Навигационное оборудование для ГИС это комплекс, состоящий из приемника спутникового позиционирования с уровнем точности от дециметрового до субметрового и контроллера с программным обеспечением, позволяющий выполнять сбор данных для создания или обновления базы данных ГИС

М.А. Петров (ЗАО «Геостройизыскания»)
В 2003 г. окончил факультет фотограмметрии МИИГАиК по специальности «аэрофотогеодезия».
В настоящее время инженер ЗАО «Геостройизыскания».

Одной из основных задач при создании географической информационной системы (ГИС) современной компьютерной технологии, оперирующей картографической информацией и базами данных, является сбор пространственных данных. Зачастую для разработки геоинформационного проекта бывает достаточно имеющегося картографического материала. В том случае, когда достоверные данные об объектах отсутствуют или частично устарели, необходимо их обновить на основе топографической, космической или аэросъемки, а также результатов цифрования существующих картографических материалов.

Для первичного сбора и уточнения пространственных данных можно использовать оборудование на базе высокоточных навигационных приемников спутникового позиционирования или приборов геодезического класса, предназначенных для картографии и ГИС.

Для сбора пространственных данных с целью размещения в ГИС навигационное оборудование бытового класса не подходит по многим причинам. Основная из них невозможность оценить точность полученных результатов. Другими словами, в базах данных ГИС будут содержаться как точные (в пределах допуска) координаты объектов, так и со значительными ошибками. При этом отделить одни от других невозможно.
Одной из особенностей приемников спутникового позиционирования, предназначенных для сбора пространственных данных ГИС, является использование при работе программного обеспечения для создания или обновления существующей базы данных с внесением не только координат, но и всей атрибутивной информации, характеризующей объект.

Еще одним отличием данного класса оборудования является точность определения координат в большинстве случаев она находится в пределах от нескольких дециметров до нескольких метров.

Таким образом, навигационное оборудование для ГИС это комплекс, состоящий из приемника спутникового позиционирования с уровнем точности от дециметрового до субметрового и контроллера с программным обеспечением, позволяющий выполнять сбор данных для создания или обновления базы данных ГИС.

Факторы, влияющие на выбор приемника GPS для ГИС
Выбор приемника проводится на основе соответствия его возможностей сложности решаемых задач.
Способ получения координат объектов с постобработкой или в режиме реального времени определяет комплектацию и соответственно стоимость оборудования. При создании или обновлении картографического материала, когда нет необходимости в идентификации (нахождении) конкретных объектов, лучше воспользоваться режимом постобработки.
Работа в режиме реального времени рекомендуется в случае, когда нужно идентифицировать объект среди множества подобных на ограниченной территории (например, при обновлении атрибутивных характеристик или их внесении для объектов, полученных по данным ДЗЗ) или по результатам обработки данных ГИС «отметить» на местности тот или иной объект или группу объектов.

При постобработке для получения координат и оценки их точности используется специализированное программное обеспечение. Сбор данных проводится «базой» (приемник спутникового позиционирования, установленный в точке с известными координатами) и «ровером» (приемник, с помощью которого ведут съемку). Обработка может выполняться по кодовым измерениям (субметровая точность определения координат) или по фазовым (точность определения координат 1 30 см в зависимости от продолжительности наблюдения на точке и удаленности ровера от базы). Использование базы не обязательно предполагает приобретение второго приемника: в России уже появляются базовые станции и сети базовых станций, которые предоставляют файлы измерений как на платной основе, так и бесплатно.

В режиме реального времени определение координат объекта и оценка их точности проводятся непосредственно в полевых условиях. Для этого применяется технология передачи роверу поправок, генерируемых базой или сетью базовых станций. Точность определения координат зависит от типа приемника (фазовый или кодовый) и формата дифференциальных поправок. Есть несколько способов передачи поправок: с помощью радиомодема, сотовой связи и дифференциальных сервисов.

Малогабаритные передающие радиомодемы с мощностью излучения 25 35 Вт могут работать автономно, но обеспечивают уверенный прием поправок на расстояниях до 15 20 км (при условии прямой видимости). Радиомодемы большей мощности позволяют передавать поправки на большие расстояния, но могут возникнуть трудности с транспортировкой и обеспечением автономного питания. Кроме того, на эти типы радиоэлектронных средств необходимо получать разрешение на использование и решение Государственной комиссии по радиочастотам о выделении частоты.
При использовании сотовой связи поправки могут передаваться непосредственно по GSM-каналу (телефон используется в качестве модема) и с помощью Интернет-соединения. Недостаток способа зависимость от зоны уверенного приема и качества работы оператора сотовой сети.

При передаче поправок с помощью дифференциальных сервисов используются специализированные спутники или радиомаяки (поправки вычисляются на основании данных, полученных сетью базовых станций, расположенных локально или рассредоточенных по поверхности Земли). Наиболее известными дифференциальными сервисами являются североамериканская система WAAS и европейская
EGNOS, которые обеспечивают повышение точности автономного определения координат по кодовым измерениям. Точность определения координат при использовании этих сервисов составляет 1 3 м, большое влияние оказывает удаленность приемника от сети базовых станций, поставляющих информацию для вычисления дифференциальных поправок.

Существуют спутниковые дифференциальные сервисы, предоставляемые различными компаниями на коммерческой основе. Наиболее известным из них является OmniSTAR. Сервис позволяет получать координаты в режиме реального времени с субметровой (сервис VBS) и дециметровой (HP и XP) точностью. Сервис HP работает только с двухчастотными приемниками, и точность определения координат зависит от удаленности приемника от базовых станций OmniSTAR, сервис XP (одна из последних разработок компании) менее зависим от удаленности базовых станций и является глобальным.

При использовании дифференциальных сервисов требуется только один приемник спутникового позиционирования, оснащенный оборудованием для приема поправок (встроенным или внешним), тогда как при применении радиомодемов и сотовой связи необходимо наличие второго приемника (базы).

Контроллер превращает приемник спутникового позиционирования в прибор, позволяющий выполнять сбор данных для ГИС. В настоящее время преобладает тенденция использовать в качестве контроллеров устройства на базе карманных персональных компьютеров (КПК) с операционной системой Windows CE.NET или Windows Mobile. Программное обеспечение пользователь может выбрать сам, хотя некоторые производители еще выпускают контроллеры с собственным программным обеспечением.

Встроенный в приемник спутникового позиционирования контроллер удобен при выполнении съемки нет проводов, которые мешают при передвижении и являются своеобразным «слабым звеном» системы. В настоящее время на рынке предлагаются приемники, оснащенные беспроводной технологией Bluetooth, что также позволяет применять контроллер без кабельного соединения. В этом случае контроллер может использоваться отдельно от приемника для решения дополнительных задач.

Особое внимание следует уделить программному обеспечению контроллера, а именно его функциональности и совместимости данных с ГИС. Это особенно актуально в том случае, когда программное обеспечение контроллера встроенное. Если контроллер имеет операционную систему, можно выбрать программное обеспечение, полностью отвечающее требованиям пользователя или разработанное специально для него.
В качестве внешнего контроллера может использоваться обычный и защищенный КПК. Если предстоит работа с графической информацией, возможно применение планшетных компьютеров.

Объем памяти приемника или контроллера выбирается в зависимости от потребности исполнителя. Для сбора данных бывает достаточно нескольких мегабайт. Но если во время работы планируется использовать растровые изображения (карты, космические или аэроснимки) или много векторной графики, объем памяти контроллера может достигать нескольких гигабайт. Возможно применение съемных карт памяти для удобства передачи полученной информации.

Дополнительные возможности приемника, на которые следует обратить внимание при выборе навигационного оборудования.
Порты и расширения это коммуникационные возможности приемника, в том числе позволяющие подключать дополнительные устройства: дальномеры (например, для измерения расстояния до объекта, к которому нельзя подойти), радиомодемы, сотовые телефоны и т. д.
RS-232 наиболее распространенный интерфейс, предназначенный для обмена данными между двумя устройствами. Число разъемов (портов) обуславливает число подключаемых устройств. Порты приемника могут быть промышленные (Lemo, Fischer и др.), DB9 (COM-порт) или разработанные производителем.

IrDA ИК-порт, беспроводное решение для обмена данными, потерявшее актуальность при появлении новых беспроводных технологий, так как обладает малой скоростью и требует прямой видимости между ИК-портами двух устройств.
USB обеспечивает более быструю передачу данных на компьютер по сравнению с RS-232.
Bluetooth технология беспроводной передачи данных, позволяющая соединять друг с другом практически любые устройства: мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты. В приемниках спутникового позиционирования технология позволяет без соединительных кабелей передавать данные на компьютер и работать с контроллером, также оснащенным Bluetooth.

Технологией WLAN (Wireless LAN) в основном оснащаются контроллеры для беспроводного доступа к сети. Это позволяет в офисе, оснащенным WLAN, отправлять данные с контроллера на сервер или другой компьютер без подключения к компьютеру.

Карты памяти CF или SD носители информации, которые могут служить как основной, так и дополнительной памятью приемника.
Интерфейсы в данном случае подразумевается возможность работы тех или иных портов приемника с определенными форматами данных или протоколами.

RTCM input возможность приемника обрабатывать дифференциальные поправки по кодовым измерениям в стандартном международном формате RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services).
RTCM output возможность генерировать дифференциальные поправки в стандартном международном формате RTCM и выдавать их на один из портов приемника.

NMEA (National Marine Electronics Association) протокол, предназначенный для обмена данными между электронными устройствами морского назначения и навигационным оборудованием. Информация, выводимая приемником в этом формате, может быть использована при написании собственного программного обеспечения (или дополнительных модулей) для сбора данных.

CMR и CMR+ форматы дифференциальных поправок по фазовым измерениям, обеспечивающие работу в режиме реального времени с сантиметровой точностью.
RT-2, RT-20, Leica форматы дифференциальных поправок, разработанные производителями оборудования.
SPAN технология NovAtel (Канада), позволяющая объединить в комплекс приемник спутникового позиционирования и блок инерциальных датчиков. С ее помощью кроме координат можно определять элементы пространственной ориентации объектов.

Немаловажным фактором при выборе как приемника, так и контроллера является их защищенность от внешних условий (рабочие температуры, пыле- и влагозащита), что актуально в большинстве регионов нашей страны.

Главное, на что хотелось обратить внимание, выбор приемника спутникового позиционирования в первую очередь зависит от вида выполняемых работ.

Перспективы
Многие производители спутникового оборудования уже представили приборы, соответствующие новому конструктивному «стандарту», приемник, антенна и контроллер с операционной системой компактно размещены в одном корпусе. В ближайшем будущем следует ожидать миниатюризации оборудования, использования более совершенных экранов контроллеров и беспроводных технологий.

Изменения, которые коснутся непосредственно приемников спутникового позиционирования, будут связаны с:
модернизацией американской GPS (возможность приема гражданского кода на частотах L2 и L5);
вводом в эксплуатацию ГЛОНАСС и Galileo, что обусловит разработку приемников GNSS, позволяющих работать со всеми спутниковыми системами навигации, и повышение точности получаемых результатов, в том числе в сложных условиях работ.

ЗАО «Геостройизыскания»
Тел: (095) 101-22-08 (многоканальный), 234-00-46, 234-00-47,
234-00-48
Факс: (095) 101-22-08
Адрес: 107023, Москва, ул. Малая Семеновская, 9, строение 6
E-mail: gsi@gsi2000.ru
Интернет: www.gsi2000.ru