-
CURS TEHNOLOGII GEODEZICE SPAIALE
Capitolul 1: ncadrarea unei reele creeat prin msurtori
satelitare n reele geodezice existente:
Scopul unei transformri este acela de a transforma coordonatele
dintr-un sistem ntr-altul. Mai
nti, trebuie cunoscute coordonatele n ambele sisteme, att n WGS
84 ct i n sistemul local pentru
un numr de cel puin 4 puncte comune. Cu ct mai multe puncte
comune vor fi incluse n
transformare, cu att vor fi mai multe ocaziile de reducere a
redundanei i de verificare a erorilor.
Este important a se remarca faptul c transformrile vor fi
valabile doar pentru punctele aflate
n zona mrginit de punctele comune. Punctele din afara acestei
zone nu ar trebui transformate
folosind parametrii calculai, dar ar trebui s fac parte dintr-o
nou regiune de transformare.
Figura 1 Elementele de legtur ntre cele dou sisteme de
proiecie
a) Transformarea tridimensional cu 7 parametri. Transformarea
Helmert Cei 7 parametrii Helmert ofer o transformare corect din
punct de vedere matematic. Aceasta menine exactitatea msurtorilor
GPS i a coordonatelor locale. Cnd transformm un punct ntre
sistemele de coordonate, este cel mai bine s ne gndim c se
schimb originea sistemului de coordonate i nu suprafaa pe care
se afl punctul. Pentru a transforma coordonatele dintr-un sistem
ntr-altul, trebuie s existe o legtur ntre
originile i axele elipsoizilor. Din aceste informaii se poate
determina translaia n spaiu a originii sistemului pe X, Y, Z urmat
de rotaiile n jurul axelor X, Y, Z i de coeficientul de scar dintre
cei doi elipsoizi.
Pentru reelele GPS de ntindere mai mare, cum ar fi de exemplu
reelele naionale, unii autori
recomand transformarea tridimensional afin sau transformarea
tridimensional cu polinoame de
diferite ordine. Acest lucru se datoreaz faptului, c erorile
orbitelor sateliilor GPS produc n reele
geodezice rotiri i distorsionri specifice.
b) Transformarea bidimensional cu puncte comune ale cror poziie
planimetric este cunoscut
La aceast transformare considerm c, pentru punctele comune sunt
cunoscute coordonatele (X,Y,Z)GPS i coordonatele plane (x,y)LOC, fr
altitudinile elipsoidale h. Se urmrete determinarea coordonatelor
(x,y)LOC pentru toate punctele noi determinate prin msurtori
GPS.
-
Coordonatelor GPS li se vor aplica coreciile X0, Y0, Z0
(translaia dintre originile celor dou sisteme), care trebuie
cunoscute doar cu o precizie de zeci de metri. Valorile se obin de
regul de la fondurile geodezice naionale sau din alte determinri
anterioare. La reele de ntindere mare, neaplicarea acestor corecii
poate duce la unele deformaii ale reelei.
Din coordonatele carteziene corectate se vor calcula
coordonatele elipsoidale (B, L, h)GPS cu
relaiile (3.20). Coordonatele elipsoidale (B, L)GPS vor fi
transformate n planul de proiecie dorit (STEREO
70), folosindu-se n acest scop relaiile de transcalcul cunoscute
din cartografia matematic. Pentru punctele comune vom dispune acum
de coordonatele plane transformate (x, y)GPS i
coordonatele locale (x, y)LOC (care pot fi evident i coordonate
n sistemul naional de proiecie STEREO 70), cu care se pot calcula
parametrii de transcalcul pentru o transformare ortogonal plan.
Cu parametrii de transformare determinai, se transcalculeaz
toate punctele noi, pentru care cunoatem (x, y)GPS.
Capitolul 2: Sistemul Romn de Poziionare Global ROMPOS:
Obiectivul capitolului:
n concordan cu tendinele de dezvoltare a serviciilor geodezice
la nivel european i global, dup 1998 pentru cerinele curente i de
perspectiv ale Geodeziei, Topografiei, Cadastrului, SIG (Sisteme
Informaionale Geografice) .a., s-a proiectat i realizat o Reea
Naional de Staii Permanente GNSS (RN-SGP).
Etapele dezvoltrii RN-SGP:
Etapa 1 anul 1999 Realizarea primei staii GNSS permanente din
Romnia, inclus n reeaua european de astfel de staii. Aceast staie a
fost realizat n cadrul Facultii de Geodezie (Univ.Tehnic de
Construcii Bucureti) cu sprijinul Ageniei Federale de Cartografie i
Geodezie din Frankfurt (Germania);
Etapa 2 - 2000-2003 Stabilirea RN-SGP ca reea pasiv (colectare a
datelor satelitare i transferul lor prin mijloace clasice) incluznd
un numr de 5 staii instalate la Brila, Cluj, Sibiu, Suceava i
Timioara ;
Etapa 3 2004-2005 Stabilirea Reele Naionale Extinse de Staii
GNSS Permanente (RNE-SGP), ca reea activ de colectare/transmisie a
datelor (primare i derivate, transferate prin mijloace moderne
internet, GSM, GPRS, radio) i extinderea sferei serviciilor
furnizate, n special prin furnizarea de servicii DGNSS
(Diferential-GNSS). S-au stabilit n anul 2004 nc dou astfel de
staii (Craiova i Constana), alte 5 staii fiind deja instalate
(Deva, Baia Mare, Bacu, Oradea i Sfntu Gheorghe);
Etapa 4 2005 2006 Modernizarea i continuarea extinderii RN-SGP
prin instalarea a 15 staii GNSS permanente noi;
Etapa 5 2006 2007 Continuarea extinderii RN-SGP prin instalarea
de noi staii permanente ce vor asigura o zon de acoperire de 50 km
n jurul acestora pe tot cuprinsul teritoriului Romniei, astfel
ncheindu-se aceast etap;
Etapa 6 2007 2008 Modernizarea i continuarea extinderii RN-SGP,
concomitent cu pregtirea asimilrii noii tehnologii furnizate de
sistemul european de navigaie GALILEO;
Etapa 7 2008 continuarea extinderii RN-SGP, cu 10 staii GNSS
permanente n anul 2008 . Numrul total de staii permanente n 2008
fiind de 58;
Etapa 8 2009 Extinderea RN-SGP, cu nc 15 staii GNSS permanente n
anul 2009, numrul total fiind de 73.
-
a) Servicii ROMPOS: ROMPOS este un sistem de determinare a
poziiei care include urmtoarele tipuri de servicii:
ROMPOS DGNSS pentru aplicaii cinematice n timp real cu o
precizie de poziionare ntre 3m i 0.5m.
ROMPOS RTK - pentru aplicaii cinematice n timp real cu o
precizie de poziionare ntre 0.5 i 2cm.
ROMPOS GEO (Geodezic) pentru aplicaii postprocesare i o precizie
de poziionare sub2cm.
Posibile aplicaii n funcie de serviciul accesat: ROMPOS DGNSS
(3m - 0.5m):
Sisteme Informatice Geografice (SIG), navigaia vehiculelor,
monitorizarea flotelor, navigaie maritim i aerian, hidrografie,
sprijinul autoritilor publice (poliie, pompieri, salvare), turism,
.a.
ROMPOS RTK (0.5m 2 cm): Cadastru, Sisteme informaionale
specifice diferitelor domenii de activitate (administraie
local, imobiliar-edilitar, utiliti publice - ap, canal, gaze
naturale), managementul dezastrelor, msurtori n construcii i
inginerie, cercetare tiinific, meteorologie, msurtori batimetrice,
s.a.
ROMPOS GEO (sub 2 cm):
Reele geodezice de sprijin i de ndesire, reele de sprijin pentru
trasarea i urmrirea n timp a construciilor, Sisteme Informatice
Geografice (SIG), geodinamic, fotogrametrie aerian, scanare laser,
cercetare tiinific, .a.
ROMPOS este sprijinit de un serviciu de conversie i transformare
a coordonatelor TransDat, incluznd sistemele de referin ETRS89 i
S-42 (elipsoid Krasovski 1940, plan de proiecie stereografic 1970),
precum i alte sisteme locale (ca de exemplu sistemul de proiecie
local Bucureti). n viitor va fi disponibil i un serviciu pentru
determinarea legturii dintre altitudinile elipsoidale determinate
pe baza ROMPOS i altitudinile normale (Marea Neagr 1975, EVRS2000)
prin determinarea (cvasi)geoidului pe teritoriul Romniei.
b) Aparatura necesar utilizrii serviciilor ROMPOS: ROMPOS DGNSS
Receptor cu o singur frecven i acces direct din teren la internet
pentru
conectare la serverul de servicii ROMPOS-DGNSS (internet mobil
prin GSM/GPRS) Format de date
furnizate RTCM 2.x, 3.x;
ROMPOS RTK Receptor cu dou (una**) frecvene i acces direct din
teren la internet pentru conectare la serverul de servicii
ROMPOS-RTK (internet mobil prin GSM/GPRS) Format de date
furnizate RTCM 2.x, 3.x ;
ROMPOS GEO Receptor cu simpl sau dubl frecven ale crui msurtori
satelitare vor fi conectate n mod postprocesare la Reeaua Naional
de Staii GNSS Permanente Format de date furnizate: (V)RINEX G(M) v.
2.1(1) .
* - cu condiia existenei posibilitii accesului la internet; ** -
cu anumite limitri legate de distana fa de staia de referin, numrul
de satelii contactai, starea ionosferei .a.
c) Format de date:
1.Produse de tip network = reea de staii GNSS (generate utiliznd
principiile calculului unor corecii difereniale pe baza reelei de
staii GNSS permanente: VRS (Virtual Reference Station), FKP
(Flachen Korrektur Parameter, MAC Master Auxiliary Concept ).
-
Produse de tip network
Produsele de tip reea sunt transmise n format standardizat RTCM
(versiunea 2.3 sau 3.1), cu excepia produselor care includ
caracterele CMR+. Produsul RO_VRS_2.3_DGPS - include numai corecii
de pseudodistane.
2.Produse de tip single station = o staie de referin (generate
utiliznd principiile calculului unor corecii difereniale pe baza
unei singure staii GNSS permanente) .
Produse de tip single station
Produsele de tip single station sunt transmise n format
standardizat RTCM (versiunea 2.3 sau 3.1);
3.Produse pentru testare.
n lista produselor ROMPOS-RTK este posibil s existe la un moment
dat, produse care sunt disponibile pentru testare, ca n exemplul de
mai jos. Denumirea acestui produs include cuvntul
Test, astfel nct utilizatorii sunt avertizai c un astfel de
produs va fi utilizat numai n scopul de a verifica generarea i a
testa performanele/calitatea produsului. Un astfel de produs NU
este garantat i ca urmare nu se va utiliza pentru aplicaii
reale.
Produse pentru testare
-
d) Aplicabilitile Serviciului ROMPOS:
Capitolul 3: Transmiterea coreciolor RTK sau DGPS de ctre
staiile de referin GNSS:
Obiectivul capitolului:
O cale de a transmite coreciile RTK sau DGPS direct din
receptorul staiei de referin GNSS o reprezint utilizarea unui
radiomodem. Dac dou asemenea dispozitive sunt ataate unui receptor
acestea pot transmite pe frecvene diferite (utiliznd canale
diferite).
Receptoarele RTK i GIS trebuie s fie echipate cu radiomodem-uri
compatibile. Avantajul n acest caz este nelimitat numrul de
receptoare care pot primi date. O alt soluie comun o reprezint
ataarea unui modem telefonic, fix sau mobil, la receptorul staiei
permanente de referin GNSS i de modem-uri mobile compatibile la
receptoarele RTK i GIS. De la receptorul mobil se apeleaz staia de
referin GNSS i se obin coreciile RTK sau DGPS. Acest tip de
conexiune mrete considerabil raza de aciune a unui receptor RTK sau
GIS dar ridic i costurile determinrii punctelor cu valoarea
apelurilor telefonice. Pentru a permite conectarea n acelai timp a
mai multor receptoare RTK sau GIS (5, 10) la staia permanent de
referin GNSS trebuie ataat un router sau o central telefonic.
Transmiterea coreciilor poate fi fcut simultan att prin radiomodem
ct i prin telefon. n cazul unor reele extinse este posibil
transmiterea coreciilor difereniale pentru RTK sau DGPS fr s fie
fcut centralizat de la un centru de control. Astfel receptorul
(rover-ul) RTK apeleaz centrul de control i i identific poziia
aproximativ transmind coordonate n format NMEA (National Marine
Electronics Association www.nmea.org). Programul care ruleaz pe
server-ul de la centrul de control decide care
-
staie de referin GNSS din reea este mai aproape de receptor i
transmite datele RTK / DGPS de la aceast staie ctre respectivul
receptor (rover).
Pentru fiecare amplasament, softul RTK selecteaz cea mai
apropiat staie de referin,
interpoleaz i aplic coreciile: efemeridelor, troposferei i
ionosferei, genernd mesaje de corecie RTCM (Radio Technical
Commission for Maritime Services www.rtcm.org) i le transmite
roverelor.
Cu aceste mesaje RTCM se mbuntete determinarea unui punct.
Eroarea orizontal ateptat
este de 1-3 cm folosind distane de aproximativ 50km ntre staia
de referin i rover. Amplasarea unei staii permanente de referin
GNSS se face innd cont n primul rnd de
scopul pentru care va fi utilizat. Limitarea distanei la care
poate opera un receptor RTK trebuie avut n vedere la stabilirea
distanei dintre staiile permanente de referin GNSS care compun o
reea. Aceasta distan poate varia ntre 30 i 70 km.
-
FORMATUL DE DATE RTCM:
RTCM Version 2.x Versiunea standard RTCM 2.x este utilizat
pentru formatarea observaiilor GNSS de tip cod i
faz. Acesta definete un numr de mesaje. Tipurile de mesaje care
pot fi de interes n contextul IGS n timp real sunt urmtoarele:
Type 1 message - este mesajul primar n poziionarea diferenial
cod-faz (DGPS). Acesta este calculat n receptorul staiei de referin
prin calculul erorii de msurare pentru fiecare SV deplasare.
Type 2 message este generat automat atunci cnd un nou set de
efemeride sunt descrcate la receptorul de baz. Acesta este calculat
din diferena dintre efemeridele vechi i noile efemeride. Type 2
message sunt utilizate atunci cnd staia de referin transmite
mesajele de tip 1.
Type 3 and 22 messages sunt folosite n poziionarea staiei de
referin i la offsetul antenei. Acestea sunt utilizate n procesul de
prelucrare RTK pentru a efectua reducerea antenei.
Type 18 and 20 messages sunt necorectate datele de faz ale
purttoarei i coreciile de faz ale purttoarei.
Type 19 and 21 messages sunt msurtorile pseudodistanelor
necorectate i coreciile acestora. Type 23 message furnizeaz
informaii cu privire la tipul de anten utilizat pe staia de
referin. Type 24 message transmite coordonatele antenei instalate n
sistemul de coordonate GNSS. Reinei c numai versiunea RTCM 2.2 i
2.3 pot include date GLONASS. Rezoluia de cod
RTCM versiunea este de 2 cm, iar rezoluia de faz este de 0,5
mm.
RTCM Version 3.x RTCM Version 3 este un format flux GNSS care a
fost dezvoltat ca o alternativ la RTCM 2.
Furnizorii de servicii au solicitat un standard mbuntit care ar
fi mai eficient, uor de utilizat, i mai uor de adaptat la situaii
noi. RTCM Versiunea 3 definete un numr de mesaj. Tipurile de mesaje
care pot fi de interes n contextul IGS n timp real sunt:
Type 1001, transmite mesaje GPS de cod i faz pe banda L1 . Type
1002, mesaje GPS pe banda L1 de tip: cod i faz i al ambiguitii i al
raportului de
transmitere zgomot/semnal.
Type 1003, transmite mesaje GPS de cod i faz pe banda L1 i L2.
Type 1004, mesaje GPS de tip: cod i faz pe banda L1 i L2 i al
ambiguitii i al raportului
de transmitere zgomot/semnal.
Type 1005, calculeaz coordonatele XYZ pentru punctual de
referin. Type 1006, calculeaz coordonatele XYZ pentru punctual de
referini nlimea antenei. Type 1007, descriptorul antenei i ID-ul.
Type 1008, serial number al antenei. Type 1009, transmite mesaje
GLONASS de cod i faz pe banda L1. Type 1010, mesaje GLONASS pe
banda L1 de tip: cod i faz i al ambiguitii i al raportului
de transmitere zgomot/semnal.
Type 1011, transmite mesaje GLONASS de cod i faz pe banda L1 i
L2. Type 1012, mesaje GLONASS de tip: cod i faz pe banda L1 i L2 i
al ambiguitii i al
raportului de transmitere zgomot/semnal.
Type 1019, descrcarea Efemeridelor GPS (under development). Type
1020, descrcarea Efemeridelor GLONASS (under development).
Reinei c RTCM Versiunea 3 permite astzi doar transportarea
observaiilor de cod de frecven (de exemplu, C/A sau P1, L2C sau
P2). Rezoluia de cod este de 2 cm i rezoluia de faz este de 0,5
mm.