При проведении широкомасштабных высокоточных спутниковых измерений четко обозначилась проблема, связанная с обеспечением единства линейных измерений в области больших длин, которые выполняются как современными спутниковыми, так и традиционными геодезическими методами. Так, уже в 1995г. на Международной конференции «Сферы применения GPS-технологий» этой проблеме были посвящены шесть докладов. Специфика метрологической аттестации спутниковой геодезической аппаратуры заключается в том, что аттестацию должны проходить не только аппаратура, но и применяемые программы обработки.

Накопленный к настоящему времени материал измерений свидетельствует о том, что при сравнении результатов, полученных спутниковыми и классическими геодезическими методами, наблюдаются трудно объяснимые расхождения. Этот факт обусловливает необходимость принятия соответствующих мер по установлению хорошо обоснованной метрологической связи между различными методами с тем, чтобы обеспечить предусмотренное законом единство измерений в области больших длин. Такая задача решается на основе разработки метрологических поверочных схем, высшим звеном в которых является первичный эталон длины.

В настоящее время в качестве такого принят единый эталон времени, частоты и длины, реализованный в виде высокостабильного атомного генератора, основным метрологическим параметром которого является частота генерируемых колебаний, которая легче других исходных параметров поддается измерениям. Для перехода от эталонного значения частоты к эталону длины используется такая физическая константа, как скорость электромагнитных волн в вакууме, которая в настоящее время известна с точностью в несколько единиц девятого знака Этот показатель и характеризует уровень точности первичного эталона длины.

Из рассмотрения принципов работы спутниковых систем позиционирования следует, что на борту спутников устанавливаются высокостабильные атомные или молекулярные генераторы, которые, по существу, являются аналогами генераторов, применяемых в качестве первичных эталонов времени-частоты-длины. Следует при этом заметить, что показания бортовых опорных генераторов систематически сверяются с первичными эталонами. Отмеченный подход свидетельствует о наличии надежной метрологической связи между бортовыми и эталонными генераторами, минуя необходимость использования каких-либо побочных метрологических цепочек. Поскольку бортовые опорные генераторы на спутниках работают в условиях вакуума, то длина волны излучаемых несущих колебаний может быть принята в качестве эталонной, которая является базовой при измерении расстояний между спутником и находящимся на земной поверхности приемником. Фактические значения измеряемых дальностей оказываются отягощенными различными источниками ошибок, минимизация влияния которых позволяет приблизиться к потенциальной точности спутниковых методов позиционирования. На основе вышеизложенного представляется возможным сделать вывод о том, что проводимые сертификации и метрологические поверки спутниковой аппаратуры преследуют цель не ревизии корректности построения всей метрологической цепочки, а оценку эффективности методов минимизации остаточного влияния тех или иных источников ошибок.

Проведенные в последние годы исследования в области высокоточных спутниковых измерений свидетельствуют о том, что основными источниками ошибок таких измерений являются внешние условия (в частности, атмосфера и многопутность). За счет использования хорошо продуманных методов спутниковых наблюдений и последующих вычислений удается реализовать миллиметровый уровень точности на линиях протяженностью в несколько десятков километров.
При создании континентальных опорных геодезических сетей высокая точность координатных определений достигнута на Европейском континенте (референцная сеть EUREF). Наиболее представительные пункты такой сети, оснащенные не только высокоточными спутниковыми приемниками, но и лазерными спутниковыми дальномерами, а также станциями радиоинтерферометра со сверхдлинной базой, могут быть приняты в настоящее время за основу, на базе которой могут быть построены современные метрологические полигоны на миллиметровом уровне точности.

Изложенный выше подход представляет несомненный интерес для создания в России аналогичных метрологических полигонов. Включение в состав таких полигонов базовых линий длиной в несколько десятков километров открывает возможность оценки у аттестуемых приемников значений ошибок, пропорциональных длине измеряемых линий на уровне первых единиц восьмого десятичного знака. Вместе с тем наличие в составе метрологических полигонов коротких базовых линий (длиной в несколько десятков или сотен метров) позволяет произвести оценку ошибок спутниковых измерений, не зависящих от длины определяемых линий.

Основные общие вопросы создания геодезических полигонов для метрологической аттестации спутниковой геодезической аппаратуры рассмотрены в РТМ «Полигоны геодезические. Общие технические требования». Одним из таких полигонов является геодезический полигон Верхневолжского АГП. Полигон сертифицирован системой сертификации геодезической, топографической и картографической продукции, сертификат соответствия № РОСС RU.KP03/C00041.