Sokkia: GPS-оборудование Stratus

Бобров В.А., 2005

В настоящее время одночастотное GPS-оборудование Stratus производства Японской фирмы Sokkia уверенно заняло лидирующие позиции. Оно нашло применение во многих областях геодезической деятельности. Недорогие и надёжные приёмники охотно приобретают земельно-кадастровые, архитектурно-строительные, линейно-изыскательские, горно-добывающие, учебные организации. Эта техника прошла сертификацию в России, в органах Госстандарта и рекомендована для использования при выполнении геодезических работ. Данное оборудование успешно выдержало испытания в реальных производственных условиях. Конструктивная особенность приёмников Stratus оптимально приспособлено к разнообразию российского климата.

Рассмотрим особенности приёмников Stratus. По сравнению с традиционным геодезическим оборудованием Stratus выглядит миниатюрным, приёмник умещается на ладони, при этом вес его с установленными аккумуляторами составляет менее 1 кг. Интегрированная конструкция объединяет все модули приёмника в одном корпусе. Для переноски приёмник комплектуется мягкой сумкой с пристяжным плечевым ремнём. Вот в таком виде (см. рис.1) приёмник полностью готов к эксплуатации в любых условиях от -20 град.С до +55 град.С. Если прибор необходимо эксплуатировать в более низких температурах, то потребуется дооснастить его внешним питанием (батарея и кабель). Маленький вес и размер приёмника позволяют использовать облегчённые штативы, что существенно при работе в полевых условиях, когда до точки наблюдения требуется на себе нести оборудование. Приёмник не боится тряски, ударов и падений. Корпус из прочного пластика выдерживает падение с 2м высоты на бетон, верхняя часть приёмника оснащена прорезиненным околышком для дополнительной защиты антенной части. Падение прибора со штатива или вехи не приводит к выходу его из строя. Герметичный корпус позволяет работать приёмнику в условиях запылённости и при любых осадках. Для измерения высоты приёмника предусмотрено специальное кольцо-адаптер и измерительная рулетка длиной до 3,7м. При этом метка кольца, от которой измеряется наклонная высота, точно находится на уровне фазового центра, что очень удобно при дельнейших расчётах, если накопленные данные обрабатываются не штатной программой. Управление прибором в поле осуществляется одной кнопкой. Предусмотренный набор световых индикаторов и звукового сопровождения позволяют следить за работой приёмника и полностью контролировать процесс съёмки. Пяти уровненный световой индикатор питания позволяет точно рассчитать оставшееся время работы аккумуляторов. Так как в корпус устанавливается две независимые друг от друга батареи, то при разряде одной без выключения приёмника её можно заменить на запасную. Во время замены приёмник питается от второго аккумулятора без нарушения процесса наблюдения. При полном заряде двух аккумуляторов приёмник способен проработать до 30 ч без выключения. Комплексный световой индикатор времени наблюдения позволяет точно определить необходимое количество времени, при котором собрано достаточное количество данных для успешной обработки. Внутреннее программное обеспечение при этом учитывает не только прошедшее время, но и количество наблюдаемых спутников, и геометрию связи. Последовательно включающиеся индикаторы сигнализируют, что данных достаточно для успешного расчёта линии на дистанции 2, 5, 10, 15, 20 км. Многоуровненные индикаторы количества спутников и состояния ёмкости внутренней памяти помогают так же получать точную информацию о съёмочном процессе. Разобраться в системе мигающих и горящих индикаторов помогает набор ламинированных карточек — "шпаргалок", входящих в комплект приёмника, на которых в виде картинок и цифр поясняется сигнализация каждого индикатора. Кроме обычных статических наблюдений, оборудование Stratus способно работать в кинематическом режиме "Stop-and-Go". В программном обеспечении оборудования Stratus имеется специальная программа для установки на полевые контроллеры, при этом в качестве такого контроллера может быть использован обычный недорогой "наладонник" с операционной оболочкой Windows CE, а для экстремальных погодных условий больше подойдёт защищённый контроллер Recon C200. Для связи с контроллером в приёмнике предусмотрен ИК-порт, выполненный в виде окошечка на информационном табло, кроме того, можно подключиться через штатный кабель Lemo-RS232, входящий в комплект оборудования Stratus.

Во время работы запись данных, принятых со спутников производится во внутреннюю память приёмника ёмкостью 4 Mb. Если сбор данных производить с рекомендуемым интервалом 5 сек, то в среднем при 8-ми наблюдаемых спутниках, ёмкости памяти хватает на 30 ч, столько же, как и ресурс полного заряда внутреннего питания. Такой баланс удобен для учёта заряда аккумуляторов и ёмкости памяти. При необходимости данные, записанные в память приёмника, можно передавать на контроллер. Это очень удобно, когда работы ведутся на выезде в течение нескольких дней, и в ходе работ приходится освобождать память прибора. Контроллер в данном случае используется дополнительно как архиватор данных. При измерении векторов одночастотное оборудование имеет ограничение по расстоянию, это технологическая особенность данного оборудования. Производитель регламентирует величину ограничения до 20 км. Однако, как показывает практика, оборудование Stratus справляется и с линиями гораздо большей длины. В эксплуатации приборов известен случай, когда GPS-оборудование Stratus позволило точно определить расстояние свыше 37 км. Наблюдения проводились под металлической трёхгранной пирамидой высотой 5м, и южная сторона неба частично была закрыта хвойной растительностью. Приёмник проработал 40 минут. Для контроля эту сторону увязали в треугольник, для чего провели дополнительные наблюдения двухчастотным оборудованием Trimble 5700. Сходимость в треугольнике при обработке получилась около 2,5 см. Случаи, когда оборудование Stratus позволяло измерять расстояние свыше 20 км неоднократно повторялось. Приёмники Status хорошо показали себя при измерениях в городских застройках. Антенная и электронная часть оборудования, выполненная с учётом последних достижений GPS-технологии, позволяет уверенно принимать сигналы со спутников, и производить качественный сбор информации даже при закрытом небе более чем на 50%. При корректной обработке результатов наблюдений, Stratus успешно решает задачи по построению геодезических сетей городских застроек. Для обработки данных в комплекте оборудования предусмотрено программное обеспечение Sokkia Rev9. Данное ПО состоит из двух программ, которые используют общие друг для друга базы данных. Это программа планирования Planning, которая кроме традиционных операций планирования сессий наблюдений позволяет производить настройки приёмников, передачу данных, конвертировать файлы в Rinex-формат. Вторая в комплекте программа — Spectrum Survey(см. рис.2) непосредственно обрабатывает векторы и уравнивает геодезические сети. Программа русифицирована и имеет логически понятный интерфейс. Она достаточно проста для освоения и вместе с тем содержит все необходимые процедуры для "высшего пилотажа" обработки. Кроме собственных файлов наблюдений программа позволяет обрабатывать Rinex-файлы любых производителей и "сырые" данные некоторых GPS-форматов, в числе которых форматы Trimble, Ashtech, NovAtel и др. Программа по умолчанию настроена на обработку стандартных одночастотных наблюдений со сторонами векторов до 20км, и если полевые работы ведутся именно по таким условиям, то пользователю достаточно нажать определённую последовательность клавиш, чтобы посчитать вектора, уровнять сеть и вывести результаты в отчётную форму.

Если работы ведутся нестандартными методами и в жёстких условиях наблюдений, то программа позволяет продвинутым специалистам в полной мере продемонстрировать своё мастерство. Настройка собственного интерфейса с последовательным расположением клавиш любых операционных групп — позволяет опытному пользователю определить собственную последовательность обработки, просмотра результатов, анализа, и оформления выходных данных. В обработке векторов имеется возможность использовать точные эфемериды, модели геоидов, устанавливать различные параметры обработки как для всех векторов вместе, так и для каждого в отдельности. Можно маневрировать общим временем наблюдений, устанавливать маску отсечки. Для отдельного вектора предусматривается настройка и по маске и по времени и по спутникам, причём каждый спутник для данного вектора может иметь индивидуальные настройки, не отражающиеся на расчёт другого вектора. Если обработка ведётся с максимальной достоверностью и точностью пользователь может вводить параметры атмосферного влияния, как в общем для всего проекта, так и отдельно по каждому вектору. В процессе обработки всегда можно просмотреть графики спутников по каждому решению, проконтролировать внутреннюю сходимость сети по выбранным полигонам, проанализировать ситуацию и внести корректировку, сохранить историю вариантов. При уравнивании сети так же имеется возможность производить разнообразные настройки (3 уровня процесса, более 10 переключаемых и настраиваемых опций), тонкость которых вполне сопоставима с математическими исследованиями. Выводимые конечные результаты настраиваются по полноте сформированной информации. Так же следует отметить удобный и понятный модуль настройки систем координат, в котором пользователю доступно либо выбрать из огромного списка необходимую, либо создать собственную по известным параметрам, либо смоделировать по исходным координатам и полученным в результате наблюдения. Специалисты, которые сталкивались с обработкой GPS-данных в различных областях, дают высокую оценку данному программному обеспечению. Одной из областей производственного применения Stratus стала открытая горная разработка. Постоянно меняющееся выработанное пространство требует точной и детальной съёмки, которая основывается на опорной маркшейдерской сети карьера. Именно создание и реконструкция опорных и съёмочных сетей составляет основную часть трудозатрат в геодезическом обеспечении. С вводом в эксплуатацию мобильных, лёгких и автономных приёмников Stratus (см. рис.3), были сняты многие проблемы связанные с выполнением высокоточных работ. Учитывая, что Stratus используется ещё и как рутинный повседневный съёмочный инструмент, то отпадают всякие сомнения в его эффективности при использовании на открытом горном производстве. Как итог, с применением одночастотных приёмников на карьерах повысились качество и надёжность маркшейдерских работ, производительность геодезических съёмок увеличилась в несколько раз, повышая при этом экономию общих трудозатрат горного производства и безопасность ведения забойных работ. Земельный кадастр тоже не прошёл мимо технических новинок в GPS-технологии. Идущая полным ходом земельная реформа требует огромного объёма работ по переоконтуриванию участков землепользования для сведения всей информации в единый реестр в общем координатно-пространственном поле. Как правило, точная привязка отдельных границ к существующей геодезической триангуляционной основе, связана с большими трудозатратами. Вот тут то и приходят на помощь универсальные приёмники Stratus, с помощью которых увязка отдельных участков выполняется быстро и качественно. А оперативное развитие опорной межевой сети с применением GPS-технологий даёт возможность в кратчайшие сроки произвести оформление землепользовательских документов. Не редко случается так, что к снимаемому участку привязочные геодезические сети должны проходить через соседние участки, обременённые частной собственностью. Из-за неприкосновенности таких земель построение геодезических ходов на них традиционным способом становиться невыполнимым. В таких случаях использование GPS-приёмников является единственно возможным вариантом для проведения съёмочных работ. Строительные организации всё чаще стали использовать в съёмочных работах GPS-приёмники. Особенно эффективно их применение в инженерно-изыскательской деятельности. Архитектура современных сооружений настолько становится уникальной и сложной, что применение современных способов геодезических съёмок является необходимым условием успешного строительства. Возведение крупномасштабных и протяжённых объектов (мосты, платины, очистные сооружения, линейные объекты, сложные архитектурные ансамбли) как правило ведётся одновременно отдельными участками. Точная стыковка этих участков становится одной из основных задач. В условиях отсутствия прямой видимости между отдельными строящимися блоками увязка в одной строительной системе координат наиболее быстро и качественно осуществляется GPS-приёмниками. Учитывая невысокую стоимость одночастотных приёмников Stratus, строители большее предпочтение отдают именно этой аппаратуре. Те же самые качества этих приёмников в совокупности с доступностью и простотой освоения ценятся в учебных заведениях. В техникумах и институтах GPS-система Stratus является действующим наглядным пособием современных геодезических технологий. Студенты на практических занятиях с использованием приёмников Stratus проходят первое знакомство со спутниковыми технологиями, используемыми в прикладной геодезии. Легко осваимое программное обеспечение системы, её логический русифицированный интерфейс упрощают учебный процесс и доходчивее помогают разобраться в тонкостях GPS-технологии. Учитывая вышеприведённые факты использования сиcтемы Sratus в различных областях и сопоставимую цену с полевыми электронными тахеометрами, можно сделать вывод, что оборудование Stratus в ближайшем времени будет пользоваться большой популярностью в геодезической среде.