приемником с последующей разнообразной обработкой данных созданы для решения в комплексе с персональным компьютером конкретных топографо-геодезических и навигационных задач. Они управляются системами "меню" и манипуляторами типа "мышь".

Внешние программы входят в комплект приемника или поставляются отдельно.

6.4.10. Применительно к топографо-геодезическим работам внешние прикладные программы обеспечивают решение следующих задач:

- планирование работ;

- запись данных с необходимого количества спутников;

- автоматическое создание файлов;

- создание файлов для программы дифференциальной коррекции;

- создание файлов заданной длины;

- дифференциальную коррекцию;

- графическое отображение информации;

- вычисление базовых линий;

- вычисление и преобразование координат (в том числе пересчет в систему координат, принятую для данного вида съемки);

- оценку точности измерений;

- формирование баз данных;

- уравнивание сетей;

- преобразование и передачу данных в различные форматы;

- автоматическую генерацию картины съемки с требуемой детализацией (построение и выдачу карт в заданном масштабе).

Планирование работ включает: составление прогноза видимости спутников на участке работ, предварительный расчет геометрического фактора, составление схемы передвижения между определяемыми точками маршрута (полетной схемы).

Возможность записи данных с необходимого количества спутников позволяет обеспечить работу методом относительных определений с накоплением первичных навигационных параметров.

Автоматическое создание файлов дает возможность автоматизировать процесс измерений (без участия оператора), например, на базовой станции.

Создание файлов заданной длины облегчает работу оператора мобильной станции: отпадает необходимость непрерывно следить за процессом сбора информации.

При подготовке к полевым работам следует до установки спутниковой аппаратуры на транспортное средство обеспечить ее комплектование, а при необходимости доработку и сопряжение с геофизической измерительной аппаратурой.

При реализации метода относительных определений координат спутниковая аппаратура базовой и мобильной станций должна быть установлена в соответствии с инструкцией по ее эксплуатации.

Местоположение антенны базовой станции привязывается к Государственной геодезической сети традиционными методами или спутниковыми приборами методом относительных определений координат.

При установке антенны мобильного приемника на транспортных средствах необходимо обеспечивать наилучшие условия видимости спутников.

При использовании вертолетов антенна крепится на хвостовой балке или на втулке несущего винта.

На самолете Ан-2 антенна монтируется на верхней части фюзеляжа или хвостовом оперении (заднее крыло).

При установке антенны на наземном транспортном средстве необходимо применять быстросъемное крепление, когда требуется в процессе работ переносить ее в определяемый пункт.

Монтаж оборудования мобильной станции, включая установку антенны на летательном аппарате, необходимо выполнять по согласованным и утвержденным организациями гражданской авиации установочным чертежам.

Спутниковая аппаратура потребителя мобильной станции должна быть установлена на амортизаторах или смягчающих прокладках.

Перед подключением СП к бортовой сети следует проверить с помощью осциллографа наличие флуктуации напряжения питания. При использовании дополнительной аппаратуры, питание которой производится также от бортовой сети, могут возникать недопустимые выбросы напряжения, выводящие приемники из строя. Для защиты применяют различного вида устройства (фильтры, диодную защиту).

Работоспособность СП при совместном использовании с геофизической аппаратурой проверяется в комплексе.

При использовании радиоканала для передачи дифференциальных поправок необходимо определять работоспособность приемопередающей аппаратуры для наиболее удаленных точек.

6.4.11. Технологическая схема навигационно-геодезического обеспечения геологоразведочных работ с использованием глобальных СНС в общем виде должна включать:

- подготовительные работы;

- полевые измерения;

- камеральную обработку полевых измерений;

- оценку точности измерений.

В состав подготовительных работ входят:

- составление прогноза видимости спутников на участке работ;

- предварительный расчет геометрического фактора;

- определение рационального времени проведения съемочных работ;

- составление схемы передвижения между определяемыми точками маршрута;

- составление полетной схемы маршрутов (перед производством аэрогеофизических съемок);

- подготовка координат точек маршрутов с занесением их в память спутникового приемника (для работы в навигационном режиме).

Составление прогноза видимости спутников позволяет определить интервалы времени непрерывной видимости заданного числа спутников на участке съемочных

работ.

Составление прогноза видимости спутников и расчет геометрического фактора производится на основе альманаха, принимаемого СП.

Расчет видимости спутников и параметров геометрического фактора производится в вычислительном устройстве самого приемника или на компьютере.

Выполнение расчета на компьютере предпочтительнее, так как позволяет быстро выявить все необходимые сведения о состоянии СНС с распечаткой (при необходимости) этих сведений на принтере.

Для расчета видимости спутников и геометрического фактора кроме альманаха в память вычислительного устройства приемника должны быть занесены: дата и время выполнения работ, приблизительные координаты района работ.

Подготовка координат заключается в выборке их значений из каталогов или снятии с топографических карт масштабов 1:10 000-1:50 000 (в зависимости от требуемой точности), перевычислений координат в рабочую систему координат приемника, занесении в библиотеку путевых точек приемника.

Занесение координат точек в память приемника производят вручную (с клавиатуры приемника) или из компьютера через порт связи. В последнем случае координаты должны быть записаны в файле в соответствующем формате.

Существенное влияние на точность спутниковых определений оказывают: время накопления информации на точке, выбор времени измерений в соответствии с расчетом видимости достаточного количества спутников и параметров геометрического фактора, закрытие видимости на отдельные спутники деревьями или искусственными сооружениями.

Для достижения высокой точности необходимо провести серию не менее 5 одноминутных накоплений на точке. Чтобы уменьшить систематическую составляющую погрешности необходимо проводить повторные аналогичные определения в течение 1-2 дней в разное время. Применение данной методики обеспечивает получение точности определения плановых координат навигационными приемниками: абсолютным методом 10-15 м, относительным - 1-5 м.

Полевые наземные определения координат абсолютным методом выполняются в следующей последовательности: антенна приемника или приемник с совмещенной в одном корпусе антенной устанавливается на определяемом пункте, приемник соединяется (при необходимости) с компьютером или другим накопителем информации, включается питание приемника и компьютера. Через 2-3 мин после включения питания по информации, поступающей на экран приемника или компьютера, определяется момент захвата необходимого количества спутников и выполняется серия фиксаций координат в памяти приемника или автоматическая регистрация координат на внешнем устройстве.

Перед началом регистрации данных в компьютере включается интерфейс порта ввода/вывода приемника, устанавливаются протокол, режим и частота выдачи выходной информации.

Вид протокола выбирается в зависимости от применяемой программы сбора и в соответствии с параметрами приемника по интерфейсу связи.

Режим выдачи устанавливается в зависимости от требуемого пакета регистрируемой информации.

Минимальный состав аппаратно-программного комплекса, обеспечивающего работу относительным методом, должен включать:

- базовую станцию: приемник и накопитель информации;

- мобильную станцию: приемник с накопителем информации;

- программный пакет, обеспечивающий быстрый запуск приемника (с помощью программ инициализации), установку режимов и параметров измеряемых величин, коррекцию и сглаживание измерений, вывод необходимой информации, сбор информации и т.п.

При работе в реальном времени спутниковая аппаратура должна дополняться радиосистемой для передачи и приема дифференциальных поправок по каналу связи.

При определении координат относительным методом работа на станции должна выполняться в соответствии с описанием работы программного обеспечения.

При выполнении спутниковых определений в движении (кинематический или динамический режимы), например, при аэросъемочных работах, фиксация местоположения летательного аппарата производится автоматически через заданный интервал времени или вручную нажатием кнопки в момент прохождения летательного аппарата над объектом съемки.

Необходимым условием использования приемника на подвижных носителях является синхронизация измерений координат с измерениями других параметров посредством иной аппаратуры (аэрогеофизические станции, аэрофотоприборы и т.п.) путем сопряжения, если работы производятся в едином технологическом комплексе. Задача решается программно-аппаратными средствами с использованием возможностей персональных компьютеров, например, путем формирования аппаратурой геолого-геофизических исследований запросных сигналов на получение данных от СП.

Полученная по запросу информация должна быть точно привязана ко времени запроса. Совмещение шкал времени компьютера, аппаратуры геолого-геофизических исследований и приемника должно осуществляться на программном уровне. Примерами таких специализированных комплексов являются: навигационно-геодезический комплекс для производства аэрогеофизических и аэрофотосъемочных работ на основе контроллера К-51 (АО ПРИН) и интегрированная спутниковая навигационно-геодезическая аппаратура для крупномасштабных аэрогеофизических съемок (ВИРГ "Рудгеофизика") [6].

Перед началом работ в режиме навигации (вождения) транспортного средства в память приемника должны заноситься координаты проектных точек или координаты начальных и конечных точек профилей (маршрутов), точек их изломов и пересечений с секущими профилями. После этого в режиме маршрутов приемника формируются конкретные маршруты на предстоящий рабочий день. Сохраненные в памяти приемника точки или маршруты могут вызываться из памяти по своим номерам.

Перед началом движения должен вызываться необходимый маршрут или конечная точка предстоящего пути (например, точка начала предстоящего маршрута) и включаться режим навигации.

Расстояние до конечной точки и направление на нее (пеленг) определяются относительно текущей точки.

При движении на конечную точку следует стремиться к минимальному боковому уклонению от линии, соединяющей начальную и конечную точки.

Величина бокового уклонения индицируется на экране приемника графически и в числовом виде с пометкой "право лево". Если движение выполняется по заранее сформированному маршруту, то прибор автоматически переключается с одного этапа на другой.

Работа со спутниковыми приемниками на летательных аппаратах требует согласованности действий бортоператора и летного состава.

При подготовке к полетам необходимо согласовывать порядок выхода на начальный проектный маршрут и захода на последующие.

Перед подходом к началу первого маршрута бортоператор должен сообщить экипажу о приближении к начальной точке маршрута. При этом пилот оценивает параметры полета и выполняет доворот (разворот) для выхода на маршрут.

Камеральная обработка спутниковых определений, выполненных абсолютным методом в статическом режиме, включает:

- осреднение накоплений на определяемых точках;

- перевычисление координат в систему относимости, принятую для данной съемки;

- оценку точности;

-формирование каталога координат, в том числе подготовку данных для программ последущей обработки.

Обработка определений, выполненных абсолютным методом в кинематическом режиме, включает:

- перевычисление координат;

- формирование каталогов для программ последующей обработки;

- вывод графической информации в виде фактических линий пути.

Обработка спутниковых определений, выполненных относительным методом с постобработкой информации проводится в следующей последовательности:

- перезапись файлов полевых накоплений в директорию с файлами базовой станции для совместной обработки;

- определение варианта фильтрации измеренных величин и других параметров обработки;

-управление программами обработки;

- подготовка каталога координат для программ последующей обработки (при необходимости в комплексе с геолого-геофизической информацией).

Для оценки точности спутниковых определений выполняют контрольные измерения на геодезических пунктах с известными координатами, а также повторные измерения на тех же пунктах.

При аэрогеофизических съемках выполняют серии залетов над геодезическими пунктами с последующей статистической обработкой измерений (не менее шести парных пролетов курсом 0° и 180°). Моменты пролета над пунктом и определение поправок за уклонение от вертикали координатной точки местности фиксируются с помощью оптического визира или аэрофотоаппарата с одновременной записью курса, истинной и барометрической высот полета. Для исключения систематической составляющей ошибки фиксации (оператором) пролеты делают в прямом и обратном направлениях. Чтобы уменьшить ошибку, вызванную наклоном воздушного судна, контрольные пролеты выполняют в спокойную погоду на минимальной высоте (100-150 м).

По завершении полевых и камеральных работ сдаче подлежат:

- материалы полевых измерений;

- материалы камеральных работ;

- схема района работ;

- каталоги координат точек наблюдений;

- пояснительная записка.

Подробная технология навигационно-геодезического обеспечения изложена в работе "Методические рекомендации по спутниковому навигационно-геодезическому обеспечению геологоразведочных работ"[6].

Технические средства и технология навигационно-геодезического обеспечения с помощью глобальных спутниковых систем, изложенные в разделе 6.4, могут применяться при работах на акваториях континентального шельфа и на внутренних водоемах.

Показатель	Поисковые и поисково-оценочные работы с составлением отчетных карт в м-бах		Разведочные работы с составлением отчетных карт в м-бах
Показатель	1:50 000;1:25 000	1:10 000	1:5000 и крупнее
Точность линейных измерений, не ниже	1:300	1:300	1:500
Ошибка вешения или измерения углов на точках излома профиля, не более	10'	4'	2'
Максимально допустимая длина профиля, км
между пунктами геодезических сетей сгущения	8	3	2
между магистралями и точками съемочного обоснования	6	2	1,5
между четкими контурными точками топографической карты м-ба 1:25 000	3	-	-

Линии	Допустимые длины ходов (км) при сечениях рельефа (м) на топографической карте
Линии	0,25	0,5	1 и более
Между двумя исходными пунктами	2,0	8,0	16
Между исходным пунктом и узловой точкой	1-5	6,0	12
Между двумя узловыми точками	1,0	4,0	8,0