Wykorzystanie GPS do zakładania

osnów podstawowych i

szczegółowych

Sieć EUREF-POL i POLREF uzupełniająca Sieć
Astronomiczno-Geodezyjną i Sieć Wypełniającą
stanowiąca osnowę I klasy
Sieci II klasy obecnie są zakładane
(uzupełniane) wyłącznie technika GPS
Sieci III klasy są zakładane metodą
poligonizacji
i wcięć oraz GPS w zależności od terenu i
rachunku kosztów
Do pomiaru wykorzystuje się metodę
statyczną

Ewolucja metod zakładania sieci III
klasy

1. Nawiązanie do punktów I i II klasy

2. Nawiązanie do sieci EUREF-POL i POLREF
oraz punktów I i II klasy.

W obu technikach obserwacje odbiornikami
GPS na wszystkich punktach wykonuje wykonawca
roboty

3. Nawiązanie do sieci ASG-EUPOS

Obserwacje wykonywane są na punktach
wyznaczanych,
a do obliczeń dodatkowo są pobierane z systemu
obserwacje
z najbliższych stacji referencyjnych

GPS-NAVSTAR (

ang.

Global Positioning System – NAVigation

Signal Timing And Ranging) – system

nawigacji satelitarnej

obejmujący całą kulę ziemską. Działanie polega na pomiarze

czasu

dotarcia

sygnału

radiowego z satelitów do

odbiornika

.

Znając prędkość

fali elektromagnetycznej

oraz znając dokładny

czas wysłania danego sygnału można obliczyć odległość
odbiornika od satelitów. Segment kosmiczny składa się z 30
(stan na 14.08.2007r.) satelitów umieszczonych na

orbitach

kołowych o nachyleniu 55° (Block IIA, IIR, IIR-M) lub 63° (Block
I) względem płaszczyzny równika na wysokości 20162 km.
Obieg

Ziemi

przez

satelitę

trwa

11h

58min

(pół

doby gwiazdowej

). Około 28 satelitów jest stale czynnych a

pozostałe

są

testowane

bądź

wyłączone

z

przyczyn

technicznych.

STRUKTURA SYSTEMU GPS

W skład GPS wchodzą trzy główne

segmenty:

•

Kosmiczny,

•

Nadzoru,

•

Użytkowników

Segment kosmiczny

Segment kosmiczny GPS składa się z 24 satelitów,

w tym 3 aktywnych satelitów zapasowych. Satelity
rozmieszczone są na sześciu orbitach kołowych, po
cztery na każdej, na wysokości około 20200 km.
Płaszczyzny orbit nachylone są pod kątem 55 stopni
do równika. Czas obiegu orbity jest równy połowie
doby gwiazdowej. Obserwator na Ziemi zaobserwuje
tą samą konstelację satelitów codziennie, o prawie
tej samej porze. Każdego dnia powtarza się ona o
cztery minuty wcześniej z powodu różnicy pomiędzy
długościami doby słonecznej i gwiazdowej. Satelity
rozmieszczone są tak, iż co najmniej 5 z nich
powinno być widocznych z każdego punktu Ziemi z
prawdopodobieństwem 0.9996.

Segment nadzoru

Segment nadzoru składa się z Głównej

Stacji Nadzoru (MCS - Master Control
Station) w Bazie Sił Powietrznych Falcon w
Colorado Springs i stacji monitorujących na
Hawajach, w Kwajalein, Diego Garcia i
Ascesion. Wszystkie stacje monitorujące
wyposażone są w anteny do łączności
dwustronnej z satelitami. Stacje
monitorujące biernie śledzą wszystkie
widoczne satelity.

Segment użytkowników

Segment użytkowników składa się z

różnorodnych wojskowych i cywilnych

odbiorników GPS zaprojektowanych tak, by

odbierać, dekodować i przetwarzać

sygnały GPS. Są to odbiorniki samodzielnie

funkcjonujące lub wbudowane w inne

systemy. Zastosowania obejmują

nawigację (powietrzną, morską, lądową),

wyznaczanie pozycji, transfer czasu,

pomiary geodezyjne i wiele innych.

Technikę fazowych (różnicowych) obserwacji GPS
cechuje:

•

równoczesny pomiar wszystkich trzech (przestrzennych)

składowych wektora obserwacyjnego, co umożliwia zakładanie
sieci trójwymiarowych posiadających pełną orientację
przestrzenną (możemy obliczyć długość poziomą, różnice
wysokości elipsoidalnych i azymut boku),

• wysoka dokładność względna wyznaczenia składowych
wektora, zwłaszcza w metodzie statycznej DGPS, przy istnieniu
optymalnych warunków obserwacji (błąd średni pomiaru
długości rzędu 0.005-0.02 m),

• zasięg pomiaru nieporównywalny z jakąkolwiek techniką
pomiarów naziemnych,

• pomiędzy punktami (początkowym i końcowym) mierzonego
wektora nie musi być widoczności

Metoda statyczna – różnicowe pomiary
fazowe

Przy projektowaniu sieci geodezyjnej oprócz

Przy projektowaniu sieci geodezyjnej oprócz

podstawowych warunków wynikających z zasad

podstawowych warunków wynikających z zasad

pomiarów satelitarnych, należy zwrócić uwagę na

pomiarów satelitarnych, należy zwrócić uwagę na

następujące elementy:

następujące elementy:

- dogodny dojazd do punktów sieci w celu zminimalizowania czasu
dotarcia do punktu z odbiornikiem

- istnienie zabudowy na punktach utrudniających lub
uniemożliwiających pomiar technikami satelitarnymi GPS

- zapewnieniu ciągłej widoczności satelitów w trakcie pomiaru
poszczególnych wektorów GPS tworzących sieć geodezyjną,

- zapewnieniu dostatecznej liczby punktów nawiązania sieci GPS
(co najmniej 4 o znanych współrzędnych) rozmieszczonych
możliwie w taki sposób, by punkty wyznaczane w sieci znajdowały
się wewnątrz wieloboku łączącego punkty nawiązania

- zapewnienie nawiązania do sieci wysokościowej

- sieć GPS powinna być tak zaprojektowana aby stosunek liczby
obserwacji do liczby niewiadomych był większy od ½

I

klasa

Odległości między punktami 0.5 – 8
km

2001

1015

1039

791

1002

1001

2002

2003

1004

2004

1005

1037

1038

1042

766

854

1003

1019

1041

1006

1007

1008

1009

1011

788

1010

1034

9999

1013

1040

1014

1012

1016

1017

1018

1020

1021

1022

1030

1031

1036

787

1027

1025

26

1033

1028

1029

1032

1035

793

Obiekt : Lewin Kłodzki

Szkic wektorów sieci GPS

punty nawiąznia II klasy istniejacej osnowy

punkty wyznaczane w sieci GPS

PROJ EKT OSNOWY SZCZEGÓ£OWEJ III KLASY

SEKCJ A 174.423

SKALA 1 : 10000

Wykonawca:

Akademia Górniczo - Hutnicza w Krakowie

Zaklad Geodezji i Kartografii

402

405

404

407

406

UKŁAD ODNIESIENIA W POLSCE

Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 8 sierpnia 2000 r.
(DZU nr 70 z dn. 24.08.2000 r. , poz. 821. wprowadziło do
stosowania układ ETRF89 jako przestrzenny system
odniesień współrzędnych do stosowania w Polsce.

W oparciu o nowy system przestrzenny zdefiniowano nowe
kartograficzne układy współrzędnych powstałe poprzez aplikacje
odwzorowania Gaussa-Krugera elipsoidy GRS'80 (WGS'84).
Nowe układy otrzymały nazwy:
1992 (układ jednostrefowy)
2000 (układ czterostrefowy)

Państwowym układem wysokości w Polsce jest układ wysokości
normalnych

zdefiniowanych

w

oparciu

o

quasigeoidę

Mołodieńskiego, odniesionych do średniego poziomu Morza
Bałtyckiego w Zatoce Fińskiej, wyznaczonego dla mareografu w
Kronstadzie koło Sankt Petersburga (Federacja Rosyjska).

ROZMIESZCZENIE PUNKTÓW GPS W

RAMACH KAMPANII EUREF-POL’92 – 11

punktów

Kampania EUREF-POL (11) – 4-8 lipca 1992

obserwatoria astronomiczne: Borowiec,
Józefosław,
Borowa Góra, Lamkówko, Grybów,
Zubowice,
Studnice, Rogaczew, Masze, Czarnkowo,
Rozewie.

POLREF ( POLish REference Frame )

Klasyfikacja punktów osnowy poziomej wg

G-2

Klasyfikacja punktów osnowy

wysokościowej G-2

Spójna technika pomiarowa
umożliwia założenie osnowy
dwufunkcyjnej
Klasyfikację przeprowadza się
osobno
dla osnowy poziomej i
wysokościowej.

SYSTEMY STACJI REFERENCYJNYCH

Centrum

zarządzania

Pomiary
statyczne

[mm – cm]

Pomiary
RTK

[cm]

Pomiary
DGPS

[dm – m]

Małopolski System Pozycjonowania

Satelitarnego

http://www.gps.malopolska.pl/

RTK

w poziomie - do 0.03 m
w pionie - do 0.05 m

DGPS

do 0.5 m w poziomie

KRAJE UCZESTNICZĄCE W PROJEKCIE

EUPOS®

Rozmieszczenie stacji

referencyjnych systemu ASG-EUPOS

88

86

87

92

1057

93

4213

4234

458

4231

4232

4233

474785

81

82

84

4241

3122

3121

47301

736

1125

1127

1128

3341

1126

1142

1141

1143

1148

1144

1140

1145

1146

1147

1211

1212

2530

1149

9997

1311

2442

1313

1411

1412

1413

474723

29

1056

1000

4422

1013

3312

3313

1310

22

27

28

9999

1029

33313332

30

1234

2294

9996

3311

4421

3333

3342

3343

9995

3344

4423

9994

4424

4441

520

4442

47866

47757

859

1312

4215

4227

24

26

4221

4222

355

25

4223

4211

4214

4253

4212

2431

2446

1230

2444

2445

1236

804

1334

2443

705

1

8

19

15

47805

474712

474713

14

17

474791

2

1014

9

10

11

20

16

1015

18

83

PolRef - punkt nawiązania GPS

punty nawiąznia istniejacej osnowy (II i III klasa)

punkty wyznaczane w sieci GPS

Obiekt : Bieszczady

Szkic wektorów sieci GPS