DSC05319

3^<T • Wybrane zagadnienia geodezji w epoce GPS

Przytoczymy niżej pewne charakterystyki obserwacji statycznych, opierając się głównie na wytycznych firmy TRIMBLE i doświadczeniach Instytutu Geodezji Wyższej i Astronomii Geodezyjnej Politechniki Warszawskiej zgromadzonych przez Plraszewskie-go {1993). Zaznaczmy, że zalecenia te mają charakter uniwersalny, nie związany z odbiornikami jakiejś konkretnej firmy. Ogólne wytyczne dla obserwacji w reżimie statycznym są nastgnijące:

-    minimalna liczba satelitów obserwowanych przez jedną stację ma wynosić 4,

-    minimalna wysokość każdego z satelitów nad horyzontem -15°,

-    maksymalna wartość parametru PDOP, charakteryzującego rozkład satelitów w przestrzeni względem stacji obserwacyjnej - 15,

-    minimalny czas synchronicznych obserwacji dla wyznaczenia wektora lub kilku wektorów - 45 minut,

-    gdy dysponujemy odbiornikiem o jednej częstotliwości L\ , to odległości pomiędzy stacjami nie powinny przekraczać 30 km, głównie ze względu na wpływ refrakcji jonosferycznej.

Stosując efemerydy transmitowane przez satelity, tzw. efemerydy pokładowe (broadcast ephemeris), można spodziewać się, że wyniki wyznaczeń nie będą gorsze niż poniżej scharakteryzowane błędami średnimi:

± (0.01 + 0.002 m dla wyznaczenia długości wektora, i (1' + 57 s\b„j) dla wyznaczenia azymutu geodezyjnego i ± (0.02 + 0.002 j[baj) ni dla wyznaczenia wysokości elipsoidalnej.

Mając dostęp do tzw. efemeryd precyzyjnych można uzyskać nawet dla bardzo długich linii obserwacyjnych, np. rzędu 300 km, dokładności scharakteryzowane błędami względnymi 10"⁷+1Qr {Beutler, 1992). Trzeba dodać, że te wysokie dokładności dotyczą obserwacji statycznych odbiornikami o dwu częstotliwościach i że opracowanie wyników obserwacji wymaga zastosowania specjalnych programów do redukcji obserwacji zawierających ‘zaawansowane algorytmy’ poprawiania orbit, wyznaczania liczby całkowitych cykli fazowych i korekcji ze względu na refrakcję troposferyczną.

Wyniki pomiarów statycznych faz fali nośnej są najczęściej formowane w związki podwójnych różnic fazowych o postaci (6.25). Po pominięciu - w tym miejscu dla większej jasności - poprawek jono- i troposferycznych, mielibyśmy w uproszczeniu:

VA<P = VAr + AVAtf + * .    (6.28)

Linearyzacja takiego równania obserwacyjnego wymaga wstępnej Wartości przybliżonej Ł uzyskiwanej różnymi sposobami, m.in. z rozwiązania nawigacyjnego (6-4). Zapiszmy symbolicznie

-/° + £r,

a następnie

dr

dr

dr

r = J{x‘-A? +(/ -*£)? +(*' -*D^{a +}^7^<ki ⁺    +~d7^dZk '

Równanie obserwacyjne (podwójnych różnic faz) obserwacji statycznych można - na podstawie powyższych wyrażeń - przedstawić w postaci:

dAcy''

(6-29)

dAy_u

. dÓz.\

Musimy się zastrzec, że celem powyższych wywodów jest jedynie ukształtowanie poglądu Czytelnika na postać zagadnienia, nie zaś dostarczenie mu roboczych algorytmów. Stąd daleko idące uproszczenia w zapisie poszczególnych związków. Nie odnosimy się w nich np. do zagadnienia kontroli ‘utraconych cykli fazowych’ (cycle slips) i do kilku innych istotnych problemów. Chcemy bowiem tylko pokazać, czym są i skąd pochodzą niewiadome w zadaniu wyznaczania pozycji względnej. Mamy więc trzy poprawki do przybliżonych różnic współrzędnych każdej cięciwy oraz (m-1) niewiadomych różnicowych niejednoznaczności pełnych cykli frazowych dla m obserwowanych satelitów, jako że AT jest wartością stałą dla danej paty. odbiomik-satelita.

Pomiary pseudo-statyczne

Tak nazywany sposób pomiarów względnych otwiera całą grupę metod pośrednich pomiędzy statyczną a kinematyczną. Inni nazywają te metody pseudokinematycznymi (np. Cannon, 1992). W metodach tych sposób gromadzenia obserwacji można uznać jako wtórny, zrodzony na podstawie doświadczeń wyniesionych z analizy procesu przetwarzania wyników obserwacji W ciągu kilku ostatnich lat, i nadal jeszcze, można obserwować zjawisko polegające z jednej strony na gwałtownym rozwoju i doskonaleniu metod i algorytmów przetwarzania wyników pomiarów satelitarnych, z drugiej zaś na pędzie w kierunku ekonomizacji procesu obserwacyjnego poprzez stosowanie procedur mniej czaso- i pracochłonnych. Pomiary w reżimie pseudo-statycznym są dobrym tego przykładem. fÓtóż okazało się podczas analiz wyników pomiarów statycznych, źe wartość całkowitej liczby cykli N wyznaczona z obserwacji trwających pierwsze 10 minut interwału godzinnego jest wartością na tyle stabilną, iż dalsze obserwacje nie zmieniają już jej na tyle zasadniczo, aby nie można było zaproponować sposobu bardziej ekonomicznego niż godzinne obserwacje stacjonarne. Zatem, po kilku minutach obserwacji (2+10 min.) na dwóch wyjściowych stacjach, jeden z odbiorników przemieszcza się, zatrzymując się na kolejnych punktach, gromadząc obserwacje przez 2+10 minut na każdym punkcie. Przy tym, pozostaje on przez cały czas przemieszczania włączony bez rejestracji Rejestrację uruchamia się tylko w czasie kilkuminutowych postojów na poszczególnych punktach. Po upływie czasu nie dłuższym niż jedna godzina, ruchomy odbiornik powraca na stacje, które uprzednio zajmował, i dokonuje ponownej rejestracji sygnałów satelitarnych przez kolejnych 2+10 minut na każdej stacji. Pierwszy odbiornik przez cały czas prowadzi rejestrację sygnałów na swojej stacji. W ten sposób, całkowita liczba cykli, wyznaczona z pierwszego interwału obserwacji, uwiarygodniona w końcowym interwale i kontrolowana przez stacjonarny odbiornik przez cały czas pomiarów zostaje odpowiednio przyporządkowana obserwacjom wykonanym przez ruchomy odbiornik na poszczególnych punktach. Pomiary sposobem pseudo-statycznym zostały 'wyparte' ptzez bardziej efektywny sposób szybkich pomiarów statycznych (FastStatic, Rap id Static).