Использование GPS для целей кадастра

КНУСиА

Поскольку основной целью выполнения кадастрового картографирования является определение координат поворотных точек границ земельных участков, GPS-метод находит широкое применение в кадастровых приложениях. Однако, наряду с рядом преимуществ (отсутствие необходимости прямой видимости между пунктами измерений, возможность работы в любых метеорологических условиях, высокая точность определения координат точек местности), GPS-методам присущи недостатки: чувствительность к наличию препятствий в непосредственной близости от антенны приемника, невозможность установки антенны в некоторые координируемые точки (угол здания на уровне цоколя или фундамента), чувствительность к внешним электромагнитным полям и т.д. Поэтому в практике кадастровых работ в чистом виде GPS-технология практически не используется. Можно выделить классы кадастровых задач, где применяются GPS- приемники:

• сгущение геодезической сети на картографируемой территории (статика);
• привязка локальной координатной системы к глобальным системам координат (статика);
• съемка границ земельных участков и других объектов на местности (статика и кинематика);
• применение GPS- методов в фотограмметрических технологиях.

Совместное использование GPS-приемников и электронных тахеометров. Наибольшее распространение при кадастровом картографировании получило комплексное использование GPS- приемников и электронных тахеометров. При этом производят синхронные GPS- наблюдения на нескольких пунктах с известными координатами (опорных пунктах) и на определяемых пунктах, причем эти пункты могут как совпадать, так и не совпадать с поворотными точками границ земельных участков. В последнем случае пункты играют роль связующих, т.е. они обеспечивают привязку измерений координат границ земельного участка, полученных с помощью электронных тахеометров, к выбранной системе координат. Тахеометрические измерения выполняются полярным методом со съемочных станций, координаты которых, в свою очередь, определяются методом свободной станции.

Рассмотрим примеры использования такой комбинированной технологии. Пусть необходимо определить координаты граничных точек земельного участка 1-9 (Рис.1).

Используя GPS- измерения, определяют координаты связующих точек СВ1, СВ2, и СВ3, а также съемочной станции СТ4. Как видно из рис.1, точки СВ1 и СВ3 совпадают с поворотными точками границ земельного участка.

Очевидно, в этих точках должны выполняться условия проведения GPS- измерений, упомянутые выше. Далее с помощью электронного тахеометра методом свободной станции определяют координаты съемочных станций СТ1, СТ2 и СТ3. И, наконец, применяя полярный способ, линейно- угловые засечки и их комбинации, находятся координаты всех поворотных точек границ земельных участков (тахеометрические измерения). Для передачи координат между съемочными станциями используются связующие точки (СТ1 привязывается через СВ1 и СВ2, СТ2 - через СВ3, а СТ3 - через СТ4). Для контроля процедуры определения координат выполняются избыточные измерения.

Известен и другой метод выполнения комбинированных измерений при решении той же задачи (Рис.2).

В этом случае координаты каждой съемочной станции определяются GPS- методом, а в качестве связующих используются поворотные точки границ земельного участка. Положение поворотных точек определяется линейной засечкой.

GPS- измерения в приведенных примерах чаще всего производятся статическими методами, хотя иногда можно применять и кинематические. Это зависит от требуемой точности определения координат, ресурсов времени, типа приемника, наличия транспортных средств и путей их перемещения между определяемыми точками и т.д.

Рис. 1

Чем более открыта местность, на которой производятся полевые измерения, тем больше возможностей применения GPS- технологий для определения координат точек границ земельных участков. Если местность достаточно свободна от препятствий и по ней возможно передвижение на автомобиле или вездеходе, то GPS-приемник может быть установлен на мобильном транспортном средстве и включен в один из кинематических режимов. Во время движения координаты точек по траектории могут измеряться с интервалом в одну секунду с сантиметровой точностью. Это в значительной степени повышает эффективность выполнения полевых кадастровых работ.

Ведущие производители GPS-приемников учитывают тенденцию на интеграцию различных технологий выполнения полевых геодезических работ при выпуске новых образцов оборудования. Например, в середине октября 1998 года фирма Trimble Navigation, известный в мире производитель GPS-приемников, представила на рынок свой первый электронный тахеометр TTS 500.

Рис. 2

Этой фирмой выпущен также новый портативный полевой контроллер TSC1 для сбора данных. Встроенное в него программное обеспечение Survey Controller 7.0 позволяет управлять GPS- приемниками фирмы Trimble, тахеометрами фирм Trimble (TTS 500), Topcon (GTS701, GTS711D, GTS311, GTS312, GTS211D, GMT100), Leica (TC500, TC800, TC805, TCA/M1100, T1000/DI1600), Sokkia (SET Basic, SET Enhanced), Spectra Precision (серий 500 и 600), Nikon (DTM450), лазерными дальномерами фирм Laser Technology и Laser Atlanta. Новая версия программы постобработки GPS-измерений Trimble Survey Office 1.5 дает возможность не только обрабатывать данные GPS-приемников, собранные в различных режимах работы, но и данные других геодезических приборов.

Шведская компания Spectra Precision начала выпускать новую модель электронного тахеометра Geodimeter System 600, который имеет модульную структуру. При необходимости он может дополняться спутниковым геодезическим приемником Geodimeter GPS Module L1, внешней антенной и полевым компьютером Penpad GeodatWin с программным обеспечением GeoWin. Такой комплексный прибор предназначен для реализации описанной выше комбинированной технологии кадастровых съемок.

Методы GPS в фотограмметрии. В последнее время очень широкое распространение в решении фотограмметрических задач получила GPS-технология. Это произошло после того, как значительно повысилась точность самолетных навигационных GPS-приемников (до дециметрового уровня), а также стало возможным определение углового положения летательного аппарата в пространстве GPS-методами с высокой точностью (один миллирадиан). Современные аэрофотокамеры комплексируются с навигационными GPS-приемниками для выполнения воздушного фотографирования. Еще на этапе планирования полета и определения маршрута полета определяются координаты центров проекции аэроснимков (моменты срабатывания затвора аэрофотокамеры), причем эти данные закладываются в самолетный навигационный компьютер.

При движении самолета по маршруту в момент выхода в точку с заданными координатами из навигационного комплекса самолета поступает сигнал в аэрофотокамеру, который приводит к срабатыванию затвора. Координаты центра проекции снимка записываются в память бортового компьютера. Процедура постобработки данных GPS не отличается от технологии обработки кинематических съемок. Для уменьшения погрешностей антенна бортового GPS- приемника располагается так, чтобы ее фазовый центр находился на оптической оси аэрофотокамеры. Имеется возможность определения элементов внешнего ориентирования получаемых снимков путем установки дополнительных антенн GPS-приемника по консолям крыла и на хвостовом оперении. Все эти антенны подсоединяются к одному приемнику (например, 24- канальному), и в результате совместной обработки сигнала может быть вычислено угловое положение самолета относительно земной системы координат во время срабатывания затвора аэрофотокамеры.

Современные аэрофотосъемочные комплексы оснащены GPS-оборудованием для реализации описанной технологии. В частности, для навигационного обеспечения процедуры съемки швейцарской аэрофотокамерой RS30 фирмы Leica используется система ASCOT на базе GPS- оборудования, а для немецкой камеры LMK 2000 фирмы Zeiss- система T-FLIGHT.

Для привязки снимков GPS- методами определяют координаты контрольных точек, которые располагаются по краям снимаемого района. Как видно, при такой технологии нет необходимости иметь большое число контрольных точек на каждом аэроснимке для его привязки.

Описанный подход во многих странах стал стандартным при выполнении крупномасштабного кадастрового картографирования для регионов, на которые отсутствуют кадастровые карты. В России он лег в основу автоматизированной системы кадастрового картографирования, работающей в рамках проекта LARIS.

Литература

1. Глобальна система визначення місцеположення (GPS). Теорія і практика / Гофманн -Велленгоф Б., Ліхтенеггер Г., Коллінз Д. / Пер. з англ. під ред. Яцківа Я.С..- Київ: Наук. думка, 1995.
2. Неумывакин Ю.К., Перский М.И. Геодезическое обеспечение землеустроительных и кадастровых работ. Справочное пособие.- М.: Картгеоцентр - Геоиздат, 1996.
3. Применение приемников спутниковой системы WILD GPS System200 фирмы Лейка (Швейцария) при создании и реконструкции городских геодезических сетей.- Н. Новгород.- ВАГП.- 1995.
4. Новости фирм на рынке электронного геодезического оборудования // Информационный бюллетень ГИС-ассоциации.- 1998.- №5(17).-с. 56-57.
5. Spectra Precision - технологии эффективности // Информационный бюллетень ГИС-ассоциации.- 1999.- №2(19).-с. 59-61.
6. Мельников С.Р., Дроздов О.В., Егоров В.Е. и др. Новая технология цифровой топографической съемки // Информационный бюллетень ГИС-ассоциации.- 1999.- №1(18).-с. 61.
7. GPS Surveyors Field Guide.: Sunnyvale, CA.- Trimble Navigation Ltd.