suport curs gps

86
1 1.Introducere. Noiunea de tehnologie Tehnologia (englez technology, francez technologie) este ansamblul metodelor, proceselor, operaiilor fcute sau aplicate asupra materiilor prime, materialelor i datelor pentru realizarea unui anumit produs industrial sau comercial. Ingineria aplic imaginaia, judecata i disciplina intelectual cunotinelor umane existente pentru a crea sau folosi tehnologia în mod util i eficient. Importana tehnologiei pentru dezvoltarea economic este larg recunoscut, având în vedere impactul pe care îl poate avea tehnologia asupra succesului, supravieuirii sau insuccesului activitii economice a companiilor, în special într-un mediu de concuren intensiv i global. Definiii Etimologie. Termenul tehnologie provine din l.greac: tekhnologia (tratare sau dizertaie asupra unei arte, expunerea regulilor unei arte), format din : tekhnë (art, meserie) + -logos (cuvânt). Referina la meserie implic aplicarea competenelor i cunotinelor în practic. Semnificaia original în l.greac a fost "discurs asupra artelor". În englez a aprut în secolul 17, fiind utilizat pentru a semnifica o discuie numai asupra artelor aplicate. Termenul "arte" înseamn aici producia de artefacte, nu numai "obiecte de art", ci, mai general, produse. La începutul secolului 20, termenul tehnologie a inclus un domeniu din ce în ce mai amplu de mijloace, procese i idei, în afar de instrumente i maini. Exist un numr imens de definiii publicate ale tehnologiei, astfel c obinerea unei definiii adecvate, complete, consistente a tehnologiei este posibil numai într-o carte. Fiecare profesiune are o definiie diferit a tehnologiei. Câteva definiii ale tehnologiei sunt expuse în continuare. Astfel, Dicionarul explicativ al l.române DEX online conine urmtoarele definiii: 1.tiin a metodelor i mijloacelor de prelucrare a materialelor. 2.Ansamblul proceselor, metodelor, operaiilor etc. utilizate în scopul obinerii unui anumit produs. Dicionarele Oxford prezint mai multe variante de definiii: aplicarea cunotinelor tiinifice în scopuri practice, în special în industrie; maini i echipamente dezvoltate din cunotine tiinifice; ramur a cunotinelor care se ocup cu ingineria sau tiinele aplicate. În legtur cu ultima definiie de mai sus, este de menionat c distinciile dintre tiin, tehnologie i inginerie nu sunt foarte clare. Ingineria este procesul orientat pe obiective de proiectare i execuie a sculelor i sistemelor, pentru a exploata fenomene naturale în scopuri practice, utile oamenilor, deseori utilizând rezultate i tehnici din tiin. Tehnologia nu se confund îns cu tiina. Cercetarea tiinific urmrete achiziionarea sau consolidarea cunotinelor noastre generale sau specifice asupra lumii fizice, prin utilizarea unor tehnici formale, de exemplu a metodelor tiinifice, în timp ce aplicarea tehnologiilor urmrete producerea de bunuri în procese industriale. Totui, tiina i tehnologia sunt considerate ca dou fluxuri paralele de cunotine care au interdependene i relaii reciproce. Dicionarul Merriam-Webster Online (2010) definete tehnologia ca fiind: aplicarea practic a cunotinelor, în special într-un domeniu particular; un mod de efectuare a unei sarcini, în special utilizând procese tehnice, metode sau cunotine tehnice; aspecte specializate ale unui domeniu particular de activitate (de exemplu, tehnologie educaional, tehnologie medical). Dup Encyclopedia of Physical Science and Technology (1992) "tehnologia este cunoatere i aciune sistematic, de obicei în procese industriale, îns aplicabil în orice aciune repetitiv." Enciclopedia publicat de McGraw-Hill formuleaz urmtoarele definiii: tehnologia este un limbaj tehnic; tiina aplicrii cunotinelor în scopuri practice;

Upload: alb-george

Post on 08-Feb-2016

292 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

Suport curs GPS, Universitatea Tehnica, Masuratori terestre si cadastru, An III

TRANSCRIPT

Page 1: Suport Curs GPS

1

1.Introducere. No�iunea de tehnologie

Tehnologia (englez� technology, francez� technologie) este ansamblul metodelor, proceselor, opera�iilor f�cute sau aplicate asupra materiilor prime, materialelor �i datelor pentru realizarea unui anumit produs industrial sau comercial.

Ingineria aplic� imagina�ia, judecata �i disciplina intelectual� cuno�tin�elor umane existente pentru a crea sau folosi tehnologia în mod util �i eficient. Importan�a tehnologiei pentru dezvoltarea economic� este larg recunoscut�, având în vedere impactul pe care îl poate avea tehnologia asupra succesului, supravie�uirii sau insuccesului activit��ii economice a companiilor, în special într-un mediu de concuren�� intensiv� �i global�. Defini�ii

Etimologie. Termenul tehnologie provine din l.greac�: tekhnologia (tratare sau dizerta�ie asupra unei

arte, expunerea regulilor unei arte), format din : tekhnë (art�, meserie) + -logos (cuvânt). Referin�a la meserie implic� aplicarea competen�elor �i cuno�tin�elor în practic�. Semnifica�ia original� în l.greac� a fost "discurs asupra artelor". În englez� a ap�rut în secolul 17, fiind utilizat pentru a semnifica o discu�ie numai asupra artelor aplicate. Termenul "arte" înseamn� aici produc�ia de artefacte, nu numai "obiecte de art�", ci, mai general, produse. La începutul secolului 20, termenul tehnologie a inclus un domeniu din ce în ce mai amplu de mijloace, procese �i idei, în afar� de instrumente �i ma�ini.

Exist� un num�r imens de defini�ii publicate ale tehnologiei, astfel c� ob�inerea unei defini�ii adecvate, complete, consistente a tehnologiei este posibil� numai într-o carte. Fiecare profesiune are o defini�ie diferit� a tehnologiei. Câteva defini�ii ale tehnologiei sunt expuse în continuare. Astfel, Dic�ionarul explicativ al l.române DEX online con�ine urm�toarele defini�ii:

1.�tiin�� a metodelor �i mijloacelor de prelucrare a materialelor. 2.Ansamblul proceselor, metodelor, opera�iilor etc. utilizate în scopul ob�inerii unui

anumit produs. Dic�ionarele Oxford prezint� mai multe variante de defini�ii: � aplicarea cuno�tin�elor �tiin�ifice în scopuri practice, în special în industrie; � ma�ini �i echipamente dezvoltate din cuno�tin�e �tiin�ifice; � ramur� a cuno�tin�elor care se ocup� cu ingineria sau �tiin�ele aplicate. În leg�tur� cu ultima defini�ie de mai sus, este de men�ionat c� distinc�iile dintre �tiin��,

tehnologie �i inginerie nu sunt foarte clare. Ingineria este procesul orientat pe obiective de proiectare �i execu�ie a sculelor �i sistemelor, pentru a exploata fenomene naturale în scopuri practice, utile oamenilor, deseori utilizând rezultate �i tehnici din �tiin��. Tehnologia nu se confund� îns� cu �tiin�a. Cercetarea �tiin�ific� urm�re�te achizi�ionarea sau consolidarea cuno�tin�elor noastre generale sau specifice asupra lumii fizice, prin utilizarea unor tehnici formale, de exemplu a metodelor �tiin�ifice, în timp ce aplicarea tehnologiilor urm�re�te producerea de bunuri în procese industriale. Totu�i, �tiin�a �i tehnologia sunt considerate ca dou� fluxuri paralele de cuno�tin�e care au interdependen�e �i rela�ii reciproce.

Dic�ionarul Merriam-Webster Online (2010) define�te tehnologia ca fiind: � aplicarea practic� a cuno�tin�elor, în special într-un domeniu particular; � un mod de efectuare a unei sarcini, în special utilizând procese tehnice, metode sau

cuno�tin�e tehnice; � aspecte specializate ale unui domeniu particular de activitate (de exemplu, tehnologie

educa�ional�, tehnologie medical�). Dup� Encyclopedia of Physical Science and Technology (1992) "tehnologia este

cunoa�tere �i ac�iune sistematic�, de obicei în procese industriale, îns� aplicabil� în orice ac�iune repetitiv�."

Enciclopedia publicat� de McGraw-Hill formuleaz� urm�toarele defini�ii: � tehnologia este un limbaj tehnic; � �tiin�a aplic�rii cuno�tin�elor în scopuri practice;

Page 2: Suport Curs GPS

2

� totalitatea mijloacelor utilizate de oameni pentru a-�i asigura obiecte ale culturii materiale.

Tehnologiile sunt, de regul�, rezultatul activit��ilor de cercetare-dezvoltare care urm�resc s� utilizeze în practic� inven�iile, inova�iile �i în general descoperirile, pentru crearea de produse sau servicii.

Dup� Business Dictionary tehnologia este "aplicarea cu un anumit scop a informa�iilor în proiectare, produc�ie �i în utilizarea bunurilor �i serviciilor, precum �i în organizarea activit��ilor umane."

J.M.Ribault et al. (1991) consider� c� tehnologia este un ansamblu complex de cuno�tin�e, mijloace �i know-how (savoir-faire), folosite combinat pentru o produc�ie.În acest context, cuno�tin�ele se refer� la cuno�tin�e tehnice asupra proceselor de transformare a input-

urilor în sistemul de produc�ie în output-uri comercializabile (produse sau servicii). O defini�ie complex� a tehnologiei care eviden�iaz� cuno�tin�ele �i mijloacele necesare

pentru aplicarea tehnologiei : un ansamblu sistematizat de cuno�tin�e despre activit��ile umane, care fac uz de rezultate ale cercet�rii �tiin�ifice, de experiment�ri, calcule �i proiecte, precum �i de unelte, ma�ini �i aparate; în sens restrâns, tehnologia este ansamblul procedeelor (metode, re�ete, reguli) �i mijloacelor materiale (unelte, ma�ini, aparate) utilizate în vederea desf��ur�rii unei activit��i. Cuno�tin�ele tehnologice sunt construite utilizând metode �tiin�ifice.

Burgelman et al. (2004) definesc tehnologia ca fiind cuno�tin�ele practice, competen�e �i artefacte care pot fi folosite pentru a dezvolta produse �i servicii, precum �i producerea lor �i sistemele de livrare. Tehnologiile pot fi încorporate în oameni, materiale, procese cognitive �i fizice, instala�ii, echipamente �i instrumente.

J.Paap (1994) a definit tehnologia ca "utilizarea cuno�tin�elor bazate pe �tiin�e pentru a satisface o necesitate". Aceast� defini�ie descrie conceptul de tehnologie ca o "punte" între �tiin�e �i noile produse. Defini�ia captureaz� faptul c� noile dezvolt�ri ale tehnologiei decurg din progresele în �tiin�ele de baz�.

Masayuki Kondo (2001) define�te tehnologia ca fiind "cuno�tin�ele necesare pentru a proiecta �i/sau produce un produs sau un grup de servicii re�inute de o persoan� sau o organiza�ie. Aceasta poate fi încorporat� în ma�ini �i alte produse sau servicii. Aceste cuno�tin�e care rezult� din experien�a acumulat� în C-D, proiectare, produc�ie �i investi�ii de capital sunt mai ales tacite, adic� nu sunt explicitate în vreo colec�ie de manuale sau planuri detaliate {{en:blueprint}}...Cuno�tin�ele sunt codificate dac� sunt exprimate în form� digital� sau în software, sau sunt bazate pe �tiin�e. Ele sunt tacite dac� sunt exprimate în form� analogic� sau în hardware, sau sunt bazate pe competen�e." Tehnologia este destinat� îndeplinirii unui obiectiv sau scop specific, deci este concretizat� în mod specific pentru îndeplinirea acelui obiectiv: de exemplu, poate fi vorba de tehnologie de proiectare sau de laborator (C-D experimental� pentru crearea de produse, echipamente, procedee etc.), tehnologie de produc�ie/de fabrica�ie, tehnologie de produs (încorporat� în produs), destinat� îndeplinirii func�iunii produsului în cursul utiliz�rii lui, tehnologia managementului etc.

Defini�iile de mai sus, foarte variate, consider� fie c� tehnologia este un sistem de cuno�tin�e, fie c� este o aplica�ie (adic� un proces). Acestea demonstreaz� c� tehnologia este un fenomen complex, iar diferitele defini�ii reflect� aspecte diferite ale tehnologiei. Astfel, o analiz� a defini�iilor existente �i a fenomenului însu�i demonstreaz� c� tehnologia are trei componente: structural�, mental� �i material�. Cuno�tin�ele corespund componentei mentale, iar aplica�iile constituie proiec�ia material� (materializarea) acestor cuno�tin�e. Componenta structural� corespunde metodelor �i procedurilor specificate pentru reprezentarea unei tehnologii concrete.

A fost propus un model al tehnologiei format din patru componente. Conform acestui model, tehnologia necesar� unei întreprinderi productive, pentru

transformarea input-urilor în output-uri comercializabile este un sistem alc�tuit din urm�toarele patru componente tehnologice:

Page 3: Suport Curs GPS

3

Componenta "produse fizice încorporate în obiecte" (englez� technoware) care ajut� la crearea unui produs sau pentru oferta unui serviciu; aceast� component� controleaz� toate opera�iunile de transformare fizic�. Exemple : echipamente, laboratoare, instrumente, dispozitive, ma�ini, utilaje etc.

Componenta "abilit��i umane încorporate în persoane" (englez� humanware), care calific� capabilit��ile tehnologice individuale, ca de exemplu abilit��i de proiectare, cuno�tin�e tehnice, expertiz�, creativitate, experien�� etc. Aceast� component� indic� nivelul de competen�� al persoanelor.

Componenta "cuno�tin�e codificate, încorporate în înregistr�ri informa�ionale electronice" (englez� inforware), de exemplu, parametri de proiectare, specifica�ii, schi�e �i desene, manuale de operare, de mentenan�� �i de service.

Componenta "competen�e organiza�ionale" (englez� orgaware) descrie capabilit��ile organiza�iei care deriv� din structura sa �i procesele care determin� modul cum opereaz� organiza�ia. De exemplu: metode �i tehnici de organizare, leg�turi interne �i externe de cooperare, cadrul organiza�ional. Aceste competen�e tehnologice organiza�ionale se manifest� prin rutinele �i procesele organiza�ionale, adaptate pentru dezvoltarea �i replicarea tehnologiei. Aceast� component� (orgaware) are ca rezultat performan�a general� îmbun�t��it� pe pia�� a organiza�iei.

Toate cele patru componente ale tehnologiei interac�ioneaz� dinamic �i sunt necesare simultan pentru realiz�ri de succes ale întreprinderii. Importan�a relativ� a celor patru componente ale tehnologiei depinde de tipul transform�rii specifice sistemului de produc�ie �i de complexitatea opera�ional�.

Tehnologiile din diferite sectoare sunt interdependente: progresele într-un sector al tehnologiei influen�eaz� rapid alte domenii care p�reau neînrudite. De exemplu, dezvoltarea tehnicilor chimiei moleculare au condus la arta microminiaturiz�rii, care a permis dezvoltarea tehnologiei calculatoarelor, dincolo de a�tept�ri. Revolu�ia în �tiin�a calculatoarelor a f�cut posibil� dezvoltarea calculatoarelor de bord pentru ghidarea rachetelor cu precizie foarte ridicat�.

Tehnologii industriale

Tehnologiile industriale sunt reprezentate (sau implic�) de cuno�tin�ele tehnice, mijloacele tehnice �i know-how-ul folosite pentru producerea unor bunuri comercializabile, prin procese industriale. Tehnologia de producere a bunurilor în industrii este configurat� pentru a ob�ine bunuri comercializabile dorite, utile, utilizabile �i sigure, în mod economic �i pentru a asigura mentenabilitatea lor.

În general, tehnologiile industriale apar�in uneia dintre urm�toarele cinci categorii sau pot fi o combina�ie a acestora:

� tehnologii pentru producerea unor produse (deci productive) sub form� de unit��i discrete, de exemplu, ma�ini sau componente de ma�ini, dispozitive etc. precum �i a unor produse ne-discrete cu structur� sau propriet��i aproximativ identice, m�surate în unit��i volumetrice;

� minereuri, sticl� plan�, ciment, sod� caustic�, uleiuri vegetale, substan�e farmaceutice; � tehnologii care amelioreaz� propriet��ile, caracteristicile sau calitatea produsului,

pentru a crea avantaje relevante din punct de vedere comercial, de exemplu în privin�a costului, comodit��ii, performan�ei sau siguran�ei; sarea alimentar�, încapsularea substan�elor farmaceutice etc.;

� tehnologii care produc unul sau mai multe efecte speciale (tratament fizico-chimic), de exemplu: anodizarea, galvanizarea, acoperiri metalice sau nemetalice ale metalelor, impermeabilizarea, ignifugarea �i vopsirea �es�turilor, sterilizarea �i pasteurizarea laptelui sau a altor produse alimentare procesate (în industria alimentar�);

� tehnologii care modific� un proces de produc�ie sau un sistem de fabrica�ie, pentru a aduce unele avantaje sau impacte, de exemplu automatizarea, computerizarea sau robotizarea proceselor �i opera�iilor tehnologice, celule de fabrica�ie etc.;

Page 4: Suport Curs GPS

4

� tehnologii pentru producerea de servicii tehnice, de exemplu tehnologii de proiectare a produselor sau proceselor, de dezvoltare a unor software, tehnici de modelare �i simulare a proceselor etc.

Tehnologia a devenit, peste tot în lume, un agent major al schimb�rii pentru pie�e �i pentru structura industriilor. Peste 50% din cre�terea economic� pe termen lung provine din schimb�rile tehnologice care m�resc productivitatea �i determin� apari�ia de noi produse, procese sau industrii.

O clasificare a OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development) a industriilor de fabrica�ie, bazat� pe intensitatea tehnologic� a sectoarelor, ia în considerare patru clase de industrii:

� industrii cu tehnologii avansate (high technology); � industrii cu tehnologii medii-avansate; � industrii cu tehnologii medii-inferioare; � industrii cu tehnologii inferioare.

Tehnologii avansate (high-tech)

Termenul "tehnologii avansate" sau "tehnologii de vârf" este cunoscut �i prin anglicismul "high-tech" (de la high technology), având sensul de "cea mai avansat� tehnologie, disponibil� în mod curent".Tehnologiile avansate sunt tehnologii înalt specializate �i sofisticate. O tehnologie

avansat� implic� o tehnologie �tiin�ific�, pentru producerea sau utilizarea unor dispozitive avansate sau sofisticate, în special în domeniile electronicii �i calculatoarelor (dar nu numai, vezi mai jos).

Industriile cu "tehnologii avansate" sunt cele care utilizeaz� intensiv cercetarea-dezvoltarea, care aplic� sistematic conceptele �tiin�ifice �i cuno�tin�ele tehnice. O industrie "cu tehnologii avansate" (high-tech) este cea care satisface dou� condi�ii: procentul cheltuielilor Departamentului C-D în produsul cu valoare ad�ugat� dep��e�te 10 %; procentul oamenilor de �tiin�� �i al inginerilor sectorului industrial fa�� de totalul job-urilor dep��e�te 10 % din totalul for�ei de munc� angajate.

Tehnologiile avansate conduc la ob�inerea unor produse complexe, sofisticate, din domeniile biotehnologiilor, calculatoarelor, microprocesoarelor, playerelor DVD, fibrelor optice etc.

Clasificarea OECD, men�ionat� în Sec�iunea "Tehnologii industriale", precizeaz� urm�toarele categorii de industrii cu tehnologii avansate (high-tech):

� avia�ie �i industria aerospa�ial�; � substan�e farmaceutice; � calculatoare pentru birotic� �i contabilitate; � echipamente radio, TV �i de telecomunica�ii; � instrumente medicale, optice �i de precizie, ceasuri. Produsele acestor industrii se caracterizeaz� printr-un grad ridicat de intensitate

tehnologic�. Trebuie s� se observe c� pentru publicul larg, "high-tech" este un descriptor vag pentru

un num�r imens de dispozitive electronice, gadget-uri (gadget=dispozitiv mic, ingenios) �i calculatoare, toate acestea fiind caracterizate prin schimb�ri rapide �i complexitate. Ciclurile de via�� extrem de scurte ale unor produse, în special electronica pentru consumatori, conduc la miniaturizare, digitalizare �i perfec�ionarea produselor "high-tech". În l.român�, termenul high

technology a fost tradus �i înalt� tehnologie, versiune improprie.

Clasificarea tehnologiilor

Au fost propuse numeroase clasific�ri ale tehnologiilor. Cabinetul de consultan�� în management A.D.Little (SUA) a propus o clasificare a tehnologiilor în patru clase, în func�ie de impactul competi�ional:

Page 5: Suport Curs GPS

5

� tehnologii de baz� sunt tehnologii esen�iale pentru a fi în afaceri, îns� în prezent nu conduc la vreun avantaj concuren�ial identificabil, pentru c� sunt larg disponibile prin echipamente de fabrica�ie �i furnizori, pentru to�i concuren�ii. Tehnologiile de baz� r�mân neschimbate pe durata de via�� a produsului;

� tehnologii-cheie ofer� avantaje identificabile, clare, asupra unuia sau a mai multor concuren�i. Aceste tehnologii sunt speciale pentru companie, de exemplu, protejate prin brevete de inven�ie �i sunt utilizate pentru a diferen�ia produsele firmei fa�� de concuren�i.Exemple: materiale compozite, electronica pentru automobil, construc�ii aerodinamice pentru automobile, televiziunea digital� etc.;

� tehnologii emergente sunt tehnologii incipiente, aflate înc� în dezvoltare (englez� pacing technology), al c�ror impact competi�ional va fi probabil ridicat. Pot avea o semnifica�ie strategic� pe termen lung, cu poten�ialul de a deveni tehnologii-cheie. Exemple: ceramica pentru componente din motoare de automobil, nanotehnologii, biotehnologii etc.;

� tehnologii embrionare sunt în faz� timpurie de cercetare, au impact concuren�ial necunoscut, îns� sunt promi��toare. Pentru aceste tehnologii nu exist� înc� aplica�ii industriale, în momentul analizei, sunt în stadiul de prototip de laborator.

Este necesar� aplicarea unor strategii diferite pentru tehnologiile aflate în diferite faze de evolu�ie în ciclul de via�� al tehnologiei. Este probabil ca tehnologiile embrionare �i emergente s� fie folosite în faza de na�tere din ciclul de via��. Tehnologiile emergente pot fi folosite în perioadele timpurii ale fazei de cre�tere, îns� vor fi apoi înlocuite de tehnologii-cheie, care vor fi dezvoltate sistematic. Apoi tehnologiile-cheie vor fi folosite în faza de maturitate. O dat� ce tehnologiile intr� în fazele timpurii de îmb�trânire (declin), tehnologiile -cheie vor deveni tehnologii de baz�, care o dat� cu avansarea declinului vor fi abandonate prin înlocuirea cu noi tehnologii, având performan�e superioare. Identificarea fazei în care se afl� o tehnologie în procesul s�u de evolu�ie este un element decisiv al strategiei tehnologice a companiei.

Dup� obiectul tehnologiei se disting trei dimensiuni ale conceptului de tehnologie: � tehnologia de produs (încorporat� în produs); � tehnologia de proces; � tehnologia informa�iei �i comunica�iilor. În cadrul tehnologiei de produs sunt incluse urm�toarele componente: � stabilirea specifica�iilor produsului; � concep�ia �i proiectarea constructiv� a produsului; � ingineria aplica�iilor (proiectarea la comanda clien�ilor); � ingineria service-ului (instalarea produsului, mentenan�a �i repara�iile acestuia). Tehnologia de proces se refer� la alegerea opera�iilor �i fazelor, ma�inilor �i

dispozitivelor care creeaz� �i/sau furnizeaz� bunuri sau servicii. Producerea bunurilor industriale implic� elaborarea tehnologiei de fabrica�ie care necesit�:

� elaborarea proceselor de fabrica�ie (vezi �i proces tehnologic); � selectarea ma�inilor �i utilajelor necesare în procesele de fabrica�ie, organizarea

posturilor de lucru pentru opera�iile de fabricare, control, depozitare etc.; � organizarea aprovizion�rii. Tehnologia informa�iei �i comunica�iilor se define�te ca fiind achizi�ia, stocarea,

procesarea �i comunicarea informa�iei, utilizând o combina�ie de calculatoare �i telecomunica�ii. Se bazeaz� pe convergen�a proces�rii datelor cu tehnicile de telecomunica�ii, procesarea datelor asigurând capabilitatea pentru procesarea �i stocarea informa�iei, iar telecomunica�iile asigurând vehiculul pentru comunicarea acesteia.

Strategia tehnologic� Strategia tehnologic� este procesul prin care companiile î�i utilizeaz� resursele lor

tehnologice pentru a-�i atinge obiectivele. Strategia tehnologic� este calea pe care o alege compania pentru a dobândi, a dezvolta �i a utiliza tehnologiile. O defini�ie cu un con�inut

Page 6: Suport Curs GPS

6

apropiat consider� c� " strategia tehnologic� este sarcina de a construi, a men�ine �i a exploata activele tehnologice ale companiei". Scopul strategiei tehnologice este de a identifica, a dezvolta �i a stimula acele tehnologii care vor fi cruciale pentru pozi�ia competi�ional� pe termen lung a companiei. Aceste tehnologii trebuie s� aib� poten�ialul de a crea valoare pentru clien�i. O strategie tehnologic� coerent� se concentreaz� explicit pe cerin�ele clien�ilor, a�a cum sunt identificate ast�zi �i cum este probabil s� devin� în viitor. Strategia tehnologic� serve�te strategiei de corpora�ie, iar deciziile tehnologice trebuie s� fie coerente cu strategia corpora�iei. Odat� ce firma a identificat necesit��ile de tehnologii ale companiei, ea este confruntat� cu o decizie de a fabrica/a cump�ra ( make or buy-engl.). Dac� decide s� fabrice tehnologia, va fi necesar s� realizeze un proces de dezvoltare a produsului/procesului. Dac� îns� compania decide s� cumpere tehnologia, ea se va angaja într-un proces de achizi�ie a tehnologiei.

Burgelman et al. (2004), sugereaz� c� pentru a facilita formularea strategiei tehnologice trebuie s� se r�spund� la urm�toarele întreb�ri:

� ce competen�e tehnologice esen�iale sunt necesare unei companii pentru a dobândi �i a men�ine avantaje competi�ionale ?

� ce tehnologii trebuie s� fie utilizate �i încorporate în produsele esen�iale ? � care sunt sursele pentru tehnologii ? � când �i cum trebuie introduse noi tehnologii pe pia�� ? � ce fel de organizare este necesar� pentru managementul tehnologiilor ? Procesul de formulare a strategiei tehnologice include trei etape principale: � evaluarea tehnologiilor,care include identificarea tehnologiilor, analiza impactului

competi�ional al tehnologiilor �i evaluarea capabilit��ii tehnologice a companiei; � selectarea tehnologiilor; � definirea portofoliului de tehnologii. Evaluarea tehnologiilor implic� colectarea informa�iilor asupra st�rii actuale �i viitoare a

dezvolt�rii tehnologiilor, evaluând importan�a fiec�rei tehnologii în contextul concuren�ei, precum �i capabilitatea tehnologic� a companiei în fiecare tehnologie. Evaluarea tehnologiilor va trebui s� analizeze �i s� evalueze consecin�ele dezirabile �i cele nedorite, �ansele �i riscurile tehnologiilor, atât ale celor existente (consacrate), cât �i ale noilor tehnologii, ob�inute prin inova�ii.

Prima faz� a evalu�rii tehnologiilor este identificarea tehnologiilor. Aceast� identificare implic�: � analiza detaliat� a structurii portofoliului tehnologic al companiei care include

tehnologii de produs (încorporate în produs), tehnologii ale procesului de produc�ie �i tehnologii de suport (mijloacele tehnologiei informa�iei, pachete software, re�ele de comunica�ii etc.);

� evaluarea acelor tehnologii care pot avea impact în viitor. Acestea sunt tehnologiile emergente;

� analiza impactului competi�ional al tehnologiilor. Aceast� analiz� are ca scop s� evalueze importan�a fiec�rei tehnologii pentru pozi�ia

competi�ional� a companiei pe pia��. Exemple de factori competi�ionali de succes referitori la produse ob�inute prin diferite tehnologii pot fi : performan�e func�ionale, pre� de vânzare, facilit��i de folosire, costuri de exploatare, fiabilitate, mentenabilitate. Ca rezultat al acestei analize se pot stabili care sunt tehnologiile critice (hot�râtoare), adic� tehnologiile cu cel mai puternic impact asupra factorilor competi�ionali de succes �i care aduc cele mai mari avantaje competi�ionale pentru companie. Pe baza acestei analize va fi posibil� selectarea �i prioritizarea tehnologiilor critice pentru companie. Ca rezultat al acestei faze se ob�ine o list� de tehnologii critice �i priorit��i.

Page 7: Suport Curs GPS

7

Evaluarea capabilit��ii tehnologice a companiei

Aceast� evaluare urm�re�te s� determine capabilitatea companiei în fiecare tehnologie critic�, în compara�ie cu concuren�ii cei mai importan�i. Evaluarea capabilit��ii ofer� o m�sur� a riscului asociat cu dezvoltarea tehnologiei: cu cât nivelul de capabilitate este mai sc�zut, cu atât este mai mare riscul implicat prin adoptarea tehnologiei.

Variabilele capabilit��ii tehnologice care trebuie luate în considerare sunt: � nivelul de finan�are a C-D; � resurse umane: amploarea �i nivelul calific�rilor disponibile; � echipamente, dispozitive �i laboratoare; � brevete de inven�ie �i alte genuri de proprietate intelectual�; � alocarea de fonduri pentru inova�ii incrementale �i/sau radicale. Evaluarea capabilit��ii tehnologice a companiei permite identificarea variabilelor care

trebuie îmbun�t��ite, relativ la o anumit� tehnologie (echipamente, rewsurse umane etc.)

Selectarea tehnologiilor

Num�rul mare de alternative tehnologice pentru o companie poate fi redus prin clasificarea tehnologiilor dup� avantajele competi�ionale pe care le ofer�. O astfel de clasificare pune în eviden�� tehnologiile critice/hot�râtoare pentru care compania trebuie s�-�i prioritizeze investi�iile. Rezultatul acestei etape de selectare a tehnologiilor va fi o list� de priorit��i cuprinse într-un plan de ac�iuni tehnologice.

În cazul sistemelor de fabrica�ie foarte complexe, procesul de selectare a tehnologiilor trebuie s� specifice noul sistem de fabrica�ie în starea viitoare, care va satisface cerin�ele planific�rii tehnologiilor. Noul sistem de fabrica�ie rezult� dintr-o combinare a tehnologiilor existente în starea prezent� (hardware, software, utilaje, procedee �i procese) cu utilaje noi sau modificate �i cu personalul existent �i cel nou, dispunând de noi calific�ri. Specificarea noului sistem de fabrica�ie este un proces cu un grad ridicat de creativitate, care depinde de calificarea unor ingineri de sistem experimenta�i, de constrângerile mediului de fabrica�ie existent, de starea tehnologiilor existente, de gradul de familiarizare cu noile tehnologii.

Definirea portofoliului de tehnologii

In aceast� etap� de formulare a strategiei tehnologice se determin� setul de tehnologii care urmeaz� s� fie abordate pe termen lung, adic� se efectueaz� o analiz� a tehnologiilor selectate.

Aceast� analiz� poate indica necesitatea urm�toarelor ac�iuni: � majorarea bugetului disponibil, pentru a permite dezvoltarea unui set mai larg de

tehnologii; � dezvoltarea unor proiecte de cercetare-dezvoltare tehnologic�; � luarea în considerare a unor surse externe de achizi�ie a tehnologiilor. Achizi�ia extern� se poate realiza pe c�i foarte variate, de exemplu: � consor�ii de cercetare; � contracte de cercetare cu un institut sau o universitate; � licen�iere; � joint venture; � alian�e strategice între companii. Masayuki Kondo (2001), consider� c� exist� trei moduri (i.e. strategii) de dezvoltare

tehnologic� industrial� a unei ��ri: � introducerea tehnologiei din str�in�tate; � îmbun�t��irea tehnologiilor existente; � dezvoltarea de noi tehnologii indigene, prin C-D formal� sau experien�a de produc�ie. În stadiile timpurii ale dezvolt�rii tehnologice ale ��rilor în curs de dezvoltare, achizi�ia

de tehnologii este cea mai important�.

Page 8: Suport Curs GPS

8

Achizi�ia (dobândirea) de tehnologii din str�in�tate este posibil� prin investi�ii str�ine

directe (ISD), prin sistemul "construie�te, opereaz� �i transfer�" (englez� Built, Operate and

Transfer-BOT), prin licen�iere, transfer de know-how, servicii de consultan�� etc. ISD aduc nu numai tehnologii, ci �i competen�e de management �i conexiuni la pie�e.

Prin sistemul "construie�te, opereaz� �i transfer�", investitorii str�ini construiesc, conduc �i exploateaz� fabrici sau instala�ii sau alte proiecte mari, pân� ce î�i recupereaz� investi�iile.

Pentru a utiliza complet tehnologiile importate este important ca aceste tehnologii s� fie asimilate �i difuzate. Apoi, aceste tehnologii sunt îmbun�t��ite �i pe baza lor sunt dezvoltate noi tehnologii. Experien�a Japoniei a demonstrat c� importul de tehnologii trebuie s� fie înso�it de C-D intern�, pentru a asimila tehnologia importat� �i a adapta aceast� tehnologie la condi�iile interne.

Page 9: Suport Curs GPS

9

2.Tehnologia GNSS 2.1.Prezentarea tehnologiei

Termenul Global Navigation Satellite System (GNSS) a fost introdus pentru a desemna toate sistemele de naviga�ie bazate pe sateli�i. În timp s-a impus diferen�ierea între GNSS-1, compus din Global Positioning System (GPS) (sistemul de naviga�ie al Departamentului de Ap�rare al Statelor Unite ale Americii), GLONASS (sistemul de naviga�ie al Departamentului de Ap�rare al Federa�iei Ruse) �i EGNOS (sistemul de naviga�ie European) �i viitorul GNSS-2 care va fi compus din GPS, GLONASS, GALILEO �i EGNOS.

2.2.Sisteme de pozi�ionare

2.2.1.Sistemul de pozi�ionare global� NAVSTAR GPS

GPS reprezint� de fapt o parte din denumirea NAVSTAR GPS. Acesta este acronimul de la Navigation System with Time And Ranging Global Positioning System. Proiectul a fost demarat de c�tre guvernul Statelor Unite la începutul anilor 70. Scopul principal îl reprezint� posibilitatea de a putea determina cu precizie pozi�ia unui mobil în orice punct de pe suprafa�a p�mântului, în orice moment indiferent de starea vremii. GPS este un sistem care utilizeaz� o constela�ie de 30 de sateli�i pentru a putea oferi o pozi�ie precis� unui utilizator. Precizia trebuie în�eleas� în func�ie de utilizator. Pentru un turist aceasta înseamn� în jur de 15 m, pentru o nav� în ape de coasta reprezint� o m�rime de circa 5 m, iar pentru un geodez precizie înseamn� 1 cm sau chiar mai pu�in. GPS poate fi utilizat pentru a ob�ine preciziile cerute în toate aplica�iile pomenite mai sus, singurele diferen�e constând numai în tipul receptorului �i a metodei de lucru utilizate. Ini�ial GPS a fost proiectat numai pentru aplica�ii militare. Curând, dup� ce acest obiectiv a fost atins a devenit evident ca GPS va putea fi folosit �i pentru scopuri civile p�strând totu�i anumite propriet��i numai pentru domeniul militar. Primele doua aplica�ii civile au fost naviga�ia maritim� si m�sur�torile tereste. Dup� lansarea primului satelit artificial al P�mântului, Sputnik 7, la 04.10.1957, tehnica spa�ial� s-a impus ca o nou� er� în dezvoltarea �tiin�ific� si tehnologic�, constituind un factor dinamizator al procesului tehnico-economic, în domenii de interes major ale activit��ii umane. Domeniile de utilizare ale sateli�ilor artificiali specializa�i sunt numeroase si deosebit de diversificate, printre acestea, de o deosebit� importan�� strategic� în domeniul militar �i de larg� utilitate în domeniul civil fiind dezvoltarea tehnologiilor satelitare de naviga�ie care permit pozi�ionarea deosebit de precis� a mijloacelor de transport aeriene, maritime �i terestre aflate în mi�care sau în repaus. Aceast� tehnologie �i-a g�sit, deasemenea, o larg� aplicabilitate �i în domeniul geodeziei �i geodinamicii prin realizarea unor re�ele geodezice la nivel global sau na�ional, contribuind la determinarea formei �i dimensiunilor P�mântului �i a câmpului s�u gravita�ional, la determinarea deplas�rilor pl�cilor tectonice, etc. La ora actual�, func�ioneaz� în paralel dou� sisteme de pozi�ionare global�, respectiv sistemul de pozi�ionare Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System (NAVSTAR GPS), cunoscut sub denumirea GPS, realizat �i gestionat de Statele Unite ale Americii �i sistemul de pozi�ionare Global Navigation Satellite System (GLONASS), realizat �i gestionat de Federa�ia Rus�. Cele dou� sisteme sunt asem�n�toare din punct de vedere al concep�iei, al modului de func�ionare �i al performan�elor ce le ofer� utilizatorilor, lucrarea urmând a face referiri numai la sistemul american, GPS.

2.2.2.Sistemul GLONASS

Al�turi de NAVSTAR, o alt� re�ea global� de determinare a locului este GLONASS (������n� �a� ��� ���� �n��� �o�� � �����) exploatat� de c�re Rusia. Scopul înfiin��rii ei a fost asigurarea, ajutarea îndatoririlor militare �i prijinirea geodeziei, meteorologiei, salv�rii, circula�iei. Este vorba despre un sistem asem�n�tor cu NAVSTAR GPS. Num�rul

Page 10: Suport Curs GPS

10

sateli�ilor este de trei, sunt dispu�i unul de altul la un unghi de 1200 (unghiul între raza ascendent� a orbitei �i lungimea-l��imea geografic� este de 1200), se rotesc pe o traiectorie cu înclina�ia de 64,80, potrivit planului pe câte un pla se rotesc 8 sateli�i. În�l�imea sateli�ilor deasupra suprafe�ei p�mântului este de: 19100 km, ceea ce corespunde unei perioade de rota�ie de 11 ore �i 15 minute. Folose�te dou� tipuri de semnale electromagnetice: SP = semnal standard de naviga�ie �i HP = semnal de naviga�ie foarte exact. SP este accesibil pentru toat� lumea.

Exactitatea determin�rii absolute a locului este de 99,7% în plan orizontal de 57-70 m, iar pe în�l�ime de 70 de m. Exactitatea determin�rii vitezei este de 15cm/s, exactitatea m�sur�rii timpului: 1ms.

Frecven�a semnalului SP, L1 = 1602 MHz +n x 0,5625 MHz, unde n este num�rul curent al canalului frecven�ei, care este caracteristic câte unui satelit. Este o abatere esen�ial� deci de la NAVSTAR, c� aici sateli�ii emit pe frecven�e diferite. E posibil ca pe doi sateli�i s� fie frecven�e identice, dar ace�ti doi sateli�i nu se v�d în acela�i timp.

Centrul de comand� terestru al sistmeului este în Golücino, lâng� Moscova, sta�iile de urm�rile sunt distribuite astfel pe teritoriul Rusiei: Sankt Petersburg, Ternopol, Jenissejsk, Komsomolsk-na-Amure. M�sur�torile de urm�rire (înso�ire) sunt completate �i cu m�sur�tori cu laserul, pentru c� pe sateli�i au fost montate �i prisme laser. Baza de timp a lui GLONASS este asigurat� de ceasuri atomice cu hidrogen aflat în tabelul lui Mendeleev. Sistemul de timp al lui GLONASS este CIS, care corespunde lui UTC, în func�ie de acesta se sincronizeaz� cele trei ceasuri atomice montate pe sateli�i.

Fig. 2.1 - Satelit GLONASS

Din 1994, pentru m�rirea exactit��ii absolute, bazându-se pe tehnici diferen�iale, au fost

elaborate infrastructuri pe trei nivele (WADS, RADS, LADS, global, regional, local). Sistemul WADS rectific� exactitatea pân� la 5-10 m din prelucrarea rezultatelor de m�surare sosite în centru de pe o suprafa�� mare (1500-2000 km), Cu nivelul al 2-lea RADS, luând în calcul �i datele troposferice de pe suprafa�a regional� (500 km), se poate ajunge la o exactitate de 3-5 m.

Nivelul al treilea LADS asigur� pe plan local (de multe ori 10 km) o exactitate de decimetri. Aici se pot folosi �i pseudoli�i.

[pseudolite = satelit fals, montare terestr�, sta�ie ce emite semnal corespunz�tor

formatului semnalului sistemului satelit] Glonass din nefericire func�ioneaz� la minim în momentul de fa��, cu toate c� apogeul l-a

avut în 1996, dar sateli�ii îmb�trâni�i nu au mai putut fi înlocui�i. În figura 2.11 se vede imaginea unui satelit. Din cei 24 de sateli�i planifica�i, în general mai pu�in de 10 sunt pe orbit�. În vara 2003, pe orbita nr.1 în loc de 8 sateli�i erau doar doi func�ionali, orbita nr. 2. era goal�, pe orbita nr. 3 în loc de 8 func�ionat 6 sateli�i. Cu toate acestea mai mul�i produc�tori au fabricat

Page 11: Suport Curs GPS

11

receptoare potrivite pentru captarea sateli�ilor GPS �i a GLONASS (Ashtech GG-Surveyor), cu care au atins o îmbun�t��ire a exactit��ii.

2.2.3.Sistemul GALILEO

Potrivit legislativului UE, în viitor în lume naviga�ia prin satelit va fi mijlocul de navigare civil primordial. Determinarea prin satelit a locului �i serviciul timpului, va fi parte component� a circula�iei, a transmiterii la distan�� �i a sectorului energetic din Europa. Aceast� previziune a îndemnat UE �i Agen�ia Spa�ial� European� (European Space Agency, ESA) pentru dezvoltarea sistemului Galileo. Galileo va fi primul sistem de satelit global de determinare al locului cu scop exclusiv civil, elaborat împreun� de cele dou� structuri. Scopul înfiin��ri ei este demontarea rolului de monopol al sistemului american militar NAVSTAR GPS. De la acest lucru se a�teapt� suspendarea r�mânerii în urm� a pie�ei europene de la navigarea în dezvoltare prinsatelin, deci se sper� la un profit economic semnificativ.

Potrivit estim�rilor, lipsa programului Galileo, locuri de munc� inexistente, echipamentele de captare, neoferirea vâz�rii serviciilor, etc, cauzeaz� mai multe pierderi, decât pre�ul de dare în folosin��. Cheltuielile estimate de 3,2 - 3,4 miliarde Euro sunt relativ mici (con�ine �i cheltuielile de lansare a 30 de sateli�i �i cheltuielile de intrastructura re�elei ce serve�te pe p�mânt). Indicatorul de recuperare previzibil al investi�iei este mai bun decât al oric�rei investi�ii infrastructurale din Europa.

Dup� execu�ia sistemului de sateli�i, se ia în calcul �i investi�ia din sectorul privat ca �i solu�ie financiar� nou� (Public Private Partnership, PPP). Potrivit planurilor, Galileo este foarte asem�n�tor cu NAVSTAR GPS, este complementar lui, va fi un sistem compatibil cu el. Împreun� cu GPS-ul modernizat, începând cu primii ani din 2010, aproape fiecare dorin�� a utilizatorului s� fie împlinit�, astfel înving�torii competi�iei s� fie într-un final tot utilizatorii.

Potrivit planurilor, flota lui Galileo va consta din 30 (sunt esen�ial mai mici decât sateli�ii lui NAVSTAR, 650 kg, masa, de aceea sunt mai ieftini) de sateli�i (27 sateli�i func�ionali, 3 rezerve). Un alt fapt ce scade cheltuielile, c� racheta purt�toare existent�, este potrivit� pentru montarea o dat� pe orbit� a mai multor sateli�i. Pe orbita înclinat� la 560, ar avea loc câte 10-10 sateli�i de tip diferit; cu aceasta ar oferi o acoperire mai bun� decât cea a lui NAVSTAR pân� marginile geografice (astfel e partea cea mai nordic� a Europei). În�l�imea de rota�ie este de 23600 km, iar perioada de timp de rota�ie ar fi de 14 ore. Maseri (asem�n�tor cu laserul) cu hidrogen al asigura rolul frecven�ei etalon de acoperire. Pentru determinarea exact� a locului, pe unii sateli�i au fost montate �i oglinzi de laser.

Membrii sistemului de sateli�i vor emite 10 semnale diferite, pe o frecven�� de patru benzi L. Frecven�ele planificate pentru Galileo sunt: E5a (L5): 1176, 45 MHz; E5b 1207,14 MHz; E6 1278,75 MHz; L1 1572,42 MHz.

Fig. 2.2 - Sateli�i artificiali Galileo pe orbita din jurul P�mântului (foto imagina�ie, surs�: ESA)

Page 12: Suport Curs GPS

12

Sistemul de deservire terestru (determinarea orbitei, sincronizarea timpului, etc.) const� dintr-un centru de coordonare, 15 de sta�ii de um�rire, 4 sta�ii de telemetrie. La obi�nuitul NAVSTAR GPS (dar �i de calitate dep��it�), al�turi de serviciul deschis apar �i servicii comerciale legete de plata unui abonament. Informa�iile (coduri, mesaje de navigare, date de integritate �i exactitate) sunt transmise receptoarelor tot a�a prin modularea undelor transportoare. Din cauza accesibilit��ii limitate a spectrului radio, par�ial benzile de frecven�� GPS �i Galileor se suprapun.

De-a lungul planific�rii structurii semnalului s-au ales asemenea solu�ii, care reduc interferen�ele perturbatoare a semnalelor Galileo �i GPS, totodat� u�ureaz� (face mai ieftin) utilizarea combinat� a sistemului de determinare a locului prin satelit cu dispozitiv receptor combinat. Aceast� ultim� posibilitate, va însemna un avantaj �i va deschide drumul c�tre utiliz�ri noi. Serviciul este cu mult mai de încredere �i se va putea între�ine chiar �i atunci dac� una din re�ele devine nefunc�ional�. Cei patru sateli�i ce se afl� la un moment dat pe orizont, aduc o corectare puternic� naviga�iei în mediile or��ene�ti împov�rate cu o descoperire important� sau chiar în m�surarea cinematic� exact�.

Între sistemul de referin�� terestru Galileo �i GPS – ca �i realizarea practic� independent� a dou� sisteme de referin�� terestre interna�ionale poate exista o abatere de maxim 1-2 centimetri. Sistemul de timp al lui Galileo va fi legat de timpul atomic interna�ional. O noutate important� a subsistemelor sta�iilor de urm�rire terestre este serviciul de monitorizare independent (sta�ii de urm�rire automate, centru verificator, sta�ii de transmitere a corec�iilor pe platforma satelitului), înfiin�at pentru verificare integrit��ii sistemului.

Potrivit planului, Galileo poate emite �i informa�ii de integritate (practic sunt numere de m�surare exact� referitor la unii sateli�i, respectiv la data de referin�� a determin�rii), astfel în caz de defectare, utilizatorii afl� rapid (potrivit planurilor în 6 secunde) de defectare. (În lipsa monitoriz�rii integrit��ii, anumite utiliz�ri critice GPS nu se pot face, de ex. a se folosi pentru navigarea aerian� civil�.) o alt� noutate este c� Galileo este capabil pentru c�utarea �i înregistrarea datelor, în mod compatibil cu sistemul Cospas-Sarsat.

Potrivit planurilor actuale, de-a lungul perioadei de dezvoltare ce �ine pân� în 2005, dac� s-ar construi o infrastructur� deservitoare terestr� minim�, s-ar pune pe orbit� 2-4 sateli�i artificiali. ESA a �i început construirea a dou� echipamente cosmice experimentale, nu în ultimul rând ca s� poate începe în termenul de timp folosirea frecven�ei pentru sistemul de satelit de navigare european. Sateli�ii ce mai r�mân se vor lansa, iar sistemul de sta�ii de urm�rire s-ar termina de extins pân� în 2008. Din încas�rile provenite din taxele de drept �i cele de concesie, sistemul se poate între�ine singur din punct de vedere economic.

Pentru programul Galileo, UE �i ESA au ales o form� nou� de organizare. Au înfiin�at în 2003 împreun� o societate cu sediul la Bruxelles (Galileo Joint Undertaking), pentru a c�ror realizare practic� a programului, a dezvolt�rii infrastructurii, r�spunde pentru integrarea sectorului privat �i al anun��rii concursurilor. Fa�� de Galileo un interes deosebit îl prezint� China, în afara ��rilor membre UE �i ESA: în octombrie 2003 China a aderat oficial la program �i deruleaz� negocieri �i cu alte state.

2.2.4.Sistemul DORIS

Vizavi de tehnica NAVSTAR respectiv GLONASS, la francezul DORIS (Doppler

Orbitography by Radio positioning Integrated in Satellite), semnalul nu este emis de pe satelit c�tre un receptor terestru, ci invers: sta�iile terestre c�tre satelit. Tocmai de aceea, prelucrarea datelor �i analizarea trebuie f�cute pe satelit, respectiv în centrul terestru aflat în leg�tur� cu el (Toulouse). Dotarea sta�iilor de urm�rire terestre sunt relativ simple. Aparatele de a 3-a genera�ie actual� cânt�resc 1,5 kg �i emit pe dou� frecven�e (2 GHz �i 400 MHz). Pe frecven�a mai mic� se moduleaz� identificatorul de sta�ie, informa�ii despre timp, date meteorologice �i al�i parametrii tehnici. Peste 30 de ��ri iau parte la programul de determinare al traiectoriei, iar num�rul sta�iilor îl dep��e�te pe 50. În fig. 2.3, sta�iile desemnate cu cerc sunt exploatate continuu, iar cele cu triunghi doar atunci când se poate vedea satelitul.

Page 13: Suport Curs GPS

13

Fig. 2.3 - Sta�iile de urm�rire terestre DORIS

DORIS func�ioneaz� pe principiul Doppler, m�soar� schimbarea de distan�� radial� a satelitului. Ceasul atomic a�ezat pe satelit asigur� m�surarea unei viteze de exactitate 0,3 mm/s, iar celor dou� frecven�e, înl�turarea efectului cauzat de ionosfer�. Toate acestea fac posibil� determinarea exact� a orbitei cu câ�iva centimetri.

DORIS nu este concurentul GPS-ului, c�ci nu este potrivit pentru determinarea continu� a locului, în schimb, în domeniul efectu�rii unor sarcini �tiin�ifice fundamentale, dep��e�te posibilit��ile GPS-ului. Domeniul de utilizare:

-Determinare exact� a orbitei (Topex/Poseidon, Jason-1, Spot, Envisat); -M�surarea oceanelor �i altimetrelor suprafe�elor; -Cercertarea planului de for��-greutate al P�mântului; -Urmarea mi�c�rii p�mântului; -Realizarea unui sistem de referin�� exact; -Examinarea mi�c�rii continentelor. DORIS func�ioneaz� din 1990, prin aceasta a contribuit cu 50 milioane m�sur�tori la

rezolvarea sarcinilr vie�ii �tin�ifice a lumii interna�ionale.

2.2.5.Sistemul PRARE

Sistemul PRARE (Precise Range And Range-rate Equipment) este unul dup� planurile �i execu�ia german�, exploatabil în domeniul de frecven�� Gigahertz, cu dou� c�i, capabil s� m�soare distan��, respectiv schimb�rile de distan�� (fig. 2.4). A fost pus pe orbita spa�ial� de c�tre Agen�ia Spa�ial� Europeana, pentru m�surarea de la distan�� a satel�ilor ERS-1, ERS-2, asupra satelitului rusesc METEO-3, satelitul de sarcinile ini�iale, a fost a�ezat pe orbit� ca o unitate independent�. Asem�n�tor lui DORIS, pe puntea superioar�, cu altimetrul se poate m�sura distan�a de la suprafa�a oceanului pân� la satelit cu o exactitate mare. (Pentru c� orbita satelitului este cunoscut�, distan�a suprafe�ei m�rii este calculabil� din geocentru.) O diferen�� esen�ial� de sistemele GPS �i DORIS, c� m�surarea distan�ei este aici din dou� drumuri. Semnalul este pornit de pe satelit, receptorul terestru îl preia, apoi îl retrimite spre satelit. Antena terestr� urm�re�te continuu satelitul de-a lungul evolu�iei. Este exploatat sistematic din 1995.

Frecven�ele utilizate de unda transportoare: 8,5GHz în banda de frecven�� X �i 2,2 GHz în banda S. Asem�n�tor GPS-ului �i aici se efectueaz� m�sur�tori cod �i m�sur�tori faz�. Marja de exactitate a m�sur�torii cod este de 3 cm, iar la m�sur�toarea faz� folosind „strecurarea” frecven�ei Doppler este de 0,4 mm/s.

Page 14: Suport Curs GPS

14

Fig. 2.4 - Instala�ia unei sta�ii PRARE �i re�eaua de urm�rire terestr� Instala�ia de m�surare la distan�� este calibrat� cu ajutorul m�sur�torii laser de distan�� în

Potsdam, iar exactitatea o atinge pe cea a lui SLR (Satellite Laser Ranging), dar este cu atât mai efectiv�, pentru c� m�sur�toarea nu este împiedicat� de nori. Sta�ia central� se afl� în Oberpfaffenhofen, la 30 km de München.

Page 15: Suport Curs GPS

15

2.3.Sistemul NAVSTAR GPS

2.3.1.Pozi�ia sistemul NAVSTAR GPS în cadrul lucr�rilor geodezice �i topografice

Datorit� particularit��ilor tehnice pe care le prezint� tehnologia GNSS prin sistemul de

pozi�ionare global� – NAVSTAR GPS, aceasta ofer� o serie de posibilit��i de lucru în cadrul lucr�rilor geodezice �i topografice.

Sistemul de pozi�ionare global� ofer� posibilitatea realiz�rii re�elelor geodezice na�ionale �i interna�ionale, realiz�rii �i îndesirii re�elelor de sprijin, realizarea re�elelor de ridicare a detaliilor. Se pot realiza �i o serie de ridic�ri speciale - trasarea unor elemente de construc�ii, reperaj fotogrammetrie, urm�rirea comport�rii în timp a diferitelor construc�ii, etc. în sectorul forestier, introducerea tehnologiei GPS va fi pe viitor o solu�ie pentru o serie de probleme referitoare la introducerea cadastrului forestier �i la amenajarea p�durilor. Având în vedere faptul c� ridic�rile fotogrammetnce se vor realiza pe viitor cu succes datorit� dezvolt�rii tehnologiei ob�inerii fotogramelor digitale �i respectiv a logisticii aferente, ca urmare problema reperajului fotogrammetrie va fi rezolvat� într-o oarecare m�sur� cu ajutorul tehnologiei de pozi�ionare global�. De asemenea, identificarea reperilor distru�i, principial poate fi realizat� folosind tehnologia de pozi�ionare global� GPS.

2.3.2.Structura sistemului de pozi�ionare global� NAVSTAR GPS

Sistemul de pozi�ionare global� NAVSTAR GPS s-a pus în mi�care începând cu anul 1973, sub coordonarea Joint Program Office din cadrul U.S. Air Force Command's, Los Angeles Force Base, fiind la origine un sistem de pozi�ionare realizat în scopuri �i pentru utilizare militar�, care a devenit în scurt timp accesibil �i sectorului civil, c�p�tând o utilizare extrem de larg� în multe ��ri ale lumii, inclusiv în �ara noastr� dup� 1992.

Acest sistem de pozi�ionare global� func�ioneaz� pe principiul recep�ion�rii de c�tre utilizator a unor semnale radio emise de o constela�ie de sateli�i de naviga�ie, specializa�i, care se mi�c� în jurul P�mântului pe orbite circumterestre.

Sistemul a fost astfel proiectat încât permite ca în orice moment si oriunde pe suprafa�a P�mântului, un mobil aflat în mi�care sau în repaus, s� aib� posibilitatea ca utilizând un echipament adecvat, s� î�i poat� stabili în timp real pozi�ia �i viteza de deplasare pentru un mobil aflat în mi�care �i numai pozi�ia pentru un mobil aflat în repaus, într-un sistem de coordonate geocentric tridimensional, propriu sistemului de pozi�ionare GPS.

Sistemul de pozi�ionare GPS, este constituit din trei componente sau segmente principale care asigur� func�ionarea acestuia, dup� cum urmeaz�:

� Segmentul spa�ial, constituit din constela�ia de sateli�i GPS; � Segmentul de control, constituit din sta�iile de la sol, care monitorizeaz� întregul

sistem; � Segmentul utilizatorilor, compus din utilizatorii civili �i militari, care folosesc

receptoare GPS dotate cu anten� �i anexele necesare.

2.3.2.1.Segmentul spa�ial

Constela�ia de sateli�i GPS a fost proiectat� s� con�in� în faza final� un num�r de 24 de sateli�i (actualmente func�ioneaz� un num�r de 30 sateli�i), amplasa�i pe orbite aproximativ circulare fa�� de suprafa�a P�mântului. Planurile orbitale ale sateli�ilor au o înclina�ie de 55° fa�� de planul ecuatorial terestru, sateli�ii evoluând la o altitudine de cea. 20 200 km, câte 4 sateli�i în fiecare dintre cele 6 planuri orbitale. Fiecare satelit face o rota�ie complet� în jurul P�mântului în 12 ore siderale, respectiv în 11 ore �i 56 de minute locale, zilnic r�s�ritul �i apusul fiec�rui satelit lacându-se cu 4 minute mai devreme. Fiecare satelit are o durat� de func�ionare estimat� la cea7 ani, durat� care în general a fost dep��it�, asigurându-se astfel o siguran�� în plus în exploatarea sistemului.

Page 16: Suport Curs GPS

16

Segmentul spa�ial, care în prezent este complet, asigur� ca la orice or�, în orice loc pe suprafa�a P�mântului, indiferent de condi�iile meteorologice, de perioada din zi sau din noapte, s� se poat� recep�iona semnale radio de la minimum 4 sateli�i dar �i mai mul�i, 6 sau 8, sub un unghi de eleva�ie de 15° deasupra orizontului, condi�ii absolut necesare pentru pozi�ionare.

2.3.2.2.Segmentul de control Segmentul de control al sistemului GPS este constituit din sta�iile specializate de la sol

care actualmente sunt în num�r de cinci si sunt dispuse aproximativ uniform în jurul P�mântului, în zona ecuatorial� (Fig.2.5).

Cele 5 sta�ii la sol care formeaz� segmentul de control al sistemului de pozi�ionare GPS au urm�toarele clasific�ri �i atribu�ii:

-sta�ia de control principal� (Master Control Station), amplasat� la Colorado Springs în Statele Unite, centralizeaz� datele recep�ionate de la sateli�i de sta�iile monitoare de la sol, prelucreaz� aceste date pentru prognozarea orbitelor sateli�ilor (efemeridelor), �i execut� calculul corec�iilor acestora precum �i ale ceasurilor, date, care apoi se transmit la sta�iile de control ale sistemului pe care acestea le încarc� la segmentul spa�ial, sub o forma care constituie mesajul de naviga�ie, recep�ionat de utilizatori; -sta�iile monitor ale segmentului de control sunt amplasate dup� cum urmeaz�: insula Hawai (estul oceanului Pacific), insula Kwajalein (vestul oceanului Pacific), insula Diego C�reia (vestul oceanului Indian) si insula Ascension (oceanul Atlantic) Fiecare dintre aceste sta�ii împreun� cu sta�ia principal� recep�ioneaz� permanent semnalele de la sateli�ii vizibili, înregistreaz� datele meteorologice si parametru îonosferici pe care le transmit pentru prelucrare la sta�ia principal�; -sta�iile de control la sol amplasate lâng� sta�iile monitor din insula Kwajalein, insula Diego Garcia �i insula Ascension �i care de fapt sunt antene la sol cu ajutorul c�rora se realizeaz� leg�tura permanent� cu sateli�ii sistemului �i pun care se transmit efemeridele, corec�iile orbitelor �i ale ceasurilor atomice, precum �i alte date necesare bunei func�ion�rii a sistemului

Pentru calculul efemeridelor precise, necesare în special prelucr�rii m�sur�torilor GPS cu utilizare în geodezie-geodinamic�, se folosesc m�sur�tori �i de la alte cinci sta�ii terestre.

Fig. 2.5 - Sta�iile de control ale sistemului Global Positioning System (GPS)

Master Control and Monitor Station Network

Page 17: Suport Curs GPS

17

2.3.2.3.Segmentul utilizatori

Acest segment e constituit din totalitatea utilizatorilor de�in�tori de receptoare GPS cu anten�, în func�ie de calit��ile receptorului �i antenei, rezultând acurate�ea preciziei de pozi�ionare sau a elementelor de naviga�ie Receptoarele geodezice simt receptoarele cele mai precise �i opereaz� cu lungimile de und� purt�toare L1 �i L2 precum �i codul C/A sau P.

45%

27%

16%

7%

5%

Naviga�ia maritim� �i fluvial�

Naviga�ie �i transport

terestru

Naviga�ie aerian�

Utilizatori militari

Geodezie �i cartografie

Fig. 2.6 - Utilizatorii tehnologiei GNSS la nivelul anului 2000

Dac� la nivelul anului 1990 existau cea 9000 de utilizatori GPS. la nivelul anului 2000 se estimau cea 500 000 utilizatori GPS care pe grupe mari de activit��i sunt prezentate în figura nr 2

Naviga�ia maritim� �i fluvial� .......................... 225000 receptoare; Naviga�ie �i transport terestru ...........................135000 receptoare; Naviga�ie aerian� ................................................80000 receptoare; Utilizatori militari ...............................................35000 receptoare; Geodezie �i cartografie .......................................25000 receptoare. Din analiza datelor din fig. ... se observ� faptul c� cca 50% din utilizatorii tehnologiei

GNSS sunt militarii.

Tipuri de receptoare

Receptoarele se pot clasifica dup� cum urmeaz�: A. în func�ie de m�rimile observabile cu care pot opera Receptoare care opereaz� cu codul C/A. Aceste receptoare fac parte din categoria celor

numite generic de naviga�ie. Recep�ionarea semnalului de la sateli�i se realizeaz� pe 4-12 canale. Determinarea pozi�iei se face fie în sistem bidimensional, fie dup� latitudine �i longitudine, fie în sistem tridimensional (3D) latitudine, longitudine �i în�l�imi elipsoidale pe elipsoidul WGS84. Pozi�ia mai poate fi prezentat� �i sub form� de coordonate UTM, UPS, etc., precizia de pozi�ionare este în medie de aproximativ de 15m. Majoritatea acestor receptoare au posibilitatea de a înregistra traseele de naviga�ie �i respectiv coordonatele aferente, într-o memorie intern� care prin intermediul unui port de comunicare poate fi desc�rcat�.

Receptoare care opereaz� cu codul C/A �i m�sur�tori de faz� pe unda purt�toare L1.

Majoritatea acestor receptoare au cel pu�in 12 canale, precizia de pozi�ionare ajunge pân� la 5 m,

Page 18: Suport Curs GPS

18

fiind îmbun�t��it� considerabil prin m�sur�torile de faz�. Datele culese pot fi stocate în memoria intern�, prin postprocesarea ulterioar� precizia de pozi�ionare este substan�ial îmbun�t��it�.

Receptoare care opereaz� cu codul C/A �i m�sur�tori de faz� pe unda purt�toare L1 �i L2. Prin tehnici speciale aceste receptoare m�soar� �i faza purt�toare L2 aplicând un procedeu de multistratificare a semnalului, care are ca efect restabilirea fazei undei purt�toare la jum�tate din lungimea de und�. Codul P nu trebuie cunoscut deoarece el se pierde la procesare. Faza purt�toare L2 este apoi folosit� în combina�ie cu L1 pentru reducerea influen�ei ionosferei asupra semnalului. Ca urmare se ob�ine o cre�tere considerabila a preciziei de determinare a bazelor lungi.

Receptoare care opereaz� cu codul C/A, codul P (Y) �i m�sur�tori de faz� pe unda

purt�toare L1. Aceste receptoare au fost aplicate ini�ial pentru aplica�ii militare, din 1989 fiind accesibile �i utilizatorilor civili, acest tip de receptor este capabil s� m�soare cu precizie decimetric� baze lungi de pân� la 100 km sau baze cu lungimi medii (20 km) în mai pu�in de dou� ore.

Receptoare care opereaz� cu codul C/A, codul P (Y) �i m�sur�tori de faz� pe unda

purt�toare L1 �i L2. Aceste receptoare înglobeaz� tehnologia de vârf în ceea ce prive�te componentele constructive cât �i metodele cele mai avansate de filtrare �i procesare a semnalului. Cu acestea se pot determina cu precizie centimetric� baze de 80-100 km, foarte rapid.

În afar� de capacitatea de recep�ie �i prelucrare a semnalului receptoarele GPS pot avea diverse îmbun�to�iri constructive pentru cre�terea performan�elor �i eficientizarea utiliz�rii acestora, cum ar fi: posibilitatea recep�ion�rii corec�iilor diferen�iale DGPS transmise prin radio, GSM sau Internet de la sta�iile permanente. Posibilitatea recep�ion�rii corec�iilor diferen�iale transmise de sateli�ii geosta�ionari din re�elele WAAS sau EGNOS.

B. în func�ie de precizia asigurat� Receptoare navigatoare denumite generic GPS-uri de mân� (handheld GPS) aceste

receptoare lucreaz� numai cu codul C/A modulat pe L1. Recep�ionarea semnalelor se face pe 8-12 canale. Precizia lor este de 15m EPE. Majoritatea modelelor mai noi au �i posibilitatea recep�ion�rii corec�iilor DGPS de la sta�ii terestre sau de la sateli�ii din re�elele WAAS sau EGNOS. În acest caz se observ� o cre�tere semnificativ� a preciziei 1-3 m. Pe lâng� func�ia clasic� de navigare aceste receptoare mai prezint� o serie întreag� de facilit��i cum sunt: memorarea coordonatelor �i atributelor pentru un num�r limitat de puncte, înregistrarea traseelor navigate (coordonate, altitudine, azimute, vitez�, timp), busol� electronic�, altimetru, calculator astronomic, dirijarea pilotului automat, etc. Alimentarea se face fie cu acumulatori fie de la surse externe. Antena poate fi încorporat� sau extern� deta�abil�. Transferul de date în �i din memoria intern� a navigatorului se face prin intermediul unui port de comunica�ii. Exist� echipamente dedicate utiliz�rii pentru autovehicole (automotive GPS) sau pentru ambarca�iuni (marine GPS).

Receptoare OEM numite de obicei motoare GPS (GPS engine) sunt proiectate pentru a intra în coresponden�a unor sisteme complexe care au nevoie fie de determinarea în mod continuu a pozi�iei în care se afl� la un moment dat fie au nevoie de un semnal de timp foarte precis �i sincronizat. Receptoarele au între 12 �i 24 de canale �i lucreaz� atât cu codul C/A cât �i cu m�sur�tori de faz� pe L1, iar unele dintre ele �i pe L2. Exist� �i pentru acest tip de receptoare posibilitatea de a recep�iona corec�ii diferen�iale DGPS sau SBAS, iar unele dintre ele pot recep�iona �i procesa �i semnalele de la sateli�ii GLONASS. Precizia acestor receptoare variaz� de la 5-8 m în cazul naviga�iei pân� la centimetri în cazul postproces�rii diferen�iale. Aceste receptoare sunt produse în diferite forme: cip GPS (chipset) �i/sau modul GPS (board) pentru aplica�ii OEM, receptor ata�abil direct la un port USB, receptor integratCompact Flash, receptor integrat Mini-Mouse, receptor ata�abil la PDA, receptor ata�abil via Bluetooth.

Receptoare profesionale topografice – L1 cod �i faz�. Aceste receptoare proceseaz� codurile C/A �i P �i fac deasemenea m�sur�tori de faz� pe L1. Precizia lor se încadreaz� între 5 m (autonom), 25 cm (timp real-diferen�ial) �i 1 cm+2ppm (postprocesare diferen�ial�). Receptoarele au între 12 �i 22 de canale, unele dintre ele având posibilitatea de a recep�iona �i

Page 19: Suport Curs GPS

19

procesa �i semnale de la sateli�ii GLONASS. Pot lucra �i în timp real, cu corec�ii diferen�iale recep�ionate prin modem sau telefon GSM. Pot avea antena încorporat� în aceea�i carcas� cu receptorul, tastatura, ecranul �i bateriile, sau toate sau o parte din aceste componente pot fi separate �i conectate între ele prin cabluri sau porturi infraro�ii sau Bluetooth.

Receptoare geodezice L1, L2 cod �i faz� utilizeaz� codurile C/A �i P (respectiv Y atât timp cât AS este activ) �i fac m�sur�tori de faz� pe L1 �i L2. Receptoarele au 12-40 canale care permit recep�ionarea semnalelor de la sateli�ii GPS, GLONASS, WAAS, EGNOS, MSAS. Precizia lor este de 5 m (autonom), 5 cm (timp real - diferen�ial) �i 5 mm+0.5ppm (postprocesare diferen�ial�). Receptoarele pot lucra în timp real, cu corec�ii diferen�iale recep�ionate prin modem sau telefon GSM. Constructiv, receptoarele pot fi compacte, antena, receptorul, tastatura, ecranul �i bateriile încorporate în aceea�i carcas�, sau componentele pot fi separate �i conectate între ele prin cabluri sau porturi cu infraro�u sau Bluetooth.

C. Sta�ii permanente: Receptoarele folosite pentru sta�ii permanente se încadreaz� în categoria celor care fac

m�sur�tori de cod �i faz� pe ambele frecven�e L1 �i L2. Antenele utilizate în acest caz sunt de tipul choke ring. Receptoarele au posibilitatea conect�rii la senzori meteo �i la senzori de înclinare. De asemenea sunt prev�zute cu un port special pentru generarea semnalului de timp. Majoritatea receptoarelor au posibilitatea conect�rii directe la re�ele locale (LAN) sau la Internet. Transmisia datelor, respectiv stocarea lor, se poate face fie direct, fie prin intermediul conect�rii la un PC. Administrarea sta�iei poate fi f�cut� fie local, fie la distan�� (remote control) prin intermediul programelor specializate. Un caz special îl constituie receptoarele montate solitar cu elementele podurilor, cl�dirilor, construc�iilor hidrotehnice, pentru urm�rirea în timp real a deplas�rilor acestora. Tot aici trebuie men�ionate sta�iile permanente de monitorizare a deplas�rilor crustale.

D. Receptoare pentru controlul utilajelor. Pentru ghidarea utilajelor terasiere sau agricole se utilizeaz� receptoare cu simpl� sau dubl� frecven�� care lucreaz� în timp real. Receptoarele au 12-24 de canale, iar precizia de pozi�ionare este de 1-30 cm (timp real - diferen�ial). Cu ajutorul programelor specializate �i a servomecanismelor se poate asigura deplasarea utilajelor pe traiectorii predefinite sau executarea s�p�turilor �i/sau umpluturilor pân� la cotele stabilite.

Modele constructive de receptoare GNSS

Receptorul TRIMBLE R8 GNSS Model 3 Caracteristici principale: -Performante unice de urmarire a satelitilor, cip Trimble Maxwell 6 cu 220 canale,

configurabil de la distanta, rata de masurare 20Hz

Fig. 2.7 - Receptorul TRIMBLE R8 GNSS Model 3

Page 20: Suport Curs GPS

20

Trimble R8 GNSS este un ansamblu compact ce con�ine un receptor GNSS, ce opereaz� �i pe frecven�ele transmise de genera�ia III-a de sateli�i, respectiv frecven�a L2C �i L5. De asemenea, noul receptor Trimble R8(Model 3) receptioneaza si semnalul transmis de cei doi sateliti de testare a sistemului GALILEO si este pregatit sa opereze cu acest sistem satelitar.

Tehnologia Trimble R-Track permite eliminarea efectelor erorilor multipath cu eficienta ridicata, si ini�ializ�ri foarte rapide(sub 10 secunde). Trimble R-Track impreuna cu noua functie Signal Prediction™ permit efectuarea masurarilor in timp real chiar si atunci cand corectiile diferentiale RTK sunt receptionate cu intreruperi. Tehnologia Trimble Maxwell ajut� la urm�rirea riguroas� a sateli�ilor(GPS : GLONASS ; GALILEO) �i permite efectuarea m�sur�torilor si în condi�ii ostile m�sur�rilor satelitare(în apropierea cl�dirilor, sub arbori, etc).

Cip Maxwell 6 cu 220 de canale va permite receptia semnalelor celor 32 de sateliti din sistemul GALILEO care va intra în func�iune probabil la sfâ�itul anului 2012. �i acest aspect dovede�te faptul c� investi�ia f�cut� în aceste receptoare, va r�mîne viabil� mult timp de acum înainte.

Receptorul Trimble R8 este proiectat s� func�ioneze ca un sistem integrat în masuratorile terestre. Datele GNSS �i datele provenite de la instrumentele optice(sta�ii totale, nivele digitale) pot fi prelucrate în mod unitar într-un singur fi�ier cu ajutorul programului Trimble Survey Controller instalat în unitatea de control TSC2 sau TCU.

Programul de culegere �i gestionare a datelor Trimble Survey Controller ruleaz� �i în limba Român�.

Noul protocol CMRx realizeaza o compresie maxima a corectiilor diferentiale pentru optimizarea lungimii de banda si permite utilizarea tuturor semnalelor GNSS (GPS; GLONASS; GALILEO).

Astfel initializarea si masurarea punctelor este mai rapida iar precizia de pozitionare mult mai ridicata.

Caracteristica unica Trimble WEB UI™ permite accesul si monitorizarea de la birou a receptorului Trimble R8 GNSS. Asadar utilizatorul are posibilitatea de a configura receptorul si de a descarca datele pentru postprocesare direct de la birou.

Receptorul Trimble R8 VRS

Receptorul Trimble R8 VRS este un ansamblu compact ce contine un receptor GNSS ce opereaza �i pe frecven�ele transmise de genera�ia III-a de sateli�i, respectiv frecven�a L2C �i L5. Antena si modemul radio sau GSM sunt inglobate în aceea�i carcas�.

Fig. 2.8 - Receptorul Trimble R8 VRS

Acest sistem are implementata tehnologia Trimble R-Track pentru eliminarea efectelor de multipath, recunoaste semnalele transmise de sistemele satelitare GPS – GLONASS.

Page 21: Suport Curs GPS

21

Utilizat ca receptor mobil acesta este robust, usor, cablurile au fost eliminate complet pentru asigurarea unor conditii de lucru in teren cât mai bune. Utilizatorul poate sa foloseasca unitatea Trimble R8 VRS atât ca receptor mobil(RX) cât si ca receptor fix(TX) in functie de condi�iile inpuse de operator.

Sistemul Trimble R8 VRS este proiectat sa functioneze ca un sistem integrat in masuratorile terestre. Datele GPS si datele provenite de la instrumentele optice(Statii Totale, Nivele Digitale) pot fi prelucrate in mod unitar intr-un singur fisier cu ajutorul programelor Trimble Survey Controller instalate în unitatea de controrl TSC2 sau TCU.

Programul de culegere de date Trimble Survei Controler ruleaz� �i în limba Român�. Comunica�ia prin radio se efectueaz� pe banda de 430-450 MHz alocat� �i aprobat� de

Inspectoratul General Pentru Comunica�ii �i Tehnologia Informa�iei. Formatele de date CMR+ RTCM 2,3 RTCM 3,1 16NMA prin care comunica sunt

formate standard si ofer� posibilitatea de a comunica si cu alte tipuri de receptoare, sunt perfect compatibile cu formatele de date prin care comunica serviciul ROMPOS administrat de Agentia Nationala de Cadastru si Publicitate Imobiliar�. Receptorul Trimble R7 GNSS

Receptorul Trimble R7GNSS este un ansamblu modular ce contine un receptor GNSS, o

antena externa Zephir Model 2 sau antena Zephir Geodetic Model 2. Putem opta pentru oricare antena in functie de solutia aleasa pentru setarea receptorului(BAZA sau ROVER). Aceste antene care sunt de ultima generatie receptioneaza semnalele GPS L1 L2 L5 – GLONASS L1 L2 L3 – GALILEO E1 E2 E5 E6. Sistemul are implementata tehnologia Trimble Maxvell pentru eliminarea efectelor de multipath. Radioul UHF si bateriile sunt inglobate în aceeasi carcas� cu receptorul.

Receptorul Antena externa Antena extern� Trimble R7GNSS Zephir Model 2 Zephir Geodetic Model 2

Fig. 2.9 - Sistemul Trimble R7GNSS

Utilizat ca receptor mobil, este dotat cu antena zephir 2, montat pe jalon, receptorul se

afla intr-un rucsac iar legatura cu unitatea de control se realizeaz� prin Bluetooth, iar cu antena prin cablu.

Utilizat ca baza, este dotat cu antena zephir geodetic si este montat pe trepied. Receptorul BAZ� poate emite corec�iile diferen�iale �i prin internet via GSM/GPRS, prin unitatea de control TSC2.

Page 22: Suport Curs GPS

22

Datele GPS si datele provenite de la instrumentele optice(Statii Totale, Nivele Digitale) pot fi prelucrate in mod unitar intr-un singur fisier cu ajutorul programelor Trimble Survey Controller instalate în unitatea de control TSC2.

Programul de culegere date Trimble Survey Controller ruleaz� �i în limba Român�. GPS-urile Trimble R7 GNSS receptioneaza semnalele L2C si L5 transmise de generatia a

III-a de sateliti, achizitionarea acestor receptoare asigura investitia si pentru urmatorii ani. Comunica�ia prin radio se efectueaz� pe banda de 430-450 MHz alocat� �i aprobat� de

Inspectoratul General Pentru Comunica�ii �i Tehnologia Informa�iei. Formatele de date CMR+ RTCM 2,3 RTCM 3,1 16NMA prin care comunica sunt

formate standard si ofer� posibilitatea de a comunica si cu alte tipuri de receptoare, sunt perfect compatibile cu formatele de date prin care comunica serviciul ROMPOS administrat de Agentia Nationala de Cadastru si Publicitate Imobiliar�.

Receptorul Trimble R6 GNSS

Receptorul GPS Trimble R6 este un sistem upgradabil, compact ce opereaz� pe 72

canale. Antena, receptorul �i acumulatorul sunt înglobate în aceea�i carcas�. Echipat cu tehnologia Trimble R-Track permite recep�ia semnalelor de la sateli�ii

GLONASS ce îmbun�t��esc solu�ia sistemului GPS iar astfel se pot ob�ine rezultate mai bune în condi�ii ostile m�sur�rilor satelitare.

Fig. 2.10 - Receptorul GPS Trimble R6

Utilizat ca receptor mobil acesta este robust, u�or iar cablurile au fost eliminate complet pentru asigurarea unor condi�ii de lucru cât mai bune în teren. Utilizatorul poate s� foloseasc� unitatea Trimble R6 atât ca receptor mobil(RX) cât �i ca receptor fix(TX) în func�ie de condi�iile impuse de operator. Receptorul BAZ� poate emite corec�iile diferen�iale prin radio sau prin internet via GSM/GPRS.

GPS–ul Trimble R6 este proiectat s� func�ioneze într-un sistem integrat de m�sur�tori terestre precum Trimble I.S(Trimble Integrated Surveying™) sistem patentat de Trimble. Datele GPS �i datele provenite de la instrumentele optice pot fi stocate si prelucrate în mod unitar într-un singur fi�ier cu ajutorul programului Trimble Survey Controller instalat în unitatea de control TSC2 sau TCU. Programul de culegere a datelor Trimble Survey Controller ruleaz� în limba Român�.

Conexiunea prin radio se realizeaza pe banda de frecvente de 430-450 MHz aprobat� de Inspectoratul General pentru Comunica�ii �i Tehnologia Informa�iei.

Formatele de date CMR+, RTCM 2,3 RTCM 3,1 16NMA pentru corec�iile diferen�iale sunt formate standard �i ofer� posibilitatea de a comunica �i cu alte tipuri de receptoare. Sunt

Page 23: Suport Curs GPS

23

perfect compatibile cu formatele de date transmise de Agen�ia Na�ional� de Cadastru �i Publicitate Imobiliar� în cadrul re�elei na�ionale de sta�ii permanente prin serviciul ROMOS.

Receptorul Trimble R5 GNSS

Receptorul Trimble R5 este un ansamblu modular ce contine un receptor GNSS si poate fi conectat la o antena externa Zephir – in cazul masuratorilor RTK sau la antena Zephir Geodetic in cazul masuratorilor statice. Putem opta pentru oricare antena in functie de solutia aleasa pentru masuratori.

Receptorul are implementata tehnologia Trimble Maxvell pentru receptia semnalelor GPS si GLONASS si care asigura eliminarea efectelor de multipath.

Fig. 2.11 - Receptorul Trimble R5

Utilizat ca receptor mobil, in masuratori RTK este dotat cu antena zephir, este montat pe

jalon, receptorul se afla intr-un rucsac iar legatura cu unitatea de control se realizeaz� prin Bluetooth iar cu antena prin cablu.

Utilizat ca baza, in masuratori statice este dotat cu antena zephir geodetic si este montat pe trepied. Receptorul ca baza poate fi setat si pentru emiterea corectiilor diferentiale prin radio extern.

Receptoarele Trimble R5 sunt proiectate sa functioneze ca un sistem integrat in masuratorile terestre. Datele GNSS si datele provenite de la instrumentele optice (statii totale,nivele digitale) pot fi inregistrate intr-un singur fisier cu ajutorul programelor Trimble Survey Controller sau Trimble Access instalate în unitatea de controrl TSC2.

Programul de culegere date Trimble Survei Controler si Trimble Access ruleaza ai în limba Romana.

GPS-urile Trimble R5 receptioneaza semnalele L2C transmise de generatia a III-a de sateliti.

Comunicatia prin radio se efectueaza pe banda de 430-450 MHz alocata ai aprobata de Inspectoratul General Pentru Comunicatii si Tehnologia Informatiei.

Page 24: Suport Curs GPS

24

Receptorul Trimble R4 GNSS

Receptorul GNSS Trimble R4 este un sistem compact ce opereaza pe 72 canale. Antena, receptorul si acumulatorul sunt inglobate in aceeasi carcasa.

Echipat cu tehnologia Trimble R-Track permite receptia semnalelor de la satelitii GLONASS ce imbunatatesc solutia sistemului GPS iar astfel se pot obtine rezultate mai bune in conditii ostile masurarilor satelitare.

Fig. 2.12 - Receptorul GNSS Trimble R4 Trimble R4 poate fi folosit atat ca receptor fix cat si ca receptor mobil in cadrul

masuratorilor cinematice in timp real cu transmisia/receptia datelor prin Radio sau GSM/GPRS. De asemenea, utilizatorii sistemului Trimble R4 pot efectua si masuratori RTK si VRS folosind reteauna nationala de statii permanente. Utilizat ca receptor mobil acesta este robust, usor iar cablurile au fost eliminate complet pentru asigurarea unor conditii de lucru cat mai bune in teren.

Ca unitate de control pentru Trimble R4 se foloseste Trimble Recon. Unitatea de control Trimble Recon stocheaza date si dirijeaza receptorul prin intermediul

programului Trimble Digital Fieldbook care ruleaza si in limba Romana. Corectiile diferentiale transmise de serviciul ROMPOS sau de alt receptor fix care

transmite corectii diferentiale prin internet pot fi accesate prin folosirea unui telefon mobil ce se poate conecta prin Bluetooth la unitatea de control.

Formatele de date CMR+, RTCM 2,3 RTCM 3, 16NMA pentru corectiile diferentiale sunt formate standard si ofera posibilitatea de a comunica si cu alte tipuri de receptoare. Sunt perfect compatibile cu formatele de date transmise de Agentia Nationala de Cadastru si Publicitate Imobiliara in cadrul retelei nationale de statii permanente prin serviciul ROMPOS.

Trimble R3 GPS

COD: Trimble R3 GPS

Receptorul Trimble R3 este un sistem GPS cu o singura frecventa, produsa de liderul mondial in aceasta tehnologie.

Sistemul GPS Trimble R3 ofera o precizie milimetrica si este alcatuit dintr-un receptor cu o singura frecventa L1, o antena, o Unitate de control Recon, rezistenta si un program usor de utilizat.

Page 25: Suport Curs GPS

25

Fig. 2.13 - Receptorul Trimble R3 Trimble R3 rezista socurilor provocate de caderile libere din mana, poate functiona la

temperaturi extreme si conditii de umiditate ridicata, caracteristici care fac din receptorul Trimble R3 unul din cele mai robuste sisteme GPS pentru masuratori topografice si geodezice.

Trimble R3 ofera optiunile, performantele si reabilitatea unui sistem GPS performant in timp ce investitia pentru achizitionarea acestuia este deosebit de redusa si avantajoasa.

Foloseste sistemul de operare Microsoft Windows Mobile .Utilizatorul are posibilitatea sa instaleze si sa utilizeze pe unitatea de control si alte programe aditionale (Poket Word, Excel, etc) facand sistemul Trimble R3 deosebit de flexibil si potrivit pentru mai multe intrebuintari.

Programul de masuratori (culegere date) Trimble Digital Fieldbook are meniuri, optiuni si comenzi familiare, sunt usor de invatat si folosit.

Receptoare Topcon

Receptor Topcon GR-3

Receptorul Topcon GR-3, urmatoarea generatie de design al sistemului si tehnologie de urmarire este disponibila acum cu noul sistem radio digital UHF folosind tehnologie DSP. Acest proges tehnologic furnizeaza fiabilitate mai mare si performanta fata de de vechea tehnologie analogica UHF si stabileste noi standarde pentru performanta, precizie si design inovator.

Designul receptoarelor GPS a facut un salt enorm cu noul GR-3. Incepe cu 72 de canale universale care suporta toate semnalele de pozitionare satelitara curente si planificate. Apoi este antena de precizie micro-acordata capabila sa receptioneze toate semnalele de pozitionare G3 cu antena radio asamblata pe centru brevetata de Topcon pentru urmarire superioara a semnalelor si reducerea interferentelor.

Receptorul GR-3 are incorporat un sistem unic, dublu de comunicare, prezentand tehnologie celular si radio. Oferind tehnologie Spread Spectrum de 915 MHz intern Tx/Rx sau radio digital UHF, GR-3 poate servi fie ca baza RTK sau sistem rover. Optional, utilizand sistemul cu modem de comunicare intern GSM/GPRS/CDMA prin slotul de card SIM usor accesibil, un utilizator isi poate extinde sfera dincolo de capabilitatile radio sau poate utiliza ambele receptoare ca sisteme rover fara o baza fixa sau sistem retea.

Este primul receptor G3( GPS, Glonass, Galileo) GNSS din lume. Trasaturi GR-3:

Radio UHF sau Spread Spectrum, Design robust avansat al sistemului, Comunicare celular optionala intern GSM/GPRS/CDMA, 72 canale universale de urmarire, Tehnologie Bluetooth Wireless, Urmarire Satelitara G3 (GPS, Glonass, Galileo).

Page 26: Suport Curs GPS

26

GR-3 promoveaza accesul usor la cardul de memorie SD si baterii duble care pot fi schimbate pentru operatiuni continue nelimitate. Tehnologia interna Bluetooth Wireless furnizeaza utilizatorilor GR-3 avantajul unui sistem fara cablu cu orice controler de teren Topcon.

Sistemul GPS Topcon GR-3 Pachetul produsului: GR-3 Baza si Rover:Doua GR-3 915

Fig. 2.14 - Sistemul GPS Topcon GR-3

Receptor GR-3, Patru baterii reincarcabile, Jalon de 2m

Receptor GRS -1 Primul receptor GNSS din lume care indeplineste si functia de controler de teren, cel mai

mic si usor receptor rover, precizie RTK de 1cm, receptor cu dubla frecventa, 72 de canale GPS+GLONASS, receptor rapid - 100 Hz, telefon celular integrat (GSM, CDMA), procesor XScale de 806MHz, display luminous, touch-screen, camera integrata; busola, sisitem de operare Windows Mobile 6.1, bluetooth incorporate tehnologie wireless si conectivitate LAN Wireless.

Fig. 2.15 - Receptor GRS -1 Fig. 2.16 - Busol� magnetic� intern�

Page 27: Suport Curs GPS

27

Topcon, compania care a adus primul receptor integrat GPS, aduce acum primul receptor GNSS integrat care este si receptor si controller.

Accesibil si expansibil-manual sau pe jalon. Functii multiple- ridicari topografice- cartografiere-navigare-comunicare.

Noul GRS-1(Geodetic Rover System) de la Topcon este primul sistem rover RTK din lume activat pe retea de constelatie dubla. Este primul receptor GNSS manevrabil si controller de teren avand un procesor rapid, memorie marita, camera incorporata si busola digitala. De asemenea sunt integrate slot pentru card de memorie SD, modem optional GSM sau CDMA intern si conectivitate prin LAN Wireless si tehnologie wireless Bluetooth. GRS-1 realizeaza trei scopuri principale si evolutive pentru un receptor GNSS: dimensiuni mici, greutate minima si disponibilitate. Furnizeaza capabilitate DGPS printr-o antena interna L1, perfect pentru GIS si navigare. Se poate trece instant la frecventa dubla care ofera o precizie RTK centimetrica/ constelatie dubla GNSS adaugand un jalon din fibra de carbon cu antena externa PGA-1 apoi se poate face conexiunea la reteaua GNSS locala prin modem intern. Ca un beneficiu adaugat, GRS-1 poate fi folosit ca si sistem receptor static cu post procesare.

Camera Integrata 2.0 Megapixel GRS-1 este dotat cu o camera de 2.0 megapixeli cu focusare automata pentru poze.

Pozele pot fi stocate cu ajutorul memoriei Flash de 1GB sau se poate folosi slotul de card SD exterior pentru memorie in plus

Busola Magnetica Interna Folosind busola cu pozitionarea GNSS, busola magnetica permite masuratori in plus care

pot fi efectuate dintr-un singur loc. Memorie in plus GRS-1 este incarcat cu memorie. Insa daca este nevoie de mai mult, slotul de card SD si

functionalitatea mini USB Host poate furniza memorie in plus. Aceasta functionalitate permite memorie extinsa si transfer usor de fisiere prin driverele USB flash sau carduri de memorie SD.

Fig. 2.17 - Camera Integrata Fig.

2.18 - Memorie Fig. 2.19 - Conector de 2.0 Megapixel extern� expansiune

Conector de expansiune

Portul de expansiune impotriva apei permite adaugarea unitatii RH-1. RH-1 va permite receptorului GRS-1 sa comunice cu statii de baza pe unde radio pentru operatiuni RTK. Este compatibil cu toate tipurile radio precendente care sunt, in prezent, utilizate cu sistemele Topcon GNSS. Aceasta include Digital UHF, Spread Spectrum si unde radio UHF de la sistemele Topcon precedente.

Trasaturile includ: Interfata grafica mare, Interfata intuitiva, Cautare grafica, Administrare si stocare rapida a joburilor, Camera Integrata

Page 28: Suport Curs GPS

28

Receptoare Topcon Hiper Pro

Receptoare Topcon Hiper Pro, Baza �i Rover

Designul inovator integreaza un radio transmitator UHF in receptorul de baza, eliminand necesitatea de radiouri si baterii externe. Nu sunt motive de ingrijorare in privinta interferentei undei radio UHF deoarece tehnologia Topcon Free Channel Scan detecteaza semnale radio disruptive si compenseaza schimband automat canalele permitand lucrul intreaga zi cu incredere in sistemul HiPer Pro.

Fig. 2.20 - Receptor Topcon Hiper Pro Fig. 2.21 - Receptoare Topcon Hiper Lite Plus

Trasaturi HiPer Pro: Design fara cabluri, Unda radio UHF de raza mare - acoperire pana la 6.43 km, Design

compact si usor, Antena pentru receptor integrata, Frecventa dubla, constelatie dubla RTK GPS + urmarire, Memorie interna Flash Card cu o capacitate de 1024 MB, Comunicare Bluetooth, Semnal GPS/GLONASS L1/L2 HiPer Pro utilizeaza tehnologie wireless avansata Bluetooth pentru a oferi un sistem fara cabluri care apare la multe statii de baza. Nu mai este necesara preocuparea cu cabluri incalcite si fragile de la bateriile exterioare, antene si radio RTK, deoarece HiPer Pro furnizeaza un sistem complet, integrat RTK GPS. Cu HiPer Pro se transporta mai putin echipament in teren si mai putin echipament de uitat la birou. Nimic nu poate fi mai usor.

Receptoare Topcon Hiper Lite Plus

Renunta la incurcaturile cu cabluri si mareste productivitatea cu Topcon HiPer Lite Plus.

Numai Topcon permite adaugarea intregii retele satelitare GLONASS, furnizand solutii mai bune care permite uitlizatorului sa lucreze cand altii nu pot. Advanced Multipath Reduction (AMR) si urmarirea cooperativa ajuta utilizatorul sa obtina initializarea mai repede si sa o mentina mai mult in conditii dificile de lucru. Pentru ca Hiper Lite Plus este 100% fara cabluri, punerea in statie este mai rapida si nu exista o cutie plina de cabluri care trebuie intretinuta - doar pozitionare precisa GPS+ care lucreaza pentru utilizator.

Page 29: Suport Curs GPS

29

Caracteristicile receptorului HiPerLite Plus.

Punere in statie rapida - trepied, ambaza si Hiper Lite +, Roverul fara cablu functioneaza cu tehnologie wireless Bluetooth echipat cu controler de teren, Radio Spread Spectrum integrat functioneaza cu Hiper Lite + si rover Hiper Lite pana la o distanta de 2.5 km, Frecventa dubla GPS de 40 de canale plus disponibilitate GLONASS, AMR exclusiv si tehnologie de urmarire cooperativa. Secretul gamei HiPer Lite este tehnologia radio interna integrata, creata de Topcon specifica pentru receptoarele GPS de la Topcon, care permite crearea unui sistem integrat care nu necesita amalgamul tipic de cabluri. Designul avansat are incorporat un radio de performanta inalta de 915 Mhz Spread Spectrum care furnizeaza comunicare superioara fara interferente pana la 2.5 km pe teren. Combinat cu designul cu antena montata pe centru, Hiper Lite este un sistem de pozitionare robust de raza scurta.

Receptor Topcon Hiper L1 Pentru ridicari topografice statice sau colectare de date cinematice de baza, receptorul

Hiper-L1 GPS si software-ul Topcon Tools pentru post procesare ofera combinatia buna intre tehnologie si disponibilitate.

Fig. 2.22 - Receptor Topcon Hiper L1 Sistemul HiPer-L1 incorporeaza un receptor GPS, baterii litiu-ion si o antena de precizie

intr-o unitate compacta reprezentand configuratia perfecta a unui sistem GPS. Design compact si usor, Solutie GPS statica de frecventa simpla, Posibilitate de

imbunatatire la capabilitate RTK+GPS, Pana la 128Mb memorie Spre deosebire de alte sisteme statice GPS, Topcon HiPer-L1 poate fi imbunatatit la

frecventa dubla L1+L2 sau GPS+GLONASS cu un simplu cod care poate fi incarcat de utilizator. Daca utilizatorul decide sa treaca la RTK complet, Hiper L1 poate fi imbunatatit cu un radio intern PDL.

Receptor Topcon Hiper Ga Modelul de receptor Hiper Ga are capabilitate GPS standard de urmarire satelitara cu un

bonus adaugat care ofera posibilitatea de imbunatatire la urmarire satelitara GLONASS prin codul de activare OAF. Nu sunt necesare schimbari sau modificari de hardware. Hiper Ga poate fi folosit ca un sistem RTK format din baza si rover, fara cabluri sau ca doua receptoare rover de la o baza sau o retea GNSS prin radio sau comunicare celular.

Design inovator fara cabluri, Urmarire prin sistem satelitar GPS si GLONASS complet, Sistem avansat de comunicare radio digital, Tehnologie Bluetooth Wireless integrata, Panou GNSS puternic cu 40 de canale si operand pana la 20 Hz, Memorie interna care poate fi selectata si imbunatatita de utilizator, Design robust, rezistent la apa, testat in teren.

Hiper Ga ofera o solutie economica RTK care furnizeaza tehnologie, design wireless al sistemului si constructie robusta si rezistenta la apa.

Page 30: Suport Curs GPS

30

HiPer Gb are o functionalitate de hardware similara cu versiune Ga, dar numai cu capabilitatea de urmarire GPS si alternativ mai putine pentru imbunatatirea sistemului. Hiper Gb a fost creat ca un sistem rover economic, fara cabluri pentru aplicatii obisnuite cum ar fi trasari de cladiri, ridicari topografice sau ridicari topografice de terenuri mici. Sistemul Hiper Gb furnizeaza un sistem functional GPS RTK care poate fi folosit de asemenea pentru ridicari topografice statice.

Fig. 2.23 - Receptor Topcon Hiper G Fig. 2.24 - Receptor Topcon Hiper Gb Receptor Topcon Hiper Gb Design inovator, fara cabluri, Sistem de comunicare radio digital, Tehnologie Integrata

Bluetooth Wireless, Panou GNSS puternic cu 40 de canale si oprand pana la 20 Hz, Design robust, rezistent la apa, testat in teren.

Receptoare Topcon de Sine Statatoare GB-1000 and GB-500.

GB-1000 ofera un display LCD integrat si un panou de actionare. Acest display si interfata sunt ideale pentru verificarea situatiei satelitilor si receptoarelor, initializand operatiuni RTK de baza sau gestionarea operatiunilor topografice statice. GB-1000 are incorporat ecran LCD si tastatura. Aceasta interfata de utilizare este ideala pentru controlul urmaririi satelitilor si starii receptorului, pornirea masurarii RTK sau comandarea masurarii statice.

GB-1000 contine totodata slot pentru card de memorie Compact-Flash. Cu ajutorul interfatei USB, seriale si Ethernet sunt suportate aproape toate liniile de comunicatii, inclusiv LAN, WAN si conectarea la Internet. Posibilitatea unei memorii interne de pana la 1GB. Conector de antena Lemo usor conectabil. Cablu de antena de 4m livrat standard.

Toate optiunile receptorului, cum este alegerea semnalului, RTK, eliminarea multipath, etc. sunt disponibile prin sistemul Topcon OAF.

Datorita constructiei sale, GB-1000 este ideal pentru a fi utilizat drept receptor al statiei de referinta pentru masuratorile statice, insa este potrivit de asemenea pentru a fi utilizat drept statie de referinta RTK si ca aparatura Rover, indiferent daca este vorba de masuratori in modul static sau RTK. Impreuna cu antena "Choke ring CR-3", este receptorul ideal pentru statiile de referinta permanente. GB-500 este u�or, robust, design etans la apa pentru adaptabilitate maxima la conditiile neprielnice. Baterie camcorder integrata pentru 7 ore de functionare, detasabila, dou� baterii Lithium-Ion BT-60Q livrate standard, Posibilitatea alimentarii interne sau externe. Incarcator

Page 31: Suport Curs GPS

31

BC-29 livrat standard, 3 porturi seriale de comunicatii, port USB pentru transferul rapid de date, Cablu USB livrat standard, Livrat in cutie solida de plastic.

5 LED-uri (Minter) indica starea satelitilor, alimentarea si inregistrarea, posibilitatea unei memorii interne de pana la 1GB, conector de antena Lemo usor conectabil, cablu de antena de 4m livrat standard, toate optiunile receptorului, cum este alegerea semnalului, RTK, eliminarea multipath, etc. sunt disponibile prin sistemul Topcon OAF.

Fig. 2.25 - Receptoarele GB-1000 and GB-500

Datorita designului multifunctional, GB-500 este receptorul ideal pentru diverse aplicatii de geodezie.

Receptorul pentru masuratori Static poate fi pozitionat pe stativ cu antena Topcon GPS+ PG-A1 (sau PG-A5 pentru L1)

Receptorul RTK base poate fi pozitionat fie pe stativ, fie in cutia Topcon Base. Receptorul RTK rover poate pozitionat fie în rucsac, fie intr-un suport special pe

jalon. Receptoare Topcon de retea NET-G3A

NET-G3A care incorporeaza noua tehnologie de cip Paradigm G3, este primul receptor de referinta din lume care furnizeaza Universal Signal Tracking - toate semnalele de la toate cele trei constelatii de pozitionare satelitara globala (GPS+GLONASS- Galileo). Folosind o tehnologie unica brevetata, NET-G3A incorporeaza 144 de canale de urmarire universale, capabile sa urmareasca toate semnalele GPS/GLONASS/Galileo disponibile. Semnalele care vor urma vor fi accesibile prin hardware-ul existent care va fi acomodat cu ajutorul dezvoltarii unor softuri integrate, eliminand modificari costisitoare si neconvenabile de hardware.

Receptorul NET-G3A furnizeaza cea mai completa tehnologie de urmarire a semnalelor, disponibila acum si in viitorul distant. Cu incorporarea GPS, GPS L2C si L5, precum si a semnalelor GLONASS si Galileo, Topcon ofera solutia de baza pentru receptoare de retea, furnizand cea mai buna solutie pentru statiile de referinta valabila pe piata.

Caracteristicile Net-G3A. Cip Paradigm-G3 - Tehnologie de constelatie tripla, consum redus de energie, 144 de

canale de urmarire satelitara universale, urmarire de semnale si performanta superioare, USB Host care conecteaza un stick de memorie USB sau USB UMS la receptorul NET-G3A, server Web pentru configurarea si monitorizarea receptorului prin interfata Web.

Page 32: Suport Curs GPS

32

Impreuna cu noua tehnologie G3, NET-G3A prezinta conectivitate de sistem completa. USB, Ethernet si patru porturi serial combinate cu o rata de date de 100Hz, receptorul NET-G3A ofera conexiuni de viteza mare inauntrul si in afara statiei de referinta.

Fig. 2.26 - Receptoare Topcon de retea NET-G3A

Folosit impreuna cu antena choke ring asocioata CR-G3, receptorul NET-G3A este o

statie de referinta pentru a fi utilizata astazi si in viitor folosind tehnologia revolutionara Topcon G3 de urmarire satelitara pentru a furniza o solutie completa pentru semnale.

Receptorul Odyssey-RS

Oddysey-RS este receptorul GPS+ perfect pentru nevoi legate de statii de referinta. Combinat cu TopNET utilizatorul este pe cale de a avea un sistem CORS complet si singura conexiune necesara este o antena.

Fig. 2.27 - Receptorul Odyssey-RS Receptorului Odyssey-RS este compatibil 100% cu toate optiunile de imbunatatirile

existente, inclusiv dubla frecventa GPS+GLONASS, suport de comunicare USB si Ethernet, cea mai usoara si puternica solutie RTK disponibila.

La nucleul sau se afla cipul Paradigm care prezinta 40 de canale universal capabile sa receptioneze frecvente L1 si/sau L2 pentru ambele sisteme satelitare GPS si GLONASS. Incorporeaza noi inovatii in procesarea semnalelor, atenuare multilateral si urmarire cooperative, facand ca Topcon GPS+ sa fie cel mai bun din teren pentru receptia de semnale de frecventa joasa.

Page 33: Suport Curs GPS

33

Receptorul GPS 3D Milimetrice

Receptorul GPS+ milimetric combina avantajele laserului (multi-user si precizie verticala ridicata) cu GPS (multi-user si 3D) intr-un sistem multilateral si usor de folosit. Aceasta tehnologie brevetata imbunatateste precizia de nivelare cu pana la 300% mai mult decat sistemele 3D-GPS pentru utilaje.

Receptorul GPS 3D Milimetrice Transmitatorul laser de pozitionare zonala PZL-1

Fig. 2.28 - Sitemul GPS 3D Milimetrice

Spre deosebire de alte tehnologii laser, transmitatorul PZL-1emite un perete de lumina

inalt de 10m si cu un diametru de 600m. Adaugand senzorul de ghidare al utilajelor PZS-MC sau senzorul pentru rover PZS-1 sistemului GPS+ existent, se poate observa ca precizia vertical GPS se restrange drastic. Pentru o acoperire mai mare utilizatorul poate atasa pana la patru transmitatoare PZL-1 pentru un total de 2440m orizontal si 40m vertical.

Tehnologia brevetata combina avantajele laserului cu GPS, raza mare de lucru: pana la 2440m orizontal si 40m vertical, lucreaza cu sisteme GPS+ Topcon existente, ghideaza utilaje si rovere multiple simultan. Este de cca 300% mai precis decat un GPS standard, productivitate sporita, investitie mai mica, permite nivelarea la tolerante reduse si elimina costurile ridicate pentru materiale �i permite finisarea nivelarii chiar si cu acoperire minima satelitara La baza sistemului GPS milimetric se afla tehnologia Topcon Laser Zone. Acest sistem revolutionar combina simplitatea unui laser rotativ, precizia unei statii motorizate si flexibilitatea si capabilitatile multiple GPS, intr-o singura solutie de santier complete.

Transmitatorul laser de pozitionare zonala PZL-1 functioneaza similar cu un laser rotativ, dar trasmite o semnal sub forma unei zone laser unica furnizand o raza de lucru de 600m. In locul traditionalului plan orizontal, PZL-1 furnizeaza o zona de masurat de 10m inaltime. Utilizatorul se poate lega la patru transmitatoare cu laser pentru utilizarea lor pe suprafete mari ajungand sa acopere o suprafata de aproape 2440m cu schimbari de elevatie pana la peste 40m. Cu PZL-1 mai multe rovere pot folosi acelasi transmitator, chiar si la elevatii diferite pentru productie continua.

Page 34: Suport Curs GPS

34

2.4.Principii generale de func�ionare a sistemului de pozi�ionare global� NAVSTAR

GPS

2.4.1.Structura semnalului

Având în vedere faptul c� sateli�ii GPS transmit permanent informa�ii utilizatorilor prin intermediul unor semnale radio în frecven�a nominal� fundamental� de 10.23 MHz, din care se genereaz� cele dou� unde purt�toare LI - 1575.42 MHz �i L2-1227.60 MHz, timpul generat de ceasurile atomice, efemeridele satelitului, starea echipamentelor auxiliare �i alte informa�ii necesare. Ca urmare, semnalul reprezint� un aspect deosebit de important, problem� care va fi tratat� în continuare. Acurate�ea sistemului de pozi�ionare GPS este asigurat� de faptul c� toate componentele semnalului satelitar sunt controlate de ceasuri atomice. Sateli�ii GPS din Block II prin ceasurile atomice de la bord, dou� cu cesiu �i dou� cu rubidiu, asigur� o stabilitate pe perioad� îndelungat� de 10-12 – 10-14 secunde. Sateli�ii din Block IIR, dota�i cu ceasuri atomice MASER, cu hidrogen, asigur� pe perioad� îndelungat� o stabilitate echivalent� cu 10-14 – 10-15 secunde. Aceste ceasuri atomice, de foarte mare precizie, asigur� realizarea unei frecven�e fundamentale f0 = 10.23 Mhz, în banda L. Având în vedere faptul c� lungimea de und� este dat� de rela�ia:

f

v=λ (2.1)

v = c = 299 792 458 m/s (viteza luminii în vid) (2.2) f0 = 10.23 x 108 hz Frecven�a fundamental� este la originea a trei p�r�i fundamentale ale semnalului transmis de sateli�ii GPS �i anume:

-componenta portant�, care con�ine cele 2 unde sinusoidale L1 �i L2; -componenta activ�, care con�ine 2 coduri numite C/A �i P ; -componenta mesaj, care con�ine codul D; Cele dou� unde purt�toare, sunt generate prin multiplicarea frecventei fundamentale cu

154, pentru Lt �i respectiv 120, pentru L2. Frecven�ele �i lungimile de und� rezultate au urm�toarele valori:

L1 Mhzff L 42,1575154 01=×= cm

f

c

L

191

≅=λ (2.3)

L2 Mhzff L 60,1227120 02=×= cm

f

c

L

242

≅=λ (2.4)

Sistemul a fost proiectat cu dou� frecvente, condi�ie teoretic� indispensabil� pentru eliminarea diverselor cauze de manifestare ale unor erori, cum ar fi erorile sistematice care au ca efect imediat întârzierea semnalului radio emis de sateli�ii GPS, datorat� în principal erorilor generate de efectele erorii de ceas, refrac�iei ionosferice, troposferice, etc.

Determinarea distantei de la satelit la receptorul GPS terestru, esen�ial� pentru pozi�ionarea acestuia, este indispensabil legat� de determinarea, cât mai precis�, a timpului de propagare al undei de la satelit la receptor, m�sur�toare care se realizeaz� cu ajutorul codurilor generate de un algoritm cu periodicitate în timp, care moduleaz� frecven�ele portantelor.

Aceste coduri supranumite pe acest motiv „pseudo-cazuale" sau PRN (Pseudo Random Noise) sunt utilizate sub urm�toarele denumiri:

-codul C/A (Coarse Acquisition)

Page 35: Suport Curs GPS

35

Mhzf

f AC 023.110

0/ == (2.5)

mf

c

AC

AC 300/

/ ≅=λ (2.6)

-codul P (Precision)

Mhzff P 23.100 == (2.7)

mf

c

P

P 30≅=λ (2.8)

Codul C/A este liber pentru utilizatorii civili �i moduleaz� numai lungimea de und� portant� Li. Acest cod se repet� la fiecare milisecund� �i furnizeaz� informa�ii privind identificarea satelitului recep�ionat.

Codul P este codul rezervat utilizatorilor militari precum �i altor utilizatori privilegia�i �i moduleaz� lungimile de und� ale portantelor Li �i L2 decalate cu p/2, decalaj care se repet� s�pt�mânal.

Hzf

f D 50204800

0 == (2.9)

Codul D reprezint� codul de naviga�ie, are o frecven�� care con�ine informa�iile privitoare la efemeridele sateli�ilor si parametrii reali pentru calculul pozi�iei lor, starea acestora �i informa�ii privind ceasurile de la bord.

Receptoarele de mici dimensiuni, utilizate exclusiv pentru naviga�ie, recep�ioneaz� numai codurile C/A �i D �i asigur� o pozi�ionare absolut� în precizia de +/-100 m.

Complexitatea semnalului GPS este deosebit� �i ea poate fi motivat� de o serie de condi�ii pe care trebuie s� le asigure, printre care putem aminti:

-sistemul de pozi�ionare GPS, este în primul rând un sistem militar, fiind îns� utilizat de un num�r mare de utilizatori civili si militari, pe care trebuie s� îi pozi�ioneze mai mult sau mai pu�in precis în func�ie de preocup�rile si specificul activit��ii pe care o desf��oar�, m precum �i în func�ie de receptoarele de care beneficiaz�;

-utilizatorii care dispun de posibilitatea de m�surare a „codurilor", pot beneficia de pozi�ionare în timp real, cu anumite date privind corec�iile distan�elor provenite de sta�iile permanente DGPS, amplasate în zonele costiere sau pe uscat, care transmit datele pentru diver�i utilizatori în formatul standardizat RTCM (Radio Tehnical Commision for Maritim Services Format);

-utilizatorii care pot m�sura fazele, pot realiza o pozi�ionare de precizie, pe care o ob�in în postprocesare;

-utilizatorii care dispun de recep�ionarea semnalului GPS în dou� frecven�e dispun de posibilitatea de eliminare a erorilor sistematice, generate de efectul influen�ei refrac�iei ionosferice si troposferice.

Actualmente este în discu�ie posibilitatea de implementare a unei a treia lungimi de und�, care s� fie folosit� exclusiv de utilizatorii civili, realizându-se astfel o separare complect� de utilizatorii militari ai sistemului GPS.

2.4.2.Accesul la m�sur�tori Odat� cu începerea lans�rii sateli�ilor din Block-ul II, sistemul GPS a devenit disponibil

pentru to�i utilizatorii civili îns� gestionarea sistemului, DoD (Departament of Defence - USA), a implementat o serie de tehnici care s�-i permit� control, protec�ie �i siguran��, asupra întregului sistem, în special asupra preciziilor pe care îl poate asigura la un moment dat.

La origine, precizia de pozi�ionare absolut� cu ajutorul m�sur�rii codului C/A, a fost estimat� la cea. 400 m, îns� practica a demonstrat c� în realitate precizia ob�inut� este mult mai mare �i anume cea. 20-40m.

Din acest motiv DoD, a implementat tehnicile Selective Availlability - SA care constituie a�a numitul Acces selectiv �i Anti-Spoofing - AS, sau tehnica Anti-furt.

Page 36: Suport Curs GPS

36

Metoda selectiv� Prima metod�, SA, permite DoD s� realizeze o degradare controlat� a preciziilor de

pozi�ionare si de naviga�ie în timp real, prin dou� modalit��i: � degradarea controlat� a preciziilor ceasurilor (procesul δ ); � manipularea controlat� a efemeridelor sateli�ilor GPS (procesul ε ). Prin aceste dou� modalit��i, degrad�rile preciziilor de pozi�ionare au urm�toarele valori

declarate de DoD: � probabilitate 95.0%: l00 m în planimetrie �i 156 m în altimetrie; � probabilitate 99.9%: 300m în planimetrie �i 500m în altimetrie; Procesul „δ ", reprezint� o modificare a frecven�ei fundamentale a ceasurilor de pe

sateli�i, cu impact de eroare direct asupra m�sur�torilor de pseudo-distan�e. Acestea pot avea varia�ii de pân� la câteva zeci de metri în câteva minute.

Procesul „ε ", const� în trunchierea unor informa�ii transmise prin semnalul de naviga�ie, în maniera de a nu permite un calcul precis al pozi�iilor orbitale ale sateli�ilor, cu valori între 50-150m, cu consecin�e care cauzeaz� erori semnificative pentru pseudo-distan�e.

Efectul procesului „δ " poate fi eliminat prin procedeul de lucru relativ sau diferen�ial, iar efectul procesului „ε " se elimin� în postprocesare, prin utilizarea efemeridelor precise �i nu a celor transmise de MCS (broadeast).

Metoda SA a fost activat� pentru prima oar� în anul 1990 �i în anul 2000 a fost dezactivat�.

Metoda anti-furt Metoda AS (Anti-Spoofing) produce o recodificare a codului P în codul Y care poate fi

accesat de utilizatorii militari si un num�r restrâns de utilizatori civili. Aceast� metod� afecteaz� în general naviga�ia în timp real cu codul P, care este de zece ori mai precis� decât naviga�ia în timp real cu codul C/A. Tehnicile GPS de pozi�ionare absolut�, dup� cum s-a putut vedea, sunt afectate de erori de complexit��i diferite, care ne conduc Ia precizii insuficiente în aplica�iile geodezice.

Pentru a ajunge la precizii ridicate, se poate concluziona c� trebuie abandonat� pozi�ionarea absolut�, „Single point" are o semnifica�ie pur principial� în m�sur�torile geodezice �i potrivit tehnicilor cunoscute de la geodezie �i topografie, unde erorile sistematice se caut� s� fie elimine prin metode de m�surare (ex. la nivelmentul geometric sta�ionarea la mijloc, cu portei egale, conduce la eliminarea erorilor de refrac�ie, sfericitate, focusare, etc,) cum ar fi, efectuarea de diferen�e de pozi�ie, care ar duce la eliminarea sau diminuarea unei serii de erori sistematice, comune celor dou� sta�ii.

Posibilit��ile de a putea realiza diferen�e de pozi�ie sunt oferite de tehnicile GPS, diferen�iale �i relative, tehnici la care se pleac� de la conceptul c� bazele care se m�soar� sunt diferite, dar au un con�inut geometric asem�n�tor.

Page 37: Suport Curs GPS

37

3.Metode de pozi�ionare cu tehnologia GNSS sistemul NAVSTAR GPS

3.1.Baza teoretic� a metodelor de pozi�ionare cu sistemul NAVSTAR GPS Ca problem� practic�, pozi�ionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se realizeaz� prin

determinarea distan�elor dintre punctul de sta�ie �i sateli�ii GPS vizibili, matematic fiind necesare m�sur�tori la minimum 4 sateli�i. Acest num�r de sateli�i este necesar pentru a ne putea pozi�iona cât se poate de precis, numai pe baza distan�elor m�surate la sateli�i.

Dac� am avea m�sur�tori la un singur satelit �i am cunoa�te pozi�ia acestuia, cu o singur� distan��, pozi�ia noastr� în spa�iu ar fi pe o sfer� cu centrul în pozi�ia satelitului si cu raza, distan�a m�surat�.

M�surând distan�a la doi sateli�i pozi�ia noastr� se “îmbun�t��e�te”, în sensul c� ne afl�m pe un cerc generat de intersec�ia celor dou� sfere care au în centru cei doi sateli�i �i în func�ie de distan�a dintre ace�tia, cercul nostru de pozi�ie are o raz� mai mare sau mai mic� (fig. 3.1 a).

a). M�sur�tori la doi sateli�i b). M�sur�tori la trei sateli�i

Fig. 3.1 - Pozi�ionarea cu tehnologia GNSS prin intersec�ie spa�ial�

Pozi�ia noastr� se îmbun�t��e�te substan�ial în momentul în care avem m�sur�tori �i la un al treilea satelit, care deja ne localizeaz� în dou� puncte din spa�iu (fig. 3.1 b).

Aceste dou� puncte sunt date de intersec�ia ultimei sfere, cu centrul în cel de al treilea satelit, cu cercul generat de primele dou� sfere determinate. Sigur c� în acest moment putem, relativ u�or, s� ne stabilim punctul în care ne afl�m, îns� pentru a fi riguro�i este necesar� a patra m�sur�toare fa�� de un al patrulea satelit �i atunci în mod cert punctul pozi�ion�rii noastre va fi unic.

Pozi�ionarea se realizeaz� cu ajutorul retro-intersec�iei spa�iale de distan�e, în sistemul de referin��, reprezentat de elipsoidul WGS84. Fa�� de coordonatele spa�iale care definesc permanent pozi�ia fiec�rui satelit GPS, în acest sistem de referin��, coordonatele spa�iale ale oric�rui punct de pe suprafa�a P�mântului (Pi) se pot determina cu deosebit� precizie prin intermediul m�sur�rii unui num�r suficient de distan�e de la sateli�ii recep�iona�i de receptorul din punctul P.

Dup� cum se poate vedea din fig.4, vectorial, pozi�ia punctului P este rezolvat� prin determinarea vectorului de pozi�ie R:

→→→

+= ρRr (3.1)

→→→

= ρ-rR (3.2) unde: vectorul r - vectorul de pozi�ie a satelitului observat la momentul t; vectorul ρ - respectiv vectorul distan�� de la punctul considerat la la satelit; vectorul R - vectorul de pozi�ie a punctului P.

Page 38: Suport Curs GPS

38

Fig. 3.2 - Vectorul spa�ial care se m�soar�

Distan�a geometric� (Fig.2) poate fi exprimat� de rela�ia:

( ) ( )( ) ( )( ) ( )( )ZtZYtYXtX ijijijtj

i−−− ++=

222

ρ (3.3)

Pentru a în�elege aspectele referitoare la pozi�ionarea cu ajutorul tehnologiei GNSS, este

necesar definirea unor no�iuni dup� cum urmeaz�: precizia de pozi�ionare, pozi�ionare absolut�, pozi�ionare relativ�, pozi�ionare diferen�ial�, metoda static� de m�surare, metoda dinamic� de m�surare, prelucrarea datelor în timp real, prelucrare ulterioar� a datelor (post procesare).

Fig. 3.3 - Pozi�inarea cu sistemul GPS (Novac, 2007)

Necesitatea ultimului satelit se justific� sub raport matematic, deoarece pozi�ionarea unui punct în sistem GPS, se reduce de fapt la rezolvarea unui sistem de patru ecua�ii cu patru necunoscute (x, y, z �i t) - fig. 3.3.

Page 39: Suport Curs GPS

39

3.2.Principii de lucru

Pozi�ionare absolut� Cu metoda absolut� (single point positioning) se determin� coordonatele punctului P într-

un sistem de pozi�ionare global�, m�sur�torile pentru determinarea coordonatelor spa�iale ale punctului P facându-se cu dou� receptoare GPS, din care unul amplasat pe un punct care are deja coordonate tridimensionale, determinate într-un sistem de referin�� global (WGS84, ITRFxx,

EUREF, etc).

Pozi�ionare relativ� În cazul metodei de pozi�ionare relativ� (relative positioning) sunt determinate

diferen�ele de coordonate �X �Y �Z (componentele vectorului- baseline) între dou� puncte sta�ionate cu receptoare GPS, raportate la un punct ales fix, numit punct de referin��, care reprezint� componenta de vector spa�ial.

Dac� se cunosc coordonatele punctului de referin�� în sistemul WGS84, prin însumarea diferen�ele de coordonate ob�inem pozi�ia punctului final.

Prelucrarea vectorului relativ are sens doar atunci, dac� m�sur�m în aceala�i timp acea�i sateli�i din ambele puncte extreme al vectorului m�surat. Condi�ia de baz� în aceast� situa�ie este reprezentat� de realizarea observa�iilor în cele dou� puncte extreme ale vectorului în acelea�i condi�ii. Respectând aceast� condi�ie se reduc sau se elimin� erorile sistematice (bias), de care este afectat� distan�a dintre cele dou� puncte.

Termenul de relativ este utilizat des în literatura de specialitate fiind sinonim în unele situa�ii cu diferen�ial, în ceea ce prive�te observa�iile efectuate în acela�i timp asupra a dou� puncte �i respectiv prelucrarea datelor.

Indicatorul relativ se folose�te asupra m�sur�rii fazei, în timp ce indicatorul diferen�ial se în�elege a fi folosit asupra m�sur�rii codului (din Adam, 2004 dup�, Hofmann-Wellenhof ,1997,

Seeber,1993). Ambii termeni exprim� acela�i lucru, respectiv definirea punctului nou func�ie de punctul

de referin��, utilizând tehnologia GNSS �i implicit ob�inerea unor precizii superioare prin eliminarea a o serie de erori sistematice.

Pozi�ionarea diferen�ial� Pozi�ionarea diferen�ial� este asem�n�toare, ca procedeu, cu pozi�ionarea absolut� cu

deosebirea c� eroarea care afecteaz� distan�a m�surat� de la satelit la receptor (pseudodistan�a) este calculat� �i aplicat� în timp real, ca o corec�ie diferen�ial�, dat� de c�tre receptorul care sta�ioneaz� pe un punct de coordonate cunoscute (base), c�tre receptorul care sta�ioneaz� în punctul nou, pe un canal de comunicare.

Ca �i la pozi�ionarea relativ�, sunt eliminate sau diminuate erorile sistematice care afecteaz� m�sur�torile GPS.

M�sur�torile GPS, în geodezie sau în cadrul ridic�rilor topografice, se pot executa prin metode consacrate, care în func�ie de situa�ia din teren �i respectiv de logistica din dotare prezint� variante diversificate de lucru. Metoda static� care presupune m�sur�tori cu dou� sau mai multe receptoare GPS, amplasate pe punctele care urmeaz� s� fie determinate si care sunt sta�ionate, simultan, o perioad� mai mare de timp, denumit� sesiune de observa�ii. Durata acesteia este stabilit� în func�ie de lungimea laturilor, num�rului de sateli�i utilizabili, de geometria segmentului spa�ial observabil, evaluat� de PDOP (Position Dilution of Precision), precum �i de precizia de determinare a punctelor noii re�ele.

Metoda cinematic� presupune m�sur�tori cu dou� sau mai multe receptoare, din care unul amplasat pe un punct cu coordonate cunoscute (base) si restul receptoarelor (rover) sunt în mi�care continu� sau cu sta�ion�ri foarte scurte. Faptul c� în timpul mi�c�rii este posibil� recep�ia de semnal GPS, determin� extinderea domeniului de utilizare a acestei metode de m�surare. De asemenea, este adev�rat faptul c� m�surarea cinematic� este cu mult mai sensibil� la pierderea de semnal decât m�surarea static�.

Page 40: Suport Curs GPS

40

Prelucrare în timp real sau prelucrare ulterioar� Metode de m�surare în timp real

În prealabil trebuie s� re�inem c� metod� în timp real în sens strict nu exist� în realitate, de aceea unii autori în loc de „timp real” folosesc expresia „timp reala apropiat”.

Metodele prezentate în acest capitol nu sunt metode în timp real în sensul strict al cuvântului, dar le putem numi metode în timp real, c�ci timpul scurs între m�surarea �i „na�terea” coordonatelor este de câteva secunde, iar în cazul metodei cinematice (Real Time Kinematic, RTK) în timp real ce v� este prezentat� ea poate ajunge la mai pu�in de o zecime de secund�.

Expresia de timp real apropiat (near real time) o în�elegem asupra capitolelor urm�toare ale c�r�ii, atunci când între m�sur�toare �i coordonate, respectiv între alte date exist� uneori zece minute, eventual una-dou� ore, astfel sunt utiliz�rile meteorologice prezentate în capitolul 9.7. In func�ie de metoda de m�surare (achizi�ie a datelor), coordonatele se pot ob�ine în timp real, situa�ie în care coordonatele sunt disponibile la teren sau prin postprocesare, dup� o preg�tire �i respectiv o procesare adecvat�.

Este o cerin�� fireasc� la naviga�ie, la trasarea geodezic�, etc., ca s� cunoa�tem imediat pe teren situa�ia antenei receptoare, adic� evaluarea m�sur�torilor, prelucrarea, indicarea / prezentificarea coordonatelor s� fie de-a dreptul în acela�i timp cu m�surarea. Deci m�surarea �i prelucrarea nu difer�. Aceasta este m�surarea în timp real (real time).

Fa�� de aceasta, sunt asemenea îndatoriri, atunci când de-a lungul unei m�sur�ri de durat� mai lung�, cu scopul de a atinge o exactitate mai mare, mai apoi urmând un calcul mai lung, este nevoie de analiz�, aceasta o efectu�m ulterior în birou. Dac� separ�m prelucrarea, o defalc�m în timp de m�surare, atunci vorbim de prelucrare ulterioar� (post processing).

Preten�ia fa�� de rezultatul cât mai exact �i imediat a adus o rezolvare nou� în domeniul rezolv�rii tehnicii de m�surare relativ� în timp real.

În toate cazurile problema de baz� este de a determina distanta (range) între receptor si sateli�ii GPS, care se poate realiza prin dou� tipuri de observa�ii: -M�surarea fazei codurilor din componenta activ� a semnalului; -M�surarea fazei purt�toarei semnalului (carrier phase). Aceast� a doua metod� de realizare a m�sur�torilor GPS, prezint� o importan�� deosebit� pentru aplicarea acestei tehnologii în domeniul geodeziei.

M�surarea fazei codurilor din componenta activ� a semnalului

Aceast� metod� de determinare a intervalului de timp necesar pentru parcurgerea de c�tre semnalul emis de satelit, a distantei de la satelit la receptor, se realizeaz� utilizând componenta semnalului con�inut� de codul disponibil, respectiv C/A sau P. Determinarea se realizeaz� prin intermediul unui procedeu de corelare încruci�at� a dou� semnale, respectiv cel care sose�te de la satelit la receptor �i cel generat de receptor care este o replic� identic� cu cea a satelitului care a emis-o, recunoscut de receptor prin intermediul secven�ei PRN, numit� si amprent� a satelitului recep�ionat. Aceste dou� semnale sunt identice între ele dar, se g�sesc decalate de timpul necesar pentru ca semnalul s� parcurg� spa�iul de la satelit la receptor (~ 20 200 km. în - 0.067 sec). Timpul de zbor �t, reprezint� decalajul de timp necesar pentru ca replica generat� de receptor s� se alinieze perfect cu semnalul transmis de satelit.

Page 41: Suport Curs GPS

41

Fig. 3.4 - Timpul care se m�soar� Dac� not�m cu j

iR distan�a considerat� între satelitul j �i receptorul i, teoretic aceasta

poate fi ob�inut� cu ajutorul rela�iei cunoscute: tcR j

i ∆⋅= (3.4)

unde: R

j

i

- distan�a considerat� între satelitul j �i receptorul i;

458,299792=c km/s – viteza luminii în vid; �t - reprezint� decalajul de timp necesar pentru ca replica generat� de receptor s� se

alinieze perfect cu semnalul transmis de satelit.

Fig. 3.5 - Origini de timp GPS

Distan�a determinat� în acest mod nu reprezint� a�a numita „pseudodistan��", deoarece ceasurile receptorului �i satelitului nu sunt sincronizate, între ele existând o eroare de ceas (offset).

Considerând c� în exemplul urm�rit sunt trei origini de timp GPS, dup� cum se poate vedea în fig.4, rezult�: -originea timpului atomic „ta" care se consider� referin�� fundamental�; -originea timpului ceasurilor de pe satelit „tj"; -originea timpului ceasului receptorului „ti"; Reducând toate originile de timp, la originea timpului atomic „ ta", rela�ia (3.4) devine: ( )( ) ( )( )[ ] ( ) ( ) ( )( )[ ]ttcttc

ijijiijj

j

i ttttR δδδδ −+−×=+−+×= (3.5)

sau: ( )[ ]ttc

j

i

j

iR δ∆+∆×= (3.6)

Page 42: Suport Curs GPS

42

Ecua�ia care exprim� valoarea „pseudodistan�ei" la epoca „t" devine: ( ) ( ) ( )tctt

j

i

j

i

j

iR δρ ∆×+= (3.7)

M�surarea pseudodistan�elor poate fi realizat� numai prin utilizarea codurilor, deoarece numai acestea pot da indica�ii asupra momentului când marca de timp este emis� de satelit �i poate fi detectat� de receptor. Dac� se consider� c� toate ceasurile atomice de la bordul sateli�ilor sunt sincronizate, în aceast� ipotez�, totu�i, nu se poate ca s� nu apar� un decalaj între ele, decalaj care s� aduc� o eroare de ns (10-9 sec), eroare care afecteaz� distan�a satelit-receptor, cu cca. 30 cm. Ceasurile receptoarelor GPS sunt ceasuri cu cuar�, ceasuri a c�ror stabilitate în func�ionare este mult mai mic�, cu câteva ordine de m�rime, decât ale ceasurilor atomice de la bordul sateli�ilor. Se poate considera c� si aceste ceasuri pot fi sincronizate dar cu o eroare de aproximativ o ms (10-sec), eroare care ar afecta distanta satelit - receptor cu cca. 300 km, Aceast� valoare nu poate fi acceptat� �i pentru eliminarea ei se consider�, ca necunoscut�, eroarea de ceas a receptorului, ( )tiδ , la epoca de m�surare.

In aceste condi�ii, ecua�ia care exprim� valoarea pseudodistan�ei, cap�t� forma: ( ) ( ) ( ) ( )tcttct

i

j

ij

j

iR δρδ ×−=×− (3.8)

Ca în orice alt gen de m�sur�tori geodezice, observa�iile GPS, prin care se determin� pozi�iile relative sau absolute ale unor puncte pe suprafa�a terestr�, pot fi prelucrate prin metoda

celor mai mici p�trate.

Modelul matematic al prelucr�rii se bazeaz� pe condi�ia cunoscut�, în care num�rul de observa�ii, este mult mai mare decât num�rul de necunoscute. Având în vedere cele dou� metode principale de efectuare a observa�iilor, respectiv metoda static� �i metoda cinematic�, în ambele cazuri num�rul de observa�ii este dat de parametrii nj �i nt, unde: nj = num�rul de sateli�i recep�iona�i; nt = num�rul de epoci recep�ionate de la fiecare satelit vizibil (receptorul, în timpul observa�iilor este în contact permanent cu to�i sateli�ii �i înregistreaz� epocile m�surate la anumite intervale de timp, de exemplu în m�sur�torile statice la interval de 15 sau 30 secunde, în func�ie de tipul de m�sur�tori care se execut�); In cadrul metodei statice de determinare a coordonatelor, cu ajutorul tehnologiei GPS,

receptoarele sta�ioneaz� pe punctele care urmeaz� a fi determinate, pentru diverse epoci de m�surare în func�ie de preciziile de a�teptat, necunoscutele fiind reprezentate de: -3 corec�ii ce se calculeaz� pentru cele trei coordonate tridimensionale ale fiec�rui punct; -o corec�ie pentru eroarea de ceas a fiec�rui receptor pentru fiecare epoc�, pentru un total de 3 - sunt necunoscute; Modelul matematic poate fi definit de rela�ia: ttj nnn +≥⋅ 3

3≥−⋅ ttj nnn (3.9)

( ) 31 ≥−jt nn

1

3

−≥

j

tn

n

Num�rul minim de sateli�i care conduc la o solu�ie este nj = 2 sateli�i, care necesit� un num�r minim de nt = 3 epoci de m�sur�tori. Cu acest model este posibil� o solu�ie instantanee de pozi�ionare, unde cele 4 necunoscute sunt rezultatul fiec�rei epoci generat� de cel pu�in 4 sateli�i

Page 43: Suport Curs GPS

43

Modelul care coincide cu nj = 2 sateli�i �i nt = 3 sau nt > 3 epoci de m�sur�tori, pentru metoda de pozi�ionare static�, teoretic este posibil. In practic�, totu�i rezultatul nu este acceptabil din cauza unei condi�ii proaste de configurare a sistemului de ecua�ii de observa�ii care necesit� epoci de m�surare dispersate în timp, cum ar fi de exemplu la anumite ore, pentru a asigura o conforma�ie geometric� cât mai bun� a constela�iei de sateli�i vizibili. In timp ce receptorul achizi�ioneaz� 3 epoci la un interval de câteva secunde, satelitul parcurge într-adev�r o por�iune scurt� de orbit�, aceast� situa�ie fiind comparabil� cu o intersec�ie clasic� cu o baz� foarte scurt� în care rezultatele de a�teptat sunt slabe. O alt� situa�ie posibil� const� în recep�ionarea a cel pu�in 3 epoci de m�sur�toare de la 2 sateli�i, împreun� cu cel pu�in 3 epoci de la al�i 2 sateli�i. Aceast� situa�ie este de asemenea destul de rar�, dar este util� în circumstan�e speciale, cum ar fi de exemplu m�sur�torile GPS în centrele urbane, unde vizibilitatea la constela�ia satelitar� este obstruc�ionat� de construc�ii. In cazul metodelor cinematice de determinare a coordonatelor punctelor, modelul de baz� se ob�ine direct din considera�iile date de mi�carea receptorului �i din num�rul de coordonate necunoscute ale sta�iilor care devine 3nt. Împreun� cu cele nt necunoscute aferente corec�iilor de ceas ale receptoarelor, num�rul de necunoscute ajunge la 4n. In acest caz modelul, definit de rela�ia (3.9) devine: ttj nnn ⋅≥⋅ 4 (3.10)

în care 4≥jn

În cadrul metodei cinematice, pozi�ia �i viteza de deplasare a receptoarelor mobile poate fi determinat� în timp real dac� se ob�in, simultan, m�sur�tori de la cel pu�in aceea�i 4 sateli�i.

M�surarea fazei undei purt�toare mixate a semnalului (carrier phase)

Lungimea (range), receptor - satelit, poate fi ob�inut� �i prin m�surarea fazelor portantelor L1 �i L2, metoda presupunând urm�rirea unui satelit "j" în lungul orbitei sale la o epoca ini�ial� „t0" si respectiv la o epoca oarecare „t". La momentul „t0" distan�a (range) de la satelitul „j" la receptorul „i" poate fi exprimat� ca o sum�, dat� de num�rul întreg de cicli ai undei de la satelit la receptor, plus o frac�iune de lungime de und�, care exprim� o frac�iune de ciclu întreg de lungime de und�. In realitate, aceast� m�rime se m�soar�, în timp ce num�rul de cicli întregi denumit „ambiguitate de faze", r�mâne ca o nou� necunoscut� pentru fiecare satelit observat - fig. 3.6.

Fig. 3.6 - Principiul de m�surarea fazei undei purt�toare mixate a semnalului (carrier phase)

Page 44: Suport Curs GPS

44

Dac� observa�iile au început la epoca „t0", la epoca „t", satelitul a parcurs o por�iune de orbit� �i la noua m�sur�toare (epoc�) a distan�ei de la satelit la receptor, se va m�sura frac�iunea de ciclu întreg de lungime de und� la momentul „ t" si va apare necunoscuta aferent� momentului „t", pentru num�rul care va exprima ciclii întregi de lungime de und�, respectiv ambiguitatea la momentul „t".

In acest caz, receptorul este în situa�ia de a determina frac�iunea de ciclu întreg dar nu �i ambiguitatea de faz�, chiar dac� aceasta se presupune c� r�mâne la aceea�i valoare. Dac� se presupune c� ambiguitatea" r�mâne la aceea�i valoare trebuie men�inut contactul cu satelitul între diferite epoci de m�surare �i pe urm� con�inutul num�rului întreg de cicli se schimb� datorit� mi�c�rii relative a satelitului fa�� de receptor. Pierderea contactului receptorului cu satelitul, generat� în special de obstacole în calea semnalului, supranumit� „cycle slip",

provoac� apari�ia unei noi ambiguit��i de faz�, necunoscut� care apare la fiecare întrerupere de semnal.

Modelul matematic de m�surare a fazei undei purt�toare mixate a semnalului propus de Hofmann- Wellenhof (1992), are urm�toarea expresie:

( ) ( )tfNtj

i

jj

i

j

i

j

i δρλ

∆⋅++⋅=Φ1

(3.11)

Φj

i

- m�sur�toarea de faz� exprimat� în cicli;

λ - lumgimea de und�; ( )t

j

iρ - distan�a geometric�;

Nj

i- ambiguitatea de faz� (num�rul întreg de lungimi de und�) care este independent� de

t ; f j

- frecven�a semnalului de la satelit

δj

i∆ - combina�ii ale erorilor de ceas ale satelitului j �i respectiv ale receptorului i

F�când substitu�iile oferite de combina�iile erorilor de ceas rezult�:

( ) ( ) ( ) ( )tfNttft i

jj

i

j

i

jjj

i δρλ

δ ⋅−+⋅=⋅−Φ1

(3.12)

în care produsele δ⋅f reprezint� contribu�iile erorilor de ceas ale satelitului �i ale receptorului Utilizând nota�iile folosite pân� acum, num�rul de observa�ii este de asemenea generat de produsul dintre nj num�rul de sateli�i vizibili �i nt num�rul de epoci înregistrate de la fiecare satelit, în condi�iile în care num�rul de necunoscute se majoreaz� cu nj necunoscute ale ambiguit��ilor de faz�, respectiv câte o necunoscut� pentru fiecare satelit In cazul pozi�ion�rii GPS prin metoda static�, pentru un punct singular modelul este dat de rela�ia: tjtj nnnn ++=⋅ 3 (3.13)

unde: 3+=−⋅ jttj nnnn

( ) 31 +≥− jjt nnn

1

3

+≥

n

nn

j

t

Num�rul minim de sateli�i necesari, pentru ca sistemul s� admit� o solu�ie este ca n = 2 sateli�i, care necesit� minimum nt = 5 epoci de m�surare. Aceast� solu�ie nu este practic utilizabil� din cauza unor condi�ii geometrice dificil de realizat. Alte solu�ii întregi se pot ob�ine pentru urm�toarele cazuri:

Page 45: Suport Curs GPS

45

nj = 4 sateli�i - nt � 3 epoci; nj = 5 sateli�i - nt � 2 epoci;

In cazul pozi�ion�ri GPS prin metode cinematice pentru un punct singular, utilizând m�surarea fazei undei purt�toare mixate, considerând 3nt necunoscute aferente la cele trei coordonate ale punctelor sta�ionate de receptoarele care se deplaseaz� (rovere) modelul de baz� este dat de rela�ia: jttj nnnn +⋅≥⋅ 4

jttj nnnn =⋅−⋅ 4 (3.14)

( )jjt nnn =− 4

unde:

4−

≥j

j

tn

nn

Num�rul minim de sateli�i care admit ob�inerea unei solu�ii este nj = 5 sateli�i, fapt ce presupune un minimum de epoci de m�surare n t = 5 epoci, dar este posibil s� se ob�in� solu�ii întregi �i în alte configura�ii, cum ar fi: nj = 6 sateli�i - nt � 3 epoci;

nj = 8 sateli�i - nt � 2 epoci;

Este de consemnat c�, solu�ia cinematic� pentru nt =1 este posibil� în cazul sistemului de pozi�ionare prin m�surarea fazei undei purt�toare mixate. In consecin��, pozi�ionarea cinematic� cu m�surare de faz� e posibil� numai dac� cele n necunoscute ale ambiguit��ii de faz� sunt cunoscute cu ajutorul procedurii tehnice numite „ini�ializare", f�r� de care metodele cinematice nu pot func�iona. Cunoscând ambiguit��ile, modelul „distan�e rezultate din m�sur�tori de faze", din punctul de vedere al raportului necunoscute/ecua�ii de erori, este echivalent cu modelul „distan�e rezultate din m�sur�tori de coduri"

3.3.Pozi�ionarea cu tehnologia GNSS

Conceptul de pozi�ionare implic� no�iunea de pozi�ie care este reprezentat� de obicei, printr-un set de coordonate (rectangulare, sferice, etc.). Pozi�iile pot fi determinate în diferite moduri, utilizând diferite instrumente sau sisteme de instrumente de m�surare (Moldoveanu C., 2002).

Posibilit��ile prin care se poate determina pozi�ia sunt urm�toarele: -Într-un sistem de coordonate bine definit - respectiv pozi�ionare punctual� sau

pozi�ionare absolut�; -În raport cu un alt punct sau mai multe puncte, considerând un punct ca fiind originea

sistemului local de coordonate - respectiv pozi�ionare relativ�. Ca urmare, prin pozi�ionare se în�elege determinarea pozi�iei obiectelor sta�ionare sau

aflate în mi�care (mobile) prin una din cele duo� metode prezentate (Moldoveanu C., 2002).

Page 46: Suport Curs GPS

46

Privire de ansamblu a metodelor dese de m�surare �i prelucrare în ordinea dezvolt�rii (din Adam J. et. al., 2004)

Tabelul 3.1

Tipul de

solu�ie

Modul de

definire

al locului

Prelucrare în

timp deal sau

ulterior

M�sur�toare

cod sau

m�sut�roare

faz�

Categoria de exactitate

Naviga�ie Absolut Timp real Cod Decametric� DGPS Diferen�ial Timp real Cod Metric� Static Relativ Post procesare Faz� Milimetric�-centimetric�

Cinematic Relativ Post procesare Faz� Centimetric� RTK Relativ Timp real Faz� Centimetric�

Clasificarea metodelor de culegere a datelor cu tehnologia GNSS

Tabelul 3.2

Nr. crt. Modul de definire a locului Metoda (solu�ia) Varianta

Naviga�ie - 1 Absolut

Static - Static tradi�ional

Static rapid Static Reocupare

RTK Stop&Go

2 Relativ

Cinematic Cinematic� real�

3 Diferen�ial DGPS -

Metode �i procedee GPS de pozi�ionare diferen�ial� (din Bo� N., Iacobescu O., 2007)

Tabelul 3.3

Caracteristi

ca

Metoda

Condi�ii de

aplicare

Precizie

Durata

observa�iilor

Avantaje Inconvenien

te Aplica�ii

Static�

Baze mari,

peste 10 km,

receptor dubl�

frecven�� (L1,L2)

±(5mm+ 1ppm)

30min-1h

Precizie ridicat� �i omogen�

pe suprafe�e

mari

Timp mare de sta�ionare

Re�ele geodezice de baz� (clasa

A,B)

Rapid-

static�

Baze scurte,

sub 20km (L1,L2);

sub 10km (L1)

±(5÷10mm

+1ppm)

2÷10min, dup� caz

Rapid, eficace,

f�r� men�inere

a contactul

ui cu sateli�ii

Minim 5 sateli�i �i

GDOP < 8

Re�ele de îndesire �i

poligonometrice

Cinematic� Num�r mare de

±(1cm+ 2ppm)

Ini�ializare sub 5 min,

Metod� rapid�,

Reini�ializare în cazul

Re�ea de ridicare �i

Page 47: Suport Curs GPS

47

puncte pe suprafe�e reduse, libere

observa�ia câteva

secunde

productiv�

ruperii recep�iei

detalii

Stop & Go

Num�r mare de

puncte pe suprafe�e limitate,

neacoperite

±(1÷2cm +3ppm)

30sec÷2min

Procedeu de

randament �i

precizie bun�

Pierde teren în fa�a RTK

Ridicarea detaliilor în extravilan,

GIS

Diferen�ial

în timp real

(RTK)

Logistic� special�, baze sub 35-40km

±(1cm+ 2ppm)

10-15 secunde

Pozi�ionare în timp

real cu precizie

bun�

Receptoare cu soft special,

echipament radio UHF

Re�ele de sprijin,

poligonometrice �i de ridicare

Metode de pozi�ionare GNSS

Tabelul 3.4

Nr.

crt. Criteriul analizat Metoda utilizat�

Domeniul de

precizie

M�surarea fazei codurilor din componenta activ� a semnalului

m, dm 1 Dup� principiul pozi�ion�rii

M�surarea fazei undei purt�toare mixate a semnalului

mm

Metoda absolut� 5,0 m 2 Dup� felul pozi�iei determinate

Metoda relativ� cm, mm Pozi�ie fix� - metod� static�

3 Dup� pozi�ia receptoarelor în

timpul înregistr�rii Pozi�ie mobil� - metod� cinematic� În timp real (Real Time)

4 Dup� tipul de prelucrare Postprocesare (Post Procesing)

Principiile metodelor de pozi�ionare cu tehnologia GNSS respectiv sistemul NAVSTAR

GPS sunt prezentate în continuare.

Principiul metodei de pozi�ionare absolut� a punctelor

Metoda absolut� de determinare, se utilizeaz� pentru determinarea coordnatelor spa�iale WGS84 (point positioning) ale unui punct izolat, utilizând un singur receptor.

Coordonatele determinate în acest mod se numesc coordonate de navigare, iar rezultatul (solu�ia) se nume�te rezultat de navigare. Dac� l�s�m mai mult timp într-un loc un receptor de navigare pornit, atunci – dac� este potrivit pentru aceasta - începe s� fac� o media a pozi�iei, prin aceasta se poate corija ceva pe exactitate.

Datorit� numeroaselor surse de erori (de exemplu refrac�ia, erorile orbitelor sateli�ilor �a) precizia de determinare este limitat�.

Precizia poten�ial� în pozi�ionarea absolut�, poate fi practic influen�at� �i dirijat� din segmentul de control al sistemului prin tehnica S-A. Cu o probabilitate de 95%, se poate afirma, c� precizia acestei metode în determinarea pozi�iei planimetric este de cea. 100 m, iar în pozi�ionarea altimetric� de 140 m dac� S-A este activat. Aceast� precizie poate fi îmbun�t��it� numai prin m�sur�tori îndelungate (pe durata unei zile întregi), sau prin procedee speciale.

Page 48: Suport Curs GPS

48

Din punct de vedere geodezic, aceast� metod� se poate folosi atunci când pe suprafa�a de lucru nu sunt puncte date (coordonate spa�iale cunoscute), care se pot folosi ca �i puncte de referin��.

Pozi�ionarea unui punct izolat poate avea loc cu: -receptorul fix - m�surare static�; -receptorul mobil - m�surare cinematic�. Ca m�sur�tori, intr� în aten�ie doar m�surarea pseudodistan�elor cu ajutorul codurilor, deci este

suficient s� dispunem de un receptor cu caracteristici tipice pentru naviga�ie. Pentru a ob�ine o solu�ie în timp real, trebuie s� dispunem de minimum 4 pseudodistan�e m�surate

concomitent spre patru sateli�i, necesare la determinarea celor 4 necunoscute (3 coordonate carteziene X, Y,

Z, �i eroarea de timp �t). M�sur�torile cu coduri fiind univoce, se pot ob�ine solu�ii în timp real, chiar dac� temporar un semnal este întrerupt.

Metod� cinematic� absolut� presupune ca antena s� fie pozi�ionat� pe un vehiculul mobil. Ini�ial sistemele de definire global� au fost realizate cu acest scop de navigare, pentru

definirea rapid� a situa�iei mijloacelor militare �i coordonarea c�tre �int�. În metoda de folosire civil�, are o semnifica�ie în naviga�ie, avia�ie �i în deplasarea pe drumurile publice �i este în dezvoltare continu�. Exactitatea metodei se poate m�ri cu repararea m�sur�rii codului.

Principiul metodei de pozi�ionare relativ� a punctelor

Pozi�ionarea GPS relativ� are ca scop determinarea unui vector baseline sau a componentelor vectorului care une�te dou� puncte geodezice în care se sta�ioneaz� �i se recep�ioneaz� simultan cu dou� receptoare GPS diferite - fig. 10.

Prin m�sur�tori simultane în dou� puncte sta�ionate cu echipamente GPS spre aceia�i sateli�i, se poate determina vectorul bazei între cele dou� sta�ii, acesta fiind definit prin coordonatele relative �X, �Y �i �Z în sistemul WGS 84. Fie A un punct geodezic cu coordonate geodezice spa�iale cunoscute �i un punct geodezic B, care este considerat nou. Coordonatele punctului B se vor putea calcula cu formulele: DXX ABAB

+= (3.15)

Z

Y

X

ZZ

YY

XX

AB

AB

AB

AB

AB

AB

AB

∆∆∆

∆ =

= (3.16)

Pozi�ionarea relativ� se va putea face fie cu m�surarea codurilor, fie cu m�surarea diferen�elor de faz�, care de fapt se aplic� curent în practic�. Este necesar s� se fac� m�sur�tori simultane cu cel pu�in dou� receptoare, care s� fie amplasate în punctele A �i B, care presupunem c� v�d în acela�i timp sateli�ii i , j .

Fig. 3.7 - Pozi�ionarea relativ�

Page 49: Suport Curs GPS

49

În aceste condi�ii se pot realiza combina�ii liniare care se numesc diferen�e simple, duble sau triple. Prin aplicarea acestor algoritmi se elimin� eroarea generat� de asincronismul ceasului de pe satelit, erorile datorate ceasurilor celor dou� receptoare �i erorile datorate ambiguit��ilor de faz�. Marea majoritate a soft-urilor care prelucreaz� m�sur�tori GPS, utilizeaz� aceste diferen�e care folosesc modele matematice ce vor fi prezentate în continuare.

Diferen�a simpl�

Se consider� dou� receptoare amplasate în punctele de sta�ie A �i B, din care se observ� simultan, satelitul j - fig. 3.8 care emite continuu semnale GPS, f�r� a avea întreruperi, care ar cauza a�a numitele „cycle- slip ".

Fig. 3.8 - Diferen�a simpl�

Se pot scrie, pentru fiecare punct, ecua�iile prezentate în grupul de formule, respectiv ecua�ia pentru m�sur�torile de faz�, atât pentru punctul A cât si pentru punctul B: ( ) ( ) ( ) ( )tttt

AjjAjAjjjA fNf δρδ λ−+×=−Φ

1

( ) ( ) ( ) ( )ttttBjjBjBjjjB fNf δρδ λ

−+×=−Φ1 (3.17)

F�când diferen�a dintre cele dou� ecua�ii, se ob�ine: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )tttttttt

AjjAjABjjBjBjjjAjjjB fNfNff δρδρδδ λλ−+×−−+×=−−− ΦΦ

11

( ) ( ) ( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]ttttttABjjAjBjAjBjAjB fNN δδρρ

λ−−+−×=− −ΦΦ

1 (3.18)

Se poate constata, c� diferen�a simpl� elimin� partea de eroare generat� de produsul faS(t)

generat de asincronismul ceasului de pe satelit, atât cât este comun la cele dou� ecua�ii. Ac�ioneaz�, în orice caz, în continuare cotele de eroare datorate ceasurilor celor dou� receptoare si cotele de eroare datorate termenilor ambiguit��ilor de faz� Ecua�ia (3.18) reprezint� ecua�ia pentru diferen�a simpl� în care putem introduce urm�toarele nota�ii: NNN jAjBjAB

−=

( ) ( ) ( )ttt

jAjBjAB δδδ −=

( ) ( ) ( )ttt

jAjBjAB ΦΦΦ −=

Page 50: Suport Curs GPS

50

( ) ( ) ( )ttt

jAjBjABρρρ −=

Dac� se substitue rela�iile rezult� ( ) ( ) δρ

λ ABjjABjABjAB fNtt ×−+×=Φ1 (3.19)

Diferen�a dubl�

Se consider� dou� receptoare amplasate în punctele de sta�ie A �i B - fig. 3.9, din care se observ� simultan sateli�ii j �i k care emit continuu semnale GPS cu frecven�e identice, adic� fj

=

fk f�r� întreruperi generatoare de „cycle slip", sateli�i pentru care se pot scrie dou� ecua�ii de

diferen�� simpl� conform rela�iei ( 3 .19): ( ) ( ) δρ

λ ABjjABjABjAB fNtt ×−+×=Φ1 (3.20)

( ) ( ) δρλ ABkkABkABkAB fNtt ×−+×=Φ1 (3.21)

Admi�ând ipoteza egalit��ii frecven�ei semnalelor emise de la cei doi sateli�i, sc�zând cele dou� ecua�ii (1.24 �i 1 .25) de diferen�� simpl�, ob�inem: ( ) ( ) ( ) ( )[ ] NN jABkABjABkABjABkAB

tttt −+−=− ΦΦ ρρλ

1 (3.22)

Utilizând nota�iile de la grupul de formule introduse pentru diferen�a simpl�, rezult� în continuare: ( ) ( ) N jkABjkABjkAB

tt +×=Φ ρλ

1 (3.23)

Fig. 3.9 - Diferen�a dubl�

Formula (3.23), reprezint� ecua�ia pentru diferen�a dubl� �i este de notat c� ea elimin� erorile generate de ceasurile receptoarelor cu ajutorul celor dou� ecua�ii ale diferen�elor simple si permite determinare necunoscutelor ambiguit��ilor de faz�. Eliminarea erorilor datorate ceasurilor receptoarelor este ra�iunea �i caracteristica de baz� a tuturor programelor de prelucrare a m�sur�torilor GPS. Aceast� concluzie este asigurat� de obligativitatea ca to�i sateli�ii s� emit� în aceea�i frecven��, iar observa�iile s� fie executate simultan. În continuare, se pot scrie în mod explicit, dup� cum urmeaz�: ( ) ( ) ( ) ( ) ΦΦΦΦΦ +−−=

jAkAjBkBjkABtttt (3.24)

( ) ( ) ( ) ( ) ( )tttttjAkAjBkBjkAB

ρρρρρ +−−= (3.25)

Page 51: Suport Curs GPS

51

NNNNN jAkAjBkBjkAB+−−= (3.26)

Diferen�a tripl�

Pentru a elimina ambiguit��ile de faz�, necunoscute, fig. 3.10 deoarece acestea sunt independente de timp, se va utiliza tripla diferen�� (din P�unescu, dup� Remondi, 1984) respectiv realizarea diferen�ei celor dou� duble diferen�e la epocile t1 �i t2.

Fig. 3.10 - Diferen�a tripl�

Ecua�ia (3.23) se va generaliza pentru epocile t1 �i t2: ( ) ( ) Ntt jkABjkABjkAB

+×=Φ 11

λ (3.27)

( ) ( ) Ntt jkABjkABjkAB+×=Φ 22

λ (3.28)

Se presupune de asemeni c� observa�iile sunt f�r� întreruperi (cycle slip), condi�ie în care termenii ambiguit��ilor continu� s� fie constan�i. F�când diferen�ele celor dou� rela�ii din grupul de formule, se ob�ine ecua�ia diferen�ei triple: ( ) ( ) ( ) ( ) NtNttt jkABjkABjkABjkABjkABjkAB

−×−+×=− ΦΦ 1212

11ρρ

λλ (3.29)

( ) ( ) ( ) ( )[ ]tttt jkABjkABjkABjkAB 1212

1ρρ

λ−×=− ΦΦ

(3.30)

În form� simplificat� ecua�ia diferen�ei triplei se poate scrie sub forma: ( ) ( )tt jkABjkAB 1212

λ×=Φ (...)

Forma desf��urat� a triplei diferen�e, care con�ine termenii � �i p la momentele t1 �i t2 con�ine la rândul ei, 8 termeni fiecare:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )ttttttttt jAkAjBkBjAkAjBkBjkAB 1111222212 ΦΦΦΦΦΦΦΦΦ −++−+−−= (3.31)

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )ttttttt jAkAjBkBjAkA

j

B

k

B

jk

AB tt1111222212 ρρρρρρρρρ −++−+−−= (3.32)

Avantajul principal al triplei diferen�e, este c� elimin� necunoscutele, ambiguit��i de faz� �i din acest motiv tripla diferen�� este imun� la schimb�rile ambiguit��ii de faz� (cycle-slip).

Coordonatele unuia dintre punctele sta�ionate sunt �inute de regul� fixe, o eroare de 20 m în pozi�ionarea absolut� a punctului de referin��, afectând doar cu 1 ppm factorul de scar� a re�elei. Coordonatele celui de al doilea punct sunt apoi determinate func�ie de coordonatele punctului care au fost �inute fixe.

Page 52: Suport Curs GPS

52

Dac� eroarea în pozi�ionarea absolut� apare la mai multe baze m�surate, iar bazele trebuie transcalculate într-o re�ea existent�, acest fenomen nu mai are importan��. Eroarea în factorul de scar� este eliminat� în acest caz printr-o transformare Helmert.

In cazul interconect�rii mai multor baze într-o re�ea, numai un singur punct al re�elei va fi considerat de referin��, deci cu coordonate absolute fixe. Excep�ie fac situa�iile când sunt sta�ionate puncte incluse în re�ele GPS fundamentale, de exemplu EUREF, a c�ror pozi�ionare absolut� este foarte bine cunoscut�, în care coordonatele acestor puncte sunt tratate ca puncte vechi în prelucrare.

Precizia metodei relative de pozi�ionare este mult mai ridicat� fa�� de pozi�ionarea absolut� - a unui punct singular.

Prin combinarea datelor m�surate în cele dou� situa�ii sunt eliminate numeroase erori, iar tehnica de protec�ie S-A (în prezent dezactivat�) este substan�ial diminuat�.

La determinarea relativ� a pozi�iei punctelor, componentele vectorului baz� sunt determinate dup� finalizarea m�sur�torilor, în cadrul proces�rii la birou a datelor, întrucât se necesit� datele m�surate concomitent din ambele sta�ii. Pentru o pozi�ionare relativ� în timp real, este nevoie de un sistem de transmisie a datelor spre una dintre sta�ii, unde are loc procesarea datelor concomitent cu desf��urarea m�sur�torilor.

Preciziile care sunt cerute în aplica�iile geodezice, sunt atinse ast�zi numai prin metodele relative de pozi�ionare, efectuându-se m�sur�tori de faz� asupra undelor purt�toare.

Ra�ionamentele prezentate pentru dou� receptoare, pot fi extrapolate far� restric�ie la folosirea mai multor receptoare, cu specifica�ia, c� una dintre sta�ii va prelua func�ia de sta�ie de referin��, fa�� de care se determin� apoi pozi�iile relative ale celorlalte sta�ii.

Metode de m�surare static� Caracteristicile m�sur�rii statice

Prin metoda staic� relativ� se poate determina distan�a dintre dou� sau mai multe puncte,

mai numindu-se �i metoda de definire de vector spa�ial sau baz�. Prelucrarea observa�iilor se poate realiza individual, ca �i vector (vector by vector, baseline processing), sau prin prelucrarea împreun� a vectorilor m�sura�i în acela�i timp (multipoint solutions, multibaseline processing). Rezultatul final este diferen�a de coordonate între punctele �X, �Y, �Z.

Din cauza erorilor ce revin m�sur�torilor GPS, determinarea coorodnatelor relative se poate realiza cu precizie centimetric�, prin metoda static� putându-se realiza o serie de probleme din domeniul de precizie a geodeziei. Ca urmae, se utilizraz� pe scar� larg� metoda static�-relativ� (pe scurt static�).

La începutul “perioadei GPS” metoda static� a fost singura procedur� de m�surare potrivit� scopului geodezic.

În cadrul metodei statice, cel pu�in dou� dar în mod normal mai mult de dou� receptoare înregistreaz� simultan un timp mai lung în punctele sta�ionate. Perioad� de timp, cât efectu�m m�sur�tori simultane la aceia�i sateli�i o numim perioad� de m�surare sau sesiune de lucru (session).

Sesiunile din cadrul unei zile se noteaz� cu cifre ce pornesc de la 0 saucu litere. Sta�iile ce con�in date neprelucrate înregistrate de-a lungul perioadei de m�surare, se obi�nuie�te a se identifica prin nume ale locului, numere romane �i cu semne ale perioadei de m�surare. Se recomand� a se m�sura punctele apropiate unele de altele în perioade identice.

În func�ie de particularit��ile procesului de înregistrarea datelor deosebim dou� tipuri de dispunere a vectorilor:

� dispunerea polar� sau radial�; � dispunerea în re�ea. În cazul în care unul din receptoare m�soar� totdeauna în acela�i punct (punctul de

referin��), �i cel�lalt receptor se mi�c� sistematic tot alte puncte, se realizeaz� o dispunere polar� sau radial� a vectorilor. Ca urmare, în fiecare punct mont�m antena o singur� dat�, ne având

Page 53: Suport Curs GPS

53

posibilitatea de verificare a în�l�imii antenei sau a punerii gre�ite în sta�ie a receptorului. Punctele definite astfel se pot numi �i puncte polare spa�iale. Dispozi�ia polar� a bazelor este prezentat� schematic în fig. 3.11, iar algoritmul aferent dispozi�iei polare dup� care se sta�ioneaz� punctele este prezentat în tab. 3.5.

Fig. 3.11 - Vectorii m�sur�rii polare (din Adam J. et. al., 2004) Receptorul utilizat continuu înregistraz� datele în punctul 1 (receptor de referin�� cu

indicatorul V3), în timp ce celelalte dou� receptoare (V1, V2) se deplaseaz� continu �i succesiv în punctele de coordonate necunoscute (2,3,4,5) �i respectiv în cele dou� puncte de coordonate cunoscute A,B. Este necesar s� introducem în cadrul re�elei mai multe puncte de coordonate cunoscute.

Din figur� se poate vedea �i faptul, c� punctul de referin�� nu este obligatoriu s� fie de coordonate cunoscute.

Dac� re�eaua nu are nici un punct cunoscut, atunci avem o re�ea liber�. În exemplul prezentat, coordonate punctului de referin�� 1 se vor calcula ca medie din

mai multe combina�ii. Algoritmul de lucru aferent dispozi�iei polare a bazelor

Tabelul 3.5

Semnalul perioadei de m�surare Semnalul

receptorului a b c d e f

V1 2 3 B V2 A 5 4 V3 1 1 1 1 1 1

Dac� vectorii m�sura�i cu mai multe receptoare se racordeaz� unul la altul prin

intermediul puncte de leg�tur�, ca urmare se realizeaz� o re�ea spa�ial� complet� de vectori independen�i, realizându-se o distribu�ie de re�ea a bazelor. În asemenea caz, compara�ia vectorilor identici m�sura�i în perioade diferite reprezint� o posibilitate de verificare, sau suprapunerea (al�turarea) coordonatelor m�surate în dou� perioade în acela�i punct, respectiv prezentarea erorilor finale a unghiurilor vectorilor. Particularitatea definirii punctului prin satelit este c� de-a lungul planific�rii, nu trebuie s� avem în vedere forma re�elei.

Page 54: Suport Curs GPS

54

Fig. 3.12 - Distribu�ia în re�ea a vectorilor m�sura�i (din Adam J. et. al., 2004)

Vectori m�sura�i în perioade consecutive Tabelul 3.6

Semnalul perioadei de m�surare Semnalul

receptorului a b c d

V1 1 B 5 1 V2 2 4 4 2 V3 3 3 A A

Vectori m�sura�i în perioade independente unele de altele

Tabelul 3.7

Semnalul perioadei de m�surare Semnalul

receptorului a b c d

V1 1 5 B A V2 2 A 4 1 V3 3 4 3 2

În figura se observ� c� re�eaua const� din acelea�i dou� puncte de coordonate cunoscute

(A,B) �i respectiv cinci punte noi (1,2,3,4,5), dar acum pozi�ion�m punctele în sesiuni de înregistr�ri aferente distribu�iei în re�ea

Potrivit planific�rii din tabel am format asemenea perioade de m�surare, al c�ror puncte de leg�tur� (puncte cu indicativul 3,4,A) se vor m�sura în dou� perioade consecutive.

Aceasta înseamn� în practic� c� receptorul poate m�sura într-un punct chiar �i f�r� pauz� dou� perioade de timp. În acest caz, nu se pot descoperi eventualele gre�eli în punctul respectiv (centrarea, calarea �i m�surarea în�l�imii antenei). Ca urmare, este recomandabil, ca în pauza dintre dou� puncte s� se efectueze o a�ezare nou� în punct.

În tabelul 3.7, potrivit algoritmului de realizare a observa�iilor, se observ� faptul c� între dou� perioade succesive nu sunt puncte de leg�tur�, ci re�eaua se compune din acealea�i perioade independente.

Prin verificare se în�elege m�surarea independent� de dou� ori a 1-2 vectori. Din punct de vedere al verific�rii este avantajos c�, în afara celor dou� puncte, în fiecare

punct trebuie montat� antena de dou� ori, independent unul de altul, totodat� din cauza cheltuielilor de transport, aceast� solu�ie nu este neap�rat economic�.

Page 55: Suport Curs GPS

55

Clasificarea pozi�ion�rilor statice

Potrivit preciziei de determinare a coordonatelor �i respectiv func�ie de geometria re�elei vectorilor care se pozi�ioneaz�, în practic� deosebim trei variante de lucru din cadrul metodei statice de pozi�ionare.

Caracteristicile a trei m�sur�tori statice (din Adam J. et. al., 2004) Tabelul 3.8

Denumirea

variantei de lucru

Domenii de

utilizare

Precizia de

pozi�ionare

(m)

Lungimea bazei

caracteristice

(km)

Durata

perioadei de

înregistrare

Static� tradi�ional� < 0,005 > 10 > o or� Static� rapid� 0,010 - 0,020 < 15 10 - 30 minute

Staic� cu reocupare 0,010 - 0,020 < 15 2x(5 -10 minute) Analizând datele din tabelul 3.8 se observ� faptul c� precizia cea mai ridicat� o ofer�

varianta static� tradi�ional�.

Varianta static� tradi�ional� La aceast� variant� de lucru receptoarele din sta�ia de referin�� �i din sta�iile noi sunt sta�ionare pe

parcursul unei sesiuni de lucru. Pentru a putea rezolva problema ambiguit��ilor de la m�sur�torile de faz� cu unda purt�toare, este nevoie de un timp îndelungat de observa�ie. Durata unei sesiuni depinde de lungimea bazei care se m�soar�, de num�rul sateli�ilor recep�iona�i �i de geometria constela�iei satelitare, ea putând varia pentru o baz� de 1 - 15 km între 30 minute pân� la 2 ore. Aceast� metod� este metoda principal� pentru crearea re�elelor geodezice de sprijin. Este suficient s� existe minim dou� receptoare GPS care s� recep�ioneze semnal de la aceia�i minim 4 sateli�i vizibili �i s� aib� un timp comun de sta�ionare. Astfel, unul din cele doua receptoare devine punct cu coordonate cunoscute �i determin� prin calcul coordonatele celuilalt. Num�rul de dou� receptoare este minim, în mod frecvent se utilizeaz� cel pu�in trei receptoare GPS. Cu cât num�rul receptoarelor este mai mare, cu atât mai mult cre�te siguran�a determin�rilor.

Trebuie �inut cont de faptul c� în prezent exist� multe sta�ii GPS permanente care pot fi integrate în re�eaua nou�, în acest caz num�rul receptoarelor crescând cu num�rul sta�iilor permanente existente. Sta�iile permanente de utilizat trebuie s� fie amplasate în a�a fel încât s� poat� fi folosite la calcule (distan�� propor�ional� cu timpul de sta�ionare) Variantele statice tradi�ionale sunt cele mai utilizate atunci când se vorbe�te de realizarea re�elelor geodezice care necesit� precizii foarte mari. De asemenea, atunci când receptoarele GPS nu sunt de clas� geodezic� �i este nevoie de precizii mai bune. Ca urmare sunt utilizate la determinarea cu precizie ridicat� a vectorilor (< 0,005 m), respectiv la realizarea re�elelor continentale, la construirea re�elei de baz� na�ionale, la programele geodinamice, la determinarea re�elelor inginere�ti geodezice, la examinarea mi�c�rilor locale �i pe suprafe�e de lucru, unde lungimea vectorilor dep��e�te 20 de km.

Din cauza preciziei ridicate, sesiunea de înregistrare este mare, se poate m�sura ore sau chiar zile, perioada de m�surare fiind definit� în primul rând de precizia dorit�, de durata zilei �i lungimea bazei.

În tabel sunt prezentate o serie de particularit��i referitoare la elementele aferente pozi�ion�rii prin variantele metodei statice.

Pentru realizarea re�elelor mai mari (de sute de km), putem proceda în dou� moduri: � Se poate utiliza principiul de calcul al re�elei din “mare spre mic”; � Se vor realiza re�ele în care pe cât posibil nu sunt vectori mai lungi de 10 km. Re�eaua “mare” va fi alc�tuit� din mai multe astfel de re�ele. În situa�ia dezvolt�rii re�elelor ierarhice de la ordin superior la ordin inferior, prima dat�

se va m�sure lungimea lateral� mare a re�elei, cu o perioad� lung� de timp, apoi în fuc�ie de punctele determinate se vor determina vectorii mai scur�i de 10 km.

Page 56: Suport Curs GPS

56

Dac� sunt utilizate recetpoare diferite, poate fi necesar� separarea ierarhic� a re�elei din cauza condi�iilor de înregistrare �i prelucrare diferite. În cazul utiliz�rii receptoarelor cu dou� frecven�e, elementele aferente pozi�ion�rii sunt prezentate în tabelul 3.9.

Durata minim� recomandat� pentru perioada de m�surare cu receptoare

cu dou� frecvente�e, în perioade diferite din zi (din Adam J. et. al., 2004) Tabelul 3.9

Durata perioadei de m�surare Metoda

Lungimea vectorului

[km] Ziua [minute] Noaptea [minute]

< 5 5 - 10 5 5 - 10 15 - 20 5 - 10 10 - 15 > 20 5 - 20 15 - 30 60 - 120 60

30 - 60 120 - 180 120

Pentru baze de pân� la 20 km se poate încerca rezolvarea ambiguit��ilor considerându-se un singur model ionosferic pentru ambele capete ale bazei. Pentru baze de peste 20 km nu este recomandabil s� se încerce rezolvarea ambiguit��ilor, în acest caz se utilizeaz� un alt algoritm care elimin� în mare m�sur� influen�ele ionosferei dar nu mai încearc� rezolvarea ambiguit��ilor.

M�rirea duratei sesiunii (din P�unescu C., et. al., 2006)

Tabelul 3.10

Metoda Num�r sateli�i

GDOP<8 Lungime Sesiune zi

Sesiune

noapte

Rapid static Minim 4 Minim 5 Minim 4

Pân� la 5 km între 5 �i 10 km

între 10 �i 15 km

5-10 minute 10 -20 minute

Peste 20 minute

5 minute 5-10 minute

10 -20 minute

Varianta static-rapid Dezvoltarea programelor de prelucrare la începutul anilor 1990 a condus la rezolv�ri

pricipiale noi - respectiv a rezolv�rii problemei timpului de ini�ializare, care a f�cut posibil� diminuare timpului de m�surare din cadrul pozi�ion�rii statice tradi�ionale.

Varianta static� rapid� (fast static, rapid static) nu difer� esen�ialul de modelul static tradi�ional, poatându-se utiliza cu succes doar în cazul vectorilor mai mici de 10-15 km.

O alt� condi�iei este “vizibilitatea” a mai mult de patru sateli�i (pe cât posibil 5-6) �i geometria bun� a constela�iei sateli�ilor (GDOP). Potrivit literaturii de specialitate, trebuie evitate perioadele când valoarea DOP se modific� substan�ial. Al�turi de respectarea acestor condi�ii, în primul rând lungimea perioadei de m�surare este definit� de faptul c� avem la dispozi�ie receptor cu o frecven�� sau cu dou� frecven�e. M�rimea sesiunilor de lucru în cazul variantei static rapid sunt prezentate în tabelul 3.10.

În practic� cu receptorul cu o singur� frecven�� m�sur�m o dat� cel pu�in 20 de minute, iar cu receptorul cu dou� frecven�e m�sur�m cel pu�in 10 minute. Din timpul de m�surare scurt rezult�, c� nu putem planifica înainte cu siguran�� unele perioade, de aceea mai bine ca un receptor s� m�soare într-un punct determinat, pe mijlocul suprafe�ei f�r� întrerupere, în timp ce cel�lalt receptor (sau receptoare) vor sta�iona în punctele situate în cadrul a mai mul�i km posibili (distribu�ie polar�). În general la un punct sunt suficiente dou� m�sur�tori independente.

Economia m�sur�torii se poate cre�te, dac� în jurul punctului de referin�� sunt a�ezate “împrejur” mai multe receptoare. Poate ajuta �i prelucrarea �i verificarea de mai târziu, dac� pe baza leg�turii radio, se poate rezolva m�surarea �i între receptoarele “mobile”. Antena de captare se a�eaz� de cele mai multe ori pe o schel� de echipamente sau pe un pilon de lungime constant� care s� fie ancorat. În ultimul caz, montarea este mai u�oar� �i s-ar elimina (omite) m�surarea (eventual gre�it� a) în�l�imii antenei.

Page 57: Suport Curs GPS

57

Durate minim� de timp recomandat� pentru perioadele de m�surare

la metoda static� rapid� cu receptoare cu o frecven��, respectiv cele cu dou� frecven�e

Tabelul 3.11

PERIOADA DE M�SURARE LUNGIMEA

VECTORULUI [KM] Receptor cu o frecven�� [minute]

Receptor cu dou� frecven�e

[minute]

1 – 3 15 5 4 – 5 25 10 6 – 7 35 15 8 – 9 45 20

În m�sura în care stabilim puncte noi între dou� puncte date (de cele mai multe ori cu dou� receptoare) vorbim despre drumuire GPS (figura 3.13., tabelul 3.12).

În cazul în care avem la dispozi�ie mai multe receptoare, este recomandat cu scopul verific�rii, s� se foloseasc� dou� puncte de referin��.

Fig. 3.13 - Drumuire GPS (din Adam J. et. al., 2004)

Planul de execu�ie al drumuirii GPS

Tabelul 3.12

Semnalul perioadei de m�surare Semnalul

receptorului a b c d e

V1 A 2 2 4 4 V2 1 1 3 3 B

Dac� surafa�a de lucru este mai întins�, este recomandabil s� se realizeze re�ele ierarhice,

într-o prim� faz� s� se înfiin�eze re�eaua punctelor de referin�� cu m�sur�ri statice tradi�ionale, mai apoi prin m�sur�ri radiale statice rapide s� se m�soare celelalte puncte cu vectori de maxim 5 (10) km.

Realizarea m�sur�rii statice rapide se utilizeaz� pentru determinarea punctelor geodezice de ordinul IV �i V, a punctelor de îndesire a re�elei de sprijin, a punctelor aferente re�elelor de ridicare a detaliilor �i respectiv a detaliilor inacesibile altor tehnologii de lucru

Avantajul metodei fa�� de cel static este viteza (rapiditatea) de realizare, dezavantajul este precizia mai redus� (5-10 mm + mm/km).

Este foarte important în cazul metodei rapid static ca bazele s� fie scurte pentru a putea presupune c� distorsiunile ionosferice sunt acelea�i la ambele capete ale bazei, în consecin�� este de preferat, atât din punctul de vedere al preciziei cât �i al timpului de m�surare, s� se m�soare

Page 58: Suport Curs GPS

58

baze scurte (pân� la 5-6 km) fa�� de puncte de referin�� temporare decât s� se m�soare baze lungi (15-20 km) fa�� de un singur punct central, în toate tipurile de m�sur�tori este important controlul acestora utilizând m�sur�tori independente, în special atunci când utiliz�m metoda rapid static dac� timpul de observare este prea scurt, GDOP are valori mari, sau distorsiunile ionosferice sunt foarte mari, este posibil ca la post procesare programul s� rezolve ambiguit��ile dar rezultatele s� dep��easc� toleran�ele stabilite pentru proiectul respectiv.

Pentru controale independente se recomand�: � Ocuparea fiec�rui punct a doua oar� la o alt� or� decât în prima sesiune; � M�surarea bazei între ultimul �i primul punct în cazul procedurii Stop & Go; � M�surarea bazelor independente între punctele re�elei; � Utilizarea a dou� sta�ii de referin��; � Fiecare punct nou determinat s� aib� minim doi vectori independen�i de determinare. În general cu cât baza este mai lung� cu atât timpul de sta�ionare va fi mai mare. Noaptea influen�ele datorate ionosferei sunt considerabil reduse, astfel c� pentru

pozi�ionarea rapid static timpul de sta�ionare poate fi practic înjum�t��it, ob�inându-se acelea�i rezultate.

Pentru metoda rapid static aceast� valoare trebuie s� fie mai mic� de 8, dar este recomandabil s� alegem sesiunile în perioadele când nu dep��e�te valoarea 6. In principiu este bine s� proiect�m sesiunile de lucru în perioadele când sunt vizibili minimum 5 sateli�i cu o eleva�ie de peste 15°, iar valoarea GDOP este mai mic� de 6 atât pentru sta�ia de referin�� cât �i pentru sta�ia mobil�. Din experien�a acumulat� în mai mul�i ani de m�sur�tori GPS, se poate enun�a, empiric, o „Regul� de aur" în baza c�reia se poate stabili durata unei sesiuni de m�sur�tori. în condi�ii optime, în func�ie de lungimea bazei m�surate cu un receptor GPS cu dubla frecventa atunci când se utilizeaz� metoda Rapid-Static cu înregistrare la 5 secunde. Aceasta este: Durata este egal� cu 1 min. pentru fiecare km, din lungimea bazei m�surate, dar nu mai pu�in de 5 min.

M�rirea duratei sesiunii (din P�unescu C., et. al., 2006) Tabelul 3.13

Varianta Num�r sateli�i

GDOP<8 Lungime Sesiune zi

Sesiune

noapte

Rapid static Minim 4 Minim 5 Minim 4

Pân� la 5 km între 5 �i 10 km

între 10 �i 15 km

5-10 minute 10 -20 minute

Peste 20 minute

5 minute 5-10 minute

10 -20 minute

Varianta cu reocupare

Aceast� variant� mai este cunoscut� sub denumirea de reocupare (reoccupation,

intermittent static, pseudokinematic), semnificând de fapt o m�surare static� rapid� întrerupt� / repetat�. Receptorul din sta�ia de referin�� r�mâne fix, iar receptorul mobil înregistreaz� în punctele noi care sunt sta�ionate pentru o perioad� de 3-5 minute. Dup� minimum o or� (timp în care se schimb� constela�ia satelitar�) punctele sunt resta�ionate pentru 3-5 minute - fig. 3.14.

În timpul transportului receptorul mobil nu trebuie s� r�mân� în contact cu sateli�ii recep�iona�i, el putând fi în principiu chiar oprit. Precizia metodei este echivalent� cu cea de la metoda rapid-static.

Pozi�ionarea cu reocupare prezint� o serie de caracteristici, dup� cum urmeaz�: � se pot realiza înregistr�ri în condi�ii geometrice mai slabe, num�rul sateli�ilor poate

scade în anumite intervale �i la trei; � perioada de m�surare poate fi mai redus�, poate scade chiar la 5 minute;

Page 59: Suport Curs GPS

59

� punctele pot fi resta�ionate cel mai devreme dup� trecerea unei ore �i din nou, trebuie efectuat� acolo m�sur�tori de câteva minute (func�ie de acelea�i puncte de referin��);

� precizia de pozi�ionare se poate corecta în func�ie de datele înregistrate la reocupare.

Fig. 3.14 - Varianta de pozi�ionare cu reocupare 1 - Traseu la prima determinare, 2 - Traseu la reocupare

Dezavantajul clar al metodei, este c� punctele trebuie sta�ionate de dou� ori, de aceea

poate fi economic� doar în cazul unei accesibilit��i u�oare, tocmai din aceast� cauz� este pu�in r�spândit� în practic�.

M�sur�toarea de teren este similar� cu cea static rapid�, în schimb programul trebuie s� fie capabil s� calculeze împreun� vectorii m�sura�i împreun�.

Varianta de reocupare (întoarcere) înseamn� în realitate o m�surare static�, dar asemeni celei cinematice �i aici deosebim aparat de referin�� fix (master) �i mobil, receptor (slave). M�sur�torile receptoarelor mobile le putem lega de un singur punct de referin�� (single-master), sau de dou� puncte de referin�� (two-master).

În m�sura în care pe teren se mi�c� multe receptoare, �i se poate asigura m�sur�toarea în acela�i timp, atunci putem forma �i asemenea perioade, în care în punctul de referin�� nici nu se realizeaz� m�sur�toare (zero-master), prin aceasta se poate cre�te economia (din Adam J. Et. al., 2004, dup� Brian, 1990).

Varianta de reocupare permite procesarea în bloc a vectorilor m�sura�i în perioade de timp diferite (zile diferite). Dac� nu s-a reu�it s� se prelucreze cu succes o m�sur�toare static� rapid�, se poate realiza o m�sur�toare de verificare, procesînd în bloc toate observa�iille, prin aceasta utilizând toate înregistr�rile.

Metoda de reocupare se poate folosi cu succes, dac� la un moment dat geometria constela�iei sateli�ilor nu permite accesibilitatea la mai mult de trei sateli�i. În asemenea caz, efectu�m o m�surare de 5-10 minute, mai apoi revenim dup� câteva ore la acel punct, atunci când al�i trei sateli�i pot fi recep�iona�i. Prelucrarea în bloc a celor dou� seturi de înregistr�ri d� un asemenea rezultat, precum am fi m�surat �ase sateli�i.

În prezent utilizarea variantei cu reocupare, s-a redus considerabil, din cauza apari�iei metodei statice rapide �i a form�rii complete a sistemului de sateli�i.

Metod� cinematic�-relativ� Procedeul cinematic de m�surare este o metod� de pozi�ionare cu timp foarte scurt de observa�ie în fiecare punct, fiind nevoie de cel pu�in dou� receptoare, unul care înregistreaz� în pozi�ie fix� într-un punct cunoscut în sistemul de coordonate numit baz� (reference), iar cel�lalt

Page 60: Suport Curs GPS

60

se mi�c� (rover). În acest context, pozi�ia receptorului (receptoarele) aflat în punctul nou se va determina func�ie de coordonatele receptorului fix, din punctul cunoscut (de vreferin��).

Ca urmare, prin m�surare cinematic� se vor determina coordonatelor spa�iale al unui vector ce se formeaz� între receptorul aflat în mi�care �i respectiv receptorul fix. Coordonatele puncului nou (unde sta�ioneaz� roverul) sunt ob�inute prin însumarea la coordonatele spa�iale ale punctului de referin�� (unde sta�ioneaz� receptorul fix) a cre�terilor de coordonate aferente vectorului format de baz� �i rover.

Precizia de pozi�ionare cu metoda cinamatic�-relativ� depinde de tipul de înregistrare (m�sur�toare cod sau m�sur�toare faz�). Dac� se utilizeaz� receptoare ce realizeaz� o m�sur�toare de cod precizia poate fi în domeniul de precizie metrii - submetrii, iar dac� utiliz�m receptoare ce m�soar� faza, se poate ob�ine precizie centrimetric�, raportat� la punctele de referin��.

La începutul m�sur�torilor este necesar determinarea ambiguit��ilor pentru m�sur�torile de faz� cu undele purt�toare procedeu care generic se nume�te ini�ializare. Dup� ini�ializare, unul dintre receptoare r�mâne fix, iar celel�lalt va sta�iona punctele de determinat, cu condi�ia s� fie asigurat în permanen�� contactul spre minimum patru sateli�i pe care s-a t�cut ini�ializarea. Dac� contactul cu sateli�ii s-a întrerupt este necesar� o nou� procedura de ini�ializare In cele urmeaz� va fi prezentat� doar metoda de fixare a ambiguit��ilor prin interschimbarea antenelor pe baze scurte. La începutul m�sur�torilor receptorul 1 este instalat în punctul A, iar receptorul 2 în punctul B. Procedeul const� în inter-schimbarea antenelor, dup� ce s-au f�cut înregistr�ri câteva minute asupra fazei undei purt�toare. F�r� întreruperea înregistr�rilor receptorul din A este mutat în B �i invers.

Posibilit��ile de ini�ializare Caracteristica comune ale metodelor cinematice ce se bazeaz� pe m�surarea fazei, c� la

începutul m�sur�rii este nevoie de definirea combin�rii ciclului-pluriinteligibilului a celor dou� diferen�e. Cu privire la perioada de începere a m�sur�rii, definirea combina�iei valorii cu num�r întreg N o numim ini�ializare, iar punctul de pornire al receptorului mobil îl numim punct de ini�ializare.

În func�ie de aparat �i respectiv de program, sunt cunoscute mai multe proceduri de ini�ializare dup� cum urmeaz�: cu m�sur�toare static�, cu bra� de baz�, cu schimb de anten�, în timpul mi�c�rii.

Fig. 3.15 - Ini�ializare cu m�surare static� (din Adam J. et. al., 2004)

Cu m�sur�toare static� se pozi�ioneaz� punctul de ini�ializare I raportat la punctul de referin�� R (dar pe cât posibil în cadrul a 15 km). Punctul de ini�ializare se poate amplasa la o distan�� mai mare, dar prezint� dezavantajul c� m�sur�toarea static� implic� un timp 5-30 minute de înregistrare, func�ie de distan�a punctul de ini�ializare - receptor.

Dac� punctul de ini�ializare este un punct de coorodnate cunoscute (fig. 3.16.) avem avantajul este c� trebuie efectuat� o m�surare de dou�-trei minute cu receptorul mobil. Dezavantajul const� în faptul c� un punct cunoscut, care poate fi pozi�ionat departe de suprafa�a de lucru.

Page 61: Suport Curs GPS

61

Condi�ia ini�ializ�rii cu succes este ca situa�ia spa�ial� relativ� a punctului de referin�� R �i al punctului e ini�ializare I, s� fie cunoscut� cu o exactitate de 1-2 cm.

Fig. 3.16 - Ini�ializare în punct cunoscut (din Adam J. et. al., 2004)

Solu�ia bra� de baz� Prima dat�, receptorul geodezic Sercel a fost dotat cu un bra� din aluminiu, cu lungime

cunoscut� �i prev�zut cu busol�. În punctul de referin��, în cap�tul bra�ului central se a�eaz� receptorul static, iar în cap�tul celuilalt bra� orientat spre sud, se monteaz� cel�lalt receptor. Dup� scurgerea a 1-2 minute de m�surare, poate s� porneasc� receptorul mobil, c�ci �i aici în esen�� este vorba despre o pornire din punct cunoscut, precum în cazul anterior. Este avantajos, c� �i o singur� persoan� poate rezolva problema �i practic este nevoie doar de cunoa�terea unui singur punct.

Fig. 3.17 - Bra� de baz� pe echipament cu talp� (din Adam J. et. al., 2004)

Solu�ia schimbului de anten� (antena swap) Aceast� procedur� a fost propus� de Remondi �i Hoffmann-Wellenhof în 1985 (din

Adam J. et. al., 2004) �i au realizat-o pentru prima data la receptoarele Trimble. La început un receptor (cu indicativul A) este a�ezat în punctul de referin��, iar cel�lalt

receptor (cu indicativul B) este a�ezat la maxim 10 metri de pe un trepied. Aici se efectueaz� câteva epoci de înregistr�ri (2-8), pentru care sunt necesare 1-2 minute. Dup� aceasta, al�turi de înregistrarea continu� a semnalelor aceluia�i satelit, se schimb� locul lui B �i A, mai apoi dup� trecerea a câtorva epoci noi, schimbând din nou locul, revenind pe locul ini�ial, de unde receptorul mobil cu indicativul B poate porni pe calea mobil�.

Este avantajos c� ini�ializarea este rapid�, se petrece în 5-6 minute �i este necesar doar de un singur punct cunoscut.

Dezavantajul este c� pentru schimbul antenei sunt necesare dou� persoane, iar punctul de referin�� ar trebui s� fie în apropierea suprafe�ei de lucru.

Page 62: Suport Curs GPS

62

Fig. 3.18 - Ini�ializare cu schimb de anten� (din Adam J. et. al., 2004)

Ini�ializare în timpul mi�c�rii (On-The-Fly, OTF -Fig. 3.19)

Din 1994 tot mai multe programe comerciale moderne fac posibil, ca receptorul mobil s� nu trebuiasc� s� porneasc� dintr-un punct cunoscut, adic� la receptorul mobil se rezolv� în timpul mersului nu doar valoarea N, dar �i problema definirii diferen�ei de coordonate. La început solu�ia a fost posibil� doar cu o prelucrare ulterioar� în posesia unui material m�surate de 200 de secunde, în schimb de aici “înapoi”, se putea calcula retrospectiv pân� la începutul m�sur�rii situa�ia exact� cu o exactitate de centimetri fa�� de receptorul de referin��.

Ast�zi procedura func�ioneaz� în timp real, aceasta este condi�ia fundamental� a sistemului RTK. Dac� în timpul mi�c�rii apar deranjamente în înregistrarea semnalului sateli�ilor din cauza acoperirii, atunci dup� oprirea deranjamentului începe din nou procesul de calculare. �i în cazul OTF exist� o perioad� minim� de m�surare, atunci când nu exist� pierderi de semnal, ceea ce trebuie asigurat pentru efectuarea calculelor, aceasta în practic� înseamn� câteva minute.

Avantajul ini�ializ�rii OTF este clar, limitarea înseamn� �i aici c� punctul (punctele) de referin�� trebuie a�ezat pe o raz� de 10 km de la drum. La metoda OTF nu doar timpul de ini�ializare se scurteaz� esen�ial, ci sunt �i cazuri în care ini�ializarea nici nu se poate rezolva altfel din cauza mediului acoperit, perturbat.

Cu r�spândirea metodei OTF, s-au pierdut caracteristicile practice ale metodei ingenioase prezentate anterior.

Fig. 3.19 - Ini�ializare în timpul mersului (din Adam J. et. al., 2004)

Clasificarea m�sur�torilor cinematice

În practic� deosebim trei proceduri cinematice, cu caracteristicile potrivit tabelului 3.14.

Caracteristicile a trei m�sur�tori cinematice Tabelul 3.14

Page 63: Suport Curs GPS

63

Denumire Folosire

caracteristic� Gre�eal� punct

caracteristic� Lungimea bazei

caracteristic� Prelucrare

STOP&GO 1-2 cm < 15 km CONTINU� 1-3 cm < 15 km

RTK 1-3 cm < 5-10 km < 40 km

Din punct de vedere didactic, diferen�ierea de m�surare cinematic� real� �i

semicinematic�, o vedem ca �i exemplu (de urmat) cu scopul punerii în valoare mai bine a diferen�ei dintre ele. În ambele cazuri descriem un drum cu receptorul mebil, dar în timp ce la m�sur�toarea cinematic� tot drumul este esen�ial, la metoda semicinematic� doar unele puncte ale ei sunt importante. Aparatele folosite în practic� “cunosc” în esen�� doar metoda static� �i cinematic�. Metoda cinematic� înseamn� c� în aceasi perioad� putem m�sura puncte unice, discrete �i drumuri continue. Deci metoda semicinematic� �i cinematic real� se poate schimba elastic la receptoarele geodezice moderne.

Avantajul mare al RTK, e c� poate rezolva toate acestea în timp real. Putem s� deosebim diverse domenii de utilizare a le m�sur�torilor GPS cinematice de

precizie geodezic�, dup� cum urmeaz�: � Pozi�ionarea cu precizie a punctelor terestre; � Trasarea punctelor cu precizie; � Urm�rirea comport�rii în timp a diverselor construc�ii; � Pozi�ionarea diverselor vehicule în mi�care.

Varianta cinematic� de m�surare în timp real RTK

În cazul metodei cinematice în timp real se folosesc dou� receptoare, unul fix care sta�ioneaz� pe un punct de coordonate cunoscute denumit baz�, care este dotat� cu un emi��tor �i respectiv un receptor mobil (rover) care este dotat cu un dispozitiv de recep�ie, între baz� �i receptor realizându-se o leg�tur� radio în timp real - fig. 3.20.

Fig. 3.20 - Schema de realizare a pozi�ion�rii în varianta RTK Pentru realizarea pozi�ion�rii RTK este necesar realizarea procesului de ini�ializare, proces care se poate desf��ura diferen�iat, func�ie de tipul de receptor �i evident de situa�ia din teren - fig. 3.21.

Receptorul a�ezat într-un punct de referin�� func�ioneaz� ca �i o sta�ie radio, recep�ionând datele transmise de satelit (m�surarea cod, rezultatul m�sur�rii fazei) �i care sunt transmise mai departe, f�r� prelucrare (�i din aceasta rezult� c� f�r� întârziere) c�tre receptoarele mobile aflate

Page 64: Suport Curs GPS

64

în apropiere punctului de referin��. Receptoarele mobile prelucreaz� datele primite ca �i mesaj radio în date de pozi�ionare aferente punctului sta�ionat cu receptorul mobil.

Fig. 3.21 - Metoda cinematic� Ca urmare, componentele vectorul definit de sta�ia de referin�� �i rover, ad�ugate la

coordonatele din sistemul WGS84 a punctului de referin�� reprezint� coordonatele punctului nou sta�ionat cu receptorul mobil, in sistemul WGS 84. Aceste coordonate se vor transforma în sistemul na�ional de referin��, prin utilizarea parametrilor de transformare locali sau na�ionali, dup� caz.

M�sur�tori efective RTK putem efectua cu cel pu�in 5 sateli�i �i configura�ia optim� a satelitului. Metoda s-a r�spândit datorit� extinderii puternice a vitezei de transmitere la distan��. Pe baza transmisiei rapide extraordinare, laten�ia metodei cinematice în timp real a sc�zut la frac�iuni de secund�.

Cu receptorul mobil se sta�ioneaz� în punctele noi, iar coordonatele acestora se vor determina în timp real. Precizia care se ob�ine folosind aceast� metod� de m�surare GPS este de ± (1 -3 cm). Aceast� metod� de m�surare GPS se recomand� la trasarea elementelor construc�iilor, la ridicarea detaliilor în lucr�rile de cadastru.

Nu este recomandat� pentru determinarea coordonatelor punctelor re�elelor de sprijin sau de îndesire.

Elementele sta�iei de referin�� sunt prezentate în figura 3.22, fiind urm�toarele: � receptor GPS �i antena; � program RTK (integrat în receptor); � leg�tur� radio (datalink): modem radio �i anten� radio (pentru transmiterea

m�sur�torilor c�tre receptorul mobil); � posibilitate de înregistrare date, înregistrarea coordonatelor cunoscut ale antenei �i

sta�iei de referin�� în sistemul WGS84 sau cel local.

Page 65: Suport Curs GPS

65

Fig. 3.22 - Elementele sta�iei de referin�� Fig. 3.23 - Elementele receptorului mobil RTK

(din Adam J. et. al., 2004) (din Adam J. et. al., 2004) 1.Antena GPS; 1.Antena GPS; 2.Receptor GPS; 2.Tija sustinatoare de antena; 3.Controller; 3.Controller; 4.Trepied; 4. Receptor GPS; 5.Antena radio; 5. Modem radio; 6.Modem radio; 6. Antena radio;

Receptorul mobil este alc�tuit din urm�toarele elemente: � receptor GPS, anten� cu dispozitiv de sus�inere anten�; � program RTK (integrat în receptor); � leg�tur� radio (datalink): modem radio �i anten� radio (pentru înregistrarea emisiei

radio a sta�iei de referin��); � unitate de comand� manual� (controller) pentru introducerea simpl� a datelor; � posibilitate introducere date; introducerea parametrilor în�l�imii antenei �i de

transformare (WGS84 sistem na�ional de referin��). Receptorul GPS �i modemul radio sunt într-un singur aparat. Cu ajutorul telefonului

GSM, se poate realiza �i o leg�tur� radio secundar� (de siguran��) pentru transmisia de date. Sistemele RTK au ap�rut pe pia�� în prima jum�tate a anilor 1990, caracteristic e c�

pentru acest scop s-au folosit receptoare cu o frecven��. Cu acest sistem, distan�a dintre receptorul de frecven�� �i cel mobil nu a dep��it câ�iva km, par�ial de aceea, c� programele de la acea vreme aveau probleme cu realizarea ini�ializ�rii pe distan�e mari, �i pentru c� �i nivelul de dezvoltare al tehnicii de transmisie a limitat îndep�rtarea fa�� de baz�.

Odat� cu dezvoltarea rapid� a tehnologiei, a ap�rut a�a numitul RTK la distan��, acolo unde distan�� dintre receptorul de referin�� �i cel mobil poate atinge chiar �i 30-40 km. În aceste sisteme se folosesc receptoare cu dou� frecven�e.

În cazul m�sur�torilor f�cute cu dou� frecven�e, timp necesar pentru ini�ializarea anterioar� este 1-2 minute, fa�� de 10-20 înainte.

Programele moderne sunt capabile ca în cazul pierderii de semnal, s� realizeze din nou ini�ializarea, chiar �i în timpul deplas�rii - tehnica on-the fly, m�sur�torile efectuate cu frecven�a a doua au de asemeni un rol important.

În sistemul modern RTK, în m�rirea distan�ei dintre receptorul de referin�� �i cel mobil, limita o impune doar transmiterea de date.

Page 66: Suport Curs GPS

66

Receptoarele GPS pot deveni potrivite pentru m�surarea RTK doar cu completarea programului �i un hardware special. Al�turi de receptoarele tradi�ionale, s-au pus în circula�ie �i receptoare GPS special proiectate pentru pozi�ionarea RTK. Pentru m�rirea eficien�ei se pot introduce în lucru un num�r oricât de mare de receptoare mobile precum �i folosirea sta�iilor de baz� adi�ionale. Folosirea sta�iilor de baz� auxiliare confer� urm�toarele avantaje:

� contribuie la eliminarea problemelor legate de m�rimea razei de ac�iune clin jurul sta�iei de baz�;

� m�sur�rile se pot desf��ura pe un teritoriu mai mare; � ofer� protec�ie m�sur�rilor în cazul în care s-a pierdut contactul cu sateli�ii pentru

sta�ia de baz�; � permite colectarea de informa�ii suplimentare ce se pot utiliza la verificarea

rezultatelor m�sur�rilor.

Varianta semicinematic� (STOP and GO, PPK)

Pozi�ionarea semicinematic� este utilizat� arunci când se dore�te o determinare rapid� a coordonatelor, dar cu o precizie mai mare, timpul de sta�ionare fiind minim. Este asem�n�toare cu metoda rapid static cu deosebirea c� prin aceast� metod� fiecare punct se sta�ioneaz� între 30cc - dou� minute, în locul codului P de modulare al purt�toarelor L1 �i L2 folosite în cazul rapid static, utilizeaz� numai purt�toarea L1 modulat� cu codul L1. Mi�carea receptoarelor se poate face continuu, sau pentru sporirea preciziei se sta�ioneaz� o perioad� foarte scurt� în punctele noi.

Este o metod� de m�surare post procesare, de unde �i denumirea de post procesion kinematic - PPK.

M�sur�torile cinematice se pot realiza dac� dispunem de dou� receptoare: unul folosit ca sta�ie de baz� care este fix �i cel�lalt ca receptor mobil - rover.

Mont�m receptorul static în punctul de referin��, iar cu receptorul mobil efectu�m ini�ializarea, în func�ie de dotare �i de situa�ia dinteren (satic de exemplu în figura 3.24).

Fig. 3.24 - Metoda Stop and Go

Odat� cu dezvoltarea aparatelor, este tot mai des întâlnit ca etapa de ini�ializare s� se realizeze în timpul mersului, ca umare ceast� opera�ie nu necesit� un timp suplimentar.

Dup� realizarea ini�ializ�rii se va sta�iona cu receptorul mobil punctele care trebuie pozi�ionate - fig. 3.24, contactul cu sateli�ii fiind permanent în timpul mi�c�rii între puncte, de aceea roverul trebuie s� mi�te în cadrul suprafe�ei de lucru pe trasee lipsite de acoperire, pentru a nu se pierde ini�ializarea.

Page 67: Suport Curs GPS

67

În cazul punctelor apropiate operatorul se deplaseaz� pe jos cu receptorul, care este montat pe un suport de dimensiuni fixe numit bipod �i care se poate monta în sta�ie într-un timp foarte scurt �i cu o precizie ridicat�.

Dac� punctele care urmeaz� a fi pozi�ionate sunt dispuse la distan�e mari fa�� de baz�, deplasarea roverului se va realiza cu autovehicul. În acest caz, trebuie rezolvat� montarea �i demontarea rapid� a antenei de pe autovehicul cu un lac�t cu magnet, astfel ca s� nu fie între timp pierderi de semnal, iar în timpul transportului s� aibe asigurat semnalul a cel pu�in patru sateli�i.

Aceasta este o cerin�� atât de mare, încât chiar �i pe suprafe�ele deschise este greu de realizat. La ini�ializare OTF aceast� cerin�� nu este valabil�, dar este valabil� la limitarea de timp a m�sur�rii minime, lipsite de perturb�ri.

Fig. 3.25 - Schema de m�surare semicinematic� (din Adam J. et. al., 2004)

În punctul nou trebuie s� se realizeze înregistr�ri func�ie de modul de lucru ales, de la

câteva secunde la unu sau dou� minute, doar acele puncte fiind pozi�ionate, unde s-a montat antena �i evident s-au realizat înregistr�ri.

De aceea, denumirea cea mai frecvent utilizat� este Stop and Go, corespondentul în limba român� stai �i mergi sau metoda semicinematic� (din Adam J. Et. al., 2004, dup� Krauter, 1993).

Receptorul cu antena o fix�m pe un suport fix numit bipod, de 1,7-2,0 m (astfel în�l�imea antenei nu se schimb�, este suficient� introducerea în lucrarea o singur� dat�), care este dotat cu un dispozitiv cu niel� sferic� pentru calarea �i centrarea în punctul de sta�ie a acestuia.

Punerea în sta�ie a bipodului cu receptorul GPS reprezint� opera�ia premerg�toare decla��rii înregistr�rii datelor.

Setarea parametrilor se realizeaz� în unitatea de control (U.C.) care este în leg�tur� direct� cu receptorul �i antena. În cazul pierderii de semnal, trebuie revenit la punctul m�surat anterior (dac� programul ofer� meniul pornirii de la punctul cunoscut), sau trebuie efectuat� ini�ializarea din nou.

Pentru eficientizarea m�sur�torilor, un receptor fix poate deservi mai multe rovere. În cazul a dou� receptoare fixe, fiecare punct poate fi definit cu ajutorul a doi vectori independen�i.

Verificarea este mai simpl� �i reprezint� o solu�ie mai ieftin�, dac� cu receptorul mobil: � Dac� vizit�m (c�ut�m) puncte cunoscute în timpul mersului; � Revenim la punctul de pornire; � Termin�m m�sur�toarea în punct cunoscut; � Efectu�m m�sur�toare static� în ultimul punct. În aceste cazuri, pornind �i de la ultimul punct putem calcula punctele m�surate

intermediar cu program corespunz�tor, deci o pierdere posibil� de semnal nu pune în pericol toate rezultatele ce urmeaz�.

Metoda stop and go se recomand� pentru ridicarea detaliilor, la distan�e de 5 - 6 km de la Baz�, pe suprafe�e mai mici se poate utiliza la pozi�ionarea în mod economic a deteliilor.

Avantajul pozi�ion�rii semicinematice este rapiditatea, iar dezavantajul fa�� de metodele statice este c� e necesar� captarea permanent� de semnal între dou� puncte m�surabile.

Page 68: Suport Curs GPS

68

Exactitatea metodei este de 1-2 cm. Preciziile care se ob�in cu aceast� metod�, se situeaz� în domeniul centimetric, respectiv ±1-3 cm + 1 ppm. In urma realiz�rii unor pozi�ion�ri semicinematice (Stop and Go) cu receptoare GPS în cadrul lucr�rilor cadastrale curente din intravilan �i respectiv extravilan, s-au desprins urm�toarele aspecte :

� timpul de m�surare este mult mai scurt deoarece num�rul sta�iilor este mult mai mic decât în cazul m�sur�rilor cu sta�iile totale;

� metoda de m�surare Stop and Go asigur� o precizie superioar�; � deoarece nu trebuie s� existe vizibilitate între sta�ie �i punctele de ridicare, iar

distan�ele pot fi mari, timpul aferent m�sur�rilor va fi mult mai redus decât în cazul sta�iilor totale;

� pozi�ion�rile cinematice GPS prin varianta Stop and Go, se pot efectua dac� se dispune de o re�ea de sta�ii permanente distribuite la distan�e de 30 - 50 km de zona de lucru, cu receptoare GPS (cu dou� frecven�e) mai pu�ine, deoarece rolul sta�iei fixe va fi luat de sta�iile permanente.

Metoda cinematic� real�

Privind la esen�ialul metodei cinematice reale (true kinematic) ea este în acord cu semicinematica descris� anterior, în timp ce acolo pe noi ne interesau doar coordonatele unelor puncte alese, aflate în cursul traseului parcurs de receptorul mobil, pân� atunci aici este important însu�i drumul. Deci, aici înregistrarea datelor este continu�. Dac� dup� ini�ializare, receptorul mobil porne�te la drum, se vor înregistra automat la un anumit interval de timp programat anterior (în general la 1,2,3,5,10 secunde), rezultatele m�sur�torii cod �i faz� din timpul mi�c�rii.

Pentru m�surare cinematic� continu� este nevoie în general de autovehicul, pe care putem monta în siguran�� antena receptorului mobil. Pentru deplasarea pe drumuri ascunse, antena se poate monta pe portbagaj, sau cu lac�te magnetice direct pe acoperi�ul vehiculului.

Se realizeaz� un sistem de prindere extensibil consol�, precum o scar�, cu care se poate asigura �i instalarea antenei la un punct, astfel devenind posibil� ini�ializarea la un anumit punct sau m�surarea unui punct desemnat. La m�surarea c�ilor ferate se realizeaz� un împing�tor manual, care asigur� antenei în timpul mi�c�rii men�inerea pe linia axului �i situa�ia vertical�. M�surarea dealurilor presupune un autovehicul de teren.

S-au efectuat deja m�sur�tori de teren de golf cu antena montat� pe cositoarea de iarb�, m�surare de p�mânt cu antena montat�. Antena poate fi fixat� de rucsacul unui m�sur�tor pe jos, iar îns��i persoana m�sur�toare poate efectua m�sur�toarea nu doar plimbându-se, ci chiar c�l�rind sau pe biciclet�.

Pentru c� la m�sur�toarea cinematic� se formeaz� un num�r mare de dare, ar merita s� facem economie cu memoria aparatului. Este recomandabil, ca m�sur�toarea s� înceap� în acela�i timp în punctul de referin�� �i la receptorul mobil, pentru ca s� nu se genereze multe date, care s� încarce suplimentar memoria.Unele puncte nu le caracteriz�m cu num�r-punct, ci cu perioada dat� în sistemul de timp GPS, aceasta se întâmpl� natural automat. Dac� la parcurgerea drumului ar fi necesar� deosebirea unor puncte caracteristice, atunci acestea se pot face cu darea unui semnal extern (trigger).

Momentul de m�surare al m�sur�torului de adâncime cu ultrasunete sau expunerea aparatului foto din în�l�ime, ajunge în registratura GPS, situa�ia ce �ine de un timp dat se poate defini prin interpolarea cu m�sur�tori GPS.

M�sur�tori cinematice merit� s� efectu�m doar în ferestre de m�surare favorabile. Perioada cea mai favorabil� de a efectua m�sur�toarea, este atunci când valoarea GDOP este în jur de 2 �i pe cât posibil s� se poate m�sura mai mult de �ase sateli�i. De aceea avem nevoie de sateli�i „de rezerv�”, pentru ca s� se suplineasc� schimbarea brusc� de direc�ie sau sateli�ii ce sunt elimina�i prin acoperirile posibile. Punctualitatea metodei: 1-5 cm + 1 mm/ km. Metoda

Page 69: Suport Curs GPS

69

cinematic� continu� utilizat� de c�tre vehiculele mobile, poate servi cu precizie mare la definirea situa�iei, la examinarea mi�c�rii, la evaluarea lungimii segmentului, la m�surarea unei suprafe�e deluroase (fig. 3.26), la m�sur�tori hidrografice, la m�surarea albiei, la evaluarea fotogrammetriei.

Fig. 3.26 - M�sur�toare cinematic� (din Adam J. et. al., 2004) Avantajul metodei cinematice este c� e scutit� de interven�ii externe, înregistreaz�

automat traseul receptorului mobil, dezavantajul este, în afara celui amintit la semicinematic, c� datele de cantitate mare au nevoie de capacitate mare de memorie pentru stocare.

Prelucrare

Prelucrarea nu difer� în principiu de cele amintite la metoda static�. Componentele vectorilor m�sura�i le suprapunem cu coordonatele cunoscute ale punctului de referin��, iar mai apoi coordonatele GPS spa�iale astfel ob�inute, le transform�m în sistem local, dup� verificare. Prelucrarea m�sur�torile semicinematice continue poate fi înso�it� de o munc� suplimentar�: poate fi necesar� clarificarea m�sur�torilor (�tergerea datelor suplimentare), filtrarea (finisare), interpolarea �i convertirea, pân� când datele corespund scopului utilizatorului.

Principiul metodei diferen�iale GPS (DGPS) de pozi�ionare

Exactitatea definirii locului efectuabil� cu distan�ele cod se pot m�ri în m�sur�

semnificativ� prin utilizarea tehnicii GPS (DGPS) diferen�ial�. Dac� efectu�m m�sur�tori în acela�i timp la dou� (eventual la mai multe) sta�ii la aceia�i sateli�i, iar distan�a dintre cele dou� sta�ii nu este foarte mare, atunci efectul erorile regulamentare cu privire la situa�ia practic� a unor sta�ii este identic�. Deci, erorile nu influen�eaz� diferen�a coordonatelor între sta�ii. Metoda este utilizabil� atât în cazul m�sur�rii statice, cât �i a celei cinematice. Al�turi de erorile „regulamentare” putem aminti eroarea de traseu (linia) �i or� a satelitului, respectiv erorile cauzate de ionosfer� �i troposfer�. �i efectul accesibilit��ii limitate poate fi privit ca �i eroare regulamentar�. Mul�umit� în�l�imii mari a traseului (liniei) satelitului GPS, tehnica DGPS poate repara exactitatea în sistemele regionale �i globale a vectorilor de pân� la 1000 km.

S� examin�m efectul unei erori a traseului într-un exemplu simplu (fig. 3.27). În cazul sta�iilor A �i B, efectul componentelor radiale ale erorilor de traseu �p, se pot calcula asupra lungimii vectorului AB din proportia aritmetic�:

Aceasta înseamn� c� efectul erorilor de traseu se pot diminua într-o m�sur� semnificativ�. În exemplu, din cauza în�l�imii traseului de 20 000 km, efectul erorii traseului presupus de 20 m, lungimea vectorului este una milioana parte, adic� 10 cm în cazul vectorului de 100 km.

S� presupunem c� efectu�m m�sur�tori GPS în acela�i timp în punctele A �i B (acela�i timp înseamn� �i faptul c� m�sur�m acela�i satelit). Efectul erorilor regulamentare în punctele A �i B sunt practic identice. S� numim punctul A drept sta�ie de referin�� (cu coordonate cunoscute în sistemul WGS 84), iar punctul B ca fiind sta�ie mobil� (cu coordonate definibile). Pentru definirea coordonatelor sta�iei B, putem folosi metode diferite.

Page 70: Suport Curs GPS

70

61000020

20 −==∆

≈∆

km

m

AB

AB

ρ

ρ (3.33)

ABAB610−≈∆ (3.34)

Fig. 3.27 - Efectul gre�elii traiectoriei este practic identic asupra situa�iei sta�iilor A �i B.

Potrivit metodei de compensare a coordonatelor, definim în acela�i timp coordonatele

punctelor A �i B cu dou� receptoare de acela�i tip, mai mult cu ajutorul programului „integrat”. Din cauza efectului gre�elilor regulamentare �i întâmpl�toare, coordonatele definite în

punctele de referin�� difer� fa�� de coordonate cunoscute. Dup� aceasta, repar�m coordonate definite în punctul B cu devierea (abaterea) definit� în punctul A. Cu aceasta, aproape c� am eliminat efectul erorilor regulamentare, dar coordonatele punctului B sunt influen�ate de efectul erorilor cu caracter întâmpl�tor din definirea locului punctului A. Folosirea metodei este limitat� puternic c� de multe ori nu putem m�sura punctele A �i B cu aceia�i sateli�i.

Ob�inem rezultate mai exacte cu metoda corect�rii distan�elor cod, dac� definim corij�rile cu privire la unele distan�e cod m�surate, ca �i diferen�a distan�elor calculate prin utilizarea coordonatelor cunoscute ale sta�iei �i coordonatele m�surate în punctul de referin�� A. Corect�rile trebuie adunate la distan�a cod corespunz�toare m�surat� în punctul B. Deci, la distan�a cod m�surat� ad�ug�m corecturi diferen�iale mici, din aceasta rezultând �i denumirea metodei. Dup� corectare, m�sur�torile se pot prelucra conform cu prelucrarea definirii absolute a locului. Teoretic, rezultatul acestei metode este acela�i, precum cel al corect�rii coordonatelor. Corectarea distan�elor cod este înso�it� de nenum�rate avantaje: în punctele A �i B putem folosit receptoare diferite �i programe diferite, putem alege satelitul dorit prin receptorul mobil (dac� receptorul de referin�� m�soar� to�i sateli�ii „vizibili”).

În principiu, cu o singur� sta�ie de baz� se poate acoperi o suprafa�� de întindere de mai multe sute de km. Pe de o parte dezavantajul corect�rii distan�elor cod este, c� îndep�rtându-ne de sta�ia de baz�, eroarea cre�te �i ea propor�ional, pe de alt� parte din cauza folosirii singurei baze, nu avem posibilitatea de verificare. Potrivit celor experimentate, în cadrul distan�ei de 200 km, merit� s� folosim metoda corect�rii distan�ei cod, în cazul unor distan�ei mai mari de atât (f�r� SA), corectarea nu are efect de m�rire semnificativ� a exactit��ii.

Definirea locului diferen�ial� a fost metoda fundamental� a cre�terii exactit��ii în perioada limit�rii accesului (SA). Prin suspendarea limit�rii, metoda a pierdut din semnifica�ie.

Page 71: Suport Curs GPS

71

Sisteme DGPS globale �i regionale

Folosirea tehnicii DGPS se extind la distan�e de mai multe mii de km, sistemul fiind denumit Wide Area Differential GPS (WADGPS) ( fig. 3.28). Al�turi de de sta�iile monitor ce func�ioneaz� continuu (perrmanent), func�ioneaz� cel pu�in centru prelucr�tor de date (sta�ie principal�, master), care prelucreaz� corecturile diferen�ial� sosite în permanen�� de la sta�iile monitor, apoi pe baza datelor unei sta�ii calculeaz� corecturile WADGPS. Raportat la sistemele de mai devreme (cu o singur� baz�), aici apare prelucrarea unitar� a datelor unor baze. Sta�ia principal� returneaz� sta�iei monitor o parte a sistemului de corect�ri (pe care dup� aceasta o emite c�tre utilizatori), pe de alt� parte �i sta�ia principal� emite corect�rile c�tre mediul s�u.

Fig.3.28 - Dispozi�ia principial� a tehnicii DGPS

Prelucrarea central� a datelor poate urma dou� c�i. Potrivit solu�iei mai simple, datele

corectate ale unor sta�ii monitor primesc date cu însemn�tate (importan��), care intr� în mesajul radio emis pentru utilizatori. În acest caz, prelucrarea este extraordinar de simpl�, dar exactitatea corect�rilor în re�ea este neomogen�.

Prelucrarea complex� a datelor sta�iei monitor promit o solu�ie mult mai exact�, al c�rui rezultat este modelul unitar al corect�rilor diferen�iale cu privire la suprafa�a complet acoperit� cu re�ea. Iau în calcul efectul erorilor de traiectorie al modelului, al erorii de or� a sateli�ilor, al ionosferei �i al troposferei. Cu ajutorul modelului, sta�ia principal� calculeaz� valoarea corecturilor în vârfurile (col�urile) re�elei p�trate de pozi�ionare �i m�rite cunoscute, expus� total suprafe�ei de deservire. În sfâr�it sistemul de corectare ajunge înapoi la sta�ia monitor, care transmite c�tre utilizator corect�rile cu privire la col�urile din suprafa�a efectiv�. Utilizatorul define�te corectarea cu privire la locul receptorului prin interpolarea ap�sat� din datele cele mai apropiate ale col�urilor.

Mai multe sisteme WADGPS �i-u început activitata în trecutul apropiat. Partea nord american� deserve�te Wide Area Augmentaion System (WAAS), corespondentul european este EGNOS (European Geostationary Overlay Sevice), în timp ce pe insulele Japoniei func�ioneaz� MSAS (MTSAT Satellite-based Augmentation System). În toate trei re�ele, cu privire la corectarea diferen�ial� a col�urilor re�elei p�trate, sta�ia principal� devine ca un emi��tor radio c�tre satelitul geosta�ionar (raportat la P�mânt, are o pozi�ie nemi�cat�), apoi sateli�ii emit pe toat� suprafa�a deservit�. Orânduirea primar� a celor 3 sisteme a fost emiterea corec�iilor diferen�iate pentru asigurarea naviga�iei �i a definirii locului mai exact, dar dincolo de aceasta, se face posibil� �i verificare integrit��ii GPS.

Formatul datelor RTCM

Organiza�ia cu numele RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Service) ce se ocup� cu problemele naviga�iei maritime a fost înfiin�at� în Washington în 1947. Organiza�ia a

Page 72: Suport Curs GPS

72

stimulat printre altele standardizarea formatului datelor de corec�ie. Prima versiune a recomand�rii emise (Standard RTCM SC-104 DGPS) a ap�rut în 1985. Prima versiune a fost urmat� de alte modific�ri.

Posibilit��i de transmitere Definirea locului în timp real (diferen�iat�) este necesar� în cazul tuturor metodelor,

pentru asigurarea posibilit��ii de transmitere între receptorul mobil �i receptorul de referin��. În capitolele anterioare am f�cut deja cuno�tin�� cu standardul RTCM, care descrie formatele datelor transmise, dar nu con�ine recomand�ri cu privire la leg�tura dintre cele dou� receptoare.

Cele mai importante posibilit��i de transmitere sunt urm�toarele: -unde ultrascurte, pe aparate radio FM (URH) în sistemul RDS (Radio Data System); -pe aparate radio cu unde medii �i lungi în sistemul AMDS (Amplitude Modulated Data

System); -pe calea semnalelor radio cu emisie (radiere) dirijat� (Radiobeacon, 300kHz); -sateli�i geosta�ionari (OmniStar, LandStar, Inmarsat); -în re�ele de telefonie mobil�; -pe calea internetului prin r�spândirea serviciului GPRS.

Serviciu RDS

RDS folose�te posturi de radio ce func�ioneaz� în lungimea de band� ultrascurt� (FM) a unei re�ele cu acoperire na�ional� prin transmiterea corec�iilor diferen�iale. Corectarea diferen�ial� se r�spândesc pe o banda lateral� a semnalului audio modulat de frecven��, banda lateral� transmite �i alte informa�ii, de ex.: numele postului de radio. Pentru înregistrarea corec�iilor (demodulare) este necesar un convertor de execu�ie simpl�. �i în Ungaria în a doua jum�tate a anilor 1990 a func�ionat o asemenea re�ea, datele Antenna

Hungária Rt. au fost transmise ca �i emisie a lui Sláger Radio RDS. Interesul fa�� de serviciu s-a oprit practic prin suspendarea SA, astfel azi nu se mai folose�te re�eaua.

Sistemul AMDS

Al�turi de re�eaua RDS �i re�eaua posturilor de radio cu unde lungi �i medii pe suprafa�a Europei de Nord �i Centrale emit corec�ii DGPS la semnalul modulat de amplitudine ce transmite vocea ca �i o modulare de frecven��. Avantajul sistemului AMDS fa�� de modula�ia RDS este dubl�: pe de o parte puterea de distan�� a emi��toarelor de unde medii, dar în special a celor cu unde lungi este mult mai mare decât cea a emi��toarelor FM, pe de alt� parte �i puterea AMDS este mai mare, de aceea pericolul perturb�rii semnalului este cu mult mai mare. AMDS transmite bine datele chiar �i atunci când semnalul audio este slab captabil. AMDS nu func�ioneaz� doar atunci dac� un emi��tor de capacitate mai mare nu îi acoper� semnalul. Cu sistemul s-au ob�inut rezultate cu mult mai bune în zona locuit�, decât cu sistemul RDS.

Emi��toare radio cu emisie dirijat� În peste 35 de state, mai mult de 250 de emi��toare radio cu emisie dirijat�

(Radiobeacon) transmite corec�ii DGPS, în primul rând pentru naviga�ia maritim�. Frecven�a caracteristic� a emiterii este 300 kHz. Aceste emi��toare au un efect de distan�� de aproximativ 450 km, astfel c� pot acoperi o suprafa�� mare. În Europa de Vest (Germania, Fran�a, Olanda, Belgia, etc.) func�ioneaz� mai multe asemenea posturi de radio.

Sateli�i geosta�ionari Sateli�ii geosta�ionari (sunt nemi�ca�i fa�� de p�mânt) de transmitere se afl� la Ecuator la

o în�l�ime de 36 000 km, sunt potrivi�i în mod deosebit �i pentru transmiterea corec�iilor DGPS. Caracteristic pentru sateli�ii geosta�ionari este c� emit corec�ii sistemului WADGPS, pentru serviciu trebuie pl�tit în prealabil o tax�.

Page 73: Suport Curs GPS

73

În re�eaua OmniStar în august 2003 s-a stabilit corec�ia, pe baza m�sur�torilor a 90 de sta�ii de referin�� dispunse în mare în mod uniform pe tot P�mântul. Datele în format RTCM sunt transmise c�tre utilizare prin transmiterea sateli�ilor geosta�ionari, caracteristica întârzierii (laten�ei) sosirii corec�iei este de câteva secunde. Pentru captarea (recep�ionarea) corec�iilor este necesar un aparat radio special. Sunt asemenea solu�ii, în care receptorul GPS �i antena se integreaz� cu antena �i receptorul necesar pentru recep�ia corec�iei. Cu sistemul OmniStar este caracteristic� atingerea în plan orizonral a exactit��ii de aproximativ 1 m, iar eroarea ce planeaz� pentru în�l�ime este dubl�. Sistemul este asem�n�tor �i în cazul sateli�ilor LandStar. Folosirea amânduror sisteme este cu plat�.

Dezavantajul cel mai important al tehnologiei este c� trebuie asigurat� „vizibilitatea” sateli�ilor. Pe suprafa�a ��rii noastre, sateli�ii geosta�ionari se v�d sub un unghi de în�l�ime, de aceea în cazul suprafe�elor des construite sau acoperite, captarea corec�iilor se poate întrerupe des.

Re�ele de telefonie mobil� Speciali�tii au v�zut repede posibilitatea, c� �i prin intermediul telefoanelor mobile se pot

transmite corec�ii DGPS c�tre utilizator. În timp de posturile radio FM sunt acoperite cu lipsuri pe suprafa�a unei ��ri, acoperirea re�elelor de telefonie mobil� în majoritatea ��rilor din Europa este aproape de sut� la sut�. Pentru serviciu este necesar� o leg�tur� continu� de telefon. Mai devreme, aceste servicii nu erau populare din cauza factur�rii pe baz� de tax� mare per minut.

Înainte cu câ�iva ani �i în Ungaria au func�ionat servicii asem�n�toare. Observatorul Geodezic Cosmic al Institutului de m�surare al distan�ei �i P�mântui a pus în func�iune în a doua jum�tate a anilor 90 un sistem DGPS în timp real fundamentat pe telefonul mobil de 450 MHz. Dup� desfin�area SA-ului, s-a oprit serviciul. Un sistem similar a fost folosit �i în Institutul Electronic al Ministerului Ap�r�rii. Aceast� solu�ie tehnic� nu a fost de succes din cauza cheltuielilor ridicate.

Prin apari�ia serviciului GPRS – atunci când trebuie pl�tit nu pe baz� de timp ci pe baz� de cantitate – au ajuns din nou în prim plan serviciile DGPR ce se bazeaz� pe re�eaua de telefonie mobil�. Serviciul bazat pe GPRS este substan�ial mai ieftin, decât cel de mai devreme, pe baz� de tarif/minut.

Internet Exploatatorii re�elei GPS ai EUREF au decis în iunie 2002 asupra d�rii în folosin�� a unei

infrstructuri GNSS fundamentat� pe Internet. Serviciul cel mai important al sistemului este „emiterea” corec�iilor RTCM în formatul 2.0, 2.1, 2.2, 2.3 prin intermediul internetului, în prezent (vara 2003) cu scopul de definire relativ� credibil� �i exact�, respectiv cu scopul navig�rii. Sistemul se a�teapt� ca s� fie baz� pentru utiliz�rile din viitorul apropiat (trasee sateli�i, definirea în timp real a parametrilor din ionosfer�, troposfer�). Pentru luare în considerare a serviciilor, este nevoie doar de o conexiune internet, programul necesar pentru „captarea” corec�iilor îl putem desc�rca de pa pagina EUREF. Programul este potrivit ca mesajele RTCM s� fie transmise prin calculator c�tre receptorul GPS. Serviciul, necalculând costurile conexiunii internet, este gratuit. În împrejur�ri de teren, serviciul GPRS este disponibil prin leg�tura Internet cu telefonul mobil.

Sistemul DGPS global bazat pe Internet (Internet Based Global Differential GPS, IGDG) pune în func�iune în SUA Jet PropulsionLaboratory (JPL). Centrul prelucr�tor prime�te în timp real datele de m�surare crude de la aproximativ 30 de sta�ii permanente prin intermediul internetului. Din date se define�te modele sateli�i �i trasee exacte în timp real, pe care de asemeni le transmite la utilizatori tot prin internet. Pentru prelucrare se folose�te versiunea dezvoltat� în timp real a programului GIPSY (capitolul 6.5.1.) dezvoltat pentru sarcini cu o palet� larg� de exactitate. Sistemul a fost dezvoltat în primul rând pentru utilizatorii ce dispun de aparate cu dou� frecven�e, exactitatea ce se poate atinge oriunde pe P�mânt în sens orizontal este de 10 cm, iar pe vertical� este de 20 cm.

Page 74: Suport Curs GPS

74

Preg�tirea �i planificarea unei campanii GPS

Planificarea unui proiect GPS const� în alegerea unei metode optime de m�surare, a instrumenta�iei necesare, precum �i planificarea propriu -zis� a observa�iilor. Planificarea se deosebe�te esen�ial fa�� de planificarea observa�iilor geodezice clasice, întrucât m�sur�torile GPS pot fi executate practic pe orice vreme �i la orice or� din zi. In plus, nu trebuie s� existe vizibilitate între punctele re�elei, dar se pretinde un orizont liber spre cer de la o eleva�ie de 15° în sus. La planificarea observa�iilor într-un proiect GPS trebuie �inut cont de mai mul�i factori:

� configura�ia sateli�ilor; � num�rul �i tipul receptoarelor avute la dispozi�ie; � aspecte economice.

Configura�ia re�elei joac� un rol mai mic în m�sur�torile GPS, ea trebuind s� fie luat� în seam� doar când re�eaua GPS trebuie legat� la re�eaua na�ional�. Pentru aceasta trebuie s� dispunem de minimum 3 puncte cunoscute bine distribuite fa�� de re�eaua GPS.

Alegerea metodei de m�surare

Pentru scopuri geodezice, datorit� preciziei ridicate care se cere, nu intr� în aten�ie decât metodele relative de pozi�ionare, cu ajutorul m�sur�torilor de faz� asupra undelor purt�toare. O trecere în revist� a metodelor de m�surare în pozi�ionarea relativ� este dat� în tabelul 3.15.

Tabelul 3.15

METODA

DE M�SURARE PRECIZIA CARACTERISTICI

Static� ±0.1 � ±1 ppm Durat� mare a observa�iilor (ore);

Lungimi ale bazelor practic nelimitat.

Rapid-static ±(5mm+l ppm)

Timp scurt pentru observa�ii (minute); Baze < 10 km;

De preferin�a receptoare cu dou� frecven�e; Constela�ie satelitar� foarte bun�.

Cinematic ±3 �10 ppm Timp de observa�ie foarte scurt (secunde)

Dup� ini�ializare este necesar un contact permanent spre patru sateli�i.

Pseudocinematic ±(5mm+l ppm) Timp de observa�ie redus (minute);

Întreruperea semnalului de la satelit este nerelevant; Este necesar� reocuparea punctelor sta�ionate.

In practic� este de multe ori avantajos, ca metodele de mai sus s� fie combinate. De

exemplu metoda static� poate fi utilizat� pentru a determina unele puncte de referin�� în zona de lucru, care apoi s� constituie puncte de plecare pentru m�sur�torile cinematice �i pseudocinematice.

Alegerea receptoarelor

Pentru baze cu lungimi mai mici de 15 km �i în regiuni dispuse la o latitudine medie (cazul României) sunt suficient de precise receptoarele care opereaz� pe o singur� frecvne��. Receptoarele care m�soar� pe ambele frecven�e creaz� în timpul prelucr�rii datelor posibilitatea, s� se fac� combina�ii liniare între m�sur�torile de faz� �i astfel diminuarea sau eliminarea efectului ionosferei. Num�rul canalelor unui receptor este de asemenea important, întrucât de el depinde num�rul sateli�ilor observa�i concomitent.

În general este bine ca la un proiect GPS s� fie utilizate numai receptoare de acela�i tip. Este îns� posibil� �i o combinare a receptoarelor, doar softul de prelucrare trebuie s� permit� trecerea datelor într-un format unic - RINEX (Receiver Independent Exchange Format). Pot

Page 75: Suport Curs GPS

75

conduce la o diminuare a preciziei �i utilizarea unor antene de tipuri diferite. Dac� antena nu este integrat� în receptor, atunci �i lungimea cablului anten�-receptor are o oarecare importan��. Cablurile scurte sunt u�or de transportat �i semnalul are o putere mai mare. Cablurile lungi au îns� avantajul unei mai mari flexibilit��i în teren. Un receptor din genera�ia actual� are 6 -12 canale, cânt�re�te 4 -5 kg, puterea este de 10 - 20 W la o tensiune de 12 V.

Criterii pentru alegerea punctelor

Pentru alegerea punctelor ce urmeaz� s� fie sta�ionate cu aparatur� GPS trebuie respectate urm�toarele criterii:

� s� nu existe obstacole care optureaz� orizontul peste eleva�ia de 15°, întrucât acestea pot diminua num�rul sateli�ilor disponibili;

� s� nu existe suprafe�e reflectorizante în apropierea antenelor, întrucât acestea pot conduce la efectul de multipath (suprafe�e reflectorizante sunt considerate acele suprafe�e la care rugozitatea este mai mic� de 2 cm);

� s� nu existe instala�ii electrice de putere mare în apropierea sta�iilor sau relee de emisie, acestea putând perturba semnalele satelitare;

� s� fíe u�or accesibile – de preferin�� cu ma�ina;

� s� fíe ferit de distrugere. În timpul recunoa�terii terenului toate punctele GPS trebuie verificate dup� criteriile

enun�ate mai sus. În cazul în care exist� obstacole care împiedic� efectuarea observa�iilor (p�duri sau zone dens construite cu cl�diri înalte) trebuie stabilite sta�ii excentrice, sau antenele se vor monta pe stâlpi înal�i. La recunoa�terea terenului se vor stabili în detaliu �i drumurile de acces la punct, precum �i timpul de deplasare la punct, pentru a putea �ine seama de aceasta în planificarea observa�iilor. Deosebit de dificil� este recunoa�terea terenului când se fac m�sur�tori prin metoda cinematic�, întrucât trebuie stabilite traseele pe care se vor deplasa receptoarele mobile.

Planificarea observa�iilor Aceasta se realizeaz� cu programe speciale livrate de firmele constructoare împreun� cu

softurile de prelucrare. De exemplu, programul firmei Ashtech pentru proiectarea m�sur�torilor GPS poart� denumirea "Multi Site - Mission Planning", unele grafice fiind prezentate mai jos. Dup� definirea �i deschiderea proectului, se includ punctele cu pozi�iile lor geografice în proiect, �i se întocmesc pentru fiecare punct schi�e cu obstruc�iile care optureaz� orizontul peste o eleva�ie de 15°. Prima faz� în proiectare prevede alegerea unei perioade optime pentru efectuarea m�sur�torilor, care se va subdivide în sesiuni de lucru.

Perioada (fereastra) optim� este caracterizat� printr-un num�r suficient de mare de sateli�i vizibili, care se studiaz� pe un grafic, �i o valoare PDOP cât se poate de mic� (între 1 �i 5), care se studiaz� pe un grafic. Proiectarea observa�ilor GPS const� deci în alegerea unei ferestre de lucru optime sus�inut� prin reprezent�ri grafice. Aceste reprezent�ri se bazeaz� în esen�� pe calcularea azimutului �i eleva�iei pentru fiecare satelit în func�ie de timpul �i locul unde se fac observa�iile. De men�ionat, c� studiul constela�iei satelitare �i a valorilor PDOP trebuie realizat pentru întregul grup de puncte care va fi sta�ionat într-o sesiune. Pozi�ia punctelor trebuie cunoscut� doar cu o precizie de km.

Un alt criteriu care ar putea intra în calcul pentru alegerea ferestrei de lucru este influen�a refrac�iei ionosferice, care noaptea este mult mai redus� decât ziua.

La stabilirea sesiunilor de lucru în pozi�ionarea relativ� trebuie lua�i în considerare 4 factori:

� lungimea bazei; � num�rul sateli�ilor vizibili; � geometria consteal�iei satelitare (PDOP);

Page 76: Suport Curs GPS

76

� raportul semnal/zgomot pentru semnalul satelitar ("Signal-to-Nois Ratio" - SNR). Unele valori informative pentru durata sesiunilor de lucru, când se dore�te o precizie

ridicat� sunt date în tabelul 3.16. Datele se refer� la receptoarele GPS cu o singur� frecven��, la care o rezolvare rapid� �i

corect� a ambiguit��ilor este posibil� numai în cazuri speciale. Pentru valorile de mai sus s-a considerat c� se observ� minimum 4 sateli�i �i c� exist� codi�ii ionosferice normale.

Tabelul 3.16

LUNGIMEA BAZEI (KM) DURATA SESIUNII (MINUTE)

0-1 10-30 1 -5 30-60 5-10 60-90 10-15 90 -120

Duarata sesiunilor se dimensioneaz� în func�ie de precizia care se dore�te s� fie atins�, dar nu trebuie omis nici factorul economic. Foarte important� este �i dimensionarea just� �i optim� a timpului dintre sesiuni, când receptoarele sunt reinstalate în alte puncte ale re�elei. De asemenea trebuie prev�zut cel pu�in un punct de leg�tur� între sesiuni, pentru a putea reduce rezultatele la cel pu�in un punct de referin��, care s� asigure interconectarea bazelor GPS din diferite sesiuni.

A doua faz� a planific�rii pentru observa�ii statice se refer� la distribuirea receptoarelor la echipe �i programarea punctelor pentru fiecare echip�. De regul� se întocme�te un tabel, în care se prevede ce echip�, în ce sesiune trebuie s� sta�ioneze într-un punct.

Num�rul minim de sesiuni s întro re�ea cu p puncte �i la folosirea a r receptoare se determin� cu rela�ia:

nr

nps

−= (3.35)

unde n reprezint� num�rul punctelor de leg�tur� între sesiuni. Rela�ia are sens numai pentru 1≥n �i nr ≥ . Dac� raportul nu ofer� un num�r întreg, se va rotunji valoarea raportului în plus la valoarea întreag� superioar�. Dac� pentru control fiecare punct dorim s�-l sta�ion�m de m ori, atunci num�rul sesiunilor se va calcula cu rela�ia:

r

mps = (3.36)

Sesiunile trebuie astfel alese, ca s� existe contact spre minimum 4 sateli�i comuni la o

eleva�ie de peste 15° în toate punctele incluse într-o sesiune, iar factorul PDOP s� nu fie mai mare de 6 pentru întreaga durat� de m�surare. Aceste aspecte pot fi luate toate în calcul în cadrul softurilor pentru planificarea sesiunilor GPS.

În timpul lucr�rilor de teren trebuie asigurate urm�toarele: � centrarea corect� a antenei pe punctul de sta�ie; � m�surarea în�l�imii antenei, conform c�r�ii tehnice ale receptorului; � conectarea corect� a cablurilor la anten� �i receptor, respectiv receptor �i controler; � punerea în func�iune a receptroului la momentul prestabilit în programul sesiunilor; � setarea corect� a modului de lucru; � urm�rirea periodic� a modului de înregistrare a datelor; � completarea carnetului de teren.

Page 77: Suport Curs GPS

77

4.Erori în m�sur�torile efectuate cu tehnologia GNSS, sistemul

NAVSTAR GPS

Precizia m�sur�torilor de pozi�ionare sau de naviga�ie, efectuate cu ajutorul tehnologici GNSS, este dependent� de precizia cu care se determin� distan�a (range) de la satelit la receptor. Erorile care se pot comite în acest gen de m�sur�tori sunt de dou� tipuri: erori accidentale �i erori sistematice.

4.1.Clasificarea erorilor Erorile accidentale de m�surare �i de observare sunt reprezentate de eroarea datorat� parcursurilor multiple (multipath), electronica aparaturii de la bordul satelitului �i ale receptoarelor, interferen�ele electromagnetice, excentricit��i ale centrilor de faz� ale antenelor, etc. Erorile sistematice (bias) sunt erorile datorate ceasurilor de pe satelit �i receptor, erorile de refrac�ie cauzate de troposfer� �i ionosfer�, erorile datorate orbitelor satelitare, etc. Aceste erori sunt permanent prezente în cadrul m�sur�torilor, separat de acestea existând �i alte erori induse cu bun� �tiin�� de cei ce gestioneaz� sistemul de pozi�ionare GPS �i care, chiar dac� nu ac�ioneaz� permanent, au ca scop degradarea preciziilor de pozi�ionare �i naviga�ie în timp real, ac�iune numit� Disponibilitate Selectiv� (Selective Avillability – SA) �i Anti-furt (Anti-spoofing – AS). inând cont de diferitele surse de eroare, constat�m c� pozi�ionarea absolut� efectuat� cu ajutorul m�sur�torilor de cod s-ar situa ca precizie de pozi�ionare planimetric� în jurul valorii de cca. +/-100 m. Dac� aceste erori sunt tolerabile, în cazul aplica�iilor privind calculul vitezei de deplasare a unui mobil sau pozi�ionarea acestuia, pentru scopurile geodezice �i geodinamice aceste precizii sunt intolerabile �i în acest sens analizarea erorilor, a cauzelor care le produc, precum �i a metodelor de înl�turare sau diminuare a acestora, este strict necesar�.

4.2.Erorile accidentale

Potrivit unor reguli din literatura de specialitate, precizia de determinare cu ajutorul tehnologiei GPS poate fi estimat� acoperitor, ca având valoarea de cea. 1 % din lungimea de und�. Aceast� apreciere conduce la precizii diferite potrivit cu diversele observabile care sunt luate în considerare, dup� cum urmeaz�: -codul C/A: precizia - 1 % �= 1 % x 300m = ± 3m -codul P: precizia -1 % � = 1 %x 30m = ± 0.3m L 1 �i L2 precizia -1 % �= 1 %x0.2m = ± 0.002m In realitate, aceste precizii sunt simple supozi�ii teoretice, astfel încât trebuiesc analizate în continuare diferitele surse de erori �i contribu�ia lor la stabilirea preciziei m�sur�torilor. Erorile de multiparcurs

In cazul determin�rilor de precizie este absolut necesar ca atât în faza observa�iilor de teren, cât �i în cadrul fazei de prelucrare, s� se aib� în vedere toate sursele de erori. Eroarea de multiparcurs (multipath) apare atunci când o parte a semnalului de la satelit ajunge la receptor într-o manier� indirect�, prin reflectare de diferite suprafe�e amplasate mai aproape sau mai departe de receptor - fig. 4.1. M�sur�toarea între centrele de faz� al antenei receptorului �i ale antenei satelitului nu mai are deci un parcurs rectiliniu, ap�rând acela�i fenomen de întârziere al semnalului �i de cre�tere a distan�ei m�surate. Receptoarele din ultimele genera�ii au softul de prelucrare mai „ dotat" �i poate s� elimine din înregistr�ri semnalele parazitate de efectul de multiparcurs.

Page 78: Suport Curs GPS

78

Fig. 4.1 - Eroarea multipath ( dup� Neuner J., 2000)

Erori datorate excentricit��ii centrului de faz� al antenei

Aceast� eroare este datorat� varia�iei pozi�iei centrului de faz� al antenei, care de fapt este o problem� teoretic� de electronic� si nu de mecanic�, aceasta datorit� varia�iei în func�ionare a frecven�elor (centrul de faz� pentru portanta L1 nu coincide cu central de faz� a portantei L 2 ) �i eleva�iei satelitului care emite semnalul Din punct de vedere al utilizatorului, pentru ca aceast� eroare când exist�, s� nu fie amplificat� este necesar ca orizontalizarea antenei precum si orientarea ei s� se fac� cu maximum de aten�ie Aceste erori au o valoare unic�, în jurul a 2-3 cm, dar aceast� valoare devine important� pentru determin�rile de precizie în probleme de nivelment.

Erorile datorate electronicii receptorului

O serie de alte erori depind de starea tehnic� a componentelor electronice ale receptorului De exemplu, m�surarea diferen�elor de faz� reprezint� o modalitate de corelare în timp real si în acest caz este foarte important ca semnalul de la satelit s� nu fie depreciat, pentru a permite o corelare optim�

Calitatea semnalului depinde oricum, în mare m�sur�, de eventuale interferen�e electromagnetice care pot cauza cre�terea zgomotului semnalului �i, în unele cazuri nefavorabile, s� conduc� chiar la pierderea semnalului

4.3.Erorile sistematice

4.3.1.Erorile de ceas

Erorile de ceas ale sateli�ilor �i ale receptoarelor, pot fi s� fie divizate în dou� componente � asincronismul ( o f f s e t ) ceasurilor, fapt ce conduce la o deplasare a originii de m�surare a

timpului; � deriva, datorat� teoriei relativit��ii, dependent� de timp.

Pentru perioade de scurt� durat�, aceste erori pot fi modelate de polinoame de ordinul doi pentru ceasurile atomice de la bordul sateli�ilor �i de polinoame de grad superior, pân� la ordinul opt, pentru ceasurile cu cuar� ale receptoarelor GPS.

Page 79: Suport Curs GPS

79

4.3.2.Erorile de orbit�

Este cunoscut faptul c� pentru pozi�ionarea GPS este necesar s� fie cunoscute orbitele sateli�ilor observa�i (efemeridele), în sensul de a se cunoa�te la fiecare epoc� de înregistrare coordonatele cât mai precise ale centrului antenei de emisie a satelitului. Aceste date referitoare la orbite, reunite în no�iunea de efemeride, au o precizie diferit�, dup� cum urmeaz�:

� „broadcast", efemeride transmise în mesajul de naviga�ie care au o precizie în jurul a 30-50 de metri;

� „precise", efemeride care sunt calculate si pot fi utilizate dup� perioada de observa�ii, în cadrul etapei de procesare a datelor �i au precizii metrice �i chiar subdecimetrice;

Dup� cum s-a mai specificat, aceste erori au repercursiuni asupra pozi�ion�rii absolute �i afecteaz� în mod direct coordonatele spa�iale ale receptorului. în cazul în care observa�iile se realizeaz� prin metoda diferen�ial� sau relativ�, influen�a acestor erori în pozi�ionare este minor� In asemenea cazuri, care la utilizarea tehnologiei GPS în domeniul geodeziei sunt normale, se poate observa c� abaterile standard relative ale bazelor m�surate sunt relativ de acela�i ordin de m�rime cu abaterile standard relative ale distantelor ( r a n g e ) satelit - receptor, adic�:

br

ss br = (4.1)

b - lungimea bazei determinate; sb - abaterea standard absolut� a lungimii bazei; r - distan�a satelit - receptor sr - abaterea standard absolut� a distan�ei satelit - receptor

drb

db ×=20000

(4.2)

unde: b - lungimea bazei determinate; r - distan�a satelit - receptor; sb �i sr abaterile standard absolute ale acestora, conform rela�iei (4.1), ele pot fi considerate propor�ionale Dac� în rela�ia (4.2) se trece la diferen�e �i se consider� altitudinea medie a sateli�ilor, r = 20 000 km în tabelul 1 de mai jos se prezint�, în func�ie de valorile dr, erori ale orbitelor satelitare, valorile db, erori ale bazelor determinate în func�ie de lungimea acestora:

Erorile bazelor determinate în func�ie de lungimea acestora

Tabelul 4.1

Nr. crt. Eroare orbit�

(m)

Lungime baz� (m)

Eroarea bazei

(ppm)

Eroarea bazei

(mm)

1 20.0 10 1.0 10.0 2 20.0 1000 1.0 1000.0 3 2.0 10 0.1 1.0 4 2.0 1000 0.1 100.0 5 0.2 10 0.01 0.1 6 0.2 1000 0.01 0.01

4.3.3.Erorile datorate refrac�iei

4.3.3.1.Erorile datorate refrac�iei troposferice

Troposfera reprezint�, segmentul de baz� al atmosferei, cuprins între suprafa�a P�mântului �i o în�l�ime de cea 40 - 50 km Aceast� zon� este divizat� în dou� p�r�i:

Page 80: Suport Curs GPS

80

-partea umed� cuprins� între suprafa�a P�mântului si o altitudine de cea 11 km, zon� în care umiditatea atmosferic� este prezent� si are valori semnificative. -partea uscat� cuprins� între altitudinea de cea. 11 km �i 40 km Refrac�ia troposfenc� provoac� o întârziere a recep�ion�rii semnalului de la satelit. întârziere care conduce la cre�terea timpului de parcurgere a distan�ei de la satelit la receptor �i în consecin�� o cre�tere sistematic� a distan�elor întârzierea datorat� refrac�iei troposferice este independent� de frecven�a semnalului, aceasta comportându-se identic fat� de cele dou� unde purt�toare L1 �i L2, dar este dependent� de parametrii atmosferici �i de unghiul zenital sub care se g�se�te receptorul fat� de satelit Valoarea refrac�iei troposferice cre�te exponen�ial cu valoarea unghiului zenital �i din aceste motive nu este recomandabil a se efectua observa�ii la sateli�ii care apun sau r�sar, decât dup� ce au intrat sau au ie�it, sub unghiul zenital de 70° - 75°. Pentru eliminarea acestei erori sistematice, s-au realizat mai multe modele matematice printre care cele mai utilizate sunt cele realizate de Hopfield �i Saastamoinen, fund de amintit �i realiz�rile lui Good-Goodman, Black, Niell, Chao �i al�ii. Modelul Hopfield are urm�toarea form�:

( ) ( )[ ]m

LK

zzRtrop

25,2cos25,6cos22±

±±

=δ (4.3)

unde:

( )[ ]mTT

PK K

K

×±×××= − 72,148401361028,155 7 (4.4)

( ) [ ]mL

T

eT

K

p

K 296,817028512,0 ×±×−=

(4.5)

( )RRRtrop−=

0δ - eroarea troposferic�;

R - distan�a rectilinie (geometric�); R0 - distan�a m�surat�; P - presiunea atmosferic� (mbar); TK - temperatura (grade Kelvin); ep - presiunea umed� (mbar); Z - unghiul zenital (grade sexagesimale). Dup� cum se poate observa din rela�iile de mai sus corec�ia troposferic� are doi termeni:

� primul (K) care reprezint� contributul zonei uscate, deci a zonei superioare a troposferei � al doilea (L), care reprezint� componenta umed� aferent� zonei de la suprafa�a P�mântului,

ambele calculate fa�� de zenitul locului. Gradul de incertitudine al modelului estimat la cca. 5%, este datorat dificult��ilor de modelare ale componentei umede, datorit� distribu�iei necontrolate a vaporilor de ap� în lungul traseului semnalului, de la satelit la receptor.

4.3.3.2.Erori datorate refrac�iei ionosferice

Ionosfera, reprezint� o alt� parte a atmosferei terestre, cuprins� între altitudinea de 40 - 50 km, pân� la cca 1000 km - fig 15. Erorile datorate refrac�iei ionosferice depind de frecven�a semnalului �i deci ele au valori diferite pentru cele dou� unde purt�toare L1 �i L2. Aceast� eroare care se manifest� prin întârzierea semnalului de la satelit la receptor si care de fapt face sa creasc� timpul de parcurs al semnalului, are consecin�e directe în m�rirea distan�elor m�surate la sateli�i, aceast� eroare eliminându-se printr-o combina�ie oportun� a put�toarelor L1 �i L2

Page 81: Suport Curs GPS

81

Fig. 4.2 - Refrac�ia ionosferei (din P�unescu C., et. al., 2006)

Modelarea matematic� a procesului de calcul al corec�iei ionosferice se realizeaz� cu ajutorul unei dezvolt�ri în sene (Willman -Tucker,1968):

....421 −−−=

f

B

f

BRionoδ

(4.6)

( )dshNABi

ii �×=

(4.7)

Ni - densitatea electronilor în func�ie de altitudinea h; Ai - constant� de estimare; �0 - parcursul semnalului Pentru frecvente înalte, cum sunt semnalele GPS, termenul doi, din formula poate fi neglijat, valoarea erorii datorate refrac�iei ionosferice putând fi dat� de rela�ia:

f

BRiono 2

1−≅δ (4.8)

M�surând distan�a Rji , între satelitul j si receptonil i, cu ambele purt�toare L1 si L2 din cauza efectului diversificat al refrac�iei ionosferice asupra frecven�elor f1 �i f2 se ob�in pentru distan��, valorile R01 �i R02, dup� cum urmeaz�:

f

BRR

j

i 2

1

101

−= (4.9)

( )RRfBj

i 01

2

11−×= (4.10)

f

BRR

j

i 2

2

102

−= (4.11)

( )RRfBj

i 02

2

22−×= (4.12)

Din egalizarea rela�iilor se va ob�ine: ( ) ( )RRfRRf

j

i

j

i 02

2

201

2

1−×=−× (4.13)

fRfRffR

j

i

2

202

2

101

2

2

2

1×−×=�

���

�� −× (4.14)

Page 82: Suport Curs GPS

82

��

��

�−

��

��

�×−

=−

×−×=

f

f

f

fRR

ff

fRfRR

j

i

1

2

2

1

20201

2

2

2

1

2

202

2

101

1

(4.15)

In sintez�, valoarea erorilor sistematice care afecteaz� distan�a de la satelit la receptor au

valorile prezentate succint în tabelul de mai jos.

Valoarea erorilor sistematice care afecteaz� distan�a de la satelit la receptor Tabelul 4.2

Erori sistematice Nr.

crt. Tipul erorii Valoarea

1 Erorile de ceas

-Satelit (cu parametrii corecta�i) -Receptor

5 - 10 m

10 - 100 m

2 Erorile de orbit�

-Efemeride broadcast -Efemeride precise

20 - 40 m

3 - 5 m

3 Erorile de refrac�ie

-Ionosferic� -Troposferic�

20 - 50 m 2 - 10 m

Utilizarea receptoarelor cu dubl� frecven�� este indispensabil� când se inten�ioneaz� m�surarea unor baze mai mari de 15 km, sub aceast� lungime, efectul refrac�iei ionosferice putând fi eliminat prin m�sur�tori diferen�iale sau relative.

4.4.Precizia de pozi�ionare cu tehnologia GNSS

Este clar c� din punct de vedere al preciziei nu înseamn� nimic în sine, dac� cineva define�te puncte cu GPS-ul. Pozi�ionarea cu tehnologia GNSS se poate efectuate cu o precizie diferen�iat�, care se încadreaz� în intervalul 0,001 m - 100 m (Adam J. �i al., 2004).

Pentru caracterizarea preciziei de pozi�ionare cu tehnologia GNSS este necesar a se introduce no�iunea gre�eala-punct spa�ial� (tabelul 4.3). Pe calificativul de baz� al gre�elii-punct, s-a elaborat propunerea de c�tre comisia American Congress on Surveying and Mapping

(ACSM) ad hoc Committee on Geodetic Accuracy Standards emis� ad hoc cu privire la asocia�ia m�sur�torilor geodezi americani a încadr�rii în categoria de precizie (din Adam J. �i al., 2004, dup� Leick, 1993).

Categorii de exactitate pe baza gre�elii punct (din Adam J. et. al., 2004)

Tabelul 4.3

Categorie de exactitate Gre�eal� punct

Milimetrii < 5 mm Centimetrii 5 mm - 50 mm Decimetrii 0,05 m - 0,20 m Submetru 0,20 m - 0,50 m

0,50 -1,50 m Metru

1,50 m - 10,0 m Decametru > 10,0 m

Page 83: Suport Curs GPS

83

În Statele Unite se a�teapt� ca aceast� prevedere, ca în urma simplit��ii sale, s� fie acceptat� �i de utilizatorii ne-geodezi.

În categoria de exactitate, putem enumera metode de m�surare GPS - �i receptoarele, care totodat� caracterizeaz� �i suprafa�a de folosire.

Potrivit acesteia, putem vorbi despre receptoare geodinamice, geodezice, informatic spa�iale �i de folosire al naviga�iei, prin acestea în�elegem exactitate foarte mare (milimetri, centimetri, metrii �i zeci de metrii).

Caracteristicile suprafe�elor de m�surare �i al categoriilor de exactitate

(din Adam J. �i al., 2004) Tabelul 4.4

M�surare Prelucrare Domeniu de

utilizare Precizia

Interval

de precizie Raport timp

Pre�ul

receptorului

Geodinamic� Milimetric� < 5 mm 30% 70% Geodezic� Centimetric� 0,5 mm – 5 cm 60% 40%

Sistem informatic Metric� 0,5 m – 1,5 m 80% 20% Naviga�ie Decametric� > 10 m 100% 0%

Caracteristica fiec�rui grup al domeniului gre�eal�-punct �i al prelucr�rii m�sur�torii este

necesitatea de timp (tabelul 4.4). Preten�ia de m�surare influen�eaz� alegerea aparatului de m�sur�, al metodei �i tehnologiei de m�surare.

Precizia m�sur�torilor GPS depinde de doi factori: � precizia m�sur�torilor exprimat prin �r; � configura�ia sau geometria sateli�ilor din constela�ie.

Leg�tura între �r �i abaterea standard corespunz�toare pozi�iei punctului �* este descris� printr-o m�rime care în literatura de naviga�ie este denumit� DOP (Dilution of Precision).

[ ]VV=0σ (4.16)

[ ] [ ]YX VVVVHDOP += - abaterea standard aprioric� a pozi�iei planimetrice (4.17)

[ ] [ ] [ ]ZYX VVVVVVPDOP ++= - abaterea standard aprioric� a pozi�iei; (4.18)

( )DOPr ⋅= σσ * (4.19)

din care deriv�: ( )HDOPrH ⋅= σσ - precizia de pozi�ionare pe orizontal�; (4.20)

( )VDOPrV ⋅= σσ - precizia de pozi�ionare pe vertical�; (4.21)

( )PDOPrP ⋅= σσ - precizia de pozi�ionare tridimensional�; (4.22)

( )TDOPrT ⋅= σσ - precizia de determinare a timpului. (4.23)

Efectul combinat pentru pozi�ie �i timp se nume�te global DOP �i se calculeaz� cu real�ia:

( ) ( )22TDOPPDOPGDOP += (4.24)

O exemplificare de PDOP bun �i slab poate fi urm�rit� în figurile de mai jos.

[ ] [ ] [ ]ZYXZYX VVVVVVPDOP ++⋅=⋅= 00,, σσσ (4.25)

TDOPT ⋅= 0σσ (4.26)

GDOPTZYX ⋅= 0,,, σσ (4.27)

Page 84: Suport Curs GPS

84

PDOP bun PDOP slab

Fig. 4.3 - Precizia m�sur�torilor GPS (din Neuner J., 2000)

Din punct de vedere geometric, PDOP mai este interpretat ca raportul invers al volumului

piramidei cu vârful în punctul de determinat �i cu baza format� de sateli�ii vizibili din constela�ie (Neuner J., 2000). Ca urmare:

VPDOP

1= , (4.28)

unde: PDOP reprezint� precizia de pozi�ionare tridimensional�; V reprezint� volumul piramidei cu vârful în punctul de determinat �i cu baza format� de

sateli�ii vizibili din constela�ie. M�sur�torile cu purt�toare mixate reprezint� metoda de m�surare cea mai mportant�

pentru aplica�ii geodezice. Pentru prelucrare exist� numeroase tehnici, care conduc practic toate la acelea�i solu�ii, dac� s-a aplicat corect startegia de procesare. Sub aceast� premiz� se poate afirma, c� precizia în pozi�ionarea relativ� se încadreaz� în valori de ordinul a câtorva ppm (parti per milion) din distan�a n�surat� (1 – 3·10-6·Dkm) �i se men�ine în aceste limite pentru distan�e de la câ�iva km pân� la zeci �i chiar sute de km. Beutler (1989,1990), dup� examinarea unui volum mare de rezultate recomand� urm�toarea formul� empiric� pentru estimarea preciziei de a�teptat în m�sur�tori statice GPS �i prelucrare diferen�ial�:

bb

db

2

1±= mm/km (4.29)

Precizia dat� de rela�ia de mai sus a putut fi atins� doar pentru distan�e mai mari. Pentru m�sur�tori în domeniu local poate fi prezentat tabelul 4.5, în care valorile pot fi acceptate doar ca domeniu de rezolu�ie, dar nu au fost atinse înc� în practica curent�.

Precizia maxim� de atins cu m�sur�tori diferen�iale GPS, Beutler (1989,1990) Tabelul 4.5

BAZA

(KM)

EROAREA RELATIV�

A BAZEI DB/B

[PPM]

EROAREA ABSOLUT�

A BAZEI DB

[ MM ]

1 0.7 0.7 2 0.5 1.0 5 0.3 1.5 10 0.2 2.2

Page 85: Suport Curs GPS

85

În lucr�ri mai noi, se vorbe�te de precizii maxime ce se ob�in în re�ele locale �i condi�ii optime, de cca. ± 2 mm pe fiecare direc�ie a axelor de coordonate.

Cu aceasta nu a fost înc� atins� precizia oferit� de m�sur�torile geodezice conven�ionale, dar pentru multe aplica�ii aceast� precizie poate fi considerat� suficient de bun�.

Page 86: Suport Curs GPS

86

BIBLIOGRAFIE

1. Ádám J., Bányai L., Borza T., Busics G., Kenyeres A., Krauter A., Takács B., 2004,

Müholdas helymeghatározás, Müegyetemi Kiadó, Ungaria, 458 pag.; 2. Bo� N., 2011, Geomatica �i baza cartografic� a fondului forestier, Revista p�durilor, nr.5

- în curs de apari�ie; 3. Bo� N., Iacobescu O., 2009, Cadastru �i cartea funciar�, Editura C.H. Beck, Bucure�ti,

401 pag.; 4. Bo� N., Iacobescu O., 2007, Topografie modern�, Editura C.H. Beck, Bucure�ti, 542

pag.; 5. Bo� N., Chi�ea G., 2005, Ridicarea în plan a p�durilor din România, etapa actual�,

Revista p�durilor, nr. 1, Bucure�ti, pag. 3-7; 6. Bo� N., 2005, Cadastrul forestier, problem� de actualitate, Revista p�durilor, nr. 5,

Bucure�ti, pag. 28-31; 7. Bo� N., 2003, Cadastru general, Editura All Beck, Bucure�ti, 362 pag.; 8. Bo� N., 2003, Cartea funciar� �i expertiza tehnic� topo-cadastral�, Editura All Beck,

Bucure�ti, 233 pag.; 9. Bo� N., 1993, Topografie, Editura Didactic� �i Pedagogic�, Bucure�ti, 398 pag.; 10. Chi�ea G., Iordache E., Chi�ea C.G., 2009, Tehnologii geodezice spa�iale, Partea I,

Sisteme de pozi�ionare global� (GPS), Editura Lux Libris, 199 pag.; 11. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J., 1997, Global Positioning System,

Theory and Practice, Springer Wien New York, Austria, 389 pag.; 12. Neuner J., 2000, Sisteme de pozi�ionare global�, Editura Matrix Rom, Bucure�ti, 235

pag.; 13. Novac G., 2007, Cadastru, Editura Mirton, Timi�oara, 551 pag.; 14. P�unescu C., Mocanu V., Dimitriu S.G., 2006, Sistemul global de pozi�ionare G.P.S.,

Editura Universit��ii din Bucure�ti, 120 pag.; 15. Rus T., 2005, Stadiul actual al dezvolt�rii sistemului GNSS Galileo, Revista de Geodezie

Cartografie �i Cadastru, vol. 14, numerele 1, 2, Bucure�ti, pag. 95-105; 16. Zavate F. L., 2008, Stadiul actual în domeniul infrastructurilor na�ionale de date spa�iale

�i a serviciilor de corec�ii diferen�iale GPS, Revista de Geodezie, Cartografie �i Cadastru, vol. 17, nr. 1,2, ISSN-1454-1408, Bucure�ti, pag. 70-78;

17. ***www.ancpi.ro; 18. ***www.eupos.org; 19. ***www.geotop.ro; 20. ***www.giscad.ro; 21. ***www.leica-geosystems.com; 22. ***www.rompos.ro; 23. ***www.trimble.com; 24. ***http://wireless.ictp.it/school_2001/labo/GPS/STATIONS.HTM; 25. ***http://www.geodisro.ro/geo-domeniul-gps/topcon-tools-ro.