DSC05325

3m • HSłwif zagadnienia geodezji w epoce GPS

nych satelitów przez obydwa odbiorniki była jak największa - musi być nie mniejsza od czterech®.

Można uzyskać takim sposobem dokładność wyznaczenia pozycji względnej ok. ±1 m dla niezbyt dużych odległości ruchomego odbiornika od stacji bazowej (do ok. 50 km). Możliwe jest wyznaczanie pozycji tą metodą aż do ok. 200 km (a nawet 500 km) odległości od stacji bazowej. Trzeba się jednak liczyć z faktem, że błąd wyznaczenia pozycji będzie coraz większy w miarę oddalania się od stacji bazowej: ok. I m dla każdych 100 km odległości obu odbiorników. Są to jednak dokładności wyznaczenia pozycji dostatecznie dokładne w bardzo licznych zastosowaniach-^ymieńmy: nawigację morską przybrzeżną i nawigację śródlądową, kontrolę ruchu pojazdów (pociągów i pojazdów komunikacji miejskiej³⁴), kontrolę i dyspozycję środkami transportu służb specjalnych (straż pożarna, pogotowie ratunkowe, inne służby) a nawet ‘nawigację' indywidualnych środków transportu w ‘sprzężeniu’ z mapami numerycznymi sieci drogowej i miast W połączeniu ze specjalistyczną aparaturą pomiarową (echosondy, detektoty skażeń ftp.) metoda jest stosowana do tematycznej kartografii Nadaje się do aktualizacji map średnioskalowych. Bywa stosowana do lokalizacji najróżniejszych obiektów i zjawisk przyrodniczych ittL, itd Zastosowania można doprawdy wyliczać bez końca. Ich liczba pozostaje obecnie często już tylko kwestią wyobraźni użytkowników techniki GPS.

W ostatnich latach pojawiła się fazowa metoda różnicowych pomiarów GPS (DGPS). Można tę metodę stosować efektywnie tylko w terenie, którego pokrycie nie zakłóca odbioru sygnałów radiowych i satelitarnych. Doładność wyznaczenia pozycji jest o jeden rząd większa niż w przypadku pomiarów kodowych. Jest to dokładość 1 decymetra przy niezbyt dużej odległości od stacji bazowej (do 30 km).

Stosuje się obecnie trzy zasadnicze podejścia do wyznaczania poprawek różnicowych i ich transmisji ze stacji bazowej do ruchomego odbiornika:

•    obliczanie i transmisja poprawek do współrzędnych,

•    obliczanie i transmisja poprawek do pseudoodległości,

•    transmisja kompletnych danych obserwacyjnych (kodowych i fazowych).

Transmisja poprawek do współrzędnych wymaga synchronicznego śledzenia tych samych

satelitów przez stację bazową i przez stację ruchomą Jeśli tak nie jest, mogą wystąpić znaczne błędy spowodowane precz wspomniane wyżej degradacje sygnałów satelitarnych (SA). Zaletą tego podejścia jest możliwość wykonywania większej części obliczeń przez stację bazową Najczęściej stosuje się transmisję poprawek do pseudoodległoścl Przy pomiarach ciągłych trzeba transmitować niezwykle dużą ilość danych. Z tego powodu przychodzi angażować do tych transmisji urządzenia o niezwykle ‘wysokiej wydajności'. Obliczanie i podawanie w czasie quaswzeczywistym skorygowanej pozycji przez stację ruchomą nastręcza spore problemy numeryczne i wymaga również specjalnych zabiegów (aparatury i oprogramowania). Pewnym wyjściem z tej trudnej sytuacji okazało się zastosowanie ‘podejścia różnicowego*. Kompletne dane transmituje się tylko dla jednego satelity. Poprawki dotyczące innych satelitów oblicza się na stacji bazowej jako różnicowe korekcje względem danych dla tego wybranego satelity. Modeluje się te korekcje wielomianami i wyznacza ich współczynniki. Efektywnie transmituje się ” Jeśli saga bazowa i ruchomy odbiornik obserwują różne satelity, to wówczas błędy poprawki wynikające z degradacji sygnałów GPS (SA - eeUetne mallability (6.2.2J) mogą powodować błędy pozycji względnej nawet rzędu 10 m

^u Pamiętamy, Ze pomiary kodowe są mniej podatne za zakłócenia sygnałów z satelitów GPS przez różne przeszkody terenowe, zmś po przerwie w 'łączności' nie jest wymagana powtórna inicjalizacja, jak to ma miejsce w przypadku pomiarów fazowych.

dodatkowo tylko te współczynniki. Takie podejście znacznie upraszcza i przyśpiesza zarówno proces transmisji, jak i ostatecznego obliczania pozycji stacji ruchomej.

Stosuje się także jeszcze nieco inne podejścia do wyznaczania pozycji sposobem DGPS. Stacja ruchoma wykonuje tylko obserwacje kodowe; stacja bazowa zarówno obserwacje kodowe, jak i fazowe. Te ostatnie, ze względu na wysoką stabilność fezy feli nośnej wykorzystuje się do wygładzania kodowych obserwacji pseudoodległości lub do poprawiania współrzędnych wyznaczanych w sposób ciągły z obserwacji kodowych. Śtąrtegja obliczania i transmisji odpowiednich korekcji do stacji nichomej-bywa podobna do wyżej opisanej.

Transmisja strumienia kompletnych danych obserwacyjnych, kodowych i fazowych, ze stacji bazowej do ruchomego odbiornika stwarza problemy podobne do wyżej opisanych. Wyznaczenie pozycji względnej stacji ruchomej wykonuje się zasadniczo na podstawie obserwacji fazowych, zaś wyznaczanie początkowej całkowitej liczby cykli fazowych określa się za pomocą procedur OFT (On-The-Ffy). Osiągnięcie tą metodą dokładności wyznaczenia pozycji względnej stacji ruchomej na poziomie nieco poniżej ±10 cm jest obecnie możliwe.

GPS Total Statlon® - nowe uniwersalne narzędzie pomiarowe

Na początku roku 1994 firma Trimble wyszła na rynek z urządzeniem pod nazwą GPS Total Stntion. Komplet pomiarowy składa się ze stacji bazowej, którą powinien stanowić (najlepiej) odbiornik nowej generacji Trimble 4000SSI, ze stacji ruchomej oraz z łącza radiowego z modemem. Inni producenci odbiorników GPS zaproponowali wkrótce podobne urządzenia.

Ustawiona na znanym punkcie odniesienia stacja bazowa wykonuję przez cały czas pomiary fazowe satelitów GPS. Przetwarzając wyniki tych pomiarów, uwzględnia się znane współrzędne stacji W procesie tym, w sposób ciągły, wyznacza się poprawkę korygującą obserwacje fazowe stacji bazowej do zadanej pozycji którą określają geodezyjne współrzędne stacji w przyjętym układzie odniesienia. Stacja ruchoma (lub kilka stacji) prowadzi również ciągłe obserwacje fazowe tych samych satelitów. Na podstawie tych pomiarów oraz odebranych drogą radiową danych ze stacji bazowej, dotyczących obserwacji fezy feli nośnej oraz wspomnianej poprawki wyznacza się pozycję stacji ruchomej względem stacji bazowej (w tym samym układzie, w którym zadano współrzędne stacji bazowej). Gdy wykonuje się pomiary na dwu częstotliwościach, wystarczy zatrzymać antenę stacji ruchomej na punkcie wyznaczanym na czas 3 sekund, aby natychmiast otrzymać współrzędne horyzontalne anteny z dokładnością scharakteryzowaną błędem średnim ± (1 cm + 2^/10"*) oraz wysokość geometryczną z dokładnością ± (2 cm + 2d\(y*), przy czym doznacza odległość stacji ruchomej od stacji bazowej. Zaleca się wykonywanie pomiarów w odległości do 10 km od stacji bazowej (Trimble Sav., 1994).

Oprogramowanie metody pozwala na jej wykorzystanie do tyczenia (wynoszenia w teren) punktów, których współrzędne zostały z góry wyliczone na podstawie projektu. Można tyczyć zadane linie krzywe; można wyznaczać w terenie linie o zadanej wysokości (warstwice), linie (powierzchnie) o zadanym nachyleniu. Wykorzystanie GPS Total Sta-tion mogą być ograniczane tylko poprzez zakłócenia w odbiorze sygnałów satelitarnych oraz zakłócenia radiowe łączności pomiędzy stacją bazową i stacją ruchomą

Technologia GPS Total Station stanowi zatem prawie uniwersalne narzędzie do wszelkich prac inżynieryjnych: inwentaryzacyjnych i realizacyjnych. Można np. prowadzić w łatwy sposób bieżącą kontrolę prac ziemnych. Można prowadzić ‘nawigację’ maszyn roboczych itp., itd. Dokładność pozycji podczas ruchu pojazdów mieści się w granicach ± 1 ra;