Serwik Justyna

nr albumu 126619

Sprawozdanie z laboratorium

„Podstawy GPS”

Wrocław, 22.01.2004

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA SYSTEMU GPS

Globalny System Pozycjonowania (ang. Global Positioning System - GPS) został stworzony w USA jako wojskowy system nawigacyjny o zasięgu globalnym. Składa się z trzech podstawowych segmentów: kosmicznego, kontroli oraz użytkowników.

Na segment kosmiczny składa się konstelacja 24 aktywnych satelitów rozmieszczonych na sześciu orbitach po 4, w sposób, który przez 24 godziny na dobę zapewnia możliwość jednoczesnej obserwacji co najmniej czterech z nich z dowolnego miejsca na Ziemi.

Segment kontroli, którego podstawowym zadaniem jest nadzór nad poprawnym funkcjonowaniem systemu, tworzy sieć stacji monitorujących rozmieszczonych w pobliżu równika na kuli ziemskiej. Podstawowym użytkownikiem systemu były i są siły zbrojne armii Stanów Zjednoczonych, został on jednak udostępniony, z pewnymi ograniczeniami, użytkownikom cywilnym. Obecnie w oparciu o dwie podstawowe technologie pomiarowe: statyczną (wyznaczanie pozycji punktów stałych) i kinematyczną (wyznaczanie pozycji obiektów ruchomych), rozwinięto szereg pośrednich technik obserwacyjnych, które zaspokajają potrzeby przeróżnych klientów.

Do najważniejszych zalet systemu zalicza się: możliwość wykonywania pomiarów niezależne od warunków meteorologicznych i pory dnia, krótki czas pomiaru potrzebny do dokładnego wyznaczenia pozycji, możliwość wyznaczenia pozycji w czasie rzeczywistym (tryb RTK-DGPS) oraz brak konieczności zachowania wzajemnej widoczności sąsiednich punktów.

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA ODBIORNIKA GEOEXPLORER3

Najważniejsze cechy odbiornika to:

• ilość śledzonych satelitów - 12 satelitów, odbiornik 12-to kanałowy czyli śledzące jednocześnie do 12 satelitów

• dokładność wyznaczania pozycji - 1÷5 m z poprawkami RTCM

PLAN SESJI

Najpierw w badanym terenie wykonujemy szkic przysłonięcia horyzontu, który później przenosimy do programu GPS Patchfinder Office. Poniższy rysunek przedstawia przysłonięcie horyzontu w badanym terenie przez obiekty (budynki, drzewa). Zielone pola obrazują stopień przysłonięcia - przysłonę. Poprzez zaznaczenie kurtyny „zmniejszamy” ilość satelitów widocznych na badanym terenie., co później będzie przydatne do uzyskania jak najdokładniejszych wyników pomiarów. Zbyt niskie położenie satelitów nad horyzontem zmniejsza dokładność pomiarów, dlatego też ważne jest ustawienie kurtyny na ok. 10-15° nad horyzontem.

Poniższy wykres ilustruje wartość PDOP czyli stosunek pomiędzy błędem w obliczeniu pozycji użytkownika a błędem w obliczeniu pozycji satelity w badanym miejscu w ciągu całej doby, przy poprzednio założonej kurtynie.

Następnie na badanym terenie obliczana jest ilość satelitów widocznych przy kurtynie w ciągu doby. Obrazuje to poniższy wykres. Z czego maksymalna ilość satelitów na badanym terenie jest widoczna w godzinach ok. 6-8,18:30-19:30 oraz 21-22. Jest to 8 lub 9 satelitów. Im więcej satelitów w czasie pomiaru znajduje się na badanym terenie tym większa dokładność pomiaru. Najmniej satelitów (3 lub 4) widać w okolicach godziny 3 oraz 13. Wówczas dokładność pomiarów jest najmniejsza.

Wykres pokazuje ilość satelitów na badanym terenie „obecnych” w czasie pomiaru na horyzoncie oraz PDOP. W przypadku dokonania pomiaru w okolicach godziny 12:50 na horyzoncie obecne są 4 satelity, a dokładność pomiaru jest niewielka. Im mniejsza wartość PDOP tym większa dokładność pomiaru. Pożądana jest wartość PDOP mniejsza od 3.

Ostatni rysunek przedstawia rozmieszczenie satelitów na horyzoncie w czasie wykonywania pomiarów - w godzinach 12:50-15:20

KATALOG OBIEKTÓW

Katalog obiektów czyli tzw. słownik obiektów jest „narzędziem” pomocnym podczas dokonywania pomiarów. Zanim wyjdziemy w teren tworzymy taki katalog obiektów wraz z atrybutami opisującymi dany obiekt.

Obiekty możemy oznaczać jako:

• punktowe (point),

• liniowe (line),

• powierzchniowe (area).

Do obiektów liniowych i powierzchniowych należy ustawić tzw. interwał czasowy - co jaki czas odbiornik ma zapisywać dane. W naszym przypadku ustawiliśmy interwał czasowy na 5 sekund.

Każdemu obiektowi przypisujemy atrybuty, które go charakteryzują. Atrybuty mogą być typu:

• menu (można wybierać z kilku opcji jedną odpowiednią dla danego obiektu),

• liczbowe(można podać wartości minimalne i maksymalne),

• tekstowe (podajemy maksymalną długość zapisu tekstowego, im mniej znaków tym mniej zajętej pamięci w odbiorniku),

• data pomiaru (generowany automatycznie w trakcie pomiaru),

• czas pomiaru (generowany automatycznie w trakcie pomiaru).

Utworzony przed pomiarem katalog obiektów wyglądał następująco (po eksporcie do pliku tekstowego):

"Slownik", Dictionary

"drzewo", point

"rodzaj", menu

"lisciaste"

"iglaste"

"gatunek", text, 30

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"uwagi", text, 30

"srednica", numeric, 0, 6, 120, 6

"latarnia", point

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"rodzaj", menu

"elektryczna"

"gazowa"

"lawka", point

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"kolor", menu

"niebieska"

"czarna"

"brazowa"

"inna"

"dlugosc", numeric, 0, 2, 3, 2

"rodzaj", menu

"drewniana"

"metalowa"

"betonowa"

"kosz na smieci", point

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"kolor", menu

"zielony"

"niebieski"

"czerwony"

"inny"

"rodzaj", menu

"metalowy"

"plastikowy"

"sciezka", line

"czas", time, auto, 24, manual

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"szerokosc", menu

"1-2m"

"2-4m"

"4-6m"

"6-8m"

"trawnik", area

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"szerokosc", menu

"do 10m"

"pow. 10m"

"dlugosc", menu

"do 10m"

"pow. 10m"

"krzewy", point

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"rodzaj", menu

"wysokie"

"niskie"

"uwagi", text, 30

"klomb kwiatowy", point

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"uwagi", text, 30

"rodzaj", menu

"betonowy"

"drewniany"

"plastikowy"

"slup ogloszeniowy", point

"wysokosc", numeric, 0, 0, 3, 2

"obwod", numeric, 0, 0, 10, 0

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"uwagi", text, 30

"kraweznik", line

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"wysokosc", numeric, 0, 0, 20, 14

"dlugosc", numeric, 0, 0, 100, 50

"uwagi", text, 30

"plac", area

"wykorzystanie", menu

"parking"

"boisko"

"dla pieszych"

"plac zabaw"

"nawierzchnia", menu

"kostka"

"asfalt"

"data pomiaru", date, auto, dmy, manual

"czas", time, auto, 24, manual

"uwagi", text, 30

OPRACOWANIE REZULTATÓW POMIARÓW

Po wykonaniu pomiarów w terenie, za pomocą dwóch odbiorników - statycznego i dynamicznego, po zgrywa się pliki z obu odbiorników. Dane z pliku z odbiornika dynamicznego (wykonującego pomiary obiektów) Tworzą mapę terenu z zaznaczonymi obiektami. Dokładność wykonanego pomiaru jest niewielka, dlatego też koryguje się je dzięki danym z drugiego odbiornika (statycznego). Dokładność pomiarów rośnie, choć nie wynosi 100%. Po skorygowaniu danych mapa zostaje uaktualniona. Czerwone okręgi wokół zaznaczonych obiektów oznaczają dokładność pomiaru:

Uzyskane wyniki pomiarów dla poszczególnych obiektów:

Drzewo:

Longitude	Latitude	RODZAJ	WYS.	NAZWA	DATA	CZAS	Point_ID
17,028787707	51,105790816	LISCIASTE	>5M	LIPA	2003-12-17	13:30:29	5
17,028595906	51,10582788	LISCIASTE	<5M	KLON	2003-12-17	13:32:29	6
17,028568112	51,10591419	LISCIASTE	<5M	KLON	2003-12-17	13:33:31	7
17,028461873	51,105985202	LISCIASTE	<5M	KLON	2003-12-17	13:38:15	11

Kosz:

Longitude	Latitude	RODZAJ	STAN	DATA	CZAS	Point_ID
17,028919543	51,105718183	METAL	USZKODZONY	2003-12-17	13:27:53	3
17,028352454	51,105803385	METAL	USZKODZONY	2003-12-17	13:36:52	10

Ławka:

Longitude	Latitude	STAN	KOLOR	DATA	CZAS	Point_ID
17,028597374	51,106009917	SPRAWNA	BR	2003-12-17	13:23:36	1
17,028839926	51,105732874	SPRAWNA	BRAZOWA	2003-12-17	13:28:58	4
17,028474808	51,105873413	SPRAWNA	BRAZOWA	2003-12-17	13:34:37	8
17,02842716	51,105930994	SPRAWNA	BRAZOWA	2003-12-17	13:40:54	12

Ścieżka:

Pos_ID	Longitude	Latitude	RODZAJ	DATA	CZAS	UWAGI	Line_ID
1	17,028417206	51,105921204	ASFALT	2003-12-17	13:25:37		2
2	17,02842727	51,105922456	ASFALT	2003-12-17	13:25:37		2
3	17,028420965	51,105904296	ASFALT	2003-12-17	13:25:37		2
4	17,028423483	51,10587812	ASFALT	2003-12-17	13:25:37		2
5	17,028630366	51,105822761	ASFALT	2003-12-17	13:25:37		2
6	17,02878772	51,105714929	ASFALT	2003-12-17	13:25:37		2
7	17,028927682	51,105707266	ASFALT	2003-12-17	13:25:37		2

Studzienka:

Longitude	Latitude	RODZAJ	PRZEZN.	DOD.INF	DATA	CZAS	Point_ID
17,028357085	51,105846378	OKRAGLA	CIEPLO		2003-12-17	13:35:48	9

---