Прихода А.Г. Навигационно-геофизическое обеспечение геолого-геофизических исследований: состояние и перспективы развития - файл n1.doc

приобрести
Прихода А.Г. Навигационно-геофизическое обеспечение геолого-геофизических исследований: состояние и перспективы развития
скачать (128.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc129kb.29.05.2012 23:45скачать

n1.doc

  1   2   3   4
Геофизика4 2008

НАВИГАЦИ0НН0-ГЕ0ФИЗИЧЕСК0Е ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ:
СОСТОЯНИЕ
И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

А.Г. Прихода

АННОТАЦИЯ. В работе рассматриваются состояние и перспективы использования глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС (Россия) и СР5 (США) в качестве основы для создания пространственного информационного геолого-геофизического поля, основные требования к спутниковой технологии навигационно-геодезического обеспечения, влияние и способы ограничения влияния и учета различных факторов и погрешностей. Большое внимание уделено вопросам метрологического обеспечения спутниковой аппаратуры определения местоположения и используемым при геолого-геофизических исследованиях системам координат.

Геологическое изучение недр базируется на информации об измеренных различных параметрах естественных или искусственно возбуждаемых (создаваемых) физических полей, а также других характеристиках земной поверхности. Эти параметры определяются в конкретных точках исследования на земной (водной) поверхности или вблизи (аэросъемка). Таким образом, образуется совокупность сведений, которые необходимо учитывать при формировании пространственно-временного поля, чтобы получить информацию о свойствах (характеристиках) пространственных объектов, процессах и явлениях, связанных с Землей. Основой создания пространственного поля является топографо-геодезическое и навигационное обеспечение - комплекс организационных, нормативных, правовых, методических, научно-технических и целого ряда других мероприятий, обеспечивающих в конечном счете определение с заданной точностью плановых координат и высот конкретных пунктов, образующих пространственное поле.

В общем виде топографо-геодезическое и навигационное обеспечение включает следующие основные виды работ, различные при наземных, морских и аэрогеофизических съемках.

Топографо-геодезическое обеспечение наземных геофизических работ:

Навигационно-гидрографическое (гидрографо-геодезическое) обеспечение морских геофизических исследований:

Навигационно-геодезическое обеспечение аэрогеофизических съемок зависимости от масштаба выполняемой съемки, протяженности и удаленности съемочных маршрутов):

Многообразие методов и модификаций геофизических исследований, ландшафтных и климатических условий, в которых они выполняются, вызывает необходимость использовать для их навигационно-гидрографического, топографо-геодезического и навигационного обеспечения широкий круг технических средств, способов и технологий, включая традиционные (оптические, оптико-механические, электронно-оптические, радиогеодезические) и нетрадиционные (барометрическое и гидростатическое нивелирование, автоматизированные механические средства измерения расстояний) технологии, а также их комплексирование.

Появление спутниковых технологий определения местоположения существенно расширило области распространения геоинформационных систем путем объединения (данных) спутниковых измерений и результатов геолого-геофизических исследований [4, 10, 12].

Развитие космической техники приводит к широкому использованию принципиально новых навигационно-геодезических систем - глобальных среднеорбитальных спутниковых систем позиционирования для решения практически всего спектра задач координатно-временного обеспечения обширного класса потребителей, в т.ч. в геологической отрасли.

Глобальные навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС в виде искусственных спутников, видимых практически из любой точки нашей планеты и непрерывно передающих сигналы, несущие измерительную информацию, обеспечили создание пространственного координатно-временного информационного поля, внутри которого можно постоянно получать сведения о местоположении с высокой точностью в пространстве и с наносекундной точностью времени. Таким образом, появился принципиально новый подход к созданию геоинформационных систем, в которых наполняющие (в нашем случае геофизические) данные могут собираться в цифровом виде и реальном времени, а после этого использоваться для анализа полученной информации [1, 3, 17].

Глобальные навигационные спутниковые системы в совокупности с входящими в них самостоятельными техническими устройствами (решениями) являются чрезвычайно сложными и высокоорганизованными системами, хотя в них для достижения конечной цели заложены известные довольно простые идеи и принципы: определение местоположения путем измерения расстояния до определяемого объекта от исходных (эталонных) точек с известными координатами.

Имея на поверхности земли эталонные пункты с известными координатами в единой Государственной геодезической системе, а на орбитах околоземного пространства подвижные спутники с мгновенно известными текущими координатами, глобальная спутниковая навигационная система позволяет решать две самостоятельные, но взаимосвязанные задачи (засечки):

Особенность спутникового решения обратной пространственной засечки - использование так называемых псевдодальностей, которые отличаются от фактической геометрической дальности (расстояния) на некоторую величину, обусловленную неучтенной (в момент измерения) поправкой за счет разности показаний часов спутника и приемника. Для учета этой поправки требуется еще один рабочий спутник. Итак, минимальное число наблюдаемых спутников должно быть не менее четырех. Вполне понятно, что решение обратной геодезической засечки зависит от взаимного положения рабочих спутников относительно определяемого пункта, причем наилучшими условиями считается равномерное распределение спутников по небосводу. Таким образом, точность определения координат зависит от расположения наблюдаемых спутников относительно наземного (определяемого) пункта, т.е. от так называемого геометрического фактора Position Dilution of Precision (PDOP), который определяет степень точности в положении точки в пространстве и отражает качество измерения (определения) координат. Форма геометрии засечки определяет значение геометрического фактора, поэтому необходимо осуществлять предварительный расчет геометрического фактора, т.е. оценивать ожидаемую точность определения координат и обеспечивать выбор оптимального времени, что особенно важно при работе в залесенной местности. Расчет геометрического фактора осуществляется на основе альманаха (данные, передаваемые спутником приемнику потребителя о параметрах орбиты, поправки эталонных часов и т.п.), получаемого в свою очередь спутником с наземных контрольных станций.

Значение PDOP зависит также от высоты рабочего спутника над горизонтом, которая в свою очередь - от наличия препятствий по трассе "спутник-приемник", например, от степени залесенности местности и погрешности за счет влияния тропосферы. В любом случае значение PDOP не должно превышать 7 единиц, т.е. значения, когда задача не имеет решения [10, 14].

Казалось бы, чем меньше угол возвышения рабочего спутника над горизонтом, тем меньше геометрический фактор и надежнее результаты измерений. Однако скорость распространения электромагнитных волн, используемых в спутниковых системах определения местоположения, зависит от состояния атмосферы (температура, давление и влажность воздуха). Поэтому приходится учитывать тропосферное влияние на точность измерения дальностей, так как измеренные дальности между приемником и спутником оказываются больше, чем геометрические. Эта разность может достигать 10-15 м при углах возвышения над горизонтом 10°, поэтому рабочие программы спутниковых приемников составлены так, что прием к обработке спутниковых сигналов начинается обычно с 12-15°, что, естественно, ухудшает геометрию засечки, но уменьшает погрешности за счет влияния тропосферы.

Спутниковые навигационные системы в геологической отрасли стали находить применение в 90-х годах прошлого столетия [14]. Это - американская NAVSTAR (Navigational Satellite providing time and Rande), т.е. глобальная система позиционирования, и отечественная ГЛОНАСС (
  1   2   3   4


Геофизика № 4 2008
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации