Статьи

GNSS & Геодезия | GNSS / GPS Tech Talk | NovAtel

В августе группа ученых из Института океанографии им. Скриппса сообщила, что сильная засуха, охватившая в последние годы западную часть Соединенных Штатов, вызывает «подъем» в западной части Соединенных Штатов.

Примерно в то же время правительственные учреждения сообщали о широко распространенных случаях оседания земли в центральной части Калифорнии, в долине Сан-Хоакин, вызванной переполнением там колодцев.

Согласно исследователям Скриппса, наибольшее поднятие тектонической плиты - той части земной коры, на которой покоятся западные штаты, - составляло всего 15 миллиметров (около половины дюйма) в горах Калифорнии и в среднем четыре миллиметра (0,15 дюйм) через запад.

Как они это делают? Как они так точно обнаружили такое небольшое движение на тысячах квадратных миль местности?

Из анализа огромных массивов данных, собранных за последние 11 лет с высокоточных станций мониторинга GNSS, разбросанных по всему региону. Действительно, технология GNSS создала образный общий язык, в котором космическая наука встречается с наукой о Земле, которая в более широком смысле охватывает область геодезии: измерение и мониторинг размеров и формы нашей планеты.

Действительно, технология GNSS создала образный общий язык, в котором космическая наука встречается с наукой о Земле, которая в более широком смысле охватывает область геодезии: измерение и мониторинг размеров и формы нашей планеты

Выяснение того, как это произошло, привело нас к Джеральду Мэдеру , руководителю Отдела исследований по геонаукам Национальной геодезической службы (NGS), офиса Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA). Мадер присоединился к NGS в 1983 году и увидел, как GNSS превратилась из малоизвестной военной программы в, среди прочего, важный инструмент современной геодезии.

Mader является соавтором оригинального формата RINEX, соучредителем международной службы GNSS и разработчиком программы калибровки антенн NGS. Он также написал и контролировал программное обеспечение GPS NGS для точного статического и кинематического позиционирования.

NGS является старейшим научным учреждением в стране, произошедшим от «Обзора побережья», основанного в 1807 году президентом Джефферсоном. В рамках исследований и разработок NGS фокусируется на определении и предоставлении населению Национальной системы пространственной привязки (NSRS). Хорошим примером ее деятельности является OPUS, онлайновая служба позиционирования пользователей NGS, которая теперь называется OPUS-S. Компания Mader способствовала развитию этого веб-сервиса, который предоставляет пользователям возможность отправлять данные статического позиционирования GPS с координатами NSRS с точностью до нескольких сантиметров, чтобы улучшить свои позиции.

Несколько лет назад он запустил Kinematic GPS Challenge, чтобы привлечь добровольцев, чтобы помочь NGS облегчить разработку своего метода обработки GPS для GRAV-D (гравитация для переопределения американской вертикальной системы координат). Заинтересованным исследователям и компаниям со всего мира было предложено вычислить и представить позиционные решения на основе образцов фактических данных GRAV-D.

Высокоточная точность GNSS сделала возможным или значительно расширила различные приложения дистанционного зондирования, включая фотограмметрию, картографирование LIDAR, радиолокатор с синтезированной апертурой и бортовую гравитацию. Планировка дорог, точное земледелие и мониторинг устойчивости зданий, мостов и плотин являются частью очень длинного списка приложений, поддерживаемых GNSS.

«Почти к любому типу платформы, которая движется, будь то на поверхности земли, в воздухе или на орбите, прикреплена GNSS для точного измерения ее движения», - говорит Мадер.

Inside GNSS Magazine (IGM): Как вы считаете, каким самым существенным эффектом GNSS оказал геодезию?

MADER: Подавляющее преимущество GNSS для геодезии - это точность и время, необходимое для достижения этой точности. Старые оптические методы требовали прямой видимости и перемещения, иногда на большие расстояния, над горами, через реки и т. Д., Чтобы установить новую метку относительно известной метки. Теперь геодезический контроль передается от глобальной сети меток (сети Международной службы GNSS) через спутники GNSS к любой другой метке на Земле, которую необходимо разместить.

IGM: Как технология GNSS повлияла, если не трансформировалась, на работу геодезических агентств?

MADER: влияние GNSS на геодезию является революционным и сопоставимо только с воздействием самого компьютера. Трудоемкие обследования, для которых требуются дни или недели, теперь можно проводить за часы. Общегосударственные сети реального времени обеспечивают точность на уровне сантиметров в считанные секунды или минуты. Хотя GNSS не подходит для каждой съемки, почти каждая съемка будет использовать GNSS для подключения к локальному геодезическому контролю. Сюрвейерские агентства определяют и поддерживают инфраструктуру, необходимую для поддержки этих съемок GNSS и обеспечения некоторой преемственности для устаревших съемок, которые они заархивировали.

IGM: Как GNSS внес вклад в определение Международной наземной системы координат (ITRF)?

MADER: Учитывая количество станций слежения GNSS по сравнению с очень длинной базовой интерферометрией (VLBI), спутниковой лазерной дистанцией (SLR) и доплеровской орбитографией и радиопозицией, интегрированной с помощью спутника (DORIS), GNSS, несомненно, стала доминирующим фактором ITRF. В то время как методы, способствующие ITRF, предлагают сопоставимую точность, есть небольшие уклоны, которые все еще изучаются.

Возможно, по иронии судьбы, традиционные оптические методы необходимы и используются для точного поиска векторов, соединяющих эти методы, где комбинации этих методов расположены в одном месте. На каждом континенте имеется несколько станций слежения IGS GNSS и практически на любом удаленном острове, который может обеспечить дополнительное покрытие. Эти точно определенные опорные станции предоставляют средства для удобного и точного соединения локальных и национальных исходных данных с этой глобальной системой отсчета.

IGM: Насколько методы GNSS улучшили точность горизонтальных и вертикальных датумов? Они произвели действительно объединенную трехмерную способность?

MADER: Улучшение точности данных было огромным, как вы можете себе представить, учитывая высокую точность и эффективность методов GNSS. Непрерывно работающие опорные станции (CORS) обычно могут показывать горизонтальную повторяемость 3-5 миллиметров и вертикальную повторяемость 6-9 миллиметров. Конечно, эта вертикаль, строго говоря, является расстоянием от геоцентра (поскольку GNSS использует декартовы координаты) и обычно выражается как высота относительно эллипсоида, который приближается к сжатой форме Земли, чтобы получить более разумные числа.

Эта высота эллипсоида, однако, не является высотой, необходимой для картографирования и проектирования. Это ортометрическая высота, которая следует за эквипотенциальной поверхностью и часто в разговорной речи, но неверно, называется средним уровнем моря.

Две системы высот связаны геоидом, который можно определить по измерениям силы тяжести. В настоящее время NGS работает над проектом (GRAV-D), использующим данные о гравитации на суше, в воздухе и на спутнике, чтобы улучшить геоид, чтобы можно было получить более точные ортометрические высоты на основании высоты эллипсоида, определенной GNSS.

IGM: Позволила ли GNSS современной геодезии расшириться от сферы научных исследований до более ориентированной на обслуживание дисциплины, которую можно найти, например, в онлайновой службе позиционирования пользователей NGS (OPUS)?

MADER: программное обеспечение обработки данных GNSS теперь способно с точностью до сантиметра между станциями находиться на расстоянии тысяч километров друг от друга и оценивать положения спутников с точностью до нескольких сантиметров. Тем не менее, эти очень сложные программы можно сделать доступными для общественности через простой веб-интерфейс, как NGS сделал с OPUS.

Это позволяет в долгосрочной перспективе отслеживать стабильность и движение пользователей на основе единообразных и согласованных физических моделей и параметризации. Например, проседание от добычи грунтовой жидкости можно отслеживать с максимально возможной точностью, периодически отправляя файлы RINEX в OPUS. В настоящее время в Соединенных Штатах ежедневно используются тысячи GNSS-приемников геодезического качества. Предоставление возможности простой и точной обработки части этих данных и обмена результатами является важной и все более популярной услугой.

Как они это делают?
Как они так точно обнаружили такое небольшое движение на тысячах квадратных миль местности?
Они произвели действительно объединенную трехмерную способность?

Новости