Бакин И.А,, Красильников П.А.
Использование GPS навигации при полевых исследованиях.

И.А. Бакин, П.А. Красильников1
1 – Естественнонаучный институт ПГУ, г. Пермь, bakin_ilua@psu.ru
 

Использование GPS навигации при полевых исследованиях.
(Научный руководитель В.А. Наумов)

На территории Российской Федерации за последние десятилетия в геологоразведочную отрасль вкладываются огромные средства, это связано с тем, что Россия всегда была сырьевым поставщиком, не занимаясь глубокой переработкой природно-ресурсного материала.
В то же время стремительными темпами развивается техническая составляющая, совершенствуются поисковое оборудование, системы ориентирования на местности, увеличиваются мощности камеральной обработки и интерпретации полученных данных.
В настоящее время фиксируется дефицит всех видов полезного ископаемого. Поисковые работы на хромовые руды возобновились как на территории Урала (Приволжского федерального округа) так и в других частях РФ. На территории Пермского края возобновились поисковые работы на алмазы, хромовую руду, коренное золото и ряд других полезных ископаемых.
Поисковые работы и опробование первичного материала  это, прежде всего, полевые работы в районах отсутствия инфраструктуры и  в отрыве от цивилизации. Одним из важнейших навыков геолога должно являться умение ориентироваться на местности по картам, схемам и пр. В тоже время топографическая съемка местностей, в которых  приходиться работать, проводилась в далеких 60-х  годах и зачастую достоверность этой информации вызывает сомнения. Тем более, что в связи с особенностью представления картографического материала, в районах со слабо-развитой инфраструктурой карты заполняются информацией о  зимниках, полевых дорогах, а порой и троп. В следствии чего при прохождении маршрутов возникают проблемы привязки точек (объектов наблюдений) на местности. Кроме того, по нормативным документам карты крупнее масштаба 1:100 000  являются секретными и их использования возможно только после некоторых согласований, что так же замедляет работы и создает некий дискомфорт.
Именно поэтому большинство геологических партий уже давно используют системы спутникового позиционирования на местности. Преимущество этим систем очевидно. Даже бытовые GPS навигаторы предоставляют достоверную информацию о местоположении объекта с точности от нескольких десятков метров до нескольких метров. На устройства спутникового позиционирования не требуется дополнительных разрешений, они находятся в свободной продаже и требуется только приобрести их.
В настоящее время в мире действует лишь одна система глобального позиционирования GPS (Global Positioning System) — это сеть военных спутников США Navstar, в коммерческих целях, используемая для позиционирования наземных приемников. Всего в системе задействовано 24 спутника на 6 различных орбитах планеты по 4 на каждой орбите. Метод позиционирования основан на оценке времени распространения сигналов со спутников.  Основными принципами работы системы позиционирования являются: спутниковая трилатерация, дальнометрия (измерение расстояний до спутников), точная временная привязка, расположение спутников (определение точного положения спутников в космосе) и коррекция ошибок (учет ошибок вносимых задержками в тропосфере и ионосфере). Схема работы спутника приведена на рисунке 1.

Для определения точного местоположения объекта на поверхности земли необходим сигнал 4 спутников. Это связано с тем, что сигнал с каждого спутника предоставляет информацию о положении объекта на сфере, пересечение этих сфер и дает местоположение принимающей станции. Пересечение трех сфер дает  две возможные точки нахождения объекта. Зачастую, если объект находиться в одной зоне, местоположение может определиться по трем составляющим.
 При достаточной финансовой обеспеченности существует возможность при поисковых работах использовать в качестве топоосновы для GPS навигаторов снимки предоставленные компанией Google, что позволит в полевых условиях получать космоснимки требуемой местности с достаточно большим разрешением (от 2 метровых до 20 метровых, в зависимости от интересующегося участка). Разработанные в нашей лаборатории под руководством В.В. Хронусова программные приложения позволяют в автоматическом режиме подгружать снимки местности, по которой движется партия,  а камеральной группе в реальном времени отслеживать перемещение и корректировать маршрут.
Одним из основных преимуществ GPS навигации является их ориентация на потребителя, GPS приемники интегрируются в мобильные телефоны. В тоже время стремительно развиваются системы GSM позиционирования. По сравнению с GPS – системами, GSM – системы отличаются более низкой стоимостью, размерами и уровнем потребления энергии. Существенным недостатком является небольшая зона покрытия, система работает лишь при наличии сигнала с телефонных вышек.