2003-05-09

1. Wymień czynności związane z przygotowaniem pomiarów GPS.

• Wybór technologii obserwacyjnej

• Wybór sprzętu pomiarowego, odbiorników

• Wybór punktów pomiarowych spełniających kryteria:

• Odkryty horyzont >20°

• Brak powierzchni odbijających

• Dogodny dojazd

• Daleko od linii energetycznych

• Zgoda właściciela

• Wstępny projekt na mapie topograficznej w skali 1:25 000 lub nawet 1:10 000

• Zaplanowanie pomiaru zgodnie z zasadami:

• „okna obserwacyjnego”(liczba satelitów, współczynnik PDOP, azymut satelitów, wysokość satelitów)

• Czasu trwania sesji obserwacyjnej (zależny od długości wektora i ilości widocznych satelitów)

• Wywiad terenowy

• Stabilizacja punktów

2. Wymień technologie(procedury) pomiarowe stosowane w pomiarach GPS. Krótko scharakteryzuj technologię szybką statyczną.

• Absolutne

• Względne

• Czas rzeczywisty

• Postprocessing

• Statyczna

• Pseudostatyczna

• Kinematyczna

• Stop and Go (półkinematyczna)

• Szybka statyczna(Fast Static, Rapid Static)

TECHNOLOGIA SZYBKA STATYCZNA:

• Kompromisowa pomiędzy wysoką dokładnością metody statycznej a szybkością pomiar; ±(5-10mm+1ppm)

• Czas pomiaru zależny od liczby obserwowanych satelitów i długości wektora

• Metoda efektowna przy zastosowaniu odbiorników dwuczęstotliwościowych

• Metoda podatna na wielodrożności sygnału

• W przypadku gdy współczynnik PDOP jest w granicach 5-10 obserwacje należy wydłużyć o 50%

• Nie jest wymagana stała łączność z satelitami podczas przemieszczeani odbiornika z punktu na punkt

• Metoda przydatna w zakładaniu lokalnych sieci geodezyjnych, pomiarze fotopunktów, wybranych szczegółach terenowych

3. Oblicz anomalię mimośrodową dokładnością 1” mając dane: n = 0.0001458, dt = 3600s, e = 0.100000, M = ndt, E = M+esinE

esinE - z pierwszego przybliżenia

M = 0.52488 E₁ = 0.52488 esinE₁ = 0.050111

4. W oparciu o rysunek wyjaśnij pojęcia anomalii prawdziwej i mimośrodowej.

- anomalia prawdziwa (kąt o wierzchołku w środku ciała obieganego, zawarty między kierunkiem ku najbliższemu punktowi orbity (tzw. perygeum) i promieniem wodzącym ciała obiegającego, liczony w kierunku ruchu orbitalnego)

E - anomalia mimośrodowa (kąt pomiędzy kierunkiem do punktu perigeum P a kierunkiem do rzutu (prostopadłego lub równoległego do linii apsyd) położenia satelity na koło opisane lub wpisane w orbitę)

;

e - mimośród orbity

2003-06-13

1. Podaj kolejność czynnośći na stanowisku pomiarowym w technice statycznej obserwacji GPS. Jakie informacje powinny znaleźć się w dzienniku pomiarowym. Podaj zasadę nazywania zbiorów obserwacyjnych.

• ustawienie anteny

• pomiar wysokości anteny

• kalibracja odbiorników i ustawienie parametrów pracy

• wykonanie sesji pomiarowej ruchomym odbiornikiem, przynajmniej 1 odbiornik pozostaje nieruchomy na stanowisku, na którym wykonana została inicjalizacja

• uruchomienie pomiaru

• sporządzenie dziennika pomiarowego

Informacje, jakie powinny znaleźć się w dzienniku pomiarowym:

• nazwa projektu i punktu obserwacyjnego

• data i nr sesji

• czas rozpoczęcia i zakończenia pomiaru

• nazwa punktu użyta do nazwania zbioru obserwacyjnego

• imię i nazwisko obserwatora

• numer seryjny odbiornika i anteny

• wysokość anteny i elementy ekscentru punktu

• d

4405 (numer punktu) 319( dzień w roku) 1(która sesja)

2. Sporządź plan obserwacji 9 punktów osnowy szczegółowej II klasy technologią statyczną przy założeniu, że dysponujesz 3 odbiornikami i każdy nowy punkt jest obserwowany dwukrotnie. W projekcie należy uwzględnić nawiązanie sieci do trzech punktów osnowy wyższej klasy. Jaką minimalną liczbę sesji pomiarowych należy zaplanować, by wypełnić założenia postanowione w zadaniu?

Nr sesji	Zespół pomiarowy
		A	B	C
I	1	2	3
II	P1	4	3
III	9	4	5
IV	P2	6	5
V	9	6	7
VI	8	P3	7
VII	8	2	1

P₁, P₂, P₃ - punkty nawiązania

1,2,3,4,5,6,7,8,9 - punkty zakładane

3. Scharakteryzuj pomiary technologią RTK. Dlaczego do inicjacji w technologii RTK wymaganych jest co najmniej 5 satelitów?

RTK (REAL TIME KINEMATIC)

• Metoda ta umożliwia szybkie (prawie natychmiastowe, w czasie rzeczywistym) wyznaczenie położenia centrum fazowego anteny satelitarnej odbiornika z dokładnością 1-3 cm

• Niezbędna jest łączność pomiędzy odbiornikiem bazowym i odbiornikiem ruchomym

• Metoda efektywna dla obszarów do ok. 10km ( w praktyce 2-3km)

• Możliwa jest gdy śledzonych jest co najmniej 5 satelitów

• O efektywności decyduje czas inicjalizacji

• Inicjalizacja On-The-Fly (OTF)

• Technologia trudna do stosowania w miastach i lasach

• Wykorzystywana do tyczenia, pomiarów szczegółów, zakładania osnów pomiarowych, sterowania maszynami roboczymi, precyzyjnej nawigacji

4. Określ orientację (azymut Az i kąt pionowy α) anteny telewizyjnej w miejscu o współrzędnych geograficznych φ = 0° i λ = 20° wiedząc, że położenie satelity stacjonarnego określa promień orbity r = 42164km i długość geograficzna λ = 30°. Dla uproszczenia przyjąć, że Ziemia jest kulą o promieniu R = 6371km

Skoro antena znajduje się na szerokości geograficznej φ = 0°, więc azymut będzie wynosił Az = 90°(bo λ satelity jest większa niż anteny).

Korzystając z wzoru sinusowego w trójkącie SAO otrzymujemy:

|SA| otrzymamy ze wzoru Carnota:

2004-05-29

1. Wymień technologie(procedury) pomiarowe stosowane w pomiarach GPS. Krótko scharakteryzuj technologię statyczną

a. Pomiarowe

• Absolutne

• Względne

• Czas rzeczywisty

• Postprocessing

• Statyczna

• Pseudostatyczna

• Kinematyczna

• Stop and Go (półkinematyczna)

• Szybka statyczna(Fast Static, Rapid Static)

• Nawigacyjne

• Absolutne

• Względne

• Fazowe(RTK)

• Kodowe(DGPS)

TECHNOLOGIA STATYCZNA

• Najwyższa dokładność z dotychczasowych technologii ±(2-3mm+1-0.1ppm)

• Możliwe jest zbieranie informacji z wielu sesji pomiarowch

• Długość sesji zależy głównie od odległości pomiędzy punktami i przeznaczenia sieci:

• 20-90 min dla sieci lokalnych(wektory do 20-30 km)

• 1-2 dni dla punktów odniesienia sieci krajowych i geodynamicznych

• 5-7 dni dla sieci kontynentalnych

• Oblicz anomalie mimośrodowa z dokładnością 1” mając następujące dane: n = 0.0001458, dt = 3600s, e = 0.1.


esinE - z pierwszego przybliżenia

M = 0.52488 E₁ = 0.52488 esinE₁ = 0.050111




3. W oparciu o rysunek wyjaśnij pojęcia anomalii prawdziwej i mimośrodowej.









- anomalia prawdziwa (kąt o wierzchołku w środku ciała obieganego, zawarty między kierunkiem ku najbliższemu punktowi orbity (tzw. perygeum) i promieniem wodzącym ciała obiegającego, liczony w kierunku ruchu orbitalnego)

E - anomalia mimośrodowa (kąt pomiędzy kierunkiem do punktu perigeum P a kierunkiem do rzutu (prostopadłego lub równoległego do linii apsyd) położenia satelity na koło opisane lub wpisane w orbitę)


;

e - mimośród orbity




4. Określ orientację (azymut Az i kąt pionowy α) anteny telewizyjnej w miejscu o współrzędnych geograficznych φ = 0° i λ = 20° wiedząc, że położenie satelity stacjonarnego określa promień orbity r = 42164km i długość geograficzna λ = 50°. Dla uproszczenia przyjąć, że Ziemia jest kulą o promieniu R = 6371km

Skoro antena znajduje się na szerokości geograficznej φ = 0°, więc azymut będzie wynosił Az = 90°(bo λ satelity jest większa niż anteny).








Korzystając z wzoru sinusowego w trójkącie SAO otrzymujemy:




|SA| otrzymamy ze wzoru Carnota:










5. Jak długo trwa doba gwiazdowa na planecie X(stała grawitacyjna μ=400000km³/s²), dla której promień orbity satelity stacjonarnego wynosi r = 400000.0km




POPRAWA

1. Na czym polega pomiar RTK i co należy zabrać w teren, aby pomiar taki móc wykonać? Dlaczego w przypadku pomiarów RTK (inicjalizacja OTF) potrzebna jest widoczność co najmniej 5 satelitów?

Technika RTK („Real-Time Kinematic”) wykorzystuje pomiary fazowe. Pozycjonowanie tą techniką daje dokładności rzędu 1-2 cm, przy bardzo krótkich czasach obserwacji. Technika ta także wymaga odbiornika umieszczonego na stacji referencyjnej, o znanych współrzędnych oraz odpowiedniego sprzętu, zapewniającego łączność radiową z odbiornikami ruchomymi. W technice RTK stacja referencyjna emituje informacje dotyczące pomiarów fazowych (surowe pomiary fazowe oraz poprawki). Czas, jaki jest potrzebny na osiągnięcie tak wysokich dokładności wyznaczenia współrzędnych zależy od ilości satelitów (minimum 5) oraz od odległości do stacji referencyjnej (maksymalnie 10 km).

Dlaczego 5 satelitów? Wynika to z zastosowania inicjalizacji OTF ( On-The-Fly); nm ≥ 4n+m, gdzie m - liczba satelitów, n - liczba epok … wynika stąd, że n ≥ m/(m-4) a więc aby dokonać inicjalizacji potrzeba co najmniej 5 satelitów.

2. Wyjaśnij na czym polega pomiar sieci metodą kolejnych punktów sieci. Ile sesji pomiarowych trzeba zaplanować mierząc tą metodą mając do dyspozycji 4 odbiorniki i 50 punktów do pomiaru. Sieć należy nawiązać do 3 punktów, a każdy punkt wyznaczany musi być obserwowany 2 razy.

50 punktów do pomiaru + 3 punkty do nawiązania = 57 punktów

Należy zaplanować minimum 26 sesji.

3. Wiedząc, że o godzinie 15:00 anomalia mimośrodowa satelity E = 33', anomalia średnia M = 30', ruch średni n = 0,00015 i mimośród e = 0,1 oblicz czas (godzinę) przejścia satelity przez punkt perigeum.


problem w jednostkach !!!

4. Określ „zasięg” satelity geostacjonarnego dla obserwatora znajdującego się na równiku wiedząc, że położenie satelity stacjonarnego określa promień jego orbity r = 42164 km i długość geograficzna λ = 0°. Dla uproszczenia przyjąć, że Ziemia jest kulą o promieniu R = 6371 km.








Z twierdzenia sinusów:




|SA|=48115.035 km

X=56°48'00”

Zasięg:

-56°48'00” ≤ φ ≤ 56°48'00”

123°12'00” ≤ λ ≤ 56°48'00”




(„zasięg” satelity to sytuacja, kiedy do anteny telewizyjnej dociera jeszcze sygnał. W przypadku zadania należy uznać, że taka sytuacja ma miejsce, gdy kąt zenitalny anteny jest mniejszy bądź równy 90°)

5. Wiedząc, że doba gwiazdowa na planecie X (stała grawitacyjna μ = 400000 km³/s²) trwa 24 godziny oblicz promień orbity satelity stacjonarnego tej planety.




P

(perygeum)

A

(apogeum)

E

Z




S




P₃

P₂

P₁

9

8

7

6

5

4

3

2

1

- r -

- R -

|λ_A-λ_S|

α

O

S

A

- r -

- R -

|λ_A-λ_S|

α

O

S

A




S




Z

A

(apogeum)

P

(perygeum)

E

A

S

O

x

- R -

- r -

---