Англ.: Рositioning, GPS measurement, GPS surveying

Измерения с помощью спутниковых систем позиционирования с целью определения координат местонахождения объекта в трехмерном земном пространстве. В GPS и ГЛОНАСС (GLONASS) измеряют кодовым или фазовым методами псевдодальности от приемника позиционирования до 4 или большего числа спутников. Существует ряд способов П. Автономное позиционирование (autonomous positioning) -- способ определения абсолютных (полных) координат местонахождения пространственной линейной засечкой по измерениям кодовым методом псевдодальностей только с определяемого пункта. Способ чувствителен ко всем источникам погрешностей. На точность влияют нестабильность частот, сдвиги шкал времени и другие аппаратурные погрешности на спутниках и в приемниках позиционирования, погрешности в координатах спутников, внешняя среда -- ионосфера, тропосфера, многолучевость. Ионосферные погрешности, или задержки (ionospheric errors) определяются концентрацией электронов, зависят от угла возвышения спутника, географического местонахождения, времени суток, года, активности Солнца, в средних широтах меняются от единиц до десятков метров; их исключают измерениями на двух частотах L1 и L2. В тропосфере, где скорость распространения радиоволн зависит только от метеоусловий, искажения учитывают по моделям стандартной атмосферы. При высотах спутников над горизонтом менее 10о наблюдений не производят, т.к. тропосферные погрешности, или задержки (tropospheric errors) превышают 10 м. К антенне приходят радиолучи непосредственно от спутника, а также отраженные от земной поверхности, зданий, других объектов, возникшие из-за дифракции, и дополнительно искажают дальности; это явление называют многолучевостью, или многопутностью (multipath). К понижению точности ведут режимы SA и AS. Точность координат зависит от геометрического фактора засечки (см. GDOP, HDOP, HTDOP, PDOP, VDOP, TDOP). Точность определения координат около 10 100 м. Дифференциальное позиционирование (differential positioning, DGPS, DGLONASS) -- псевдодальности измеряют одновременно с двух пунктов: базовой станции, или референц-станции (base station, reference station, DIRES), расположенной на пункте с известными координатами, и подвижной станции (rover station), стоящей над новой точкой; на базовой станции измеренные расстояния сравнивают с вычисленными по координатам и определяют их разности -- дифференциальные поправки (differential corrections), которые передают на подвижную станцию в реальном времени или учитывают в ходе вычислений координат после измерений (постобработки -- postprocessing). Точность координат около 1 5 м, при аппаратуре повышенной точности и специальном программном обеспечении -- около 1 3 дм. Статическое позиционирование, или статика (statics) -- способ относительных (relative, baselines) измерений, когда фазовым методом по продолжительным (около часа и дольше) наблюдениям определяют приращения координат между базовой и подвижной станциями, иначе -- вектор между этими станциями. Чтобы ослабить влияния погрешностей, в ходе обработки из результатов фазовых измерений формируют разности: первые (простые) разности (single-difference, SD) -- из измерений с базовой и с определяемой станций на один и тот же спутник, вторые (сдвоенные) разности (double-difference, DD) -- из первых разностей измерений на разные спутники и третьи (строенные) разности (triple-difference, TD) -- из вторых разностей разных эпох наблюдений. Вторые и третьи разности практически свободны от большинства погрешностей. Обработкой их по методу наименьших квад квадратов вычисляют вектор между станциями, а затем координаты подвижной станции. Комбинируя частоты L1 и L2, образуют ионосферно-свободную волну (ionosphere-free wave), длина 5,4 см, из строгого соотношения этих частот; разностную волну (wide-lane wave), длина 86,2 см, из разности указанных частот; суммарную волну (narrow-lane wave), длина 10,7 см, из суммы частот. Измерения обрабатывают на всех волнах и отбирают оптимальный результат. Ускоренная статика (fast statics) -- разновидность статики, в которой для разрешения неоднозначности применяют стратегии поиска, не требующие продолжительных наблюдений, продолжительность же измерений согласована с числом наблюдаемых спутников и уменьшается при его увеличении; способ хуже защищен от многолучевости. Псевдостатика (pseudostatics) -- разновидность статики, когда непрерывность измерений сохраняется только на базовой станции; на подвижной станции измерения выполняют лишь в начале и в конце часового интервала. Точность положения в плане около (5 10) мм + (1 2) ppm от длины вектора; точность положения по высоте в 2 3 раза ниже. Способы кинематики (kinematics) -- разновидности относительных измерений, выполняемых обычно фазовым методом, позволяющие измерять вектор между базовой и подвижной станциями за короткое время. Предварительно определяют координаты базового и подвижного приемников статическим П. , другими способами, или приемники позиционирования устанавливают на пунктах, координаты которых известны с точностью до нескольких см. На известном векторе выполняют измерения до 4 или большего числа спутников и образуют однозначные вторые фазовые разности. После этого, не прерывая измерений, приемник перемещают на следующий определяемый пункт. Важно, чтобы измерения велись непрерывно по одним и тем же спутникам. По известным координатам базовой станции и непрерывным измерениям сначала вычисляют вектор до новой станции, а затем и ее координаты. Далее приемник перемещают на следующий пункт. Различают разновидности кинематики: непрерывная кинематика (continuous kinematics) -- способ П. , при котором не останавливаясь перемещаются с приемником по контуру и через заданные интервалы времени фиксируют его координаты, обработка после измерений; способ "стой и иди" ("stop and go") -- способ П. , предусматривающий возможность остановиться на точке, выполнить более длительные измерения, а затем продолжить движение, обработка после измерений; кинематика реального времени (real time kinematics, RTK) -- способ П. , когда при помощи дополнительного цифрового канала данные с базового приемника передают на подвижный и обработка ведется в ходе измерений. Точность кинематики несколько ниже точности статики.