Литература

Лазерная локация земли и леса

4.3. Системы геопозиционирования GPS и ГЛОНАСС

Спутниковые системы позиционирования и задачи, решаемые с их помощью в геоинформационных технологиях.

Основным источником информации об изменениях картографической ситуации служили результаты топографических съемок и аэрофотосъемок. Первый метод слишком трудоемок, особенно для больших, труднодоступных территорий. Кроме того, информация, полученная из результатов топографических съемок, может устареть на этапе обработки данных полевых измерений вследствие быстрых изменений ситуации. Второй метод более оперативен и информативен, но дорог. Поэтому для оптимального решения проблемы постоянного обновления пространственной информации в ГИС требуется иной подход к ее сбору и представления в цифровом виде. Наиболее перспективным решением этой проблемы является применение спутниковых технологий позиционирования GPS (Global Positioning System) и ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система), что позволяет собирать не только пространственную информацию в цифровом виде, но и связанные с ней семантические данные. Метод сбора данных с помощью GPS и ГЛОНАСС приемников принципиально не отличается от традиционных полевых геодезических работ, но имеет ряд несомненных преимуществ, вытекающих из особенностей и технических возможностей спутниковой технологии позиционирования.

Помимо задач сбора и обновления информации, GPS-технологии решают и еще одну важную проблему геоинформационной системы – создание координатной основы цифровой карты, любой объект которой имеет вполне определенные координаты, «привязанные» к жесткой координатной основе. Как правило, исходной координатной основой являются пункты ГГС (Государственной геодезической сети), более или менее равномерно расположенные на территории России. Но в ходе создания карт, обработки материалов аэрофотосъемки, оцифровки имеющихся карт возникает задача уточнения исходной координатной основы или ее трансформации. Эти проблемы решались и решаются развитием и сгущением геодезических сетей на основе более высококлассных. Но развитие геодезических сетей с применением традиционных приборов и методов слишком долгий и дорогой процесс, особенно там, где внешние условия (отсутствие прямой видимости на залесенной территории, вгорах, городах) препятствуют проведению традиционных геодезических работ. Учитывая общую географическую ситуацию России, можно говорить о неэффективности применения традиционных методов геодезии на большей части российской территории. Поэтому применение GPS-технологий может существенно снизить затраты на проведение комплекса работ по созданию координатной основы будущей ГИС, а главное, повысить точность и надежность геодезической сети.

Это две основные задачи, которые, на наш взгляд, можно и нужно решать с помощью GPS-технологий применительно к географическим информационным системам.

Краткое описание спутниковых систем позиционирования

Системы глобального спутникового позиционирования GPS разработаны в США. Аналогичная российская спутниковая система носит название ГЛОНАСС.

Система GPS позволяет определять координаты в любой точке земного шара, в любое время, независимо от погодных условий. Точность определения координат колеблется (в зависимости от типов и классов аппаратуры, а также от методики измерений) от 100 м до 1 мм. Основные преимущества GPS-технологии по сравнению с традиционными геодезическими методами:

  • не требует взаимной видимости между пунктами; 
  • работает  в  любых  погодных  условиях,  в  любое  время, в любой точке Земли; 
  • обладает высокой точностью определения координат; 
  • имеет гораздо более высокое быстродействие; 
  • предоставляет трехмерные координаты в плане и по высоте.

На сегодняшний деньдействует уже второе поколение спутниковых систем позиционирования (ССП). К первому поколению можно отнести системы, разрабатывавшиеся до 70-х гг. Главными из них были NNSS (США) и ЦИКАДА (СССР). NNSS (Navy Navigation Satellite System) – система ВМФ США, позже получившая название TRANSIT. Работы по ее созданию были начаты в 1958 г., в эксплуатации находилась с 1964 г., с 1967 г. открыта для гражданского применения. К 1980 г. ее услугами пользовались многие тысячи потребителей разных государств. С ее помощью в 1984–1993 гг. в России проводились работы по созданию геодезической сети. Разработки системы ЦИКАДА начаты в 1967 г., в эксплуатацию введена в 1979 г. К первому поколению принадлежит также международная система обнаружения терпящих бедствие COSPAS-SARSAT.

Ко второму современному поколению относятся две системы: американская GPS (параллельное название NAVSTAR – Navigation Satellite Timing and Ranging) и российская ГЛОНАСС. Их разработка была начата в 70-х гг. прошлого века. Запуск спутников GPS первого блока начат в 1978 г. В 1983 г. система открыта для гражданского использования. В 1991 г. сняты ограничения на продажу приемной аппаратуры в Россию (Серапинас, 1998).

Общие сведения о ГЛОНАСС

Глобальная Навигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) – это уникальные технологии, плод многолетнего труда российских конструкторов и ученых. Она состоит из 24 спутников, которые, находясь в заданных точках на высоких орбитах, непрерывно излучают в сторону Земли специальные навигационные сигналы. Любой человек или транспортное средство, оснащенные специальным прибором для приема и обработки этих сигналов, могут с высокой точностью в любой точке Земли и околоземного пространства определить собственные координаты и скорость движения, а также осуществить привязку к точному времени. ГЛОНАСС является государственной системой, которая разрабатывалась как система двойного использования, предназначенная для нужд Министерства обороны и гражданских потребителей. Обязанности по управлению и эксплуатации системы ГЛОНАСС возложены на Министерство обороны Российской Федерации (Космические войска). В создании системы ГЛОНАСС принимали участие:

Министерство обороны Российской Федерации – головной заказчик системы, обеспечивающий контроль разработки и ее дальнейшее совершенствование, а также развертывание, поддержание и управление орбитальной группировкой ГЛОНАСС;

Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева (НПО ПМ) – головной разработчик системы, спутника ГЛОНАСС, автоматизированной системы управления спутниками и ее математического обеспечения;

Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения (РНИИ КП) – головной разработчик наземного комплекса управления и бортовой аппаратуры спутника ГЛОНАСС;

Российский институт радионавигации и времени (РИРВ) – головной разработчик спутниковой и наземной аппаратуры системы синхронизации и времени;

Производственное объединение «Полет» (ПО «Полет») – разработчик и изготовитель спутника ГЛОНАСС, а также ряд других российских научных и производственных организаций.

Первый запуск спутника по программе ГЛОНАСС (Космос 1413) состоялся 12 октября 1982 года. Система ГЛОНАСС была официально принята в эксплуатацию 24 сентября 1993 года распоряжением Президента Российской Федерации 658 рпс с неполной комплектацией орбитальной структуры при условии развертывания штатной орбитальной структуры (24 спутника) в 1995 году. Постановлением Правительства РФ от 7 марта 1995 г. №237 были организованы работы по полному развертыванию орбитальной структуры (24 спутника), обеспечению серийного производства навигационной аппаратуры и представлению ГЛОНАСС в качестве элемента международной глобальной навигационной системы для гражданских потребителей.

Как работает система ГЛОНАСС?

Спутники системы ГЛОНАСС непрерывно излучают навигационные сигналы двух типов: навигационный сигнал стандартной точности (СТ) в диапазоне L1 (1.6 ГГц) и навигационный сигнал высокой точности (ВТ) в диапазонах L1 и L2 (1.2 ГГц). Информация, предоставляемая навигационным сигналом СТ, доступна всем потребителям на постоянной и глобальной основе и обеспечивает при использовании приемников ГЛОНАСС возможность определения:

  • горизонтальных координат с точностью 50–70 м (вероятность 99.7%);  
  • вертикальных координат с точностью 70 м (вероятность 99.7%); 
  • составляющих вектора скорости с точностью 15 см/с (вероятность 99.7%); 
  • точного времени с точностью 0.7 мкс (вероятность 99.7 %).

Эти показатели точности можно значительно улучшить, если использовать дифференциальный метод навигации и/или дополнительные специальные методы измерений.

Сигнал ВТ предназначен в основном для потребителей МО РФ, и его несанкционированное использование не рекомендуется. Вопрос о предоставлении сигнала ВТ гражданским потребителям до сих пор находится в стадии рассмотрения.

Для определения пространственных координат и точного времени требуется принять и обработать навигационные сигналы не менее чем от 4-х спутников ГЛОНАСС. При приеме навигационных радиосигналов ГЛОНАСС приемник, используя известные радиотехнические методы, измеряет дальности до видимых спутников и измеряет скорости их движения.

Одновременно с проведением измерений в приемнике выполняется автоматическая обработка содержащихся в каждом навигационном радиосигнале меток времени и цифровой информации. Цифровая информация описывает положение данного спутника в пространстве и времени (эфемериды) относительно единой для системы шкалы времени и в геоцентрической связанной декартовой системе координат. Кроме того, цифровая информация описывает положение других спутников системы (альманах) в виде кеплеровских элементов их орбит и содержит некоторые другие параметры. Результаты измерений и принятая цифровая информация являются исходными данными для решения навигационной задачи по определению координат и параметров движения. Навигационная задача решается автоматически в вычислительном устройстве приемника, при этом используется известный метод наименьших квадратов. В результате решения определяются три координаты местоположения потребителя, скорость его движения и осуществляется привязка шкалы времени потребителя к высокоточной шкале Координированного всемирного времени (UTC).

Состав системы ГЛОНАСС: орбитальная структура спутников ГЛОНАСС

Полная орбитальная структура системы ГЛОНАСС состоит из 24 спутников, равномерно размещенных на трех орбитальных плоскостях.

Орбитальные плоскости разнесены относительно друг друга на 120° по абсолютной долготе восходящего узла. Плоскостям присвоены номера 1, 2, 3 с возрастанием в направлении вращения Земли. Номинальные значения абсолютных долгот восходящих узлов идеальных плоскостей, зафиксированных на 00 часов Московского времени 1 января 1983 года, составляют: 215°15'00'' + 120° (i – 1), где i – номер плоскости (i = 1, 2, 3).

Номинальные расстояния между соседними спутниками ГЛОНАСС в орбитальной плоскости по аргументу широты составляют 45°.

Средняя скорость прецессии орбитальных плоскостей равна (–0.00059251) радиан/сутки.

Спутникам 1-й плоскости присвоены номера 1–8, 2-й плоскости – 9–16, 3-й плоскости – 17–24, с возрастанием против направления движения спутника.

Аргументы широты спутников с номерами j = N + 8 и j = N + 16 отличаются от аргументов широты спутников с номерами j = N и j = N + 8 на +15° соответственно, (где N = 1...8) и составляют на 00 часов Московского времени 1 января 1983 года: 145°26'37'' + 15° (27 – 3j + 25j*, где j = (1...24) - номер спутника; j* = E((j – 1)/8) – т.е. целая часть числа (j – 1)/8.

Другими словами, орбитальные плоскости сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15°.

Максимальные уходы спутников относительно идеального положения в орбитальной плоскости не превышают 5° за пятилетний период.

Интервал повторяемости трасс движения спутников и зон радиовидимости для наземных средств – 17 витков (7 суток, 23 часа 27 минут 27 секунд).

Драконический период обращения спутника ГЛОНАСС – 11 часов 15 минут 44 секунды. Высота орбиты - 19100 км (18840...19440 км). Наклонение орбиты – 64.8 +0.3 град. Эксцентриситет – 0 + 0.01.

Такая конфигурация орбитальной структуры позволяет обеспечивать глобальную и непрерывную зону действия системы, а также оптимальную геометрию взаимного расположения спутников для повышения точности определения координат.

Выведение спутников ГЛОНАСС на орбиту осуществляется с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя "Протон", разгонного блока 11С861-01 и СЗБ 11Ф639.М0000-0-01. Одним носителем одновременно выводятся три спутника ГЛОНАСС.

Перевод каждого спутника в заданную точку орбитальной плоскости производится с помощью собственной двигательной установки.

Спутник ГЛОНАСС

Спутник ГЛОНАСС конструктивно состоит из цилиндрического гермоконтейнера с приборным блоком, рамы антенно-фидерных устройств, приборов системы ориентации, панелей солнечных батарей с приводами, блока двигательной установки и жалюзи системы терморегулирования с приводами. На спутнике также установлены оптические уголковые отражатели, предназначенные для калибровки радиосигналов измерительной системы с помощью измерений дальности до спутника в оптическом диапазоне, а также для уточнения геодинамических параметров модели движения спутника. Конструктивно уголковые отражатели формируются в виде блока, постоянно отслеживающего направление на центр Земли. В состав бортовой аппаратуры входят:

  • навигационный комплекс;  
  • комплекс управления;  
  • система ориентации и стабилизации;  
  • система коррекции;  
  • система терморегулирования;  
  • система электроснабжения.

Навигационный комплекс обеспечивает функционирование спутника как элемента системы ГЛОНАСС. В состав комплекса входят: синхронизатор, формирователь навигационных радиосигналов, бортовой компьютер, приемник навигационной информации и передатчик навигационных радиосигналов.

Синхронизатор обеспечивает выдачу высокостабильных синхрочастот на бортовую аппаратуру, формирование, хранение, коррекцию и выдачу бортовой шкалы времени.

Формирователь навигационных радиосигналов обеспечивает формирование псевдослучайных фазоманипулированных навигационных радиосигналов, содержащих дальномерный код и навигационное сообщение.

Комплекс управления обеспечивает управление системами спутника и контролирует правильность их функционирования. В состав комплекса входят: командно-измерительная система, блок управления бортовой аппаратурой и система телеметрического контроля.

Командно-измерительная система обеспечивает измерение дальности в запросном режиме, контроль бортовой шкалы времени, управление системой по разовым командам и временным программам, запись навигационной информации в бортовой навигационный комплекс и передачу телеметрии.

Блок управления обеспечивает распределение питания на системы и приборы спутника, логическую обработку, размножение и усиление разовых команд.

Система ориентации и стабилизации обеспечивает успокоение спутника после отделения от ракеты-носителя, начальную ориентацию солнечных батарей на Солнце и продольной оси спутника на Землю, затем ориентацию продольной оси спутника на центр Земли и нацеливание солнечных батарей на Солнце, а также стабилизацию спутника в процессе коррекции орбиты. В системе используются прибор на основе инфракрасного построения местной вертикали (для ориентации на центр Земли) и прибор для ориентации на Солнце. Погрешность ориентации на центр Земли не хуже 3°, а отклонение нормали к поверхности солнечной батареи от направления на Солнце – не более 5°. Для минимизации возмущений на движение центра массы спутника разгрузка двигателей маховиков производится с помощью магнитопровода. В качестве исполнительного органа при осуществлении успокоения и стабилизации спутника во время выдачи импульса коррекции используется двигательная установка. Режим успокоения, в результате которого происходит гашение угловых скоростей, включается в зоне радиовидимости.

В режиме начальной ориентации на Солнце осуществляется разворот спутника относительно продольной оси с помощью управляющих двигателейма-ховиков до появления Солнца в поле зрения прибора ориентации на Солнце, который установлен на панели солнечных батарей.

Режим ориентации на Землю начинается из положения ориентации на Солнце путем разворота спутника с помощью двигателей-маховиков вдоль оси, ориентированной на Солнце, до появления Земли в поле зрения прибора ориентации на центр Земли. В штатном режиме обеспечивается ориентация оси спутника вместе с антеннами на центр Земли с помощью управляющих двигателей-маховиков по сигналам с приборов ориентации на центр Земли, ориентация солнечных батарей на Солнце путем разворота спутника вместе с солнечными батареями с помощью управляющего двигателя-маховика по одному каналу и разворотов панелей батарей относительно корпуса спутника с помощью привода вращения солнечных батарей по другому каналу по сигналам приборов ориентации на Солнце.

В режиме ориентации перед проведением коррекции и стабилизации спутника во время выдачи импульса коррекции отслеживание ориентации на Солнце не производится.

Система коррекции обеспечивает приведение спутника в заданное положение в плоскости орбиты и его удержание в данных пределах по аргументу широты. Система включает двигательную установку и блок управления ею. Двигательная установка состоит из 24 двигателей ориентации с тягой 10 г и двух двигателей коррекции с тягой 500 г.

Система терморегулирования обеспечивает необходимый тепловой режим спутника. Регулирование тепла, отводимого из гермоконтейнера, осуществляется жалюзи, которые открывают или закрывают радиационную поверхность, в зависимости от температуры газа. Отвод тепла от приборов осуществляется циркулирующим газом с помощью вентилятора.

Система электроснабжения включает солнечные батареи, аккумуляторные батареи, блок автоматики и стабилизации напряжения. Начальная мощность солнечных батарей – 1600 Вт, площадь – 17.5 м2.

При прохождении спутником теневых участков Земли и Луны питание бортовых систем осуществляется за счет аккумуляторных батарей. Их разрядная емкость составляет 70 ампер-часов.

Для обеспечения надежности на спутнике устанавливаются по два или по три комплекта основных бортовых систем.

Таким образом, на спутник ГЛОНАСС возложено выполнение следующих функций:

  • излучение высокостабильных радионавигационных сигналов;  
  • прием, хранение и передача цифровой навигационной информации;  
  • формирование, оцифровка и передача сигналов точного времени;  
  • ретрансляция или излучение сигналов для проведения траекторных измерений для контроля орбиты и определения поправок к бортовой шкале времени;  
  • прием и обработка разовых команд;  
  • прием, запоминание и выполнение временных программ управления режимами функционирования спутника на орбите;  
  • формирование телеметрической информации о состоянии бортовой аппаратуры и передача ее для обработки и анализа наземному комплексу управления;  
  • прием и выполнение кодов/команд коррекции и фазирования бортовой шкалы времени;  
  • формирование и передача "признака неисправности" при выходе важных контролируемых параметров за пределы нормы.

Управление спутниками ГЛОНАСС осуществляется в автоматизированном режиме.

Выведение спутников ГЛОНАСС на орбиту

Выведение спутников ГЛОНАСС на орбиту осуществляется носителем тяжелого класса "ПРОТОН" с разгонным блоком с космодрома Байконур. Носитель одновременно выводит три спутника ГЛОНАСС.

Схема выведения включает:

  • выведение космической головной части на промежуточную круговую орбиту с высотой ~ 200 км;  
  • переход на эллиптическую орбиту с перигеем ~ 200 км, апогеем ~ 19100 км и наклонением 64.3°.

Перевод каждого спутника в заданную точку орбитальной плоскости проводится с помощью спутниковой двигательной установки.

Точность приведения в рабочую точку орбиты:

  • по периоду обращения – 0.5 с;  
  • по аргументу широты – 1°; 
  • по эксцентриситету ~ 0.01; 
  • по наклонению орбиты ~ 0.3°.<

Наземный комплекс управления

Управление орбитальным сегментом ГЛОНАСС осуществляет наземный комплекс управления. Он включает в себя Центр управления системой (г. Краснознаменск, Московская область) и сеть станций слежения и управления, рассредоточенных по территории России. Наземный комплекс управления осуществляет сбор, накопление и обработку траекторной и телеметрической информации обо всех спутниках системы, формирование и выдачу на каждый спутник команд управления и навигационной информации, а также контроль качества функционирования системы в целом.

Потребители системы ГЛОНАСС

Основными областями применения системы ГЛОНАСС являются:
Министерство обороны, транспорт (космический, воздушный, морской, речной, наземный), прикладные задачи (геодезия, картография, океанография, геофизика, земле- и лесоустройство, геология, добыча полезных ископаемых, рыболовство, экология), научные задачи (фундаментальные исследования, прикладные экспериментальные исследования) (Общие сведения, 2005).

Подсистемы спутниковых систем позиционирования

Выделяют три главные подсистемы (сегменты): наземного контроля и управления (НКУ), созвездия космических аппаратов (КА) и аппаратуры пользователей (АП).

Подсистема НКУ состоит из станций слежения за КА, службы точного времени, главной станции с вычислительным центром и станций загрузки данных на борт спутников. Спутники проходят над контрольными пунктами дважды в сутки. Собранную об орбитах информацию обрабатывают и прогнозируют координаты спутников (эфемериды). Эти и другие данные с наземных станций загружают на борт каждого спутника.

Приемные устройства, составляющие подсистему аппаратуры пользователей, на сегодняшний день, достигли высокого совершенства. Особенно широкое практическое распространение получили приемники GPS (рис. 32, 33). Их выпуском в настоящее время в мире занимаются более 50 фирм. В России известны фирмы из США (Magellan, Trimble, Ashtech, Garmin, Leica), Франции (Se-rcel), Швеции (Geotronics) и др. В настоящее время работают приемные устройства, одновременно использующие спутники GPS и ГЛОНАСС. Так, к примеру, новый приемник GG24 Ashtech имеет 12 каналов для наблюдений спутников каждой системы.

pic_32.jpg
Рисунок 32. Портативные приемные устройства подсистемы аппаратуры пользователей спутниковых систем по-зиционирования GARMIN GPSmap 60C и 60CS

pic_33.jpg
Рисунок 33. Стационарный интегрированный картплоттер / эхолот GARMIN GPSmap 376C

GPS-оборудование Тrimble Navigation для ГИС-приложений

Американская фирма Тrimble Navigation, являющаяся лидером на рынке GPS-оборудования, выпускает различные типы приемников для разнообразных приложений, в том числе и использующих ГИС.

Приемники геодезического класса можно разделить на два основных типа:

  • точные фазовые приемники семейства 4000 и 4600, применяемые в геодезии, геодинамике, позволяющие определять координаты с максимальной точностью до 5 мм; 
  • приемники для картографии и ГИС семейства РathFinder, позволяющие определять координаты с максимальной точностью до 10 см.

Приемники первого типа применяются в основном для создания геодезических сетей, служащих координатной основой цифровых карт, обычно используются на начальном этапе, например для привязки аэрофотоснимков перед их трансформированием, сканированием и векторизацией. Также точные приемники могут быть задействованы в том случае, когда цифровая карта территории разорвана на отдельные фрагменты (планшеты) и в процессе ее «сшивки» ошибки по краям достигают значительных величин. В большинстве случаев основной причиной этих ошибок является различие координатных систем на различных планшетах или ошибки, внесенные полевыми геодезическими измерениями. С помощью точных GPS приемников серии 4000 и 4600, определяющих координаты с сантиметровой точностью, вся оцифрованная территория может быть в сжатые сроки покрыта плотной сетью связанных пунктов, жестко посаженной на исходную геодезическую основу. Практически все инструментальные геоинформационные системы, используемые в России, имеют встроенный аппарат для «сшивания» планшетов и устранения ошибок при введении жесткой координатной основы. Стоимость подобных GPS-систем составляет от 20 до 100 тыс. долларов США. Наиболее популярным инструментом является комплект приемников серии 4600LS. Методика работы с GPS-приемниками заключается в полевых измерениях (полностью автоматизированных) и обработке данных в камеральных условиях, с окончательным результатом в виде файла, содержащего каталог координат определяемых пунктов всистеме исходного каталога.

Приемники второго типа могут применяться для сбора данных в уже существующие ГИС в целях внесений оперативных изменений и дополнений в базы данных. Методика съемки предусматривает работу с тремя типами объектов: точечными (деревья, столбы, колодцы, углы строений, заборов и пр.), линейными (лесные просеки, дороги, ЛЭП, трубопроводы и пр.), площадными (таксационные выделы, лесосеки, гари, строения, земельные участки, сельскохозяйственные наделы и пр.). В процессе измерений объект «привязывается» кместной системе координат с точностью до 50 см, что удовлетворяет требованиям масштаба 1:5000. Координаты точечных объектов могут быть определены в местной системе с точностью до 10 см.

РathFinder позволяет произвести обработку «сырых» измерений, полученных в поле, трансформировать их в требуемую систему координат и преобразовать выходной файл в формат наиболее популярных ГИС (АRС/INFO, Map-info, САDdy и пр.), или форматы DXF и DWG. Таким образом, измерения, сделанные в поле, преобразуются в цифровую форму и могут быть наложены на имеющуюся цифровую карту данной территории. Метод позволяет полностью исключить трудоемкие этапы создания цифровой карты, имеющие место при традиционных геодезических измерениях (длительные полевые работы, обработка результатов, рисовка планшета, дигитализация или векторизация сканированного изображения). Семейство РathFinder позволяет использовать неограниченное количество передвижных приемников с одним базовым (неподвижным), причем радиус действия базового приемника может составлять до 200 км.

Как показала наша практика, наиболее популярный представитель семейства РathFinder – 8 или 12 канальный приемник РroXR, весьма удобен вполевых условиях и при работе под пологом леса (рис. 33).

Перспективы развития спутниковых технологий позиционирования в геоинформационных приложениях

Наиболее перспективным направлением GPS-технологий и их приложений в ГИС, геодезии и картографии в целом можно считать дифференциальное позиционирование – DGPS, позволяющее повысить точность навигационных определений до 0.5 м непосредственно в лесу.

Для нормального функционирования системы DGPS необходимо наличие на территории России базовых станций, транслирующих дифференциальные поправки и создающих так называемое дифференциальное поле. В этом случае пользователь GPS-приемников для ГИС может получать необходимую точность измерений без последующей обработки, используя всего лишь один приемник (экономя до 50% средств). Используя новые программно-аппаратные средства фирмы ТRIMBLE, можно с помощью системы DGPS производить съемку для ГИС непосредственно в лесу с наложением данных на готовую цифровую карту местности с одновременным введением необходимых условных знаков, обозначений названий, атрибутов и описаний объектов, привязанных к местной системе коорди нат с точностью до полуметра. Подобную возможность предоставляет программно-аппаратный комплекс Аspen GPS, представляющий собой полевой защищенный компьютер типа РеnВооk, использующий для ввода информации клавиатуру или световое перо, что наиболее удобно в полевых условиях, и GPS-приемник (РroХL или РСМСIA-карта). Для приема дифференциальных поправок используется радиомодем.

В сентябре 2005 года ТRIMBLE анонсировал выпуск модифицированных приемников РгоХR. Этот приемник представляет собой усовершенствованную модель приемника РгоХL с одним важным дополнением: вместo GPS-антенны в новом приемнике используется совмещенная антенна для приема сигналов GPS-спутников и NavBeakon для приема дифференциальных поправок от базовых дифференциальных станций, вещающих в диапазоне средних волн.

Важнейшее направление развития GPS-технологий в геодезии, картографии и ГИС – цифровая воздушная фото-, видео- и лазерная съемка с использованием GPS-приемников для определения координат съемочной камеры в процессе полета. Как уже отмечалось выше, данная методика съемки местности позволяет практически в полете получать цифровую модель местности в растровом виде с привязкой к местной системе координат. Подобная технология цифровой съемки местности позволяет получать изображение с разрешениием до 5–15 см и полностью исключить несколько трудоемких этапов создания карт, присущих традиционной аэрофотосъемке и, следовательно, получить существенную экономическую выгоду (Медведев, 2003).

Это основные направления дальнейшего развития новых методов геодезии, картографии и ГИС, в которых технологии глобального спутникового позиционирования могут найти самое широкое использование применительно к решению целого ряда задач мониторинга природных систем и техногенных объектов уже в самом ближайшем будущем (Данилин и др., 1998, Kulesis et al., 2001, Шануров, Мельников, 2001, Медведев, 2003, Falkenried, 2004, Yu et al., 2004).