PRIMJENA GNSS UREĐAJA ZA
ODREĐIVANJE VERTIKALNIH POMAKA
doc. dr.sc. Rok KAMNIK
1
Projekt Nanos sa više od 1000 detaljnih točaka i
mrežo sa 42 GNSS točaka
Svaka GNSS točka opažana barem 1x godišnje 24 h.
Mreža obrađena sa final efemeridami, ukupno sa 4
točaka SIGNAL-a i 8 točaka IGS-a.
Planiranja nije bilo, pošto su bili datumi opažanja
ovisni od investitora izmjere, vremena i mogućnosti
rada na autoputu i zatvaranja autoputa.
Pratili smo sve tri komponente ali predstaviti ćemo
samo visinsko komponento naših izmjera.
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
2
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
3
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
4
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
5
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
6
Zap.
br. Datum
izmjere Baza 1
odstupanje
(mm) Baza 2
odstupanje
(mm)
1 11.2007 627,039 13,1 112,9242 15,8
2 1.2008 627,0248 -1,1 112,9188 10,4
3 2.2008 627,0297 3,8 112,9062 -2,2
4 4.2008 627,035 9,1 -
5 10.2008 627,0264 0,5 112,9103 1,9
6 3.2009 627,0299 4,0 112,9187 10,3
7 5.2009 627,0254 -0,5 112,9037 -4,7
8 2.2010 627,0349 9,0 112,9174 9,0
9 10.2010 627,0102 -15,7 112,9236 15,2
10 7.2013 627,0407 14,8 112,9145 6,1
11 10.2013 627,0066 -19,3 112,8842 -24,2
12 11.2013 627,0125 -13,4 112,8877 -20,7
13 10.2014 627,0222 -3,7 112,8914 -17,0
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
7
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
627
627,005
627,01
627,015
627,02
627,025
627,03
627,035
627,04
627,045
0 2 4 6 8 10 12 14
višina
meritev
Baza 1
Višina
povprečje
8
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
9
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE – PRIMJER
VELIKE GEODETSKE MREŽE
Što smo pronašli:
Pozicijsko opažanje dovoljno je 6 sati, 4 puta godišnje,
Pocijska točnost je 4mm.
Visinska točnost ovisna od pozicije satelita, dobro bi bilo pogledati almanah i napraviti plan
Previše smetnja signala (ograda, kamioni, drva....)
Antene bi bilo dobro podiči na 1m, (mi smo imali 10cm)
Za visinsku poziciju bi bilo dobro napraviti kombinaciju sa tahimetrijom ili niveliranjem
Opažanja više puta godišnje – da dobiješ trend pomaka
Dobro je izraditi plan opažanja
Pažljiva obrada podataka uvijek na isti način
Upotreba final efemerida 10
OBRADA GNSS PODATAKA
11
OBRADA GNSS PODATAKA
Obrada:
Prijenos podataka iz antena na kompjuter
Preimenovanje datoteka (baz11231.16o)
baz1 = ime tačke
123 = Julijanski dan u ljetu
1 = broj epohe
Ako treba počistite datoteke (ponekad antene
ne inicializiraju odmah)
Obrada u Topcon Magnet Tools
12
OBRADA GNSS PODATAKA
Kako odrediti Julijanski dan u ljetu?
GPS date calendar: adn.agi.com/GNSSWeb/
13
OBRADA GNSS PODATAKA
Obrada:
Prikupljanje podataka za isti dan iz sustava
Signal (http://178.172.26.131/trimblepivotweb/login.aspx):
14
OBRADA GNSS PODATAKA
Obrada:
Prikupljanje podataka za isti dan iz sustava IGS
(https://igscb.jpl.nasa.gov/components/dcnav/sopac_rinex.html):
Za područje SLO pa i CRO:
Graz (A), Matera (I). Medicina (I), Penc (H), Sofija
(BG), Bad Koetzting (D), Zimmerwald (S)
15
OBRADA GNSS PODATAKA
Obrada:
Prikupljanje efemerida
(https://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods_cb.html ):
16
OBRADA GNSS PODATAKA
Obrada sa Topcon Magnet Tools:
Import podataka / obrada
17
OBRADA ZAKLJUČAK
Imamo puno uređaja (Leica, Topcon, Trimble...),
Za precizna mjerenja dobro izraditi plan mjerenja i proučiti almanac
Dobro je raditi i sa sistemom baza – rover (fast static) i final efemeridami,
Za monitoringe i geodetske mreže treba mjeriti barem 6 sati te obraditi rezultate
Teško planirati mjerenja pošto bi investitor trebao rezultate već jučer ...
Određivanje visina je još uvijek problematična
18
OBRADA ZAKLJUČAK - TOČNOST
Točnost u projektu Rebrnice
19
sy [mm] sx [mm] sz [mm]
BAZA 1 1,04 0,63 2,66
BAZA 2 1,24 0,86 4,99
POMACI I DEFORMACIJE
20
TESTIRANJE IZMJERE VISINE, PLANIRANJE
21
TOČNOST ODREĐIVANJA VISINE
Izvor grešaka:
Atmosferske smetnje u toposferi i ionosferi
Greške kod sinkronizacije satova u satelitima
Električki šum u signalu
Multipath – više putova signala – smetnje
Netočno znanje o lokaciji satelita
Geometrijski raspored satelita
Individualna obrada podataka
22
Osnovna svrha istraživanja je izvesti planiranje sa
dvoje različitih besplatnih programa (Topcon
Occupation Planning in Trimble Office Planning)
Napraviti usporedbu između tri različitih GNSS
uređaja (Topcon Hiper PRO, Topcon Hiper V in
Leica SR9500)
Snimiti 5 različitih vremenskih intervala (1h, 2h,
6h, 12h i 24h)
Obraditi podatke sa različitim efemeridama (rapid
i final)
TOČNOST ODREĐIVANJA VISINE
23
Zašto planiranje?
posebno da postignemo potrebno točnost položaja tačaka,
broj i položaj referentnih i novih tačaka u mreži,
broj i raspoređenje GNSS-satelita u vremenu izmjere,
broj i tip GNSS-prijemnika,
trajanje opažanja,
logističko pripravo izmjere,
način obrade opažanja i značajke programske opreme za obradu opažanja.
PLANIRANJE GNSS IZMJERE
24
PLANIRANJE I ALMANAC
Lokacija satelita
Almanac satelita: sadržava približne orbite satelita i putova kroz duže vreme. Signal satelita za almanac daje podatke o lokaciji svakih 12,5 min
Podaci o efemeridama: ti uključuju točno poziciju satelita i parametre, koji su potrebni za mikrolokaciju. Svaki satelit oddaje svoje efemeridne parametre (svakih 30 do 60 min)
25
ALMANAC GNSS
26
Planiranje sa Topcon Occupation Planning in
Trimble Office Planning
Važno je imati aktualni almanac
Almanac postoji posebno za:
GPS obično YUMA format:
(http://www.navcen.uscg.gov/?pageName=gpsAlmanacs)
GLONASS običnoTXT format:
http://gpsworld.com/the-almanac/
TXT za GLONASS: ftp://ftp.glonass-iac.ru/MCC/ALMANAC/
26
ALMANAC GNSS
27
Topcon Occupation
Planning
Trimble Office
Planning
ALMANAC GNSS
28
PLANIRANJE - DOP
Topcon Occupation Planning / Trimble Office Planning
29
PLANIRANJE
Planiranja je dobro uzeti u obzir, da bi dobili što
bolji DOP (dilution of precision), koji nama kaže
na geometrijo satelita u vrijeme izmjere
Niža je vrijednost DOP – bolje je
Poznamo različite DOP:
GDOP (geometrijski), PDOP (položajni),
HDOP (horizontalni), VDOP (vertikalni),
TDOP (vremenski)
30
DOP OCENA OPIS
1 Idealno Ovo je najviši mogući stupanj sigurnosti, koji se upotrebljava za zahtjevne
aplikacije najviše moguće točnosti u svakom vremenu.
2–3 Odlično Na ovom stupnju povjerenja su mjerenja pozicioniranja dovoljno točne,
da ispunjavaju uslove za sve osim najviše osjetljivih aplikacija.
4–6 Dobro Predstavlja nivo, koji je još pogodan za poslovne namjene. Pozicijska
mjerenja mogu se upotrebljavati za navigaciju pojedinaca
7–8 Prosjećno Mjerenja mogu se upotrebljavati za izračune, a je kvaliteta još uvijek
moguće poboljšati, preporučuje se više otvoren pogled.
9–20 Nisko
Predstavlja niski stupanj povjerenja. Mjerenja potrebno je odbiti.
Upotrijebiti ih je moguće samo za grubu lokaciju i signalizaciju na
terenu.
21–50 Slabo Na ovom nivou su mjerenja pogrešna za više od 300 metara. Ove rezultate
treba odbiti.
PLANIRANJE MJERENJA GNSS - DOP
31
PLANIRANJE MJERENJA GNSS - PREPREKE
32
Usporedba podataka sa plana (Topcon Occupation Planning i
Trimble Office Planning) sa stvarnimi (Hiper V) u vremenu
polasatne izmjere
PLAN PREMA REALNOJ IZMJERI
Br. Satelita u
30 min
Br. svih
satelita - 24 h
PDOP HDOP VDOP
Topcon 14 56 1,583 0,805 1,361
Topcon –
prepreka S 13 56 1,644 0,829 1,418
Topcon –
prepreka J 11 56 2,176 1,350 1,696
Trimble 13 53 1,720 0,885 1,470
Trimble –
prepreka S 13 53 1,733 0,892 1,487
Trimble –
prepreka J 10 53 2,661 1,725 1,997
Stvarno - Hiper V 48 3,622 1,976 3,075 33
Ako u plan uključimo prepreke (što je normalno
pogodno) je DOP u prosjeku slabiji za 27,4 %
Kod realne izmjere možemo obično pratiti manjemu
broju satelita od planiranih
Realni DOP je u prosjeku za 1,97 puta slabiji od
planiranog – kod precizne izmjere treba to svakako
uzeti u obzir
Najviše je realnim vrijednostima DOP blizu Trimble
Office Planning
PLANIRANJE - zaključki
34
TESTIRANJE IZMJERE VISINE
35
Pošto je kod GNSS izmjera visinska komponenta već u
startu manje točna, dodatno smo napravili
istraživanje mogućnosti praćenja visine sa GNSS –
Topcon Hiper V
Za referenco upotrijebili smo elektronski tahimetar
Leica TS50 i precizni reflektor GPH1P
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE JEDNE TAČKE
TEST SA LEICA TS50 I HIPER V
36
Napravili smo poseban čelični nosač i poseban stativ,
kojemu možemo promjenjivati visinu, tako da smo
visino GNSS antene i prizme istovremeno
promjenjivali za isto vrijednost
Vertikalni pomak pratili smo sa TS50 sa cca. 10 Hz
Vertikalni pomak pratili smo sa Hiper V sa 100 Hz
Visinu smo dizali i puštali gore i dole – ukupno 11
puta
Na svaki visini snimili smo cca. 60 s (brza statička
metoda) sa metodom baza-rover
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE JEDNE TAČKE
– TEST SA LEICA TS50 I HIPER V
37
metodu za određivanje relativne lokacije
(odnosa između dvije tačke)
upotrijebili smo brzo statičko metodo
GNSS-izmjere
na svakih 60 s promijenili smo visino antene
prijemnika.
Napravili smo od 10 (na TS50) do 100 (na
Hiper V) čitanja na sekundu
Za vrijeme eksperimenta napravili smo
5379 čitanja
Automatsko praćenje prizme
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE JEDNE TAČKE
– TEST SA LEICA TS50 I HIPER V
38
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE JEDNE TAČKE
– TEST SA LEICA TS50 I HIPER V
267,7
267,75
267,8
267,85
267,9
267,95
268
268,05
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
viši
ne
meritve
GNSS-rtk
tahimetrija
VIŠINA 1
VIŠINA2
VIŠINA 3
VIŠINA 4
VIŠINA 6
VIŠINA 5
VIŠINA 7
VIŠINA 8
VIŠINA 9
VIŠINA 11
VIŠINA 10
39
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE JEDNE TAČKE
– TEST SA LEICA TS50 I HIPER V
267,73285
267,7329
267,73295
267,733
267,73305
267,7331
267,73315
267,7332
0 100 200 300 400 500
na
dm
ors
ka
viš
ina
meritve v časovni periodi
Višina 1 - tahimetrija
točke
povprečje
267,71
267,715
267,72
267,725
267,73
267,735
267,74
267,745
267,75
267,755
0 50 100 150 200 250 300 350 400
na
dm
ors
ka
viš
ina
meritve v časovni periodi
Višina 1 - GNSS meritve
točke
povprečje
Razlika 0,3 mm
Razlika 3,9 cm
40
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE JEDNE TAČKE
– TEST SA LEICA TS50 I HIPER V
267,98
267,9805
267,981
267,9815
267,982
267,9825
267,983
267,9835
267,984
267,9845
267,985
267,9855
2158 2258 2358 2458 2558 2658 2758 2858
nad
mo
rska
viš
ina
meritve v časovni periodi
Višina 6 - tahimetrija
točke
povprečje
267,98445
267,9845
267,98455
267,9846
267,98465
267,9847
267,98475
267,9848
2158 2258 2358 2458 2558 2658 2758 2858
na
dm
ors
ka
viš
ina
meritve v časovni periodi
Višina 6 ponovno - tahimetrija
točke
povprečje
41
IZMJERA VISINSKE KOMPONENTE JEDNE TAČKE
– TEST SA LEICA TS50 I HIPER V
42
Hvala vama i sve dobro kod GNSS mjerenja pomaka i deformacija!
43