(Опыт использования технологии на Украинской Антарктической Станции им. Вернадского)

Серединин Е.C, Моргун С.И., Куренков В.О., ЗАО «ЕСОММ Со»,Украина, г.Киев, e-mail: info@ecomm.kiev.ua, Web: www.ecomm.kiev.ua, Мызин Д.О., ООО «КМС» ,Украина, г.Киев

Using GIS/GPS suite“GeoCollector” in a wide range of field researches in the Ukrainian Antarctic Station

Получение выверенного ГИС-GPS решения, успешно используемого в производственной деятельности, – мечта каждого геодезиста, оснащенного современным GPS оборудованием и имеющего доступ к прикладному программному обеспечению. Усилиями разработчиков компаний ESRI и Trimble, лидеров в области ГИС и GPS технологий, на мировом рынке успешно продвигается и используется Аппаратно-программный комплекс интеллектуального сбора, хранения и обработки данных GPS под общим названием «Геоколлектор» (GeoCollector).

Комплекс состоит из аппаратной и программной части (рис. 1). Аппаратная часть предполагает настольный компьютер для камеральных работ и наладонный ПК со встроенным GPS-приемником (как правило, во влагозащищенном исполнении) для работы в поле. Программная часть включает один из продуктов ArcGIS Desktop (ArcView, ArcEditor или ArcInfo) и расширение для этих продуктов Trimble GPS Analyst. Эти программы устанавливаются на настольную часть комплекса. Приложение ESRI ArcPad вместе с расширением Trimble GPScorrect предустановлены на наладонный компьютер под управлением Windows Mobile. Кстати, приложение ArcPad может быть установлено и на Windows PC платформе.

Рис. 1. Аппаратно-программный комплекс «Геоколлектор» для интеллектуального сбора, хранения и обработки данных GPS.

В зависимости от точности используемого прибора (в нашем случае, Trimble GeoExplorer) решение по точности можно условно разделить на три категории: GeoXM (точность 1-3метра); GeoXT (точность > 1метра); GeoXH (дециметровая).

Рис. 2. Рабочий процесс использования комплекса при корпоративном применении.

Если рассматривать рабочий процесс использования Комплекса в рамках корпоративного решения, то технология получения новых данных может включать следующие этапы (рис. 2):

• Камеральная подготовка данных для полевых работ
  • экспорт данных из корпоративной базы в персональную геобазу;
  • загрузка проекта и открепление данных в ArcMap с последующим созданием проекта для ArcPad;
  • загрузка созданного ArcPad проекта с подлежащими редактированию в поле слоями и слоями подложки в наладонный ПК.
• Полевые работы
• редактирование геоданных в полевых условиях: подбор точности и производительности в зависимости от имеющихся задач, используя ArcPad и GPScorrect.
• Камеральная обработка полевых данных
• регистрация обновленных геоданных в персональной геобазе (перенос данных на десктопную часть, открытие идентичного проекта и прикрепление данных к базе, используя GPS Analyst);
• уравнивание данных (дифференциальная коррекция вновь полученных данных с визуальным контролем, используя GPS Analyst);
• импорт геоданных в Геобазу предприятия, контроль корректности данных.

Рабочий процесс будет упрощен в случае использования только персональной базы данных, или при работе с «чистого листа», то есть без подготовки данных (рис. 3).

Рис. 3. Рабочий процесс при использовании только персональной базы геоданных (А) и при работе с «чистого листа» (Б).

Существуют определенные особенности подготовки геоданных с GPS-свойствами. Сразу надо уточнить, что такая возможность существует только при наличии установленного и подключенного расширения GPS Analyst. Геобазе при ее создании назначается свойство, или оно присваивается дополнительно, если такая база уже существует, а тип базы геоданных – только «Персональная» (под MS Access). За счет этого у наборов данных появляются следующие возможности:

• хранение сырых данных GPS-измерений для дальнейшего анализа точности конструктива точек, на базе которых построены классы объектов (точки, линии, полигоны);
• создание поля значений ожидаемой точности (средней и наихудшей);
• контроль «метрического» качества ГИС-данных.

Рис. 4. GPS-редактирование в полевых условиях.

При работе в поле, используя ArcPad с GPScorrect, возможно выполнять полноценное GPS-редактирование (рис. 4) посредством следующих действий:

• в контекстной таблице отметить слои, подлежащие редактированию, и активизировать требуемый слой кнопкой «Редактирование»;
• выбрать тип геометрии (точки, линии, полигоны);
• выбрать инструмент GPS-редактирования для точек или для линий и полигонов; при втором варианте имеется два решения: усреднение узлов (метод точный, но статичный) либо потоковый (менее точный, но динамичный).

В Украинском Национальном Антарктическом Центре при выборе решения для сбора, хранения и анализа данных GPS учитывались следующие основные факторы:

• база геоданных построена на платформе ArcGIS;
• ведутся разноплановые научные исследования (геодезические, геофизические, геологические, биологические, зоологические, микробиологические, метеорологические, гляциологические), в которых требуются GPS-данные разной точности и динамичности;
• в большинстве случае данные уравниваются (выполняется дифференциальная коррекция данных GPS), причем технология уравнивания должна быть проста и понятна для исследователя;
• в исследованиях часто используется «перекрестная» работа нескольких полевых бригад, что требует наличия функций открепления, прикрепления и верификации данных.

АПК «Геоколлектор» наилучшим образом отвечает этим требованием и был выбран для работы на Антарктической станции им.Вернадского. Внедрение данной технологии началось в период сезонной экспедиции 2010 года. Первый опыт подтвердил эффективность и своевременность выбранного решения. Использовались оба варианта рабочего процесса: наличие только персональной базы данных и работа с «чистого листа». Выполнялось сопровождение разноплановых исследований (рис. 5, 6).

Рис. 5. Фиксация мест отбора проб при геологических исследованиях (А) и при изучении пресноводных рачков (Б).

Рис. 6. Динамическая GPS-съемка при батиметрических исследованиях.

При геологических исследованиях на о.Питерман на профиле длиной около 1км был выполнен отбор геологических образцов в 78 точках. В результате выявлены три слоя пород северо-восточного простирания мощностью около 8м (статическая GPS съемка).

Биологами выполнена съемка точек отбора пресноводных рачков и проб грунта на нескольких островах Аргентинского архипелага (статическая GPS схемка).

Геофизиками проводились батиметрические и магнитометрические исследования в районах ближайших к станции мелководных архипелагов Крулз, Рока, Анаграм (динамическая GPS съемка).

Первый опыт полевых работ позволяет сделать следующие выводы.

Во-первых, следует отметить, что все программные продукты, входящие в АПК «Геоколлектор» (ArcGIS, GPS Analyst, ArcPad, GPScorrect) прекрасно дополняют друг друга, достаточно просты в освоении, но требуют базовых знаний технологий ГИС и GPS.

Во-вторых, использование пакета ArcPad обеспечивает практически полную поддержку всех полевых задач разных исследователей; при этом важна оперативность подготовки качественных данных для полевых работ («открепление» данных) и обратного «прикрепления» данных с их верификацией, что в разы убыстряет производственный процесс обновления данных, находящихся в общей базе.

В-третьих, благодаря расширению GPScorrect исследователи получают возможность оперативно изменять настройки Комплекса в плане точности и производительности сбора GPS-данных; а уравнивание данных возможно как в реальном времени, так и в режиме постобработки и не требует специфических навыков и знаний, что существенно для «гуманитариев».

Наконец, использования расширения GPS Analyst позволяет вести базу множества GPS-сессий по одним и тем же наборам геоданных, выбирать наилучшие варианты, постоянно улучшать привязку исходных данных и обновлять геоданные на качественно новом уровне.

Все описанные преимущества комплекса особенно ощутимы при его использовании в полевых работах одновременно для нескольких бригад, на перекрывающихся участках, при привязке точек для разных исследовательских направлений.

Наши работы будут продолжены, и в будущем мы с большим удовольствием познакомим читателей ArcReview с более детальным опытом и особенностями использования АПК «Геоколлектор».