Giodis – новая программа обработки спутниковых измерений компании GNSS

Компанией «Джавад Джи Эн Эс Эс» разработана многофункциональная программа высокоточной геодезической обработки измерений глобальных спутниковых навигационных систем – GIODIS. Целью было создать программу, сочетающую максимально точную обработку и современный, простой и удобный пользовательский интерфейс. Иными словами, чтоб точность обработки была как у научных пакетов Bernesе или GAMIT, а пользоваться новой программой можно было бы так же удобно и просто, как у лучших коммерческих программ пост-обработки спутниковых измерений. За последние годы появились многие новые реалии, например, такие, как:

- Наличие в интернете измерений на постоянно действующих станциях и их координат;

- Растущее число постоянно действующих референцных станций, составляющих глобальные и региональные сети;

- Коммуникационные технологии, позволяющие обмениваться данными между полем и офисом в режиме реального времени;

- Детальные электронные карты, которые можно использовать в качестве подложки;

Они были учтены при разработке программы, например, одним из основных элементов интерфейса является карта, так что в зависимости от детальности имеющейся на конкретный район электронной карты (иногда вплоть до отдельно стоящих домов) пользователь во время обработки видит на экране положение обрабатываемых пунктов относительно окружающих объектов (рис.1).

 

Рис.1

Также очень удобно наличие такой опции, как скачивание с ftp-сайта измерительной информации и координат для любого количества постоянно действующих станций сетей CORS и IGS на задаваемую пользователем эпоху. Она снимает проблему поиска исходных пунктов и позволяет вычислить координаты точек в системах координат ITRF 2000 и ITRF2005 на любую эпоху.

Кроме карты, основными элементами интерфейса являются также две закладки, расположенные снизу и справа (рис.2)

Рис.2

В закладке справа отображается информация об импортированных файлах и контрольных точках проекта, в нижней закладке последовательно, соответственно этапам обработки, представлена измерительная информация и результаты обработки – от полной информации о каждой оккупации пункта до уравненных координат. Окно задания конфигурации проекта (рис.3) позволяет перед началом обработки ввести параметры обработки измерений и уравнивания, назначить спутники систем GPS и ГЛОНАСС, берущиеся в обработку, задать единицы измерений и координатную систему, в которой будут получены уравненные координаты. После задания параметров для

Рис.3

выполнения всех основных операций – импорта файлов, их обработки, уравнивания сети и выдачи отчёта – достаточно нажать соответствующую кнопку.

В программе создана возможность помещать на любом этапе координаты точек в каталог. Это даёт возможность как ввести координаты контрольных точек перед вычислениями, так и на любом этапе (обработка GNSS измерений, уравнивание) экспортировать координаты любой точки в каталог. Причём благодаря системе маркировки наглядно видно, на каком этапе координаты помещены в каталог и в каком качестве они используются в проекте (рис.4).

 

Рис.4

А именно – как контрольная точка глобальной сети при обработке, локальной сети при уравнивании, или точка, заданная пользователем. Особенно удобна работа с каталогом при большом количестве точек и подсетей, определямых в разные дни и, возможно, в разных локальных системах координат, когда ранее определяемые пользователем точки могут использоваться в качестве контрольных при дальнейшем развитии сети.

В программе GIODIS обработка ведется не вектор за вектором, а сразу обрабатываются данные со всех пунктов, одновременно участвовавших в сеансе измерений. Такой подход используется в высокоточных научных программах. Это – так называемая мульти-базовая или «сессионная» обработка – которая снимает старую проблему так называемых тривиальных векторов. Так, если одновременно наблюдалось три пункта, то независимыми, или нетривиальными, являются только два вектора. А если все же обрабатывать и затем уравнивать как независимые, так и тривиальные вектора, то не приходится удивляться, почему ошибка единицы веса после уравнивания сильно отличается от единицы – ведь столь необходимая в геодезии избыточность измерений на деле отсутствует. В GIODIS этого нет, так как в нем строго учитываются корреляции между одновременно измеренными векторами. Так, результатом обработки единого сеанса измерений с N станций является сеть из N-1 независимых векторов и ее единая ковариационная матрица.

Для разрешения фазовых неоднозначностей GNSS измерений используется наиболее эффективный на сегодняшний день Лямбда-метод, использующийся, в частности, и в программе пост-обработки Национальной Геодезической Службы США. Другим новшеством при обработке явился отказ от формирования первых и вторых разностей фаз. В GIODIS обрабатываются непосредственно фазовые измерения. Оцениваемыми параметрами, помимо векторов или координат пунктов, являются абсолютные (неразностные) значения фазовых неоднозначностей и ошибок часов спутников и приемников, а также оценки непосредственного влияния ионосферы и тропосферы.

Кроме того, в число неизвестных включены также и ошибки параметров орбит наблюдаемых спутников. Уточняются не все параметры орбиты, а сдвиг положения спутника, вычисляемого по бортовым эфемеридам, относительно «точной» орбиты. Такой метод позволил увеличить расстояния между определяемыми пунктами до двух тысяч километров даже без использования точных эфемерид.

Новый подход реализован и в отношении использования постоянно действующих референцных станций, данные с которых выкладываются в интернет. В GIODIS их измерения и опорные координаты обрабатываются совместно с данными пользователя, улучшая таким образом точность его собственной съемочной сети. Можно спросить, каким образом пункты международной сети, удаленные от сети, расположенной в России, на тысячу км, могут помочь при обработке? Во-первых, точность привязки к пунктам международной сети ITRF в GIODIS составляет порядка 2-3 см, что само по себе неплохо, а во-вторых – даже удаленные референцные станции позволяют уточнить ионосферу, тропосферу, ошибки часов спутников, а также ошибки орбит, а значит, в конечном счете и собственные координаты точек съемочного проекта. Разработанная улучшенная математическая теория обработки хорошо работает не только для решения чисто геодезических задач по созданию опорных сетей, но и для съемки короткой статикой при малом времени стояния на точках.

Еще одно новшество – получение метеопараметров для учета влияния тропосферы. На практике для пользователя не всегда удобно (и экономически оправданно) непосредственно измерять метеопараметры на пунктах. Поэтому в помощь пользователю в программу GIODIS была включена база данных метеопараметров для глобальной сети метеостанций. В процессе обработки эти глобальные параметры автоматически интерполируются для местоположения пользователя, даты и времени суток его наблюдений. Достигнут, таким образом, разумный копромисс между необходимостью использовать при обработке стандартные метеопараметры и необходимостью использовать в поле метеодатчик.

Уравниваться в программе GIODIS могут как отдельные сети, так и наборы сетей (и их общие ковариационные матрицы), полученные из обработки разных сеансов наблюдений. При совместном уравнивании GPS и наземной сети в число параметров уравнивания, помимо координат пунктов, включены и параметры перехода между между глобальной (пространственной) и локальной (пространственной или плоской) системами координат. В зависимости от того, какая основа используется в проекте – высотная, плановая, или и та, и другая - могут уравниваться только высоты, или же только плановые координаты, либо совместно и те и другие.

Работа над проектом завершается выдачей отчёта. Отчёт создаётся в виде файла формата Microsoft Exсel (рис.5) и состоит из последовательности

Рис.5

закладок, каждая из которых содержит информацию по каждому отдельному этапу обработки:

- Настройки проекта со схемой расположения пунктов

- Каталог

- Уравненные координаты (итоговое решение)

- Координаты после обработки (3D Решение)

- Информация о подсетях

- Информация о наблюдениях

- Автономные координаты; если использоввались точные эефемериды, то эти координаты являются решением по методу РРР (Precise Рoint Positioning)

- Время обработки

Отчёт сохраняется автоматически в папке для отчётов, если пользователь не укажет иную папку, и всегда доступен для просмотра, что особенно удобно при необходимости снова обработать проект, внеся в настройки или исходную информацию какие-либо изменения, так как позволяет сравнить полученные в обоих случаях результаты и проанализировать расхождения.

 

Бойков А.В.