Мережі перманентних станцій для роботи в RTK режимі

Кількість станцій для  території області була визначеною остаточно за результатами робочих  нарад і з врахуванням економічної  доцільності становила п’ять.

Рис.3. Остаточна  схема розташування референцних  станцій на території Закарпатської  обл.

Одним із важливих критеріїв  місць розташування референцних  станцій, як показала подальша практична  діяльність, став фактор існування  аналогічних закордонних станцій, зважаючи на географічне розташування області (див. рис.3 – чорні кружки). На той час цей фактор нами не враховувався через різні причини, але, головно, через «закритий» характер наших станцій щодо існуючого  законодавства. Ця сторона нашого теперішнього становища буде розкрита у подальших  публікаціях.

Оскільки до часу проходження  сигналу від референцної станції  до обчислювального центру ставляться надзвичайно високі вимоги (<1 c), то, зрозуміло, що вибір місць розташування станцій зумовлювався також можливостями передачі інформації. З огляду на це, місцями встановлення референцних  станцій стали споруди районних відділень Укртелекому у містах Мукачеве, Хусті, Рахові, Міжгір’ї та Великому Березному.

Період, що передував безпосередній  реалізації проекту, тривав аж до половини 2008 р., тобто майже 2.5 року. Останніх півроку (перша половина 2008 р.) було затрачено на вибір оптимального варіанту обладнання для референцних  станцій та мережевого програмного  забезпечення для обчислювального  центру і програмного пакету для  опрацювання даних спостережень з референцних станцій з метою  встановлення їхніх координат.

Щодо обладнання для референцних  станцій, то без всяких вагань було вирішено зупинятися на такому варіанті, який би не вимагав використання комп’ютерів  та, відповідно, операторів на самій  станції. Передавання даних спостережень із референцної станції повинно  відбуватися без втручання оператора безпосередньо у обчислювальний центр через комунікаційні лінії зв’язку. Для такого варіанту можливе коло GNSS-обладнання сильно звужувалося. Вирішено було вибрати найбільш відому фірму-виробника - Trimble Navigation Limited, а з обладнання – найсучасніші (на середину 2008 р.)  GNSS-приймачі  Trimble NetR5  та антени Zephyr Geodetic Model II.

Із мережевого програмного  забезпечення реально був вибір  лише від трьох виробників: Trimble Navigation Limited (Trimble networking software – GPSNet + RTKNet),  Товариство з обмеженою відповідальністю Geo++ (GNSMART Professional) та Leica Geosystems (Leica GNSS Spider Software). Якщо третій варіант відпав через конкретний вибір GNSS-обладнання на користь Trimble, то з двома іншими варіантами достатньо довго визначалися. Ми вже навіть отримали рахунки для оплати від німецької фірми Geo++. Основним аргументом на їхню користь було не тільки висока якість і широке його використання у світі, але і дещо менша ціна від аналогічного продукту Trimble. Проте складнощі у розрахунках з цією фірмою (відсутність будь-якого представництва в Україні) заставили фактично зупинитися на програмному забезпеченні Trimble. Як показали подальші наші операції з цим мережевим програмним забезпеченням – вибір був правильний.

Для опрацювання даних GNSS спостережень на початковому етапі  було вирішено використовувати програмний пакет Trimble Total Control версії 2.73. Зазначимо, що опрацювання даних спостережень, отриманих нами з референцних  станцій, становить не просте завдання, зважаючи на високі вимоги щодо точності координат. Одним із немаловажних факторів при цьому є вибір опорних  перманентних станцій, що входять у  мережу EPN/IGS. На рис. 4 приведена загальна схема розміщення таких станцій  щодо мережі ZAKPOS. Про підходи до опрацювання  даних із референцних станцій ZAKPOS з залученням окремих станцій EPN/IGS, критерії вибору необхідних параметрів та інші нюанси цього процесу нами буде розкрито у наступних публікаціях.

Одночасно із облаштуванням  референцних станцій проходив етап практичного ознайомлення із інфраструктурою  роботи у режимі реального часу та перші кроки з її використання.

Рис. 4. Перманентні  станції EPN/IGS у регіоні Закарпаття

Друга половина 2008 р. та початок 2009 р. – це період придбання GNSS-обладнання  та програмного забезпечення і безпосереднього облаштування референцних станцій. Під облаштуванням референцної станції розуміється вибір місця та встановлення GNSS-антени, прокладання кабелю від антени до спеціальної шафи, де розміщений  GNSS-приймач з комунікаційним обладнанням, та під’єднання останнього до ліній Інтернет-зв’язку.

У таблиці 1 наведені характеристики обладнання референцних станцій  мережі ZAKPOS (типи приймачів та антен, висота антен).

 

Таблиця 1

 

На рис.5-6 показано схематичне розташування обладнання на референцних  станціях ZAKPOS, а на рис. 7 – обчислювального  центру у м. Мукачево.

 

Рис. 5. Центральна станція мережі – MUKA (Мукачево)

 

 

Рис. 6. Загальний  вигляд станцій мережі ZAKPOS

 

 

Рис. 7. Обчислювальний центр мережі ZAKPOS

 

Регулярні GNSS спостереження  на референцних станціях мережі ZAKPOS розпочалися 04 лютого 2009 р. (35 GPS день, 1517 GPS-тиждень). Тривалість добових спостережень становила 24h, а інтервал між епохами - 1s. З того часу і розпочалося  регулярне опрацювання цих спостережень. Їх результатом стало встановлення вихідних координат референцних  станцій ZAKPOS. На цьому початковому  етапі функціонування мережі координати референцних станцій були зафіксовані  у системі ETRS89/ETRF2000 на епоху 2009.585.

Сервер мережі ZAKPOS розпочав працювати у тестовому робочому режимі з 12 червня 2009 р. На той час  він дозволяв використовувати наступні сервіси:

• отримати RINEX-дані з референцних станцій: Мукачево, Хуст, Рахів, Міжгір'я, Великий Березний;
• створити і отримати RINEX-дані VRS (віртуальних референцних станцій) за запитом;
• надавати інформацію про актуальні умови в мережі референцних станцій (Satellite Tracking);
• забезпечувати інформацією про атмосферні характеристики і похибки ефемерид супутників.

Що стосується роботи RTCM-генератора, тобто можливості отримання RTK-поправок обмежувалися форматом RTCM 2.3, що видавався  кожною окремою референцною станцією безпосередньо технологією Trimble без  використання протоколу NTRIP. На той  час це дозволяло відпрацювати роботу у режимі RTK-знімання з роверними  приймачами Trimble R8 та польовим контролером TSC2, провести експериментальні дослідження  технології виконання робіт та точності отримання координат при роботі окремих референцних станцій, опробувати та оцінити можливості роботи з віртуальними референцними станціями. Отримані результати навіть дещо шокували: у режимі RTK були визначені координати пунктів, віддалених від референцних станцій на відстані до 250 км, з точністю 5-10 см. Також проводилися  дослідження з можливістю роботи одночастотних приймачів без  використання власної базової станції, а з використання створеної на район робіт віртуальної референцної  станції. Результати теж виявилися  вдалими. Детальніше про експериментальні дослідження того періоду буде описано  окремо.

На рис. 8. дається загальний  вигляд Web-сервера мережі ZAKPOS. Там  видно його адресу і можливі види сервісів, а на наступному рисунку (рис.9) приведено головне вікно програмного  забезпечення GPSNet.

 

Рис. 8. Загальний  вигляд Web-серверу ZAKPOS

 

 

Рис. 9. Вікно програми GPSNet 

 

За технологією NTRIP мережа перейшла працювати з 15 жовтня 2009 р. шляхом введення у роботу NTRIP Caster ZAKPOS. Адреса кастера – 82.207.98.217:2102 або zakpos.mine.nu з вільним доступом до всіх ресурсів мережі. З цього часу появилися  додаткові можливості вибору форматів RTK-поправок, а саме сучасного мережевого формату RTCM v3 у реалізації RTCM3Net і  віртуальних мережевих поправок VRS_RTK 2.3/3.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким чином на кінець 2009 р. мережа референцних станцій ZAKPOS повністю ввійшла у робочий режим (7 днів/24 год) із всіма можливими сервісами. У таблиці 2 наведено різні варіанти роботи від мережі ZAKPOS.

Таблиця 2

Насамкінець хочеться відзначити, що заміна нових технологій – це болючий процес переходу від десятиліттями  відпрацьованого механізму роботи до чогось ще не знаного і не зрозумілого. Це не тільки ломка всього того, що здавалося  правильним і непохитним, але й  якісно новий технологічний рівень. Бурхливий розвиток інформаційних  технологій, сучасних засобів комунікацій, комп’ютерних та супутникових технологій привели до появи нових підходів до координатного забезпечення у  всіх сферах його використання і, в  тому числі, в геодезії. Одним із таких підходів є функціонування активної мережі референцних станцій.