JUSTIN - ПРОГРАММА ДЛЯ ПОСТОБРАБОТКИ СПУТНИКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ JAVAD GNSS

Компания JAVAD GNSS всегда стремилась подтверждать свое лидерство в области ГНСС-технологий. Результатом этого стало появление целого ряда новых спутниковых приемников серии TRIUMPH, которые обрабатывают сигналы не только существующих в настоящее время глобальных навигационных спутниковых систем - GPS, ГЛОНАСС, WAAS, EGNOS, но и тех, которые еще только развертываются - Galileo, QZSS, Compass/Beidou.

Для полноценной реализации преимуществ спутниковых приемников серии TRIUMPH необходимо было разработать соответствующее программное обеспечение. Практически весь спектр задач поддержки аппаратных средств покрывает универсальная программа Justin, а ее отдельные модули являются составной частью многих других программных разработок компании.

Основное назначение программы Justin состоит в обеспечении задач классической геодезии, топографических и аэросъемочных работ, мониторинга деформаций, обработке траекторий, в том числе, быстродвижущихся объектов с частотой записи данных до 100 Гц. Пользователи работают с программой уже более трех лет. За эти годы со всех континентов, даже из Антарктиды, было получено множество отзывов и предложений по улучшению программы, что в результате положительно отразилось на качестве разработки, во многом определило ее настоящий вид.

Программа Justin применяется при геодезическом обеспечении строительства моста на остров Русский через пролив Босфор Восточный во Владивостоке, при изучении динамики берегов на подводных переходах магистральных трубопроводов ОАО «Газпром» и ОАО «Транснефть», при топографогеодезических работах во многих трестах инженерно-строительных изысканий и в муниципальных образованиях. Многоязычный интерфейс программы - русский, английский, испанский, португальский, турецкий,венгерский и др. - позволяет с легкостью использовать Justin во многих странах. Среди ее пользователей - кадастровые инженеры, землеустроители, маркшейдеры, строители, геодезисты всего мира.

Отличительной особенностью Justin является ГИС-интерфейс, напоминающий такие известные геоинформационные системы, как MapInfo или ArcGIS. Именно благодаря этому интерфейсу можно легко и быстро самостоятельно освоить программу и начать обрабатывать данные ГНСС. Пользователю не навязывается новая «революционная» технология обработки и интерпретации ГНСС-данных, а наоборот, предлагается набор решений, основанный на стандартизованном подходе ГИС, за которым скрыты математические алгоритмы и программные решения, отвечающие современному состоянию ГНСС и технических средств.

Картографическое окно программы позволяет сфокусироваться на находящихся в проекте данных и, таким образом, предоставляет прямой доступ к функционалу каждого объекта карты - точкам, векторам, траекториям. Картографическая основа состоит из слоев, в числе которых есть как обязательные программные слои, отвечающие за основной функционал программы, так и дополнительные, вспомогательные слои, представляющие собой векторные и растровые карты в форматах SHAPE, TAB, KML, MAP, GEOTIFF. К слоям могут быть применены традиционные методы работы, реализованные в геоинформационных системах, и групповые методы обработки ГНСС-данных: вычисление векторов, уравнивание, определение координат, построениевертикального профиля, различных графиков.

На графике вертикального профиля легко визуально выделить эпохи измерений, которые следует исключить из постобработки . В качестве критерия отбора данных можно использовать не только вычисленные на эпоху высоты, но и другие параметры: PDOP, количество спутников.

Важно подчеркнуть, что Justin позволяет применять не только обычные числовые критерии отбора данных, но и отбор на основе географических инструментов: выбор в прямоугольнике, с помощью указателя и т. п. Эти же инструменты можно использовать для изменений типов объектов, причем как одиночных, так и групп. То есть, статические данные преобразовать в кинематические, из кинематических объектов выделить «стоповые» (полученные в режиме «Стой-Иди»), а «стоповые» перевести в статические. Данные можно разделять на части, объединять, прореживать и копировать.

Дополнительные возможности улучшения точности и достоверности обработки ГНСС-данных открываются при их комбинировании с методами ГИС. Выбор на карте по «облаку навигационных решений» с помощью запросов с географическими условиями выделяет сомнительные эпохи. Использование механизма подписей объектов позволяет интерактивно отслеживать качество результатов постобработки и уравнивания. Динамическое изменение цвета траекторий в зависимости от численных характеристик наглядно отражает точность решений на отдельных участках в кинематической постобработке.

Рассмотрим более подробно основные модули программы.

Импорт

Прежде всего, конечно, импортируются файлы исходных данных ГНСС-измерений, среди которых файлы формата JPS, RINEX (2.0?2.12), Hatanaka, различные форматы компрессированных файлов, файлы точных эфемерид sp3b/c, Ashtech Optimized Messaging (ATOM), SNAP?файлы, RTCM 3.0. Отметим возможность импорта папки с данными. В этом случае программа сама выбирает из указанной папки и всех ее подпапок данные, описанного выше типа, а также проверяет их на дублирование. Этот приоритетный способ импорта позволяет сразу сформировать правильную конфигурацию построений. В Justin реализована поддержка топологии карты на основе «геометрической толерантности», которую в свойствах проекта устанавливает пользователь, исходя из требований выполняемой работы, например плотности местоположения съемочных точек. В программе не используется группировка сеансов статических наблюдений (оккупаций) на основе совпадения имен, а только позиция. Для приемников, работающих в режиме RTK, позиция соответствует координатам приемника. Подобный подход позволяет не только однозначно формализовать критерий соответствия файлов ГНСС-данных и точек их сбора (оккупаций), но также выполнять точные линейные измерения и выбор объектов на электронной карте (snapping).

Импорт данных не ограничивается только импортом файлов с компьютера. Программа может быть установлена в память спутникового приемника напрямую, используя COM/USB-порты, или удаленно по протоколу TCP/IP, через Интернет и GSM. Реализована возможность ввода данных в проект из ресурсов Интернет.

Программа Justin недавно пополнилась приложением Justin Link, которое предоставляет возможность импорта данных с нового приемника TRIUMPH-VS, так же как и импорт JOB-файлов, созданных в программе для полевых измерений Tracy (JAVAD GNSS).

Постобработка

Модули постобработки статических и кинематических данных измерений наиболее полно используют всю информацию, которая доступна с помощью приемников компании JAVAD GNSS. Максимальная длина вектора, для которого могут быть получены надежные решения по суточному циклу измерений, составляет 600 км. Алгоритмы обработки используют как двойные, так и одинарные разности измерений фазовых и кодовых дальностей. Во многих случаях достоверные фиксированные решения достигаются уже по одной эпохе наблюдений.

Обработка выполняется как в пакетном варианте, так и отдельными векторами, вручную . С помощью графического интерфейса пользователь имеет возможность отключать отдельные спутники, исключать произвольные интервалы наблюдений, устанавливать один из шести режимов обработки, выбирать оптимальную тропосферную модель.

Еще большее количество настроек имеет модуль обработки в режиме кинематики.

Помимо классической модели обработки данных Justin позволяет обрабатывать RTCM 3.0 сообщения в режиме реального времени, используя специальный алгоритм вычислений. Таким образом, в режиме реального времени можно накапливать данные и определять координаты с точностью, превышающей традиционный метод RTK, который, по сути, представляет собой однонаправленную процедуру. Этот режим особенно целесообразно использовать при геодезическом обеспечении строительства, при мониторинге деформаций инженерных сооружений и т.п.

Уравнивание

В программе может быть проведено уравнивание геодезических построений и траекторий. Целью уравнивания является не только получение координат определяемых пунктов, но и оценка точности постобработки. Поэтому первоначально предлагается выполнить уравнивание свободной сети, чтобы определить недостоверные или грубые решения. Установленные таким путем решения исключают из последующей обработки. Для определения недостоверных решений можно выбрать как автоматический, так и ручной режим удаления или понижения веса решения. Свободная сеть уравнивается параметрическим способом с псевдообращением матрицы нормальных уравнений, что позволяет строго вычислять эллипсы ошибок пунктов сети. Помимо уравнивания в геоцентрической системе координат, есть возможность выбрать двухмерный или трехмерный режим. Это помогает разделить вертикальную и горизонтальную компоненты ошибок.

Конечным этапом вычисления координат является уравнивание с использованием опорных точек. Если их погрешности не заданы, то возможен единственный вариант. Но если погрешности опорных точек заданы, то можно их использовать для более достоверной оценки погрешностей определяемых пунктов или для совместного уравнивания решений и опорных точек. Предлагается вариант уравнивания с одновременной трансформацией сети.

Чтобы завершить обзор возможностей модуля уравнивания, отметим, что с его помощью на обычном персональном компьютере была выполнена обработка реальной геодезической сети штата Калифорния (США), состоящей из более 3000 пунктов.

Обработчик событий

Этот модуль предназначен для вычисления координат по временным меткам. Большинство современных геодезических спутниковых приемников позволяют аппаратным образом добавлять в файл спутниковых данных записи о моментах появления на специальном разъеме электрических импульсов. Такие импульсы поступают, например, с аэрофотосъемочной камеры или схожей аппаратуры при срабатывании затвора объектива.

Записи о событиях при импорте файла в формате JPS сразу сохраняются в базе данных. Если же временные метки были зафиксированы приемником других производителей, то в программе предусмотрена возможность импорта текстовых файлов форматов DAT (Ashtech photo file) и EV (ASCOT).

Обработчик событий содержит инструменты ведения базы данных об аэрофотоаппаратах, включая параметры объектива, редукции центра проекции камеры относительно спутниковой антенны и т. п. Для интерполирования координат на произвольные моменты времени используется кубический сплайн. Координаты интерполируются по вычисленному, уравненному или навигационному решениям.

Дополнительные возможности

Общая функциональность программы обеспечивается такими важными модулями, как географический калькулятор, который поддерживает пакетную обработку текстовых файлов координат, калькуляторы датума, локального геоида и локализации. Отдельного внимания заслуживает механизм администрирования базы данных опорных точек, который получил признание у многих пользователей. Модуль координатной привязкой растров позволяет сохранять результаты в форматах MapInfo и OziExplorer.

Программа Justin дает возможность создавать мозаики снимков земной поверхности с использованием глобальной модели рельефа Земли и координат центров проекций снимков. Непосредственно к картографическому окну программы можно подключить приложение для работы с трехмерной моделью Земли Google Earth или экспортировать в Google Earth картографические слои проекта Justin. Justin позволяет выполнять экспорт данных в такие форматы, как DXF (AutoCAD), SHAPE (ESRI) и TAB (MapInfo). Функционал программы может быть расширен за счет добавления модуля Link, предназначенного для обмена данными с новым геодезическим комплексом TRIUMPH?VS и полевой программой Tracy.

Программа SmartCom Navigator - легкая в обращении с интуитивно понятным интерфейсом и необходимым набором режимов и функций, что позволит превратить ваш смартфон в достаточно функциональную навигационную систему, которой может пользоваться даже ребенок.

Есть возможность использовать программу и без gps-приемника, например, для просмотра карт в поездке на природу или экскурсии по незнакомому городу.

Для удобства все функции разбиты по тематическим группам меню с доступом к использованию режимов в один-два клика.

Power Navigation

Программа PowerNavigation позволяет работать с внешним GPS-приёмником и выполнять все виды навигационных задач с максимальной эффективностью. Есть возможность загрузки своих карт. Программа даст возможность узнавать направление движения, скорость, уровень сигнала, мониторить спутники, записывать пройденный путь, создавать точки маршрута, прокладывать пути и устанавливать различные звуковые события. PowerNavigation работает в четырех режимах: режим просмотра пути, режим навигации, режим GPS-информации, режим текущей информации.

К программе прилагается бесплатный редактор - конвертор карт, с помощью которого вы можете использовать собственные карты.

SmartComGPS - программа для GPS-навигации и просто картографического ориентирования для смартфонов. Поддерживаются как внешние GPS-приемники так и встроенные.

SmartComGPS может работать и без GPS-приемника в качестве электронной карты с возможностью адресного поиска. И наоборот, можно обойтись только GPS-приемником без карт - тогда получится система "отслеживания" пути. В случае, если у вас есть и карты, и приемник, вы можете пользоваться всеми прелестями SmartComGPS.

Aspicore Tracker

Интересное программное решение для отслеживания вашего местоположения. Она может работать как с GPS-приемником (через беспроводную связь по Bluetooth), так и путем получения информации от GSM-сети. Правда при помощи второго пути можно столкнуться с проблемой отсутствия точных координат вашего местоположения.

CompeGPS – программа, используя которую, Вы сможете отслеживать свои передвижения по карте с помощью GPS. Вам не придется подгружать карты вручную, это за вас сделает программа. Кроме того, она сообщит о скорости передвижения, скоординирует ваше положение, укажет высоту относительно моря. Вы сможете проследить свой маршрут: он будет отображен на карте красной линией. При необходимости, вы можете отослать все эти данные на РС и провести анализ или сравнение последнего своего маршрута с предыдущими.

MapViewGPS II - программа для GPS-навигации и просто картографического ориентирования для смартфонов. Поддерживаются внешние Bluetooth GPS-приемники.

MapViewGPS II может работать и без GPS-приемника в качестве электронной карты с возможностью адресного поиска. И наоборот, можно обойтись только GPS-приемником без карт - тогда получится система "отслеживания" пути. В случае, если у вас есть и карты, и приемник, вы можете пользоваться всеми прелестями MapViewGPS II.

Efficasoft GPS Utilities представляет собой комплексное решение для туристов, путешественников и водителей. В состав приложения вошли: цифровой компас с двумя режимами работы, спидометр с легко настраиваемым ограничением скорости и звуковым предупреждением о его превышении и система топографической навигации с отображением позиции на карте в режиме реального времени.

Maps

Программа представляющая собой урезанный вариант программы для ПК Google Earth. Программа работает с фотографиями сделанные спутниками, соединяя их в одно целое. Есть возможность изменения масштаба.

GPS программа для работы с векторными картами Garmin, а также GPS компас и трекер.

Возможности:

Масштабирование ширины дорог при масштабировании карты
- Настройка хард-кнопок для управления программой
- Настройки цветов различных типов местности
- Настройки шрифтов и интерфейса
- Полноэкранный режим
- Поддержка Unicode
- Автоповорот карты при GPS слежении
- Автоматическое запоминание последней позиции
- Прокладка маршрута (посредственная)
- Запись и проигрывание трека
- Звуковые сообщения о статусе GPS
- GPS компас
- Поддержка Bluetooth GPS приемников
- многое другое

GPS.PI - оригинальная программа для обмена GPS координатами через , Email ( , Bt, Wifi) и т.д. Пригодится для того, чтобы точно узнать, где находится ваш друг, причем местоположение может быть показано на карте или на фотоснимке из космоса. Работает со многими типами GPS приемников.

Список софта для корректной работы можно продолжать и продолжать. Как видно количество его не очень маленькое. И по мере появления смартфонов с поддержкой GPS появляются и соответствующие приложения. Какое из них выбрать судить Вам. Пробуйте и пишите комментарии.

Обработка полевых измерений — важный этап геодезических изысканий. Он требует применения специального программного обеспечения, способного решать любые профессиональные задачи и преодолевать все проблемы, которые могут возникнуть у инженеров на данном этапе работы.

Многофункциональный программный комплекс предоставляет пользователю наибольший выбор функций для обработки геодезических измерений. Одно из преимуществ комплекса - возможность совместной обработки данных GNSS и TPS съемки, что важно, например, при отсутствии доступа к исходному пункту, когда базовую точку приходится устанавливать рядом с ним.

Пользователю достаточно один раз настроить LGO, чтобы потом использовать его на всех этапах обработки данных. Параметры оценки точности, порядок обработки, панели инструментов и соответствующие экраны отображения информации, форматы ввода и вывода, маски импорта и экспорта текстовых данных могут быть настроены быстро и легко. Leica Geo Office содержит все необходимые инструменты для управления, визуализации, обработки, импорта и экспорта результатов измерений. Программа основана на платформе Windows™ с многозадачной средой, что делает ее очень простой в изучении и удобной в работе. Встроенная система помощи содержит необходимые инструкции и советы по применению тех или иных опций. LGO состоит из базового программного пакета, в который входят функции:

• Управления данными;
• Настраиваемого импорта и экспорта данных;
• Просмотра данных GNSS, TPS измерений и результатов нивелирования;
• Визуализации и редактирования данных;
• Создания простых отчетов,
• и опций, которые открываются в программе пользователя при наличии ключа аппаратной защиты:

• Преобразования координат из WGS84 или ПЗ-90 в локальную систему координат;
• Постобработки GPS/ГЛОНАСС измерений;
• Постобработки TPS измерений;
• Импорта данных в формат RINEX;
• Уравнивания сети;
• Экспорта данных в GIS/CAD форматах;
• Обработки данных нивелирования;
• Создания цифровой 3D модели местности;
• Расчета объемов между 3D моделями поверхностей и многие другие.

Модуль обработки данных TPS измерений

Для иллюстрации функциональных возможностей LGO можно представить ситуацию, в которой геодезистам необходимо развить геодезическую сеть на строительной площадке. При этом координаты пунктов государственной опорной сети в свое время были заложены недобросовестными исполнителями с ошибками. И расхождения по некоторым пунктам в черте города колеблются, например, от полуметра до метра. По свидетельствам многих инженеров, такие ситуации не редки в действительности.

Развитие сети по неверным данным, как минимум, приведет к отклонению положения строящегося объекта от проектного, как максимум - сулит проблемы, связанные с правами на собственность земельного участка. В этом случае уравнивание необходимо выполнять в настольном программном обеспечении, поскольку встроенное ПО тахеометра может не обеспечить достаточного качества данной операции. Модуль обработки данных TPS измерений Leica Geo Office позволит не только уравнять и графически отобразить данные проекта, но и использовать карты в качестве подложки (Рис. 1).

Благодаря математическому аппарату модуля TPS обработки, в результате уравнивания геодезистам удастся получить точность планового положения и высот с погрешностью не более 2 мм (при условии, что одни и те же точки будут наблюдаться многократно). Модуль позволяет выполнять прямую передачу данных с тахеометра на компьютер, а затем - в проект. Кроме того, специалисты, без сомнения, останутся довольны возможностью программы формировать отчет в формате PDF.

Модуль обработки данных GNSS измерений

Другой пример. Геодезистам необходимо срочно получить координаты нескольких пунктов, на которых были выполнены статические наблюдения, для создания сети сгущения. В модуле обработки GNSS измерений Leica Geo Office они смогут сделать это быстро, поскольку, во-первых, программа может производить обработку данных не только спутников GPS, но и ГЛОНАСС, а во-вторых, процесс редактирования наблюдений представлен в модуле наглядно: специалисты имеют возможность исключать «плохие» интервалы с точностью до секунды (Рис. 2). LGO предложит пользователю на выбор два режима обработки: автоматический и ручной. При работе в автоматическом режиме специалисту нет необходимости вникать в тонкости обработки данных, так как программа сама найдёт все лучшие решения.

Если данные GNSS были собраны в плохих условиях для спутниковых наблюдений (например, в лесу), требуется более детальное их изучение. В этом случае ускорить процесс постобработки позволит модуль «Анализ» , который был специально разработан для оценки качества GNSS измерений. Он выявит все срывы циклов, отметит «плохие» спутники и проанализирует конфигурацию сети. При этом геодезист самостоятельно может настраивать нужные ему тестовые критерии. Для работы в местных системах координат в LGO предусмотрена встроенная опция «Трансформация координат» .

Программа поддерживает работу с фотоизображениями, отснятыми с помощью полевых контроллеров Leica. Возможность визуализации съемки значительно упрощает обмен информацией (например, о точках обоснования) между полевыми бригадами и инженерами, выполняющими камеральную обработку. Кроме того, в Leica Geo Office предусмотрен широкий выбор шаблонов для создания отчетов. Геодезист сам может сформировать отчет, который будет содержать информацию только по тем параметрам, которые необходимы заказчику. Например, отчет по невязкам полигонов.

Благодаря богатому функционалу Leica Geo Office задача обработки данных GNSS измерений будет решена быстро и на высочайшем уровне точности.

Триангуляционные модели и вычисление объемов

Помимо обработки TPS и GNSS измерений, экспорта данных в различные форматы и составления отчетов, программный комплекс Leica Geo Office позволяет создавать триангуляционные модели поверхностей по результатам съемки и вычислять на их основе объемы грунта и различных конструктивных элементов. Подобные задачи часто встают перед маркшейдерами горнодобывающих компаний и геодезистами, обслуживающими склады сыпучих материалов.

После первичной обработки данных и их проверки на наличие грубых ошибок, инженер запускает модуль LGO «Поверхность» и создает с его помощью триангуляционную модель объекта, объем которого необходимо вычислить. Программа позволяет произвести расчет объёма двумя способами:

1. От конкретной отметки (опция «Условные высоты»);
2. Относительно заданной поверхности (опция «Абсолютные отметки»).

При этом второй метод позволяет не просто рассчитать объем конкретной насыпи в определенный момент, но и отслеживать его динамику. Геодезисту необходимо лишь подгрузить в проект свежие данные съемки: Leica Geo Office сравнит эти результаты с предыдущими и представит изменения объемов насыпи наглядно.

Программа позволяет редактировать триангуляционные сети: инженер может самостоятельно строить структурные линии, задавать области и точки, которые надо включить в модель, и которые следует из нее исключить. При этом изменения в модели поверхности будут происходить в режиме «реального времени», не требуя нажатия дополнительных кнопок. Готовая модель может быть представлена в 2D или в 3D формате, либо экспортирована в формат DXF (Рис. 3).

Экономия времени и средств

Сами пользователи так оценивают преимущества Leica Geo Office: «Большой плюс программы - в ее способности обрабатывать данные TPS и GNSS измерений, производить все необходимые расчеты и вычисления, формировать отчеты в едином интерфейсе , - говорит Игорь Жуков, инженер-геодезист ЗАО „ОПК ТрансГидроПроект“. - Нам не надо покупать, изучать и держать на своих компьютерах массу стороннего программного обеспечения для построения триангуляционных моделей, визуализации или экспорта данных в требуемый формат ». При этом специалист отметил, что модульный принцип комплектования Leica Geo Office позволяет наращивать базовый программный пакет только теми опциями, которые необходимы ему для решения конкретных производственных задач: «Это экономия моего времени и экономия средств компании », - заключает он.