2013-curs-gps-20132013-curs-gps-2013.pdf

Upload: sandu-costin

Post on 31-Oct-2015

34 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013

TRANSCRIPT

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    1/140

    TEHNOLOGI SPAIALE GEODEZICE

    2011

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    2/140

    1. STADIUL ACTUAL PRIVIND UTILIZAREA

    TEHNOLOGIEI SPAIALE GEODEZICE

    Lansarea primului satelit artificial al Pmntului:Sputnik 1, la 04.10.1957

    Domeniile de utilizare ale sateliilor artificialispecializai sunt numeroase si diversificate

    Au o deosebita importan strategic n domeniulmilitar i o larg utilizare n domeniul civil:dezvoltarea tehnologiilor satelitare de navigaiecare permit poziionarea precis a mijloacelor detransport aeriene, maritime i terestre aflate n

    micare saun repaus.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    3/140

    Aceasta tehnologie i-a gsit, de asemenea, o largaplicabilitate i in domeniul geodeziei igeodinamicii prin realizarea unor reele geodezice lanivel global sau naional, contribuii la

    determinarea formei si dimensiunilor Pmntului ia cmpului su gravitaional, determinareadeplasarilor placilor tectonice, etc.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    4/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    5/140

    La ora actuala funcioneaz n paralel dou sistemede poziionare global:

    sistemul de poziionare NAVigation System with TimeAnd Ranging Global Positioning System (NAVSTAR GPS)

    cunoscut sub denumirea GPS, realizat si gestionat de

    Statele Unite ale Americii

    sistemul de pozitionare GLObal NAvigation Satellite

    System (GLONASS), realizat si gestionat de FederatiaRus

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    6/140

    Proiectul GPS a fost demarat de catre guvernulStatelor Unite la inceputul anilor 70.

    Scopul principal il reprezinta posibilitatea de aputea determina cu precizie pozitia unui obiect

    mobil sau fix in orice punct de pe suprafata

    pamintului, in orice moment indiferent de starea

    vremii. GPS este un sistem care utilizeaza oconstelatie de 32 de sateliti pentru a putea oferi o

    pozitie precisa unui utilizator. Precizia trebuie

    inteleasa in functie de utilizator. Pentru un turist injur de 15 m, pentru o nava maritim in jur de 5,pentru un topograf precizie inseamna 1 cm sau

    chiar mai putin.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    7/140

    GPS poate fi utilizat pentru a obtine preciziile cerutein toate aplicatiile, singurele diferente constand

    numai in tipul receptorului si a metodei de lucru

    utilizate.

    Initial GPS a fost proiectat numai pentru aplicatiimilitare. Curand dupa ce acest obiectiv a fost atins a

    devenit evident ca GPS va putea fi folosit si pentruscopuri civile pastrand totusi anumite proprietati

    numai pentru domeniul militar. Primele doua

    aplicatii civile au fost navigatia maritima simasuratorile tereste.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    8/140

    2. PRINCIPIUL MSURTORILORGPS

    Receptorul GPS msoar timpul necesar unuisemnal pentru a se propaga de la satelit la receptor.

    Distana satelit-receptor o putem determinanmulind acest timp cu viteza luminii (c).

    = distana; c = viteza luminii;

    = ntrzierea dintre codul generat i codul

    recepionat;

    c

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    9/140

    Geocentru

    ReceptorPamant

    Satelit

    Orbita

    R

    Msurtorile de distane pe care receptorul le face sunt afectate de ctre eroarea de ceas a

    satelitului i a receptorului, de aceea acestea sunt denumite pseudodistane.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    10/140

    3. COMPONENTELE SISTEMULUI

    Sistemul de pozitionare globala functioneaza peprincipiul receptionarii de catre utilizator a unor

    semnale radio emise de o constelatie de sateliti de

    navigatie, specializati, care se misca in jurulPamintului pe orbite.

    Sistemul a fost astfel proiectat nct permite ca n

    orice moment si oriunde pe suprafata Pamintului,un mobil aflat in miscare sau in repaus, sa isi poata

    stabili in timp real pozitia

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    11/140

    Sistemul de pozitionare GPS, este constituit din treicomponente sau segmente principale care asigura

    functionarea acestuia, dupa cum urmeaza:

    1. Segmentul spatial, constituit din constelatia de 32

    de sateliti GPS;

    2. Segmentul de control, constituit din statiile de la

    sol, care monitorizeaza intregul sistem;

    3. Segmentul utilizatorilor, compus din utilizatorii

    civili si militari, care folosesc receptoare GPS dotate

    cu antena si anexele necesare;

    Primele dou segmente se afl n exclusivitate subcontrolul realizatorului sistemului (Departamentul

    Aprrii - USA)

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    12/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    13/140

    3.1. Segmentul spaial Constelatia de sateliti GPS a fost proiectata sa

    contina 32 de sateliti amplasati pe 6 orbiteaproximativ circulare fata de suprafata Pamintului.

    Planurile orbitale ale satelitilor au o inclinatie de

    55

    o

    fata de planul ecuatorial terestru, satelitiievoluid la o altitudine de cca. 20.200km.

    Fiecare satelit face o rotatie completa in jurulPamintului in 11 ore si 56 de minute

    Fiecare satelit are o durata de functionare estimatala cca.7 ani, durata care in general a fost depasita,

    asigurindu-se astfel o siguranta in plus in

    exploatarea sistemului.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    14/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    15/140

    Segmentul spatial, asigura ca la orice ora, in oriceloc pe suprafata Pamintului, indiferent de conditiile

    meteorologice, de perioada din zi sau din noapte, sa

    se poata receptiona semnale radio de la minimum 4sateliti dar si mai multi, 8 sau 10, sub un unghi de

    elevatie de 15o deasupra orizontului, conditii

    absolut necesare pentru pozitionare.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    16/140

    Principalele functiuni ale segmentului spatial alsistemului si ale fiecarui satelit in parte pot fi

    sintetizate astfel:

    - satelitii GPS transmit permanent informatii

    utilizatorilor prin intermediul unor semnale radio in

    frecventa nominala fundamentala de 10.23 MHz,

    din care se genereaza cele doua unde purtatoare:

    L1 = fo 154 = 1575,42 Mhz = 19,05 cm = 1 L2 = fo 120 = 1227,60 Mhz = 24,45 cm = 2

    unde 1 i 2 sunt lungimile de und ale undelorpurttoare.

    - receptioneaza si inmagazineaza informatiile

    primite de la segmentul de control;

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    17/140

    3.2 Segmentul de control

    Segmentul de control al sistemului GPS esteconstituit din statiile specializate de la sol careactualmente sunt in numar de cinci si sunt dispuse

    aproximativ uniform in jurul Pamintului, in zona

    ecuatoriala

    4 staii de monitorizare - Monitor Station

    1 staie de control - Master Control Station

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    18/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    19/140

    Principalele sarcini ale segmentului de control sunt:

    segmentul de control urmareste permanent prin

    statii de la sol satelitii sistemului, prelucrind datele

    receptionate in vederea calcularii pozitiilor acestora

    (efemeride), care apoi sunt transmise la sateliti;

    controleaza ceasurile satelitilor;

    calculeaza corectiile orbitale;

    activeaza prin comenzi de la sol, la momentul dorit

    sau necesar, sistemele de protectie SA (Selective

    Availability) si AS (Anti Spoofing), ale sistemului;

    stocheaza datele noi receptionate de la sateliti;

    calculeaza efemeridele prognozate pentru

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    20/140

    3.2 Segmentul utilizatori

    Acest segment e constituit din totalitateautilizatorilor detinatori de receptoare GPS cu

    antena, in functie de calitatile receptorului si

    antenei, rezultind acuratetea preciziei depozitionare sau a elementelor de navigatie.

    Receptoarele geodezice sunt receptoarele cele mai

    precise si opereaza cu lungimile de unda purtatoareL1 si L2 precum si codul C/A sau P.

    l d l

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    21/140

    Receptorul GPS se compune din urmtoareleuniti funcionale:

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    22/140

    4. STRUCTURA SEMNALULUI

    Acuratetea sistemului de pozitionare GPS esteasigurata de faptul ca toate componentele

    semnalului satelitar sunt controlate de ceasuri

    atomice.

    Aceste ceasuri atomice, de foarte mareprecizie, asigura realizarea unei frecvente

    fundamentale f0 = 10.23 MHz, in banda L.

    l i d d

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    23/140

    lungimea de unda:

    unde: v = c = 299 792 458 m/s (viteza luminii in vid)

    si f0 = 10.23 MHz

    f

    v

    8

    6

    2.99792458 103010.23 10 m

    F f d l f l i i i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    24/140

    Frecventa fundamentala f0, este la originea a treiparti fundamentale ale semnalului transmis de

    satelitii GPS si anume:

    - componenta portanta, care contine 2 unde

    sinusoidale L1 si L2;

    - componenta activa, care contine 2 coduri numite

    C/A si P ;

    - componenta mesaj, care contine codul D;

    C l d d tt t t i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    25/140

    Cele dou unde purttoare, sunt generate prinmultiplicarea frecventei fundamentale cu 154,

    pentru L1 si respectiv 120, pentru L2.

    Frecventele si lungimile de und rezultate auurmtoarele valori:

    cm24Mhz1227.60f

    cm19Mhz1575.42f

    2L

    1L

    2L

    02

    1L01

    f

    cf*120:Lapurttoare

    f

    c

    f*154:Lapurttoare

    C d l C/A t lib t tili t ii i ili i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    26/140

    Codul C/A este liber pentru utilizatorii civili simoduleaz numai lungimea de und portant L1.Acest cod furnizeaz informatii privind identificarea

    satelitului receptionat.

    Codul P este codul rezervat utilizatorilor militariprecum si altor utilizatori privilegiati si moduleaz

    lungimile de und ale portantelor L1 si L2. Codul D reprezint codul de navigatie, are o

    frecvent fD =f0/204800 = 50 Hz, care contine

    informatiile privitoare la efemeridele satelitilor siparametrii reali pentru calculul pozitiei lor, starea

    acestora si informatii privind ceasurile de la bord.

    R t l d i i di i i tili t l i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    27/140

    Receptoarele de mici dimensiuni, utilizate exclusivpentru navigatie, receptioneaza numai codurile C/A

    si D si asigura o pozitionare absoluta in precizia de

    +/- 100m.

    Utilizatorii care dispun de posibilitatea de masurarea tuturor codurilor, pot beneficia de pozitionare in

    timp real, cu anumite date privind corectiiledistantelor provenite de la statiile permanente de

    referinta GPS

    Utilizatorii care dispun de receptionarea semnaluluiGPS in doua frecvente dispun de posibilitatea de

    eliminare a erorilor sistematice, generate de efectul

    influentei refractiei ionosferice si troposferice;

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    28/140

    5. POZITIONAREA CU AJUTORUL

    TEHNOLOGIEI GPS

    Pozitionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se realizezaprin determinarea distantelor dintre punctul de

    statie si satelitii GPS vizibili, matematic fiindnecesare masuratori la minimum 4 sateliti. Acest

    numar de sateliti este necesar pentru a ne putea

    pozitiona cit se poate de precis, numai pe baza

    distantelor masurate la sateliti.

    D t i l i t lit i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    29/140

    Daca am avea masuratori la un singur satelit si amcunoaste pozitia acestuia, pozitia noastra in spatiu

    ar fi pe o sfera

    Masurind distante la doi sateliti ne aflam pe un cercgenerat de intersectia celor doua sfere

    n momentul in care avem masuratori si la un altreilea satelit, ne localizeazm in doua puncte dinspatiu.

    Pentru o precizie ridicat este necesara a patra

    masuratoare fata de un al patrulea satelit si atunciin mod cert punctul pozitionarii noastre va fi unic.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    30/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    31/140

    Pozitionarea se realizeaza cu ajutorul

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    32/140

    Pozitionarea se realizeaza cu ajutorulretrointersectiei spatiale de distante, in sistemul de

    referinta, reprezentat de elipsoidul WGS84.

    Fata de coordonatele spatiale care definescpermanent pozitia fiecarui satelit GPS (Sj ), in acest

    sistem de referinta, coordonatele spatiale ale

    oricarui punct de pe suprafata Pamintului (Pi ) sepot determina cu deosebita precizie prin

    intermediul masurarii unui numar suficient de

    distante de la satelitii receptionati de receptorul dinpunctul P.

    j

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    33/140

    OY

    X

    Z

    R

    rPi

    Sj

    Vectorul r , reprezint vectorul de pozitie al satelitului observat la momentult Vectorul rreprezint vectorul distant de la punctul considerat la satelit Vectorul Rrezultat, reprezint vectorul de pozitie al punctului P.

    Vectorial pozitia punctului P este rezolvata prin

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    34/140

    Vectorial, pozitia punctului P este rezolvata prindeterminarea vectorului de pozitie R:

    Distanta geometric poate fi exprimat de relatia:

    r R

    R r

    222

    ))(())(())(()( ijjj

    i

    jj

    i ZtZYtYXtXt

    Pozitionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se poate

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    35/140

    Pozitionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se poatefacen diferite modalitti

    Pozitionare absolut: determinarea coordonatelorspatiale ale punctului P se face cu dou receptoareGPS, din care unul amplasat pe un punct care are

    deja coordonate tridimensionale determinate ntr-un sistem de referint global (WGS84, EUREF, etc).

    Pozitionare relativ: sunt determinate diferentelede coordonatentre dou puncte sau componentelevectorului (baseline), ce uneste cele dou puncte

    stationate cu receptoare GPS

    Pozitionare diferential: este asemntoare ca

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    36/140

    Pozitionare diferential: este asemntoare,caprocedeu, cu pozitionarea absolut cu deosebireac eroarea care afecteaz distanta de la satelit la

    receptor este calculat si aplicat n timp real, ca ocorectie diferential, dat de ctre receptorul carestationeaz pe un punct de coordonate cunoscute

    ctre receptorul care stationeaz n punctul nou.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    37/140

    Masuratorile GPS, in geodezie sau ridicari

    topografice, se pot executa prin doua metodeprincipale, care in functie de situatie, de aparatura,

    etc. au fiecare diferite variante :

    5.1 METODE DE MASURARE CU

    AJUTORUL TEHNOLOGIEI GPS

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    38/140

    Metoda static subnelege staionarea cureceptorul pe punctul de staie, pe toat

    perioada observrii, prilej cu care se realizeazun numr mare de msurtori. Receptoarelesunt dispuse pe puncte n mod continuu pe operioad de timp maindelungat

    Durata acesteia este stabilita in functie de

    lungimea laturilor, numarului de sateliti

    utilizabili, de geometria segmentului spatial

    observabil, precum si de precizia dedeterminare a punctelor noii retele.

    Metoda cinematic subnelege deplasarea unui

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    39/140

    Metoda cinematic subnelege deplasarea unuireceptor pe perioada observrii, n timp ce unreceptor rmne fixat pe punctul cunoscut.

    Principiul poziionrii prin metoda cinematic sebazeaz pe faptul c n primul rnd se ocup ctevapuncte cu coordonate cunoscute pe care se culeg

    date de la satelii (este necesar ca numrulsateliilor vizibili s fie ct mai mare) pe parcursul acteva minute. Prin aceast metod se stabilete

    vectorul dintre receptorul staionar (de baz) i celmobil (rover), cu o precizie de ordinul a doi la treicentimetri.

    Num.

    i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    40/140

    Tehnica de

    msurare

    min.

    de

    satelii

    Timpul min.

    de obs.Precizia orizontal Alte caracteristici

    Static

    (Static) 4 1ora

    Cu o frecven:5 mm + 1 ppm

    Cu dou frecvene:

    5 mm + 1 ppm

    Prin utilizarea receptoarelor cu unic frecven, ceamai mare precizie se obine la liniile de baz 10 km.

    La utilizarea receptoarelor cu dubl frecven nu existlimitri privind lungimea liniei de baz.

    Rapid static(Fast Static)

    4 8-30 min

    Variaz ntre preciziametodei statice i

    cinematice, funcie deperioada de msurare

    Procedura este identic ca la metoda static, dartimpul de msurare este mai scurt.

    Cinematic cuprelucrare

    ulterioar(PP Kinematic)

    4 2 etape 1cm+2ppm

    Linia de baz este limitat la aproximativ 10Km.Receptorului i sunt necesari 5 satelii pentru a efectuainiializarea . Receptorul mobil trebuie s fie iniializat

    cu o precizie centimetric.

    Cinematicn timp real

    (RTK)

    4 1 etap 1cm+2ppm

    Este necesar legtura radio. Lungimea liniei de bazeste limitat la aproximativ 10 km. Receptorul arenevoie de 5 satelii pentru a efectua iniializarea.

    Receptorul mobil trebuie s fie iniializat cu o preciziecentimetric.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    41/140

    6. REALIZAREA RETELELOR UTILIZAND

    STATII TOTALE SI RECEPTOARE GPSIn principiu sunt doua criterii dupa care sunt

    clasificate masuratorile GPS:

    -dupa numarul de receptoare;

    -dupa pozitia, tipul receptoarelor si timpul de

    stationare.

    In functie de numarul aparatelor rezulta

    urmatoarele metode principale de masurare GPS :

    -single point position SPP (cu un singur receptor);

    -cu mai multe receptoare.

    6 d i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    42/140

    6.1. Metoda cu un singur receptor

    (single point position)

    Nu este utilizata in masuratorile geodezice

    Este o metoda simpla, de determinare acoordonatelor aproximative in sistem WGS 84.

    In punctul unde trebuie determinate coordonatele,se amplaseaza un receptor GPS. Receptorul este

    deschis si primeste semnal de la satelit. El va fi lasat

    sa functioneze o perioada de timp, mai indelungatasau mai scurta. In mod normal, cu cat perioada de

    stationare pe punct este mai mare, cu atat precizia

    de determinare in sistem WGS 84 va fi mai buna

    6 2 M d i l

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    43/140

    6.2 Metoda cu mai multe

    receptoare

    Este utilizata frecvent in lucrarile geodezicecurente. Este suficient sa existe minim doua

    receptoare GPS care sa receptioneze semnal

    de la aceiasi minim 4 sateliti vizibili si sa aibaun timp comun de stationare.

    Astfel, unul din cele doua receptoare devine

    punct cu coordonate cunoscute si determinaprin calcul coordonatele celuilalt.

    Cu cat numarul receptoarelor este mai mare cu atat

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    44/140

    Cu cat numarul receptoarelor este mai mare, cu atat

    mai mult creste siguranta determinarilor.

    Trebuie tinut cont de faptul ca in prezent se potfolosii statii permanente de referinta GPS care pot fi

    integrate in reteaua noua, in acest caz numarul

    receptoarelor creste cu numarul statiilor

    permanente existente. Statiile permanente de referinta GPS utilizate

    trebuie sa fie amplasate in asa fel incat sa poata fi

    folosite la calcule (distanta proportionala cu timpulde stationare).

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    45/140

    Dupa pozitia, tipul receptoarelor si timpul

    de stationare, masuratorile GPS pot fi: statice sau rapid-statice;

    stop and go.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    46/140

    6.2.1. Metoda statica Metoda statica este cea mai utilizata atunci cand se

    vorbeste de realizarea retelelor geodezice carenecesita precizii foarte mari.

    Metoda statica presupune existenta a minim doua

    receptoare GPS amplasate pe doua punctematerializate pe teren. Cele doua receptoare

    primesc semnal de la aceiasi mimin 4 sateliti si au

    timpul de stationare comun.

    De asemenea, pentru obtinerea unui randamentmai bun si a unor precizii mai bune, numarul

    receptoarelor este mai mare, la care se pot adauga

    si statiile ermanente de referinta GPS.

    6 2 1 1 C l i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    47/140

    6.2.1.1. Cazul in care se masoara

    cu doua receptoare

    In principiu, unul din receptoare este

    amplasat pe un punct, iar celalalt receptorstationeaza o perioada de timp pe fiecare din

    celelalte puncte.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    48/140

    G

    F

    H

    E

    AB

    D C

    De exemplu, statia fixa (cea care ramane pe punct) este

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    49/140

    p , ( p p )

    amplasata pe punctul de coordonate cunoscute A.

    Celalalt receptor stationeaza punctele noi, E, F, G si H, apoi

    cel putin un punct vechi (B, C sau D). In acest caz avem o singura determinare pentru punctele

    noi. Conform normelor in vigoare, fiecare punt nou trebuie

    sa aiba cel putin patru vectori de pozitie (determinari).

    Pentru acesta avem doua variante:

    Stationarea cu receptorul fix si pe punctele vechi B, C si D si

    determinarea celorlalte puncte noi. Astfel, vom avea patru

    determinari independente pentru fiecare punct nou, caz incare se poate aplica metoda celor mai mici patrate.

    Determinari cu statia totala intre fiecare doua puncte

    vizibile, integrand masuratorile cu masuratorile GPS

    Nu este obligatoriu ca statia fixa sa fie amplasata pe

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    50/140

    Nu este obligatoriu ca statia fixa sa fie amplasata pe

    un punct cu coordonate cunoscute.

    G

    F

    H

    E

    A B

    D C

    De exemplu, se poate stationa punctul H, punct

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    51/140

    De exemplu, se poate stationa punctul H, punct

    nou. In acest caz se stationeaza pe cel putin un

    punct vechi si pe toate punctele noi.

    Daca s-a stationat punctul vechi A, se determina inprima faza coordonatele punctului nou H din

    coordonatele punctului A. Din coordonatele

    punctului H se determina apoi si coordonatelecelorlalte puncte noi: E, F si G.

    Procedeul se repeta apoi cu stationare tot pe un

    punct nou sau pe un punct vechi, sau cudeterminari cu statia totala. In final, fiecare punct

    nou trebuie sa aiba cel putin patru vectori de

    determinare.

    6 2 1 2 C l i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    52/140

    6.2.1.2. Cazul in care se masoara

    cu trei receptoare

    In acest caz, exista mai multe variante:

    stationarea cu receptorul care ramane fix pe un

    punct conoscut iar celelalte doua receptoare se

    amplaseaza pe punctele de determinat

    stationarea cu receptorul care ramane fix pe un punct

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    53/140

    G

    F

    H

    E

    A B

    DC

    p p p

    conoscut iar celelalte doua receptoare se amplaseaza

    pe punctele de determinat

    Stationand punctul cu coordonate cunoscute A, si

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    54/140

    p ,

    cu celelalte doua receptoare amplasate pe punctele

    noi E si H, avem simultan determinarea

    coordonatelor punctelor E si H, dar si un vector dedeterminare intre punctele E si H.

    Tot din punctul A se pot determina apoi punctele

    noi G si F, dar si vectorul de control intre G si H. Se pot stationa apoi punctele B, C si D cu

    coordonate cunoscute pentru determinarea

    punctelor noi. Trebuie indeplinita conditia ca in fiecare punct nou

    sa existe minim patru vectori. Acesti vectori pot fi

    dati de masuratorile GPS sau de statiile totale.

    stationarea cu doua receptoare fixe pe doua puncte

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    55/140

    p p p

    de coordonate cunoscute, iar celalalt receptor,

    mobil, se deplaseaza in fiecare punct nou

    G

    F

    H

    E

    A B

    D C

    Se stationeaza cu receptoarele GPS fixe in punctele

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    56/140

    p p

    cu coordonate conoscute A si B.

    Se determina simultan din aceste doua puncte,

    coordonatele punctelor noi: E, F, G si H.

    Daca se stationeaza apoi punctele C si D care au deasemenea coordonate cunoscute, punctele noi E, F,

    G si H vor avea patru determinari independente.

    Astfel este indeplinita cerinta de a avea patruvectori independenti pentru fiecare punct nou

    determinat. De asemenea, se verifica incadrareapunctelor vechi prin vectorii AB si CD. Va rezulta o

    diferenta de distanta si de coordonate.

    stationarea receptorului fix pe oricare din punctele

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    57/140

    p p p

    noi, celelalte doua stationand cel putin un punct cu

    coordonate cunoscute si toate punctele noi;

    G

    F

    H

    E

    A B

    D C

    Se stationeaza cu receptorul GPS fix punctul nou E.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    58/140

    p p

    Celelalte doua receptoare se amplaseaza inpunctele A de coordonate cunoscute si punctul nou

    H. Astfel se determina coordonatele punctului nou

    E din A si ale punctului nou H tot din punctul A.

    De asemenea se determina vectorul dintre punctele

    E si H. Se pot stationa apoi cu receptoarele mobilepunctele noi F si G. Astfel, din coordonatele

    punctului nou determinat E, se vor determina

    coordoantele punctelor noi F si G si vectorul dintrepunctele F si G. Receptorul fix se poate amplasa pe

    oricare alt punct nou sau vechi, important este ca

    fiecare punct sa indeplineasca conditiile de

    stationarea cu doua receptoare fixe pe puncte noi,

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    59/140

    p p p

    celalalt receptor stationand pe rand toate punctele

    noi si cel putin un punct cu coordonate cunoscute;

    G

    F

    H

    E

    A B

    D C

    Se pot stationa cu receptoarele GPS fixe punctele E

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    60/140

    p p p

    si H.

    Receptorul mobil stationeaza punctele A, F, G,

    eventual si un alt punct cu coordoante cunoscute,B. Se determina astfel coordonatele punctelor noi E

    si H direct din punctele cu coordonate cunoscute A

    si B. De asemenea se determina si coordonatele

    punctelor noi F si G. Receptoarele fixe se pot muta

    in punctele noi F si G, receptorul mobil fiind mutatpe rand in punctele cu coordonate cunoscute C si D

    si in punctele noi E si H. Se pot completa

    masuratorile cu statia totala.

    stationarea cu doua receptoare fixe unul pe un

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    61/140

    punct nou, unul pe un punct cu coordonate

    cunoscute, celalalt receptor stationand pe rand

    celelalte puncte noi.

    G

    F

    H

    E

    A B

    D C

    Un receptor fix este amplasat pe un punct cu

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    62/140

    coordonate cunoscute (A), iar celalalt receptor fix

    pe un punct nou (H). Receptorul mobil se

    deplaseaza in punctele E, F, G si eventual pepunctele B, C si D. Dupa incheierea primului set de

    masuratori se stationeaza din nou un punct cu

    coordonate cunoscute (C) si punctul nou (F).Procedeul se repeta.

    6 2 1 3 Cazul in care se masoara

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    63/140

    6.2.1.3. Cazul in care se masoara

    cu mai mult de trei receptoare

    Cu cat sunt mai multe receptoare cu atat sedetrmina mai corect si mai precis coordonatele

    punctelor noi. In cazul a 8 puncte, patru puncte cu

    coordonate cunoscute si patru puncte noi, cu opt

    receptoare se vor determina un numar de vectori,

    respectiv combinatii de opt puncte luate cate doua.

    Se masoara astfel toate combinatiile posibile. Atunci

    cand se efectueaza si masuratori de directii si

    distante, numarul de masuratori suplimentare este

    foarte mare, iar coordonatele finale ale punctelor

    noi vor avea precizii foarte bune.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    64/140

    6.2.2. Metoda stop and go Este utilizata atunci cand se doreste o determinare

    rapida a coordonatelor, dar cu o precizie mai mare.

    Timpul de stationare este minim, programul de

    prelucrare al datelor este diferit fata de metoda

    statica. In prezent, cand metoda determinariicoordonatelor prin metoda RTK (direct prin

    utilizarea undelor radio) este tot mai utilizata,

    aceasta metoda este din ce in ce mai putin utilizatasi doar cu aparatura care nu are incorporata

    tehnologia RTK.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    65/140

    7. RECEPTOARE GPS - CLASIFICARE

    7.1. Clasificare in functie de mrimile

    obsevabile cu care pot opera

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    66/140

    Receptoare care opereaz cu codul C/A

    Navigatoare

    Precizia de pozitionare n cazul acestorreceptoare esten medie de aproximativ 15m

    Multe dintre receptoare au posibilitateanregistrrii traseelor navigate si memorriicoordonatelor unui numr limitat de puncte

    ntr-o memorie intern care apoi, prinintermediul unui port de comunicare, poate fi

    descrcat

    Receptoare care opereaz cu codul C/A

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    67/140

    p p /si msurtori de faz pe unda purttoare

    L1 Precizia de pozitionare a acestor receptoare

    este mult imbunttit prin msurtorile defaz ajungnd pn la 5m

    pot stoca n memorie mrimile msurate. Prinpostprocesarea ulterioar a datelor precizia dedeterminare este substantial mbunttit.

    Receptoare care opereaz cu codul

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    68/140

    Receptoare care opereaz cu codul

    C/A si msurtori de faz pe L1 si L2 Faza purttoarei L2 este folosit n combinatie

    cu L1 reduce influenta ionosferei asupra

    semnalului.

    Acest lucru duce la o crestere substantial apreciziei de determinare a bazelor lungi.

    Receptoare care opereaz cu codul C/A,

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    69/140

    p p / ,codul P si msurtori de faz pe undapurttoare L

    1.

    acest tip de receptor este capabil s msoarecu precizie decimetric baze lungi de pn la

    100km sau baze cu lungimi medii (20km) nmai putin de dou ore.

    Receptoare care opereaz cu codul C/A

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    70/140

    Receptoare care opereaz cu codul C/A,

    codul P si msurtori de faz pe L1 si L2

    determinarea rapid a bazelor mari (80 100km) cu precizii centimetrice

    Posibilitatea receptionrii corectiilor

    diferentiale DGPS transmise prin radio, GSMsau Internet de la statii fixe permanente.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    71/140

    7.2. Clasificarea receptoarelor GPS n

    functie de precizia asigurat

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    72/140

    Navigatoare

    aceste receptoare lucrez numai cu codul C/Amodulat pe L1

    Precizia lor este de 15m

    Receptoare topografice

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    73/140

    Receptoare topografice

    L1 cod si faz Aceste receptoare proceseaz codurile C/A si P si fac

    de asemenea msurtori de faz pe L1.

    Precizia lor sencadreaz ntre 5m (autonom), 25cm

    (timp real-diferential)

    Pot lucra si n timp real, cu corectii diferentialereceptionate prin modem sau telefon GSM.

    Pot avea antena ncorporat n aceeasi carcas cureceptorul, tastatura, ecranul si bateriile, sau toate

    sau o parte din aceste componente pot fi separate

    si conectate ntre ele

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    74/140

    eceptoare eo ez ce

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    75/140

    pL1, L2 cod si faz

    Receptoarele din aceast categorie utilizeaz

    codurile C/A si P

    Precizia lor este de 5m (autonom), 5cm (timp real-diferential) si 5mm (postprocesare diferential).

    Receptoarele pot lucra n timp real, cu corectiidiferentiale receptionate prin modem sau telefon

    GSM.

    pot fi compacte, antena, receptorul, tastatura,ecranul si bateriile ncorporate n aceeasi carcas,sau componentele pot fi separate si conectatentre

    ele

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    76/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    77/140

    8. ERORI

    Erori sistematice ale geometriei

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    78/140

    Erori sistematice ale geometriei

    sateliilor Dispunerea spaial a sateliilor influeneaz direct

    asupra preciziei coordonatelor obinute.

    Msura geometric pentru calitatea geometriei

    satelitului este volumul corpului pe carel formeazvectorii unitari de la staie ctre sateliii observai.Un volum mai mare conduce la o geometrie mai

    bun.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    79/140

    Geometrie favorabil a doi satelii. De laobservator, liniile spre satelii formeaz ununghi drept. La intersecia cercurilor este osuprafa relativ mic de form patrat,precizia determinrii va fi ridicat.

    Geometrie defavorabil a doi satelii. De laobservator, sateliii sunt vzui unuln spateleceluilalt, pe linii foarte apropiate. Poziiaprobabil este pe o suprafa de interseciemult mai mare i alungit. Ca urmare, preciziade determinare este sczut

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    80/140

    Geometrie satelitar bun (stnga) i nesatisfctoare (dreapta)

    Pentru a aprecia calitatea geometriei sateliilor set f l i l il DOP (dil ti f i i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    81/140

    pot folosi valorile DOP (dilution of precision,

    micorarea preciziei). n funcie de datele utilizate la

    calcul, se pot deosebi diverse valori DOP:GDOP (Geometric DOP) determin preciziageometric;PDOP (Position DOP) - abaterea standard a poziiei;

    HDOP (Horizontal DOP) - abaterea standard a poziieiplanimetrice;

    VDO P(Verical DOP) - abaterea standard n planvertical;

    TDOP (Time DOP) - abaterea standard de timp.

    Factorii DOPreprezint influena geometriei satelituluii se pot calcula din timp pe baza coordonatelor

    aproximative ale satelitului i staiei

    Valori HDOP mai mici ca 4 sunt foarte bune, iar celei i 8 t l b V l il HDOP d

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    82/140

    mai mari ca 8 sunt slabe. Valorile HDOP cresc dacsateliii recepionai se afl aproape de zenit.

    Valorile VDOP sunt mai slabe dac sateliiirecepionai suntn apropierea orizontului

    Valorile PDOP sunt cele mai bune cnd un satelit se

    afl la zenit i ali trei satelii sunt rspndiiuniformn apropierea orizontului.

    Pentru o determinare bun a poziiei, valoarea

    GDOP trebuie s fie sub 5.

    Valori ale factorului DOP

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    83/140

    1 ideal

    2-4 excelent

    4-6 bun

    6-8 moderat

    8-20 slab

    20-50 foarte slab

    Erori sistematice ale orbitei

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    84/140

    o s ste at ce a e o b te

    satelitului

    Aceste erori sunt datorate interpolrii greite aefemeridelor

    Eroarea orbitei Eroarea bazei

    125 m 5 ppm

    25 m 1 ppm

    12.5 m 0.5 ppm

    2.5 m 0.1 ppm

    Efecte atmosfericeS l l GPS i i i l i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    85/140

    Semnalul GPS este incetinit la trecerea prinatmosfera. Sistemul GPS foloseste un model

    incorporat care calculeaza intarzierea medie pentrua corecta partial acest tip de erori

    Troposfera reprezint, segmentul de baz al

    atmosferei, cuprins ntre suprafata Pmntului si onltime de cca.40 - 50 km.

    Ionosfera este partea atmosferei care cuprinde

    centura dintre 70 km i 1000 km deasuprasuprafeei Pmntului.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    86/140

    Aceste erori sunt n cea mai mare parte compensate n receptorul GPS princalcule corespunztoare.

    Efectul datorat reflexiei

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    87/140

    semnalelor (efectul multipath)

    Acest efect este cauzat de reflexia semnaluluila contactul cu solul sau alte obiecte, naintede-a atinge antena. Este fenomenul care

    conduce la faptul c antena primete n acelaitimp un semnal direct i unul reflectat, ceea ceduce la scderea preciziei msurtorii .

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    88/140

    Efectul multipath

    Erorile care apar ca urmare a reflexiei multiple asemnalului de la mediul nconjurtor au caracter

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    89/140

    semnalului de la mediul nconjurtor, au caracterntmpltor i nu se pot modela, ci se pot doar

    reduce printr-o alegere cu atenie a locului staiei ialegerea unghiului de elevaie minim corespunztor.

    Ca o posibilitate de reducere a acestei influene este

    i utilizarea frecvenelor nalte. n ultimul timpaceast surs de erori se reduce prin utilizareaantenei de form corespunztoare.

    TIPUL DE EROARE CAUZE CORECTAREDiminuarea preciziei geometrice a

    rezultatelor

    Proasta configuraie a constelaiilor nmomentul observaiilor

    Executarea observaiilor nperioada n care configuraia

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    90/140

    rezultatelor momentul observaiilor perioada n care configuraiasateliilor este cea mai bun

    Eroarea efemeridelor Variaia poziiei teoretice a sateliilorde-a lungul orbitei lor

    Folosirea metodelor

    difereniale

    ntrzierea ionosferic ncetinirea vitezei semnalului datorattraversrii ionosferei

    Folosirea metodelor

    difereniale

    ntrzierea troposferoc ncetinirea vitezei semnalului datorat

    traversrii troposferei

    Folosirea metodelor

    difereniale

    Defazajul orologiilor sateliilor Eroarea n msurarea timpului dinpartea orologiilor la bordul satelitului

    Folosirea metodelor

    difereniale

    Eroarea orologiului de la receptor Eroarea n msurarea timpului de

    parcurgere al semnalului din parteareceptorului

    Este calculat i eliminat

    folosind observaiile a patrusatelii

    Receptor zgomotos Obstrucii sau alte cauze locale Dificil de eliminat

    Starea de funcionare a satelitului Erori cu privire la un satelit determinatdatorit proastei sale funcionri

    Satelitul nu poate fi folosit

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    91/140

    Perturbaii din ionosfer 5m

    Abateri ale orbitelor sateliilor 2,5m

    Erori de ceas al sateliilor 2m

    Efecte cilor multiple 1m

    Perturbaii din troposfer 0,5m

    Erori de calcul i de rotunjire 1m

    10. PLANIFICAREA MSURTORILOR

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    92/140

    Atunci cnd planificm sesiunile este recomandabil s utilizmintervalele de timpn care valoarea GDOP este ct mai mic. Deoarece

    datorit multor factori mai mult sau mai putin previzibili este imposibils planificm sesiunile la minut este de preferat ca mai bine s msurmcu un punct mai putin dect s reducem timpul de observaren celelaltepuncte.

    Coordonatele obtinute din msurtorile GPS sunt bazate pe elipsoidulWGS84. Pentru a putea permite transformarea lorn coordonate localeeste necesar ca punctele cu coordonate locale cunoscute s fie incluse

    n reteaua msurat cu receptoarele GPS. Aceste puncte trebuie s fieuniform distribuite pe suprafata acoperit de retea. Pentru o corect

    calculare a parametrilor de transformare trebuie s fie utilizate cel putintrei puncte plus un punct de control (preferabil cinci sau mai multe).

    Trebuie tinut cont de statiile permanente din zon, care au un rol foarteimportant acolo unde exist si pot suplini punctele de coordoantecunoscute. Ele pot fi utilizate si la transcalcul.

    Durata unei sesiuni, pentru obtinerea unui rezultat bun la post procesare,depinde de mai multi factori: lungimea bazei, numrul satelitilor observati,valoarea GDOP pert rbrile ionosferice Deoarece pert rbrile datorate

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    93/140

    MetodaNumr sateliti

    GDOP

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    94/140

    a) n apropierea punctului n care se execut

    observarea nu trebuie s existe obstacole fizice(arbori, construcii metalice, ntinderi mari de ap)din cauza crora pot fi reflectate semnalele;

    b) La mai puin de 400 metri de locul unde seexecut observaiile nu trebuie s existe staii radioreleu, sau alte surse de radiaie electromagnetic.

    c) Existena vizibilitii boltei cereti sub ununghi de elevaie minim de 15 n fiecare punct ncare se execut observaiile;

    Trimbles Planning Software.

    http://www.trimble.com/planningsoftware.shtmlhttp://www.trimble.com/planningsoftware.shtml
  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    95/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    96/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    97/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    98/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    99/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    100/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    101/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    102/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    103/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    104/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    105/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    106/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    107/140

    9. STATII DE REFERINTA GNSS

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    108/140

    O statie permanenta GNSS indeplineste in principal

    urmatoarele functii: detectarea si urmarirea automata a satelitilor;

    inregistrarea, stocarea si analiza calitativa automata a

    datelor; comunicatiile cu alte statii permanente si cu beneficiarii

    serviciilor.

    Detectarea si urmarirea automata a satelitilor esteasigurata in cadrul statiilor permanente de catre

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    109/140

    echipamentele si programele specifice receptoarelor

    satelitare

    Datele satelitare (observatiile de cod, faza si mesajul denavigatie) receptionate la statia permanenta de referinta

    GNSS sunt colectate la diverse intervale de timp, de regula

    1s pana la 30s Comunicatiile au ca scop transmiterea datelor

    (informatiilor) spre exterior, cat si receptia unor date si

    informatii.

    Statiile permanente de referinta GNSS,furnizeaza si altedate utile: observatii meteo (presiune, temperatura,

    umiditate) cu un grad ridicat de precizie.

    O statie permanenta de referinta GNSS estecompusa dintr-un receptor GNSS a carui antena

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    110/140

    p p

    este amplasata in mod ferm intr-o locatie stabila si

    sigura unde se afla de asemenea si o sursa dealimentare.

    Receptorul lucreaza in mod continuu inregistrand

    date si de asemenea avand posibilitatea de atransmite date pentru alte receptoare

    Receptorul este controlat local sau de la distanta cu

    ajutorul unui PC. In PC, la intervale de timpprestabilite, sunt descarcate datele inregistrate care

    apoi sunt disponibile prin intermediul unui server

    FTP.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    111/140

    Componente necesare inregistrarii datelora - sursa de energie electrica

    t t lit

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    112/140

    e - receptor satelitar

    g, h - antena GNSS

    f - cupola de protectie (optional)

    i - cablu de antena

    j - amplificatorator (optional)

    k - card de memorie

    o - calculator (PC) pe care ruleaza programul

    q - cablu de transmisie de date

    Componente necesare transmiterii de datel - cablu de transfer de date Intre receptor si modem

    m - modem radio/GSM

    n - cablu de transfer de date Intre modem si antena modemului

    r - antena modemului

    s- amplificator (optional)

    Componente optionale:b- cablu de interfata

    c - alimentator 12V DC (optional)

    d - senzor meteorologic si senzor de Inclinare

    La alegerea unei locatii pentru amplasarea unei statii permanente dereferinta GNSS se iau in considerare urmatoarele criterii:

    l l b i fi d j i i b i ibili l i

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    113/140

    locul trebuie sa fie degajat si sa existe o buna vizibilitate a cerului;

    sa nu existe in apropiere obiecte sau obstacole care ar putea duce la

    aparitia efectului multipath; sa nu se afle in apropierea releelor sau antenelor de transmisie care

    ar putea creia interferente;

    scopul pentru care va fi utilizata statia permanenta de referinta GNSS;

    asigurarea stabilitatii antenei GNSS;

    asigurarea functionarii sigure a sursei de alimentare si a comunicatiei;

    modul de protejare a echipamentului;

    asigurarea securitatii locului;

    acces usor pentru control si service;

    costuri.

    Amplasamentul Receptoarele utilizate

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    114/140

    Receptoarele utilizatepentru statii permanente de

    referinta GNSS suntconfigurate sa urmareasca

    satelitii aflati la o altitudine

    mai mare de 10o deasupra

    orizontului.

    Obstructiile pot conduce lapierderea semnalului

    receptionat de la satelit sipot cauza aparitia efectului

    multipath (reflectarea

    semnalului).

    Receptorul GNSS Receptoarele GNSS utilizate pentru a deservi statiile

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    115/140

    Receptoarele GNSS utilizate pentru a deservi statiilepermanente de referinta trebuie in mod obligatoriu

    sa poata asigura toate tipurile de masuratori L1, L2,cod si faza, sa poata genera toate felurile de

    semnale necesare in formatele uzuale cunoscute si

    sa poata suporta orice fel de aplicatie Distanta maxima fata de o statie permanenta de

    referinta GNSS pana la care un receptor standard

    RTK poate functiona optim (poate rezolvaambiguitatile) este de obicei 30 km

    9.1. Avantajele utilizarii unei statiipermanente de referinta GNSS

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    116/140

    permanente de referinta GNSSAmplasarea unei statii permanente de referinta GNSS se

    face tinand cont in primul rand de scopul pentru care va fiutilizata. In acest sens se va tine seama de mai multi factori:

    marimea suprafetei care trebuie acoperita;

    zonele cu densitate mare de populatie si structuriindustriale;

    zonele nepopulate sau subdezvoltate;

    serviciile pe care trebuie sa le furnizeze statia: date RINEX,date RTK si / sau date DGPS;

    numarul de receptoare RTK si GIS care vor utiliza serviciilestatiei;

    bu etul dis onibil.

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    117/140

    9.2. Stadiul sistemelor GNSS

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    118/140

    9.2. Stadiul sistemelor GNSS

    Statiile GNSS permanente / Retele de statii GNSSpermanente realizate

    la nivel :

    global IGS (International GNSS Service forGeodynamics)

    continental (european) EUREF-EPN

    national (DE, F, UK, A, PL, H, RO)

    local

    Stadiul Retelei europene de statii

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    119/140

    permanente GNSS EUREF-EPNhttp://epncb.oma.be/

    http://epncb.oma.be/http://epncb.oma.be/
  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    120/140

    Statii EUREF-EPN din Romania

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    121/140

    Sistemul ROMPOS parte integranta aEUPOS

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    122/140

    EUPOS

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    123/140

    10. SISTEMUL DE REFERIN GPS

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    124/140

    Sistemul adoptat pentru GPS este sistemulconform WGS84 (Sistemul geodezic mondial1984)

    Poziia sateliilor de-a lungul orbitei lor ct ipoziia punctelor de pe suprafaa terestrdeterminate cu ajutorul sateliilor este dat de

    cele trei coordonate ortogonale X, Y, Zraportate la originea unui sistem de referinta

    ZWGS84Centrul de masa

    al Terrei

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    125/140

    O

    YWGS84XWGS84

    al Terrei

    Meridianul zero

    Sistemul de referin GPS

    n geodezie i topografie sunt luate n consideraretrei suprafee distincte:

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    126/140

    Suprafaa fizic terestr, pe care sunt efectuate

    msurtorile;Suprafaa de referin (elipsoidul), n raport cu care

    este determinat poziia planimetric a punctelor

    suprafeei fizice;Geoidul, n raport cu care este determinat poziia

    altimetric a punctelor suprafeei fizice.

    Cotele punctelor suprafeei fizice a Pmntuluisunt raportate la nivelul mediu al mrii, adic lageoid, pe cnd cotele GPS sunt raportate la

    suprafaa elipsoidului WGS84

    SUPRAFATA

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    127/140

    SUPRAFATA

    PAMANTULUI

    GEOID

    ELIPSA

    SFERA

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    128/140

    Legtura GeoidElipsoid

    N valoarea ondulaiei geoidului, ce difer de la zon la zonH cota ortometric a punctului (raportat la geoid) (PERPENDICULARA LA GEOID)h cota elipsoidala a punctului (raportat la elipsoidul WGS84) (PERPENDICULARA LAELIPSOID)

    h=N+H

    SUPRAFATA PAMANTULUI

    GEOID

    ELIPSOID

    http://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.html

    http://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.html
  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    129/140

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    130/140

    11. TRANSFORMAREA

    MSURTORILOR GPS

    Problema transformarii de coordonate esteinevitabila in masuratorile GPS

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    131/140

    Se realizeaza o transformare dintr-un sistem

    cartezian tridimensional in alt sistem carteziantridimensional prin intermediul unei roto-translatii

    spatiale si a modificarii de scara

    Legatura dintre cele 2 sisteme este stabilita printr-oserie de puncte a caror pozitie este cunoscuta in

    ambele sisteme

    Dispunerea punctelor comune ambelor sistemetrebuie sa acopere cat mai bine intreaga zona a

    retelei

    Pentru punctele cunoscute se dispune decoordonatele:

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    132/140

    XGPS =(X,Y,Z)GPS coordonate in sistemul WGS84(x,y)LOC coordonate plane din sistemul national de

    proiectie

    hLOC altitudini elipsoidale obtinute din altitudini

    normale l-a care s-a aplicat ondulatia geoidului

    Se pune problema ca punctele noi determinate prin

    masuratori GPS sa fie transformate in sistem local

    11.1 TRANSFORMAREA COORDONATELOR PLANE(x,y)LOC IN COORDONATE ELIPSOIDALE ( , )LOC

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    133/140

    TRANSFORMAREA COORDONATELOR PLANE GAUSS N COORDONATEGAOGRAFICE PE ELIPSOIDUL KRASOVSKI 1940

    x= y=

    xo= Y=

    x-xo=

    dx=

    1 2 3 4 5 R

    DX0= 0 -26.2457302 0.0043872 Y0= R0=

    DX= 3238.772427 -0.8191913 0.0002442 Y2= R2=

    DX

    2

    = -0.256028 -0.0131746 0.000009 Y

    4

    = R

    4

    =DX3= * 0.0001115 -0.0002819 0.0000003 *

    DX4= 0.0000208 -0.0000057 0 Df"=

    DX5= 0 -0.0000001 0 Df=

    S0 S2=- S4= fo=

    f=fo+Df=DX0= 4647.284561 -0.59725451 0.00014563 Y= R1=DX= 75.31951 -0.03516938 0.00001478 Y3= R3=

    DX2= 1.791764 -0.00145632 0.0000009 Y5= R5=

    DX3= * 0.0351694 -0.00004925 0.00000004 *

    DX4= 0.0007282 -0.00000151 0 l"=

    DX5= 0.0000149 -0.00000004 0 l =

    DX6= 0.000003 0 0 lo=

    S1= S3=- S5= = o+l =

    11.2. TRANSFORMAREA COORDONATELE ELIPSOIDALE( , ,h)LOCN COORDONATE RECTANGULARE (X,Y,Z)LOC

    Mrimi date :

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    134/140

    Mrimi date :

    parametrii elipsoidului : semiaxa mare a, semiaxa mic b, prima

    excentricitate e

    coordonatele elipsei: latitudinea , longitudinea , altitudinea h

    Mrimi necunoscute

    coordonate rectangulare X,Y,Z

    Formulele pentru transcalculare sunt:

    2

    X cos cosP

    X Y cos sinP

    Z 1 e sinP

    P

    LOC

    N h

    N h

    N h

    2 2

    aN1 e sin

    2

    22

    2

    a

    ba

    e

    2 2X Y

    h Ncos

    11.3 TRANSFORMAREA TRIDIMENSIONALAINTRE 2 SISTEME SPATIALE metoda HELMERT

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    135/140

    XGPS

    O

    ZGPS

    ZLOC

    P

    YLOC

    YGPS

    o

    XLOC

    Transformarea tridimensionala

    PRINCIPIUL ROTO-TRANSLATIEI

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    136/140

    SISTEM DE COORDONATE INITAL

    ROTATIE TRANSLATIE SCALARE

    SISTEM DE COORDONATE FINAL

    Transcalcularea coordonatelorntre 2 sisteme spaialeutilizeaz urmtorul model matematic:

    OC G S

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    137/140

    0

    LOC GPS

    X X m R XXLOC ,X

    GPS matricea ce conine coordonatele aferente unui punct n sistemul dereferin local respectiv GPS i au forma:

    LOC

    LOC LOC

    LOC

    xX y

    z

    X0 matricea de translaie i are forma:

    0

    0

    0

    0

    z

    y

    x

    X

    R Matricea de rotaie n jurul axelor X, Y i Z ce conine unghiurile de rotaieeuleriene are forma:

    ( ) ( ) ( )z z y y x x

    R R R R

    m - coeficient de scara

    GPS

    GPS GPS

    GPS

    xX y

    z

    Din punct de vedere matematic aceast transformare areurmtoarea form:

    LOC GPSX X m R X

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    138/140

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    ( )

    ( )

    ( )

    LOC

    LOC

    LOC

    LOC

    LOC GPSz y

    LOC GPS

    z x

    GPS

    y x

    GPS GPS GPS

    z y

    GPS GPS GPS

    z x

    GPS GPS GPS y x

    X X m R X

    x x x

    y y m y

    z zz

    x x m x y z

    y y m x y z

    z z m x y z

    Practic este necesar a se cunoate cei 7 parametri de transformare

    (factorul de scar, 3 translaii i 3 rotaii) i anume:zyxzyxm ,,,,,, 000

    11.3 TRANSFORMAREA COORDONATELOR RECTANGULARE(X,Y,Z)LOCN COORDONATE ELIPSOIDALE ( , ,h)LOC

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    139/140

    Mrimii cunoscute:

    parametrii elipsei : semiaxa mare a, semiaxa micb, prima excentricitate e

    coordonatele rectangulare: X,Y,Z

    Mrimi necunoscute:

    coordonatele elipsoidale: , ,h1

    2

    2 2

    Z Ntan 1-e N hX Y

    YtanX

    2 2X Y

    h N

    cos

    VALORILE PARAMETRILOR DE TRANSFORMARE

    m X0 Y0 Z0 x y z1.000025 -227.579606 -400.622946 183.079705 0.000081 -0.000031 -0.000032

  • 7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf

    140/140

    Matricea X0 Matricea RMatricea m*R

    PUNCT

    COORDONATE CUNOSCUTE

    IN SISTEMUL B (WGS)

    COORDONATE DETERMINATE

    IN SISTEMUL A (LOC)

    X Y Z X Y Z

    P1440060.23 379581.7 1046.2

    P2440247.691 373023.533 849.173

    P3

    433532.194 370178.1 745.14

    P4431245.33 374022.57 971.2