Самая северная в России референцная станция ГНСС. Опыт реализации проекта

19 февраля 2012

Автор: О.В. Евстафьев, К.Е. Друзенко

СОДЕРЖАНИЕ: описана реализация проекта по созданию постоянно-действующей спутниковой базовой станции на территории Южно-Тамбейского газового месторождения на полуострове Ямал в 2011 году.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: спутниковые средства измерений, спутниковая референцная станция, сигналы спутников ГНСС, GPS, ГЛОНАСС, радиоантенна, радиопередатчик.

Южно-Тамбейское газоконденсатное месторождение (ЮТГКМ), открытое в 1974 г., является одним из крупных в Ямало-Ненецком автономном округе России. Запасы природного газа на данном месторождении составляют около 1,3 трлн м³, газового конденсата — 40–60 млн т. Оно расположено в северо-восточной части полуострова Ямал.

Южно-Тамбейское газоконденсатное месторождение (ЮТГКМ)Лицензией на разработку месторождения обладает ОАО «Ямал СПГ». Согласно генеральной схеме развития газовой отрасли России на период до 2030 г., ввод месторождения в эксплуатацию намечен на 2016 г. На базе Южно-Тамбейского месторождения планируется построить завод по производству сжиженного природного газа. Маркшейдерская служба ОАО «Ямал СПГ» своими силами и с привлечением подрядчиков выполняет полный комплекс работ по маркшейдерскому и геодезическому обеспечению разведки месторождения, включая съемку рельефа и вынос в натуру на кустах, съемку намывных карьеров, разбивку трасс при строительстве объектов и сооружений и др. Обширная территория месторождения, покрытая тундрой с многочисленными озерами, и сложные погодные условия, характерные для этого региона, обуславливают частое использование спутниковых средств измерений.

С целью усовершенствования планово-высотного обоснования на объектах ЮТГКМ, а также в связи с увеличением объемов работ, появилась необходимость в установке постоянно действующей спутниковой референцной станции на территории месторождения. Проект по созданию спутниковой референцной станции был реализован сотрудниками маркшейдерской службыОАО «Ямал СПГ» совместно со специалистами ООО «Фирма Г.Ф.К.» и ООО «Инжиниринговый центр ГФК». В рамках проекта осуществлялись мероприятия по рекогносцировке на объекте, подготовке «технического проекта», поставке оборудования, монтажным и пуско-наладочным работам, геодезической привязке спутниковой референцной станции и формированию технического отчета.

Освоение месторожденияПроект был реализован в срок с июня по октябрь 2011 г. Базовую станцию решили установить в поселке Сабетта, где расположен офис компании «Ямал СПГ» и ее маркшейдерская служба. Поселок Сабетта размещен на намывных песках, на берегу Карского моря, примерно, на широте 71°14′С и долготе 72°08′В. Работы по проекту начались с рекогносцировки местности, которая проходила в два этапа. На первом этапе был выполнен сбор данных, проведен анализ геодезической изученности территории, определены возможные места установки оборудования референцной станции. Осмотр этих мест выявил несколько вариантов, включая возможность размещения спутниковой антенны на крыше кирпичной постройки 1970-х годов. Однако, учитывая, что все деревянные, металлические и кирпичные сооружения в поселке подвержены сезонным просадкам и деформациям, было принято решение возвести специальный пилон для антенны . Затем выполнялась проверка устойчивости работы радиоканала на объектах ЮТГКМ по мере удаления от поселка Сабетта. Проверка показала, что радиосигнал от модема мощностью 10 Вт при установке антенны на высоту 10 м от уровня земли устойчиво принимается на удалении до 15,5 км. По результатам рекогносцировки был подготовлен отчет и «технический проект» по созданию спутниковой референцной станции, который содержал описание состава аппаратно-программного комплекса, назначения и принципов работы его частей, а также технических решений.

После согласования «технического проекта» с заказчиком приступили к созданУчастники проекта возле пилона референцной станции со спутниковой антенной Leica AT504GGию аппаратно-программного комплекса станции, состоящего из блоков спутниковой и радиоаппаратуры. В Москве были проведены сборка и тестирование блоков аппаратуры, а также подготовлены необходимые антенны и кабели. Блок спутниковой аппаратуры ГНСС включает двухчастотный ГЛОНАСС/GPS приемник Leica GR10, специально разработанный компанией Leica Geosystems для применения на постоянно действующих референцных станциях и в сетях. Он имеет 120 каналов слежения за сигналами спутников ГНСС, в том числе GPS, ГЛОНАСС, опционально Galileo и Compass. Приемник поддерживает до 10 сессий записи в различных форматах, включая RINEX, и 20 потоков передачи данных в форматах Leica, Leica 4G, RTCM 2.x,3.x, LB2, BINEX, CMR, CMR+. Выбору данного прибора также способствовало наличие современного и удобного web-интерфейса.

Блок спутниковой аппаратурыБлок радиоаппаратуры разработан на основе высокомощного цифрового радиомодема Javad HPT435ВТ. Особенностью данного устройства является возможность настройки пользователем частоты передачи в диапазоне от 406 до 470 МГц и выходной мощности от 320 мВт до 35 Вт. В период с 13 по 19 октября осуществлялись монтажные работы и пусконаладка системы. В завершение были проведены технические консультации со специалистами заказчика по эксплуатации станции, подвижных приемников и сопутствующего программного обеспечения. Таким образом, комплекс спутниковой референцной станции состоит из стального, заглубленного ниже линии оттаивания грунта, пилона с установленной на нем спутниковой антенной Leica AT504GG типа «сhoke ring», кабельной эстакады, четырехдипольной антенны радиопередатчика, закрепленной на специальной мачте на высоте около 13 м, блоков спутниковой и радиоаппаратуры, устройства преобразования интерфейса и источника бесперебойного питания с резервной аккумуляторной батареей.

Блок радиоаппаратурыРадиоантенна представляет собой петлевой вибратор Пистолькорса, работающий по принципу параллельного сложения мощностей коллинеарно расположенных четырех активных петлевых диполей. При этом достигается широкая рабочая полоса и практически круговая диаграмма направленности. Источник бесперебойного питания обеспечивает долгосрочную защиту блоков аппаратуры станции при перерывах или кратковременных отключениях энергоснабжения, скачках напряжения и тока. При отсутствии внешнего электропитания и полной нагрузке, когда выходная мощность радиопередатчика составляет 35 Вт, источник бесперебойного питания позволит референцной станции работать не менее 6 часов.

Радиопередатчик подключен к спутниковому приемнику через устройство, которое преобразует данные от блока спутниковой аппаратуры из протокола RS232 в протокол RS422, что дает возможность установить блоки спутниковой и радиоаппаратуры на большем расстоянии друг от друга. Для исключения побочных излучений сигнал от радиопередатчика проходит через специальный полосной частотный фильтр и только затем попадает на антенное устройство в эфир. Это потребовалось сделать, поскольку наличие надежной связи на месторождении жизненно необходимо, и в поселке сосредоточено множество различных радиоустройств, включая спутниковую связь. Управление и запуск системы осуществляется с автоматизированного рабочего места службы маркшейдеров через web-интерфейс приемника ГНСС.

В период с 20 по 23 октября осуществлялись полевые работы по наблюдениям на исходных геодезических пунктах государственной геодезической сети (ГГС) на территории ЮТГКМ для привязки спутниковой антенны референцной станции. Они выполнялись четырьмя комплектами спутниковых приемников типа Leica Viva GS10 и Leica Viva GS15. Одновременно сбор спутниковых данных проводился приемником референцной станции Leica GR10. Выбор пунктов был обусловлен наличием их координат в каталогах, сохранности, доступности в данный сезон года. Во время измерений на каждом пункте велись записи в полевой журнал, где фиксировались: условное обозначение пункта измерений, номер приемника, высота и тип антенны, дата, время начала и окончания измерений, имя и фамилия оператора. Измерения проводились с частотой регистрации данных 5 секунд. Длительность интервалов данных измерений составила от 11 часов до 1 часа 20 минут (в среднем 3 часа). Измерения были выполнены на десяти опорных пунктах ГГС, расположенных на территории ЮТГКМ, в течение двух дней. В процессе эксплуатации станции пункты ГГС планируется использовать для периодического контроля планового и высотного положений пилона, на котором установлена антенна.

Схема векторов сети пунктов ГГС и установленной базовой станцииВ целях привязки референцной станции ГНСС в системе координат WGS–84 были проведены предварительная обработка полевых спутниковых измерений с оценкой пространственных векторов между пунктами и привязка станции к международной геодезической сети ITRF. Длины векторов в сети, образованные пунктами ГГС и установленной на территории месторождения референцной станцией, составили от 1,5 до 34 км . Относительные невязки по полигонам сети достигали величин от 1:5 514 000 до 1:608 000. Для привязки к сети ITRF были взяты в обработку данные референцной станции за 2 суток от ближайших станций международной службы IGS NRIL (Норильск), ARTU (Арти), NVSK (Новосибирск). Обработка выполнялась с использованием точных эфемерид. По результатам обработки полевых измерений и данных станций IGS были получены пространственные векторы между станциями IGS, пунктами сети ГГС и референцной станцией, предварительные координаты пунктов сети в системе координат 0,149 м. В завершение были вычислены параметры преобразования координат из системы WGS–84 в системы координат СК–42, CK–95, UTM–42N и систему координат заказчика (UTM–YSPG), а также определены координаты спутниковой антенны референцной станции, установленной в поселке Сабетта. После окончания работ был подготовлен технический отчет с подробным описанием оборудования и программного обеспечения референцной станции, приведены технические параметры и настройки, координаты и параметры перехода, даны рекомендации по ее эксплуатации в дальнейшем.

Полевые работы по привязке постоянно действующей станции к пунктам ГГСВ результате реализации проекта создана микроинфраструктура, обеспечивающая эффективное применение спутниковых навигационногеодезических технологий на большей части территории ЮТГКМ. Постоянно действующая спутниковая референцная станция размещена в поселке Сабетта Ямальского района ЯмалоНенецкого автономного округа, на берегу Карского моря, на широте, примерно, 71°14′С. Это самая северная постоянно действующая спутниковая референцная станция в России. Маркшейдерская служба компании «Ямал СПГ» оснащена современными спутниковыми средствами измерений для выполнения геодезических и маркшейдерских работ на более высоком качественном уровне. Станция ведет непрерывную запись спутниковых данных ГНСС в формате RINEX и обеспечивает постоянное поле спутниковых дифференциальных поправок в формате RTCM для точного позиционирования в радиусе не менее 25 км. Это дает возможность получать пространственные координаты объектов и выполнять вынос в натуру возводимых сооружений на территории ЮТГКМ с высокой точностью в любое время суток, независимо от погодных условий, сокращая затраты и время, упрощая процесс полевых измерений, что особенно важно для сурового климата Заполярья. В перспективе для передачи данных постоянно действующей станции планируется использовать связь стандарта GSM, чтобы предоставить возможность работы на территории ЮТГКМ всем субподрядным организациям, применяющим спутниковую геодезическую и навигационную аппаратуру. Кроме того, появилась возможность обеспечить сервис DGNSS для точной навигации танкеров и ледоколов в районе близлежащего морского порта. Данные станции также могут служить для автоматизированного мониторинга состояния возводимых конструкций и сооружений, деформаций трубопроводов и емкостей для хранения газа на территории месторождения.

 

Скачать публикацию

Подписка на рассылку
Обратная связь
Заявка на звонок
с по
* — обязательные поля
Обратная связь

Если у вас возникли вопросы, напишите нам, и мы обязательно ответим.

Оставить заявку
Ваш заказ
Стоимость* * — стоимость зависит от комплектации
* — обязательные поля