wyrównywanie sieci gps
DESCRIPTION
Wyrównywanie sieci GPS. GPS w systemie GEONET. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/1.jpg)
Wyrównywanie sieci GPS
![Page 2: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/2.jpg)
GPS w systemie GEONET
![Page 3: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/3.jpg)
System GEONET w wersji w/2002/2.0 umożliwia kompletne opracowanie numeryczne osnów geodezyjnych mierzonych techniką GPS, w tym także sieci złożonych zarówno z obserwacji klasycznych (np. kątów, kierunków, długości) jak też wektorów GPS (sieci zintegrowane). W wersji dystrybucyjnej programów maksymalne liczebności zbiorów danych mogą być następujące: 10 000 punktów, 30 000 wektorów GPS, 50 000 długości, 200 000 kątów.Możliwości programów mogą być specjalnie zwiększone, zależnie od potrzeb i parametrów komputera (wielkości dyspozycyjnej RAM).
![Page 4: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/4.jpg)
Moduł opracowania sieci GPS lub tzw. sieci zintegrowanej, zawierającej różne rodzaje obserwacji (GPS+klasyczne) obejmuje w szczególności następujące zadania: Konwersja plików post-processingu na zbiory wejściowe GEONET (w wersji dystrybucyjnej dołączony jest program do konwersji plików formatu ASHTECH / LINECOMP Inc.). Wstępna kontrola układu wektorów, poprzez sprawdzenie zamknięć obwodów (trójkątów). Wyrównanie sieci wektorowej GPS (o dowolnej strukturze nawiązań - XYZ, BLH, BL, H - lub jako sieci swobodnej). Transformacje sieci do układów kartograficznych (realizowane w programie GEONET_unitrans). Transformacje wysokości geometrycznych (elipsoidalnych) na wysokości normalne w oparciu o punkty dostosowania . Transformacja wysokości elipsoidalnych na normalne przy wykorzystaniu numerycznego modelu geoidy niwelacyjnej. Wyznaczenie wysokości normalnych poprzez wyrównanie niwelacji satelitarnej. Rzutowanie wektorów GPS na elipsoidę i wyrównanie dwuwymiarowych sieci zintegrowanych.
![Page 5: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/5.jpg)
W przypadku, gdy sieć GPS została wyrównana jedynie jako sieć swobodna (pseudo-swobodna) wówczas wyznaczone w zbiorze BLH.grs wysokości elipsoidalne są obarczone pewnym niewiadomym błędem przesunięcia (poprawnie wyznaczone będą tylko różnice tych wysokości). To nie przeszkadza jednak, aby – dysponując punktami dostosowania z wysokościami normalnymi - interpolować poprawne wysokości normalne dla wszystkich pozostałych punktów sieci (stały błąd przesunięcia wysokości elipsoidalnych zostanie wyeliminowany).
![Page 6: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/6.jpg)
W zależności od liczby dyspozycyjnych punktów dostosowania (niwelacyjnych), możemy wybrać następujące modele interpolacji: liniowy (płaszczyznowy) (minimum 3 punkty dostosowania), biliniowy (walcowy) (minimum 4 punkty dostosowania), kwadratowy (minimum 6 punktów dostosowania).
![Page 7: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/7.jpg)
Należy mieć na uwadze to, że minimalne (matematycznie) liczby punktów dostosowania nie wystarczają dla pełnej poprawności technicznej zadania i do oceny jego empirycznej dokładności. Ponadto wymagany jest pewien równomierny rozkład tych punktów w obszarze opracowania. Adekwatny stopień interpolacji zależy od wielkości obszaru i lokalnej szybkości zmian kształtu geoidy. Poza obszarami wyjątkowymi (m.in. Tatry) dla obiektów o rozpiętości do 5 km wystarczy na ogół założenie modelu liniowego, ponieważ w takim wymiarze lokalnym odchylenia geoidy od płaskości nie przekraczają w zasadzie poziomu błędów wyznaczeń wysokości.
![Page 8: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/8.jpg)
Wyrównanie sieci w układzie
dwu - i jednowymiarowym
jako płasko - wysokościowej
![Page 9: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/9.jpg)
W tej metodzie trójwymiarowe wektory GPS (DX,DY,DZ) zostają przekształcone dla zadanej elipsoidy (KRASOWSKIEGO, GRS-80 (WGS-84) lub wg parametrów definicyjnych) w wektory linii geodezyjnych (s, A) oraz różnice wysokości elipsoidalnych dh, przy czym s oznacza długość linii geodezyjnej (geodetyki), A -azymut początkowy tej linii, dh – różnica wysokości elipsoidalnych.
![Page 10: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/10.jpg)
Z różnic azymutów geodezyjnych wychodzących z tego samego punktu możemy utworzyć również pseudo-obserwacje kierunkowe lub kątowe. Do zbiorów pseudo-obserwacji na elipsoidzie (długości, azymutów, kierunków lub kątów) możemy dołączyć zbiory obserwacji klasycznych tworząc zintegrowaną sieć dwuwymiarową (poziomą). Sieć taka może być wyrównana zarówno bezpośrednio na elipsoidzie jak też w określonym układzie odwzorowawczym.
![Page 11: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/11.jpg)
Różnice wysokości elipsoidalnych tworzą z kolei sieć wysokościową podlegającą odrębnemu wyrównaniu oraz transformacji do systemu wysokości normalnych.
Przekształcenie sieci trójwymiarowej na dwuwymiarową (w szczególności – płaską) i jednowymiarową (wysokościową) ma tę zaletę, że ewentualne błędy, popełnione w trzecim wymiarze (np. w pomiarze wysokości anteny lub w wysokości punktu nawiązania) nie rzutują na wyrównanie sieci dwuwymiarowej (płaskiej). Opisana metoda jest dostępna w programach GEONET. Można ją zastosować, zarówno do samej sieci wektorowej GPS jak też do sieci „mieszanych” (zintegrowanych, hybrydowych).
![Page 12: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/12.jpg)
WYRÓWNANIE SIECI WEKTOROWEJ GPSNA PŁASZCZYŹNIE ODWZOROWAWCZEJLOKALNEGO UKŁADU WSPÓŁRZĘDNYCH
Tadeusz Gargula
![Page 13: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/13.jpg)
METODOLOGIA OBLICZENIOWA
Przygotowanie zbioru pseudoobserwacji (pseudowektorów płaskich) dowyrównania na płaszczyźnie odwzorowawczej układu „2000” wymaga przeprowadzenia pewnych czynności obliczeniowych (przekształceń), które można podzielić na kilka etapów.
![Page 14: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/14.jpg)
1.
Wstępne wyrównanie wektorów GPS w układzie geocentrycznym elipsoidy
WGS84; obliczenie współrzędnych kartezjańskich XYZ
![Page 15: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/15.jpg)
Zadanie to polega na rozwiązaniu (według metody najmniejszych kwadratów) układu liniowych równań poprawek, zestawionych dla każdego wektora ij, typu:
![Page 16: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/16.jpg)
2.
Określenie punktów zaczepienia „i” oraz obliczenie współrzędnych punktów końcowych „j” każdego wektora „ij”Współrzędne kartezjańskie punktów początkowych (zaczepienia) i każdego wektora uzyskaliśmy już w ramach etapu 1. Współrzędne punktów końcowych j obliczamy następująco:
![Page 17: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/17.jpg)
3.
Rzutowanie na elipsoidę punktów zaczepienia „i” oraz punktów końcowych „j” każdego wektora „ij” (przeliczenie współrzędnych kartezjańskich XYZ na współrzędne elipsoidalne BLH)
![Page 18: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/18.jpg)
4. Odwzorowanie współrzędnych elipsoidalnych BL punktów i, j na płaszczyznę układu lokalnego (np. xy2000)
4.1. Przekształcenie elipsoidy na sferę (odwzorowanie Lagrange’a)
4.2. Odwzorowanie walcowe poprzeczne Mercatora
4.3. Odwzorowanie płaszczyzny Mercatora na płaszczyznę Gaussa-Krügera
4.4. Przeliczenie współrzędnych Gaussa-Krügera do lokalnego układu odwzorowawczego (np. „xy2000”)
![Page 19: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/19.jpg)
5. Utworzenie zbioru pseudo-obserwacji na płaszczyźnie
6. Wyrównanie sieci poziomej metodą najmniejszych kwadratów
Rozwiązanie nadokreślonego układu równań liniowych przebiega według metody parametrycznej, a w efekcie końcowym otrzymujemy wyrównane współrzędne punktów w układzie „2000”.
![Page 20: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/20.jpg)
Nowy moduł do C-GEO – opracowany po wejściu w życie rozporządzenia „O standardach...” z listopada 2011 r.
To rozporządzenie wśród wielu innych regulacji silnie akcentuje konieczność wyrównania geodezyjnych osnów pomiarowych, na które składają się zarówno obserwacje „klasyczne” (kierunki, kąty, odległości, przewyższenia), a także obserwacje satelitarne (wektory GNSS) wyznaczające współrzędne punktów osnowy.
Obserwacje te muszą tworzyć sieć jednorzędową, a więc - wyrównywane łącznie, w jednym procesie obliczeniowym.
![Page 21: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/21.jpg)
Wygodnego i kompletne rozwiązanie dla geodety, który dzięki zaawansowanym technologiom pomiarowym uzyskuje potrzebne dane w postaci:
-obserwacji GNSS (pozyskane z pomiarów odbiornikami GNSS, także przy wykorzystaniu sieci ASG EUPOS),- wyników pomiarów wcięć, ciągów poligonowych (dalmierze i tachimetry elektroniczne),- ciągów niwelacyjnych (np. zarejestrowane niwelatorami kodowymi),- obserwacji tachimetrycznych.
![Page 22: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/22.jpg)
Proces wyrównania obserwacji geodezyjnych przeprowadzany jest na wybranej płaszczyźnie odwzorowania.
W tym celu do wszystkich obserwacji w sposób automatyczny wprowadzane są niezbędne redukcje wynikające z wysokości nad poziomem elipsoidy odniesienia czy też z parametrów odwzorowania.
![Page 23: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/23.jpg)
Istotne znaczenie ma sposób redukcji obserwacji satelitarnych, które przedstawiane są w postaci wektora przestrzennego w układzie geocentrycznym.
W wyniku analiz zdecydowano, iż najlepszym rozwiązaniem będzie transformacja wektora [dX dY dZ] wraz z jego pełną macierzą wariancyjno-kowariancyjną na wektor 2D [dN dE] w wybranym odwzorowaniu kartograficznym z wykorzystaniem ścisłych zależności funkcyjnych i przewyższenie zredukowane w oparciu o model geoidy niwelacyjnej.
![Page 24: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/24.jpg)
Przeprowadzane badania testowe wykazały, iż różnice między przyjętym podejściem, a wyrównaniem przeprowadzonym w układzie geocentrycznym (np. w uznanym programie Move3) są z punktu widzenia praktycznego zaniedbywalne (poniżej 1mm). Metoda ta jest również wygodniejsza z punktu widzenia użytkownika, który nie musi dysponować danymi, które byłyby niezbędne dla potrzeb wyrównania w układzie geocentrycznym.
![Page 25: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/25.jpg)
WYKORZYSTANIE POMIARÓW GNSS DO WYZNACZANIA WSPÓŁRZĘDNYCH PODSTAWOWEJ OSNOWY
REALIZACYJNEJ NA TERENACH ODDZIAŁYWAŃ GÓRNICZYCH
Zbigniew Siejka
![Page 26: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/26.jpg)
OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW
![Page 27: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/27.jpg)
Wyrównanie dla każdego z wyznaczanych punktów zostało wykonane niezależnie w nawiązaniu do sześciu najbliższych stacji referencyjnych (KATO, TARG, WODZ, ZYWI, LELO i KRAW). Geometryczny układ elementów nawiązania dla pojedynczego rozwiązania przedstawia Rys. 2.
![Page 28: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/28.jpg)
W obliczeniach automatycznego postprocessingu wykorzystane zostały orbity precyzyjne „precise”. System wyznaczył współrzędne wszystkich pomierzonych punktów i wygenerował raporty z obliczeń. Na ich podstawie w tabeli 1 zestawiono wyniki wyrównania – współrzędne kartezjańskie punktów wraz z błędami średnimi.
![Page 29: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/29.jpg)
W celu weryfikacji uzyskanych wyników wyrównania sieci za pomocą serwisu POZGEO przeprowadzono alternatywne manualne wyrównania własne zrealizowanej sieci z wykorzystaniem serwisu POZGEO-D.
W następnej kolejności przeprowadzono tzw. swobodne wyrównanie sieci pomierzonych punktów w nawiązaniu do jednego punktu referencyjnego o numerze 3981 położonego w przybliżeniu w „środku ciężkości” układu obserwacyjnego. Wyrównanie to miało charakter kontrolny a jego podstawowym celem było sprawdzenie wewnętrznej zgodności uzyskanych wyników pomiarów, bez ewentualnego obciążania ich błędnością punktów nawiązania lub błędnością obserwacji na tych punktach. Na tym etapie opracowania wyeliminowano 6 wektorów, które nie uzyskały pełnej precyzji wyznaczenia (rozwiązania typu fixed).
![Page 30: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/30.jpg)
Ścisłe wyrównanie sieci wyznaczanych punktów przeprowadzono przy pomocy programu GEONET w nawiązaniu do stacji referencyjnych jako punktów oporowych.
W pierwszym etapie opracowania wykonano kontrolę zamknięcia trójkątów w sieci wektorowej GPS. Na tym etapie opracowania wyeliminowano 9 wektorów, których odchyłka przekraczała zadaną wartość krytyczną 20 mm.
Następnie wykonano ścisłe wyrównanie sieci wyznaczanych punktów, wyniki otrzymano w układzie ETRF-89.
Średnie błędy wyznaczanych punktów po wyrównaniu przekroczyły nieznacznie wartość 6 mm (tabela 2) natomiast przeciętna wartość poprawki do wektorów GPS wyniosła 3.5 mm, a maksymalna była równa 17.2 mm.
![Page 31: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Wyrównywanie sieci GPS](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/56815a6d550346895dc7cbf7/html5/thumbnails/32.jpg)