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.