Кратко и по существу — сравнение архитектуры, точности и практического применения GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou для полевых съёмок в приполярных и горных районах.
Архитектура (кратко)
- GPS: MEO‑созвездие ≈ $31$ спутник, наклон орбит $55^{\circ }$. Сигналы на нескольких частотах (L1/L2/L5 или эквиваленты).
- ГЛОНАСС: MEO ≈ $24$ спутника, наклон $64.8^{\circ }$. Исторически FDMA на L1/L2, современные блоки ближе к CDMA.
- Galileo: MEO ≈ $24$ рабочие + запасные, наклон $56^{\circ }$. Многочастотные открытые сигналы (E1/E5/E6).
- BeiDou (BDS‑3): глобальное созвездие ≈ $35$ (MEO + IGSO + GEO), наклон MEO около $55^{\circ }$. Несколько сигналов (B1/B2/B3 и их эквиваленты).
Точность (типичные значения при современной аппаратуре)
- Одночастотный позиционирование (standalone): горизонтально ≈ $2.5-5$ m.
- SBAS/дифференциальные корректировки: ≈ $0.5-1$ m (но SBAS покрытие ограничено, особенно в высоких широтах).
- RTK/Network RTK (коррекция в реальном времени, краткая базовая линия или VRS): горизонтально ≈ $1$ cm, вертикально ≈ $2-3$ cm при хорошей видимости спутников.
- PPP (статическая/стабильная, с длинной сходимостью): уровни точности ≈ $1-5$ cm после минут–часов сходимости; без фикса неоднозначностей — хуже.
- Мультисистемное приёмник + многочастотность обычно уменьшает PDOP, время сходимости и вероятность потери фиксированного решения.
Поведение в приполярных районах
- Видимость спутников: GLONASS с наклоном $64.8^{\circ }$ даёт лучшее покрытие ближе к полюсам по сравнению с GPS/Galileo/BeiDou MEO с наклоном ≈ $55-56^{\circ }$. Однако современное глобальное BeiDou (с IGSO/GEO компонетой) не добавляет преимуществ именно на полюсах.
- SBAS: большинство SBAS не покрывают полярные регионы → нельзя полагаться на SBAS-коррекции там.
- Ионосферные эффекты и мультипуть: в высоких широтах изменчивый плазменный фон (auroral activity) увеличивает ошибки и разрывы. Многочастотные приёмники и использование Galileo/BDS дополняют спутниковую геометрию, улучшают устойчивость RTK/PPP.
- Практика: в арктике лучше мультисистемный приёмник, приоритет GLONASS + GPS + Galileo, использовать локальные базовые станции или сети RTK (если есть), учитывать повышенную вероятность разрывов сигналов.
Поведение в горных районах
- Основные проблемы: частые преграды горизонта → плохая геометрия (высокий PDOP), частые блокировки сигналов, циклы прерываний и сильный мультипуть.
- Польза мультисистемности: увеличение числа видимых спутников снижает PDOP и увеличивает вероятность фиксации фазовых неоднозначностей; Galileo и BeiDou добавляют существенное количество спутников.
- RTK/Network: требует коротких базовых линий (чтобы избежать ошибок и потери фикса) или локальной сети VRS; PPP в горах медленнее и менее надёжен из‑за множественных прерываний.
- Антенна/методика: геодезическая антенна с низким мультипутем, хорошая установка над точкой, запись большего времени наблюдения, контроль PDOP < $3-6$ в критичных точках.
Практические рекомендации для полевых съёмок (полярные и горные):
- Использовать мультисистемный, многочастотный приёмник (L1/L2 или эквиваленты E1/E5/B1/B2): это повышает вероятность фикс‑решения и устойчивость к преградам и возмущениям.
- Для высокоточной съёмки предпочитать RTK/Network RTK (VRS) с короткими базовыми линиями; если сети нет — стационарный локальный базис или PPP‑RTK.
- В приполярных районах давать приоритет приёмникам, поддерживающим GLONASS плюс другие системы; следить за ионосферной активностью и иметь план резервирования (длинные сессии, статические замеры).
- В горах: планировать обходы с учётом горизонта, фиксировать длительнее (увеличить время для сходимости), контролировать PDOP (рекомендация держать PDOP < $6$, желательно < $3$ для см‑точности), использовать антенны с хорошей защитой от мультипута.
- Проверять локальное покрытие SBAS/RTK/сети, иметь возможность переключиться на комбинацию систем при потере одной из них.
Краткий вывод
- По архитектуре все системы близки (MEO‑созвездия), но GLONASS даёт преимущество в высоких широтах из‑за большей инклинации; BeiDou и Galileo существенно повышают доступность спутников при мультисистемной работе.
- По точности — при современном оборудовании любые системы в комбинации дают сантиметровую точность в RTK; в сложных условиях (полюс/горы) выигрывает мультисистемный многочастотный подход, локальные базовые станции/сети RTK и хорошая методика съёмки.