أثر تعدد الإشارات الساتلية على البيانات الاستقصائية وتكنولوجيا التخفيف

تصنيف المتعاطفين المتعددين: في الميدان القريب من الأرض مقابل في الميدان الأقصى

وكثيراً ما يجد المساحون أنه من المفيد التمييز بين المتعاطفين بين الحقول القريبة والميدان البعيد، لأن استراتيجيات التخفيف تختلف اختلافاً كبيراً بين الاثنين.

مُتعدّد في الميدان القريب

و مُعدّات مُتعدّدة في الحقل القريب مِنْ أجسامٍ في بضعة أمتار من هضبة (جي إن إس)، وجهاز المسح الخاص به (الساعة 812) و (الثلاثة) و (السيارة المسوحة) و (الغطاء) و (الجهاز) و (الجهاز) يُمكن أن يكون مصدر للتأملات القريبة من الحقل، لأن هذه الإشارات تُرسل بفارق كبير

مُتعددة المُنحدرين من أصل بعيد

ويأتي المتطرفون المتعددو الحقول من أجسام أبعد: المباني، والاحتفاظ بالحيطان، وخطوط الأشجار، وسطح التلال، وسطح المياه، ويطول التأخير في الإشارة، والتغيرات النسبية في الهندسة مع تحرك السواتل، وهذا النوع من الاضطرابات المتعددة يمكن التنبؤ به، ويمكن أحيانا أن يُصاغ أو يُرسم باستخدام تقنيات مثل التصفير الجانبي، التي تستغل حقيقة أن تركيبة السواتل GPS تكرر قياسها الجغرافي كل 23 ساعة تقريبا.

تحديد كمية الأثر على نوعية البيانات

آثار التعددية على بيانات المسح ليست متماثلة، فهي تعتمد على زاوية ارتفاع السواتل، وعكسية الأسطح المحيطة، وتكنولوجيا الموصل للمستقبل، ومدة المراقبة، ولكن يمكن توقع عدة آثار موثقة جيدا:

• Pseudorange biases] of 1#8211;15 meters under moderate multipath, and up to 50 meters in severe urban canyon conditions.
• Carrier-phase errors of 1#8211; 5 centimeters, which directly affect baseline solutions and coordinate repeatability.
• Reduced carrier-to-noise density ratio (C/N0), which indicates weaker signal tracking and increased susceptibility to cycle slips.
• Increased time to fix ambiguities] in RTK and PPK processing, sometimes preventing a fixed solution altogether.
• Systematic spatial patterns] in point clouds and surface models that correlate with reflective features in the environment.

ولعل أكبر المشاكل هو أن كثيرا من أجهزة القياس ذات الجودة بعد التجهيز تبلغ 8212؛ ومن ذلك مثلا بقايا نظام الرصد الإقليمي أو المواصفات القياسية للرسوم(6212)؛ ولا تستوعب الأخطاء المتعددة المتعاطفين بشكل كامل؛ ويمكن أن تبدو مجموعة البيانات مقبولة من الناحية الإحصائية، مع أنها لا تزال تتضمن تحيزا منهجيا كبيرا، ولهذا السبب يصر المستكشفون ذوو الخبرة على تقييم موقعي نوعي إلى جانب عمليات التحقق من البيانات الكمية.

سيناريوهات العالم الحقيقي: حيث يسبب تعدد الاضطرابات أكثر

الكانيون الحضرية ومراكز مدينة الكنيس

وفي هذه الظروف، كثيرا ما تُحجب خطوط الرؤية المباشرة للسواتل، وتُجبر جهاز الاستقبال على الاعتماد على إشارات مُنعكسة، ونتيجة لذلك، تُعزى أخطاء في الموقع يمكن أن تتجاوز 10 أمتار، إلى فقدان مُعدات مُحدَّدة منافذ المرور، وتُجبر المُستقبِل على الاعتماد على إشارات مُنعكسة، وتُعزى إلى أخطاء في المواقع يمكن أن تتجاوز 10 أمتار، إلى جانب فقدان مُثُثُبُثُثُثُتَبُتَتَبُبُتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَ

المياه السطحية والبيئات الساحلية

وتتجلى سطح الماء بدرجة كبيرة في ترددات النظم العالمية لسواتل الملاحة، إذ يمكن للبحيرة الهادئة أو النهر أن يُحدث انعكاسات مضاربة قوية تُذكر إشارة ساتلية ثانية تصل من الأفق، ويمكن أن يخلط ذلك بين حلقات تتبع أجهزة الاستلام وينتج أخطاء تعتمد على الارتفاع، ويستلزم المسح القريب من الملامح اهتماما خاصا إلى ارتفاع الحرارة المحيطة واستخدام الطائرات الأرضية أو الأنينات ذات الزوايا المنخفضة التي تصل إلى نقطة الإشار.

وحدات التعدين والوحدات

وتخلق جدران الألغام ذات الطوابق المفتوحة قياساً جغرافياً كلاسيكياً متعدد المحركات، وقد تُظهر هذه الحُفرة إشارات من وجوه جدران متعددة في وقت واحد، بينما تقلل من النظرة السماوية المحدودة عدد السواتل المرئية مباشرة، وفي هذه البيئات، كثيراً ما تكمِّل أجهزة المسح هذه النظم باستخدام قياسات شاملة لمراكز التدقيق وتحديد عمليات الرصد المتعددة الأطراف.

المناطق الحرجية وتغطية كانوبي

وفي حين أن أجهزة التنظيف الشجريية تتسبب في المقام الأول في تصعيد الإشارة بدلا من التأمل، فإن الفروع والأوراق يمكن أن تنتج كثرة من التكاثر التي تحط من مستوى تعقب الناقلات، ويصعب الجمع بين قوة الإشارة المنخفضة والضوضاء المتعددة المصابين بالمرض التوصل إلى حلول ثابتة لشبكة RTK في إطار الكانتوب الكثيفة، وكثيرا ما يستخدم المساحون العاملون في تطبيقات الحراجة أوقات أطول من المهنة وتقنيات التي تعقبها.

تقنيات التخفيف من آثار الكوارث التي تستند إلى برامجيات

مراكب وزجاجات حول الأنتينا

أما أكثر الحلول فعالية في مجال المعدات للحد من التعددية فيتمثل في استخدام تصميمات الهوائيات المتخصصة، وتستخدم الهوائيات المتحركة ذات التركيز المكون حلقات سلوكية لتكثيف الإشارات التي تصل من زوايا الارتفاع المنخفضة، حيث يرجح أن تكون انعكاسات متعددة الاختلاط توفر وظيفة 20#8211؛30DB من الرفض بالنسبة للإشارات التي تقل عن 10 درجات من الارتفاع.

ثانيا - الاستقطاب المزدوج والعناصر المتقدمة

وتتضمن بعض الهوائيات الحديثة للنظم العالمية لسواتل الملاحة عناصر ذات ازدواجية في الاستقطاب يمكن أن تميز بين الاستقطاب اليميني للإشارة المباشرة والاستقطاب اليساري الذي كثيرا ما ينتج عن انعكاسات ذات باقات واحدة، وفي حين لا يمكن أن يكون مثالياً للتعبير عن النفس، فإن الأفكار المتعددة يمكن أن تعيد الاستقطاب إلى سيناريو الرفض المشترك RHCP#8212؛ وهذا الأسلوب يوفر سيناريو رفضاً إضافياً.

تكنولوجيا المراسلات

وعلى مستوى جهاز الاستقبال، يؤدي تصميم الموصل دوراً رئيسياً في الرفض المتعدد المضاربات، إذ يمكن للمستقبلين الذين يستعملون المباعدة بين الموصلات المبكرة جداً (0.1 رقائق أو أقل) أن يقللوا بدرجة كبيرة من المظاريف المتعددة المتعاطفين مع المتجانسات، وعندما يتلقى المصممون والمصممون الثنائيون الذين يدفعون هذا المفهوم بدرجة أكبر، ويحدون من الأخطاء البيئية المتوسطة في إطار الرموز.

تقنيات التخفيف من آثار البرمجيات والتجهيزات القائمة على أساس المعالجة

التقديرات المتعددة التعاطفات والتصوير

ويمكن أن تؤدي برامجيات التجهيز المتطورة إلى وضع نماذج وإزالة آثار متعددة العاطفة عن طريق تحليل الطابع الزمني للخطأ، وتقدّر النُهج القائمة على التصفية في كالمان أن التعددية المتعاطفة مع بعضها البعض هي البارامترات التي تفصلها عن مصادر أخرى للخطأ، وتصلح هذه الأساليب عندما تكون دورات المراقبة طويلة بما يكفي لاستخلاص التوقيع المتعدد الاختراق عبر تصاريح ساتلية متعددة.

التصوير الجانبي للدراسات الاستقصائية الثابتة

ونظرا لأن مجموعة مصادر القدرة على إحداث الاحتباس الحراري تكرر مسارها الأرضي كل 23 ساعة تقريبا 56 دقيقة، فإن الأخطاء المتعددة المتعاطفين تظهر دورية جانبية، وفي الدراسات الاستقصائية الثابتة الطويلة الأجل، يمكن استخدام البيانات من اليوم N لوصف وإزالة التعددية من اليوم N+1، وهذه التقنية، المعروفة باسم التصفح الجانبي، يمكن أن تقلل من التداخل المتعدد المستويات عن طريق 30#8211؛ 70 في المائة حسب ظروف التطابق الفعلي للمواقع.

ارتفاع عدد المواليد - العمر

وتتمثل استراتيجية معالجة بسيطة ولكنها فعالة في خفض الوزن أو استبعاد الملاحظات من السواتل ذات الزوايا المنخفضة الارتفاع، حيث يكون التعددية أشد وطأة، ويتيح العديد من برامجيات المسح أقنعة رفع درجة تستبعد البيانات دون 10 أو 15 أو حتى 20 درجة، وفي حين أن ذلك يقلل من عدد السواتل المتاحة، فإن البيانات المتبقية تميل إلى أن تكون أنظف وأكثر موثوقية، ويختلف القناع الأمثل عن الموقع وينبغي تحديده من خلال المحاكمة والخطأ.

نسبة الإشارة إلى الأرقام (SNR)

ويمكن أن يساعد رصد القيم المبلغ عنها في كل ساتل من السواتل على تحديد عمليات الرصد المتعددة التلوث، كما أن الانخفاضات أو التقلبات المفاجئة في مجال الرصد الوطني تعتبر مؤشرات قوية للتأمل أو التعطيل، ويمكن لتدفقات العمل الحديثة بعد التجهيز أن تُعَلِّم أو تستبعد الملاحظات مع قيم الأشعة دون الوطنية خارج عتبة محددة للمستعملين، مما يحسن نوعية الحل عموما.

الاستراتيجيات التنفيذية للمساحة الميدانية

إعادة تنظيم المواقع والتخطيط

ويبدأ التخفيف الأكثر فعالية قبل جمع أي بيانات، وينبغي أن يحدد استطلاع شامل للمواقع السطحات المعبرة المحتملة: مواجهات البناء، والسياج، والمركبات، وأجهزة المياه، وأسطح المعادن، وحتى الرصفة الرطبة، وعند الإمكان، اختيار نقاط المراقبة التي تبعد مسافة أكبر من هذه الأسطح، وبالنسبة لمنشآت الرصد الطويلة الأجل، إجراء اختبار موقعي على مدار الساعة لتحديد البيئة المتعددة الاضطرابات قبل الانتهاء من موقع الهوائيينا.

أفضل الممارسات في مجال التنسيب

• جهز الهوائي على الأقل 1#8211؛ 2 متر فوق سطحيات مُحدّدة عند التطبيق العملي.
• أبعد الهوائي عن الهياكل الرأسية مثل الجدران والأعمدة والأشجار
• استخدام عمود ثلاثي بدلا من عمود من مجموعة في بيئات متعددة القابلات؛ ويؤدي ارتفاع واستقرار متزايدان إلى الحد من انعكاسات الحقول القريبة من السطح الأرضي.
• تجنب وضع الهوائيات بالقرب من السياج المعدني أو حواجز ربط السلاسل أو المركبات المتوقفة.
• عند مسح الجسور أو تجاوزها، تضع الهوائي على السطح بدلاً من قرب الحراس.

مدة المراقبة وتجديدها

وتتيح جلسات المراقبة الطويلة التصفيف الإحصائي لمتوسط الضجيج المتعدد المتعاطفين، وكقاعدة من قواعد الابهام، يمكن أن يؤدي زيادة وقت المراقبة من 5 دقائق إلى 15 دقيقة إلى الحد من الثرثرة المنسقة التي يسببها التعددية، وذلك بعاملين اثنين، وفي البيئات المرتفعة الاضطرابات، النظر في استخدام فترات احتلال مدتها 30 دقيقة لنقاط المراقبة، وإعادة فرز نقاط في أوقات مختلفة من اليوم، عندما تتحول الهندسة الساتلية، وتوفر التحقق المستقل، وتساعد على تحديد التحيزات المتعددة.

رصد الوقت الحقيقي خلال جمع البيانات

ويقدم العديد من أجهزة استقبال النظم العالمية لسواتل الملاحة الحديثة مؤشرات آنية لنوعية البيانات، ويولي الاهتمام للموقع المقدر لشبكة نظم الإدارة، وعدد السواتل التي تتبع، وحالة إصلاح نظام RTK، وإذا ما زادت دائرة نظم السجلات أو انقطاعات التجهيز فجأة، ويتوقف ويحقق فيها: شاحنة قريبة، أو قطعة من معدات البناء، أو تغيير زاوية ضوء الشمس قد يكون قد استحدث سطحاً جديداً مجسداً.

دراسة حالة: كشف متعدد الأوبئة في شبكة مكافحة الضواحي

(ب) النظر في سيناريو نموذجي: ينشئ طاقم مسح شبكة مراقبة في منطقة ضواحي مزودة بمنازل متناثرة وأشجار وبركة صغيرة، وبعد تجهيزها، تبين نقطة مراقبة واحدة وجود 2.8 سم من التباين الأفقي مقارنة بقياسات التحقق، بينما يتفق الآخرون في حدود 0.8 سم.

(ب) نهج التخفيف: إحياء نقطة استخدام هوائي مركب للخنق، وزيادة وقت الاحتلال إلى 25 دقيقة، وتطبيق قناع ارتفاع من 15 درجة، واستبعاد الساتلين بأشد الأنماط اضطراباً في SNR، وتتفق الإحداثيات المعاد تجهيزها مع قياسات الشيكات في حدود 0.6 سم، وتؤكد أن التعددية كانت مصدر الخطأ الرئيسي، وتبين هذه الحالة أن الفرز المنهجي لمشكلات التكاثر يمكن أن يولى إلى الأجهزة.

التكنولوجيات والتقنيات الناشئة

عمليات الفرز المتعددة والمعالجة المتعددة الترددات

وتوفر مجموعات متعددة من النظم العالمية لسواتل الملاحة (GPS، GLONASS، غاليليو، بيدو) وترددات متعددة توفر درجات أكثر من الحرية للكشف عن الأمراض المتعددة والتخفيف منها، ويمكن أن تساعد التركيبات الخطية من الترددات، مثل التركيبة الخالية من الغلاف الجوي الأيوني أو تركيبة ميلبورن - وايف - دبليو - دبرن - دبرن، على إزالة الآثار المتعددة الملامسات من دون الإقليمي.

تعليم الآلات للتصنيف المتعدد الاختراع

وتقوم أفرقة البحوث بوضع نماذج للتعلم الآلي تصنف ملاحظات النظم العالمية لسواتل الملاحة على أنها ملوثة بتعدد المعاني أو نظيفة استنادا إلى سمات مثل السلسلة الزمنية لشبكة C/N0، وشكل وظيفة الوصل، وارتقاء السواتل، وتظهر هذه النماذج وعدا بالفحص الآلي للبيانات، وإن كانت تتطلب بيانات تدريبية محددة المواقع والتحقق الدقيق، وقد تصبح هذه الأدوات ناضجة في مجموعات مواد تجارية لما بعد التجهيز.

مسلسل آري و بيام - سيل

وتمثل صفائف الهوائي المتقدمة التي تُوجّه نمط استقبالها إلكترونياً إلى السواتل وخارجها من السطحات المجسّدة الطرف المُتقدّمة إلى الطرف المُنذر بالتخفيف من التعددية، وهذه النظم باهظة الثمن حالياً وتستخدم أساساً في مجال البحوث والتطبيقات العسكرية، ولكن من المتوقع أن تتراجع التكاليف على مدى العقد القادم، مما يجعلها متاحة أمام أسواق المسح الدقيقة.

إدماج التوعية المتعددة التعاطف في تدفقات العمل لضمان الجودة

وبالنسبة لشركات المسح التي تدير مشاريع متعددة، يؤدي اتباع نهج منهجي للإدارة المتعددة التعاطفات إلى تحسين الكفاءة وتقليل إعادة العمل، والنظر في تنفيذ الخطوات التالية المتعلقة بالتجديدات/التكليف:

• Pre-survey site classification:] rate each site for multipath risk (low, moderate, high) based on known reflect reflective features.
• Equipment matching:] assign choke-ring antennas and advanced receivers to sites rated moderate or high risk.
• Field data review:] require field crews to check SNR logs and RMS values before leaving each point.
• فرز تجهيز النقاط: ] تطبيق خوارزميات الكشف الآلي المتعددة التعاطفات ورفض الملاحظات التي تتجاوز العتبات المحددة.
• In dependent verification:] reoccupy a subset of points with different equipment or at different times to validate results.
• Documentation:] record multipath observations in project reports to inform future work at similar sites.

وهذه الخطوات تخلق أثرا موثقا لمراقبة الجودة يفيد تحسين العمليات الداخلية وثقة العملاء على حد سواء.

الاستنتاج: تعدد المتعاطفين كتحدي قابل للتأثر

ولن يتم القضاء على التعددية في الإشارات الساتلية بالكامل، فالواقع المادي للبث في البيئات المعقدة يضمن أن يصل بعضها إلى جهاز الاستقبال، غير أن المسائل المتعلقة بالتشكيل: بدلا من اعتبار المتعاطف المتعدد مصدرا غير متوقع للخطأ، يمكن للمساحين أن يعاملوه على أنه كمية معروفة وقابلة للقياس ويمكن التحكم فيها.

أما الأدوات والتقنيات المبينة في هذه المادة فتتمثل في: 8212؛ ومن الهوائيات المتطاولة إلى الخنق ومستقبلات المبردات الضيقة إلى التصفيات الجانبية، وفحص الرش بالأشعة السينية SNR)8212(؛ وسيوفر مجموعة أدوات شاملة للحد من الآثار المتعددة المضايقات، ويتمثل المفتاح في تطبيق هذه البيانات بذكاء على ظروف الموقع، ومتطلبات دقة المشروع، والمعدات المتاحة على نحو متسق.

ومع استمرار تطور تكنولوجيا النظم العالمية لسواتل الملاحة، فإن التخفيف من آثارها ستزداد آليا وفعالية، إذ أن أجهزة استقبال متعددة الأجهزة، وتجهيز الإشارات المتقدمة، ومراقبة الجودة القائمة على التعلم الآلي، تنقل بالفعل العبء من المشغل الميداني إلى جهاز الاستقبال، ولكن بالنسبة للمستقبل المنظور، فإن الحكم الصادر عن المسح(ب)8212؛ والمعرفة متى تثق البيانات، وعند إجراء مزيد من التحقيق في معظم أدوات التخفيف(62).

لمزيد من القراءة عن نظرية التعددية في النظم العالمية لسواتل الملاحة والتخفيف من حدتها، يرجى الرجوع إلى معايير الأداء GPS ]، و[Fision] وثائق ] موارد تقنية للأجهزة على دقة النظم العالمية لسواتل الملاحة ]، و[العمق