METODE DE POZIIONARE CU AJUTORUL TEHNOLOGIEI GPSPoziionare relativ

Prin aceast metod se determin coordonatele unui punct nou, B fa de un punct cunoscut, A, considerat stabil. n poziionarea relativ se determin vectorul b AB ntre cele dou puncte, numit vector baz, sau pe scurt baz. Dac se noteaz cu X A vectorul de poziie al punctului A i cu X B vectorul de poziie al punctului B, atunci baza se calculeaz cu relaia:X B = X A + b AB

i are urmtoarele componente:b AB

Pentru poziionarea relativ se pot utiliza dou metode de msurare i anume: msurarea fazei codurilor sau msurarea fazei purttoarei. Metoda de poziionare relativ este eficient dac se fac simultan observaii att din punctele noi, ct i din cele vechi. 7.3 MRIMI OBSERVABILE GPS I PROCESAREA DATELORPot fi identificate 4 observabile fundamentale: - pseudodistane de la msurtori de cod - diferene de pseudodistane de la calculele Doppler - faza undei purttoare sau diferene de faz purttoare - diferene n timpul de propagare a semnalului de la msurtori interferometrice. O pseudodistan de la msurtori de cod este egal cu timpul de deplasare necesar pentru corectarea succesiunii de cod de intrare cu o succesiune de cod generat n receptorul GPS, nmulit cu viteza luminii.

X B X A X AB = YB YA = YAB Z B Z A Z AB

Figura 7.11. Relaii geometrice n poziionarea satelitului

1

Ecuaia observabilei fundamentale pentru o singur pseudodistan este: P Ri =| Xi XB | + cdtu = c P Ri = ((X ii1

X B ) 2 + (Yi YB ) 2 + ( Z i Z B ) 2 ) 2 + cd tu

cu notaiile din figura 7.11: Ri distana geometric dintre antena satelitului Si i antena B a receptorului Xi vectorul de poziie a satelitului CTS geocentric cu componentele Xi, Yi, Zi XB vectorul de poziie al antenei B a receptorului in CTS cu componentele XB, ZB, ZB i timpul observat al propagrii semnalului ntre antena Si a satelitului i antena B a observatorului dtu eroarea de sincronizare a cronometrului dintre timpul sistemului GPS i cronometrul receptorului c viteza c de propagare a semnalului. Coordonatele antenei observatorului, XB, pot fi derivate din msurtori simultane de distan pentru 4 satelii (fig. 7.12 a).

Figura 7.12. Concept de observare cu pseudodistane (a) i diferene de pseudodistane (b)

Diferenele de pseudodistan pot fi derivate din observaii ale deplasrii Doppler a frecvenei undei purttoare. Deplasarea frecvenei purttoarei recepionate, fr, este msurat n raport cu o frecven de referin, fg, n interiorul receptorului i d deplasarea Doppler:N jk = ( f g f r ) dttj tk

Njk este o msur a diferenei de distan dintre antena B a receptorului i dou poziii orbitale consecutive ale aceluiai satelit, Si, la dou epoci diferite, tj i tk (fig. 7.11). Ecuaia observaiei descrise este: Ri = | Xi(tk) XB | - | Xi(tj) XB |= f 0 ( N jkc

( f g f s )(t k t j ) )

2

Cu: fg o frecven de referin generat n receptor fs frecvena semnalului emis de antena satelitului fr frecvena semnalului recepionat la antena observatorului. Faza undei purttoare este derivat dintr-o comparare de faz ntre semnalul recepionat purttor deplasat Doppler, fCR, i frecvena de referin f0 generat n receptor. Atunci, observabila este diferena de faz msurat: B = CR 0 Cu: lungimea de und a purttoarei NBi numrul ntreg de perioade complete purttoare din cadrul distanei Ri dtu eroarea de sincronizare a ceasului, ecuaia fundamental de observare a msurtorilor de faz purttoare este:

Bi = 2 ( | X i X B | N Bi + c d utPrincipala dificultate asociat acestei metode este determinarea ambiguitii ciclului NBi din cauz c observabila determin numai faza dintr-o lungime de und. Termenul ambiguitii NBi trebuie s fie determinat cu metode adecvate sau trebuie s fie cunoscut anterior distana cu o acuratee corespunztoare jumtii de lungime a ciclului (~10cm).

Fig. 7.13 Conceptul de observare cu diferene de faz (a) i diferene interferometrice de timp (b)

n mod frecvent, diferena de faz a aceluiai semnal de satelit observat la dou staii A i B este considerat observabil fundamental. Ecuaia de observaie a diferenei unice de faz (sau pe scurt diferena unic) este:

AB i

= Bi Ai = 2 ( | X i X B | | X i X A |) ( N Bi N Ai ) + c(d tuB d tu A )

n cazul observaiilor pur interferometrice (fig. 7.13 b), semnalele GPS sunt utilizate fr a se cunoate sau folosi structura semnalului. Semnalele sunt nregistrate mpreun cu indicatori exaci de timp, la cel puin dou staii A i B i apoi sunt corelate. Observabila fundamental este diferena A,Bi dintre timpii de sosire a semnalului la ambele staii n raport cu un anumit satelit Si. Observabila poate fi exprimat printr-o diferen de distan RBi - RAi. Ecuaia observabilei este:

3

A, Bi =

( RBi R Ai ) c

=

(| X i X B | | X i X B |) c

+ (dtu B dtu A )

n practic sunt utilizate doar dou observabile fundamentale ce pot fi considerate msurtori de pseudodistane: - faze de cod (pseudodistane de la observaiile de cod) - faze purttoare (pseudodistane de la observaiile undei purttoare). 7.3.1.2 MRIMI OSERVABILE. FAZE DE COD I FAZE PURTTOARE Propagarea semnalului i procedura de observare sunt analizate detaliat mai jos. Figura 7.14 ilustreaz propagarea semnalului fazelor de cod i purttoare, n care:

Fig.7.14 Propagarea semnalului de faz, cod i purttoare

T este timpul satelitului (sistemul de timp al vehiculului spaial individual) t este timpul receptorului (indice RCV) indice t se refer la semnalul transmis indice r se refer la semnalul recepionat fCD este frecvena codului fCR este frecvena purttoarei. Strile semnalului (fazele) la epoca transmisiei sunt:

CD (Tt ) = TtSV f CDCR (Tt ) = TtSV f CR

Conform relaiei fundamentale dintre faz, frecven i timp. Faza purttoare CR(Tt) prsete antena satelitului la epoca Tt msurat n cadrul timpului de satelit. Starea semnalului se propag cu aproximativ viteza luminii i ajunge la antena receptorului la epoca tr, msurat n cadrul timpului receptorului. Acelai lucru este

4

valabil i pentru semnalele cod. Reinei c strile fazei semnalelor recepionate sunt identice cu strile fazei semnalelor transmise. Procesul observrii fazei de cod este ilustrat n figura 7.15. Succesiunea de cod generat n receptor este deplasat pas cu pas nspre succesiunea de cod recepionat de la satelit pn cnd este realizat corelarea maxim.

Fig. 7.15. Msurarea fazei de cod

Fig. 7.16. Msurtori de faze purttoare

n momentul de maxim corelare, faza de cod, CD(Tt) a succesiunii interne de cod este msurat n cadrul de timp al receptorului, dnd tr. Aceast faz de cod este identic cu faza de cod transmis de la satelit dac neglijm ntrzierile propagrii n receptor. Astfel obinem epoca de transmisie Tt a strii codului n cadrul de timp al satelitului. Diferena dintre cele dou citiri de cronometru produce pseudodistana, adic: PR = c (tr-Tt) Definind: dts eroarea cronometrului de satelit fa de timpul sistemului GPS. dtu eroarea de sincronizare a cronometrului. dta ntrzierea atmosferic a propagrii atmosferice. R bruiajul observaiei R distana geometric Obinem ecuaia mai dezvoltat a observaiei pentru msurtorile de cod:PR CD = c(t r Tt ) = R + cdt u + cdt a + cdt s + R

n plus pot fi incluse ntrzierile de propagare n componentele satelitului sau receptorului. Ele nu pot fi separate de erorile de cronometru i deci sunt incluse n respectivul 5

model de cronometru. Semnele diferiilor termeni provin din convenie i difer n literatura de specialitate. Distana geometric R dintre receptor B i satelit S, la epocile transmisiei i recepiei este dat de:R 2 = ( X S (Tt ) X B (t r )) 2 + (YS (Tt ) YB (t r )) 2 + ( Z S (Tt ) ( Z B (t r )) 2

Tt = t r

R c

Procesul observaiei de faz purttoare este ilustrat n figura 7.17. Mrimea observabila este diferena dintre faza transmis a undei purttoare sub efect Doppler CR(Tt), definit n cadrul de timp al satelitului i faza semnalului de referin 0(tr), definit n cadrul de timp al receptorului. Ecuaia fazei observate este:m (t r ) = CR (Tt ) 0 (t r )

Ecuaia observaiei pentru msurtorile de faz purttoare este:

P R R = R + c d ut + c d at + c d st + c( fN R ) + R C CDe reinut c parametrii de cronometru dtu, dts termenul ambiguitii N i ntrzierile hardware ale sistemului sunt dependente linear. Ca urmare stabilirea ambiguitii nu este o problem uoar. Parametrii sunt eliminai prin formare de diferene sau singularitatea este atent tratat n procesul de estimare al parametrilor.

7.3.2 ESTIMAREA PARAMETRILOR7.3.2.1 COMBINAII LINIARE I OBSERVABILE DERIVATEAmbele mrimi observabile, faza undei purttoare i faza de cod pe ambele frecvene duc la pseudodistane. Prin urmare poate fi avantajoas utilizarea tuturor observabilelor sau combinaiile lor n procesul estimrii parametrilor. n principiu exist un numr nelimitat de posibiliti pentru a combina diferitele mrimi observabile i pentru a forma observabile derivate, dar numai cteva combinaii sunt semnificative n contextul poziionrii. Distingem urmtoarele combinaii: - ntre observaii la staii diferite, 6

-

ntre observaii de satelii diferii, ntre observaii la epoci diferite, ntre observaii de acelai tip, ntre observaii de tip diferit.

Un avantaj al utilizrii observaiilor derivate este faptul c erorile ce sunt prezente n observaiile originale sunt eliminate sau reduse cnd sunt formate diferene ntre observabile. n unele cazuri, ambiguitile observaiilor derivate sunt mai uor de rezolvat dect cele ale observaiilor originale. Combinaiile liniare obinuite sunt ntre staii i satelii.

Fig. 7.17 Difereniere ntre receptori i satelii

Urmrind fig. 7.17 introducem n discuie: dou receptoare i, j doi satelii p, q epoca t1: poziia 1 a sateliilor p, q epoca t2: poziia 2 a sateliilor p, q opt msurtori de pseudodistan: Acestea pot fi observaii de faz cod sau observaii de faz purttoare. Diferenele singulare (single differences SD) pot fi formate ntre dou receptoare, ntre doi satelii sau ntre dou epoci. Se pot introduce urmtoarele variante de difereniere: - diferene singulare ntre receptoare, - diferene singulare ntre satelii, - diferene singulare ntre epoci. Diferenele singulare (single differencing SD) dintre dou receptoare sunt obinute prin faptul c msurtorile de pseudodistan la o staie sunt sczute din msurtorile de pseudodistane simultane la acelai satelit la o a doua staie.

7

n urma diferenei singulare eroarea cronometrului de satelit dts dispare, iar pentru staii apropiate ntre ele, dtaj i dtai pot fi considerate egale i n consecin ele dispar din ecuaiile pseudodistanelor. Dac se formeaz diferene singulare dintre satelii termenul cronometrului receptorului dtu se reduce. Cu diferenele singulare dintre dou epoci pentru acelai satelit, se reduce termenul ambiguitii N din cauz c ambiguitatea iniial a fazei nu se schimb n timp. Diferenele duble (double difference DD) sunt de obicei formate ntre receptori i satelii. Ele sunt construite prin luarea a dou diferene singulare ntre receptoare i diferenierea acestora ntre doi satelii SVp i SVq.

Prin difereniere dubl termenul cronometrului receptorului dtu dispare. Mrimile observabilele de dubl diferen sunt scutite de erori de cronometru de satelit sau receptor i includ doar ntrzieri de propagare i erori de orbit. Observarea de dubl diferen este observabila fundamental n multe modele de compensare pentru observaii GPS. Diferenele duble sunt observaii fundamentale i n multe tehnici folosite pentru rezolvarea ambiguitilor. Diferenele triple (triple differences TD) dintre receptoare, satelii i timp sunt construite prin diferenierea a dou diferene duble la dou epoci t1 i t2. Printr-o difereniere tripl se reduce ambiguitatea iniial de ciclu N se reduce din ecuaia de observare.

8

ntre fazele purttoare i cele de cod pot fi formate combinaii de acelai tip. Principalele utilizri ale unor asemenea combinaii liniare sunt cele pentru eliminarea ntrzierii atmosferice i pentru rezolvarea ambiguitilor de faz purttoare. Cele mai cunoscute combinaiile liniare sunt wide lane: L =L1 - L2 i narrow lane: L =L1 + L2

=86.2 cm

=10.7 cm

Cele dou combinaii duc la alte combinaii utile n rezolvarea efectului ionosferic: - ionospheric free signal (semnalul liber de ionosfer) L0= i, semnalul ionosferic LI = L - L L + L 2

7.3.4. STRATEGII DE COMPENSARE I CONCEPTE DE PROGRAMToate observaiile realizate simultan i continuu n cursul unui anumit proiect GPS reprezint o sesiune. O sesiune poate dura doar cteva minute dac tehnicile rapide de rezoluie a ambiguitii sunt aplicabile n reele mici sau poate dura mai multe ore sau chiar zile dac se dorete obinerea celei mai bune acuratei n reele mari. n timpul fazei de dezvoltare, cu un numr limitat de satelii disponibili, o sesiune tipic de observare poate dura ntre o or i trei ore. De la stabilirea acoperirii mondiale continue din 1993/1994, sesiunile pot dura cteva

9

zile. Din motive practice i n scopuri de analiz este recomandabil divizarea setului complet de date n sesiuni individuale de cteva ore, ca de exemplu o sesiune per zi sau trei sesiuni de cte 8 ore per zi. Se afl n uz urmtoarele strategii de observare i evaluare: (a) calcul (compensare) pe o staie unic, (b) procesarea vectorilor singulari (baselines) i combinarea ulterioar a vectorilor n reele, (c) procesarea tuturor datelor unei singure sesiuni care au fost observate simultan ntro compensare de ansamblu, (d) combinarea mai multor sesiuni ntr-o soluie riguroas de reea (compensare multisesiune). Compensare de staie unic (a) furnizeaz coordonate absolute pentru un punct pe elipsoidul WGS84. Din cauza preciziei reduse, rezultatele sunt de un interes sczut pentru aplicaiile geodezice, dar deseori satisfac cerinele pentru unele sarcini n prospeciunile geofizice, achiziionarea de date GIS sau teledetecie. Domeniul reprezentativ de aplicare este navigaia. ntr-o compensare geodezic riguroas se cer informaii relative i absolute. Din acest motiv, n multe pachete de programe pentru postprocesarea multistaie este ncorporat o soluie de staie unic. Pot fi realizate mai multe poziii absolute precise la nivel de civa metri sau mai bine, dac sunt utilizate datele de la mai multe zile de observare. Odat cu modelarea precis a orbitelor i ceasurilor a fost dezvoltat conceptul de Precise Point Positioning (PPP)/Poziionarea exact de punct. Conceptul vectorului singular (b) a fost utilizat n mare msur n dezvoltarea iniial a programului pentru procesarea datelor GPS. Observaiile de la dou receptoare, ce opereaz simultan sunt procesate ntr-o compensare combinat, n special sub form de dubl diferen. Rezultatele sunt componentele X, Y, Z ale vectorului liniei de baz i ale matricei variaiei-covariaiei. Vectorii individuali pot fi utilizai ca date de intrare pentru un program de compensare a reelei i pot fi combinate n reele mai mari. Procedura este riguroas dac doar dou receptoare GPS observ simultan i dac sunt exploatate toate informaiile stocastice ale matricei variaie-covariaie. Oricum, dac perechile de staie sunt selectate dintr-un numr mare de receptoare care opereaz simultan, posibilele combinaii de vectori nu sunt toi independeni unii fa de alii. Figura 7.18 ofer un exemplu pentru cazul a trei receptoare.

Figura 7.18 Liniile de baz independente i nefolositoare n cazul a trei receptoare simultan operante

10

Dac liniile de baz a i b sunt considerate ca independente, linia de baz c nu este. Ea se numete linie de baz trivial deoarece ea a fost deja derivat din rezultatele liniilor de baz a i b. Dac r este numrul de receptoare operante simultan, atunci: r (r-1)/2 (r-1) =numrul vectorilor posibili, i =numrul vectorilor independeni.

Dac este accesibil doar programul de procesare a vectorilor, liniile de baz independente trebuie s fie identificate folosind criterii adecvate de selecie precum lungimea vectorului sau numrul de observaii. Cu toate acestea, procedura nu este riguroas pentru soluiile de reea pentru c este neglijat informaia stocat dintre liniile de baz simultan observate. Pentru a mbunti soluia este necesar o ponderare atent a observaiilor. ntr-o compensare multi-staie (c) toate datele ce au fost observate simultan cu trei sau mai multe receptoare participante sunt procesate mpreun. Nu sunt determinate liniile de baz ci mai degrab coordonatele dintr-o reea cu matricea variaie-covariaie complet asociat. Prin urmare se realizeaz o compensare riguroas a observaiilor. Pentru scopuri geodezice ajustarea multi-staie are avantaje conceptuale asupra observrii liniei de baz, deoarece potenialul de acuratee GPS este complet exploatat. Dac observaiile provin de la o sesiune, se vorbete despre o soluie-sesiune. Mai multe soluii-sesiune pot fi combinate ntr-o compensare multi-sesiune (d) sau mai exact ntr-o soluie multistaie-multisesiune. Aceasta este procedura uzual dac reelele mai mari trebuie s fie divizate din cauza unui numr limitat de receptoare GPS. Condiia de baz este ca fiecare sesiune s fie conectat la cel puin o alt sesiune a reelei prin una sau mai muli vectori identici unde observaiile au fost executate n ambele sesiuni. Un numr sporit de puncte identice sporete stabilitatea i sigurana reelei totale. Pachetele de programe pentru procesarea datelor GPS de reele mari sunt bazate de obicei pe conceptul multistaie-multisesiune. Dezvoltarea n domeniul programelor GPS este rapid, astfel c aici facem doar cteva consideraii de baz. Este posibil o prim clasificare n: - programe comerciale furnizate de productorii de receptoare, - programe tiinifice cu scop multiplu ce-i au originea n cercetrile institutelor tiinifice. Programele din primul grup sunt proiectate n principal pentru procesarea datelor de ctre un anumit tip de receptor. Pachetele avansate oricum accept i date de la alte receptoare prin interfaa RINEX. Programul comercial este adecvat muncii obinuite de topografiegeodezie. De obicei el ofer o mare varietate de aplicaii posibile i poate fi operat destul de uor de un personal ce are cunotine medii n tehnica, proiectarea i tehnologia GPS. n unele cazuri, programul de baz include compensarea liniei de baz i este necesar un program adiional pentru calculul reelei. Exemple curente ale acestui prim grup sunt: Sky-Pro de la Leica Geosystems TGO (Trimble Geomatics Office) de la Trimble Navigation Pinnacle de la Javad/Topcon Positioning Systems.

11

Pachetele de programe tiinifice nu sunt limitate la doar un singur tip de receptor ci accept date de la o mare diversitate de receptoare geodezice. n cele mai multe cazuri pachetele servesc pentru: - utilizarea profesional standard n reele mai mici, pentru procesare rapid, - utilizarea profesional n msurri de mare acuratee, i n msurtori de distane mari, - utilizare tiinific n cercetare i educaie, - analiza datelor i investigaiile tiinifice inclusiv cercetarea geodinamic. n plus fa de opiunile standard pentru procesare rapid, aceste tipuri de pachete de programe ofer multe alternative speciale pentru procesarea tiinific. Aciunea interactiv este esenial. Unele pachete includ opiuni pentru determinarea orbitei sau estimarea modelelor atmosferice. Exemple curente ale acestui al doilea grup de programe GPS sunt: - BERNESE dezvoltat la University of Berne, Elveia, - GEONAP dezvoltat original la University of Hannover, Germania, i GIPSY-OASIS II dezvoltat la Jet Propulsion Laboratory, USA. La nivelul postprocesrii, toate soluiile sesiunii pot fi combinate riguros ntr-un nou program de compensare a reelei dac acesta nu este deja prevzut n programul principal. Informaiile externe, precum coordonatele punctelor cunosute, pot fi introduse la acest nivel. De asemenea, pot fi introduse din nou n fiierul ephemeris orbitele ameliorate i poate fi iniiat o a doua procesare. Rezultatele finale din soluia de reea pot fi transformate ntr-un datum local sau global i comparate sau combinate cu seturile de date existente.

7.3.5 CONCEPTE DE METODE RAPIDE CU GPS7.3.5.1 CONSIDERAII DE BAZn ultimii ani au fost dezvoltate diverse tehnici care exploateaz capacitatea GPS de a furniza coordonate exacte dup un timp de observare foarte scurt sau chiar n timpul n care receptorul (inclusiv antena) se mic pe o traiectorie. Uneori, metodele rapide descrise au fost numite n mod eronat GPS kinematic. n plus au fost creai diveri termeni pentru descrierea anumitor tipuri de proceduri rapide de topografiere GPS, precum: semi-kinematic, pseudokinematic, kinematic real, kinematic rapid, pseudo-static, kinematic stop-and-go etc. n unele cazuri, termeni diferii au fost folosii pentru a descrie aceeai procedur sau i mai derutant, acelai termen a fost folosit pentru a descrie proceduri diferite. De aceea literatura respectiv trebui citit cu atenie. Metodele rapide cer rezoluia ambiguitilor pentru a exploata naltul potenial de acuratee al msurtorilor GPS de faz. O condiie necesar pentru soluia rapid a ambiguitilor este aceea ca erorile instant-dependente s fie mici. Prin urmare, metodele rapide funcioneaz bine doar pentru distane mici (de pn la civa kilometri) ntre staiile participante. Pentru distane mai mari este necesar modelarea erorilor dependente de distan. Exist diferite metode pentru subdivizarea metodelor rapide ale GPS. Clasificarea cel mai des ntlnit este: - metode statice rapide, - metode semi kinematice (stop and go), i - metode pur kinematice.

12

Raionamentul din spatele acestei subdivizri este dac receptorul nregistreaz msurtori n timp ce este n micare i coordonatele traiectoriei pot fi determinate (modul kinematic) sau dac receptorul este nchis n timpul transportului i coordonatele pot fi determinate numai cnd antena staioneaz (modul static). Un al treilea mod se afl ntre aceste posibiliti iar n acest caz receptorul trebuie s rmn nchis pe parcursul transportului dar coordonatele de obicei nu sunt derivate din traiectorie (modul stop and go). O alt diferen dintre modul static i modul kinematic este cea privitoare la rezultatele preciziei. n modul GPS static, cele mai multe erori ntmpltoare de msurare sunt absorbite n suma erorilor aparente de dup compensare, pe cnd n modul kinematic cele mai multe erori sunt absorbite n coordonate. Din acest motiv potenialul de acuratee al GPS static nu poate fi pe deplin atins cu metode pur kinematice. Ca n aproape toate aplicaiile geodezice, pentru determinarea coordonatelor relative sunt necesare cel puin dou receptoare. n conceptul metodelor rapide, un receptor rmne de obicei fixat n timpul operaiunii, n timp ce un al doilea receptor, receptorul mobil se mic ntre staii sau de-a lungul unei traiectorii. Primele dou metode au fost frecvent aplicate dup 1990 cnd GPS s-a transformat ntr-o tehnic puternic pentru topografia detaliat (cadastru, GIS). De la mbuntirea acoperirii de satelit dup 1994 i disponibilitatea algoritmilor rapizi OTF este utilizat curent mai ales a treia metod (pur kinematic) pentru msurtori locale. 7.3.5.2 METODE STATICE RAPIDE Distingem dou metode: (a) metoda static rapid cu ocuparea unei singure staii (b) metoda static rapid cu reocuparea staiei dup aproximativ o or. n prima modalitate (a) sunt necesare tehnicile rapide de rezoluie a ambiguitii. Acestea pot fi de exemplu: - combinaie cod/und purttoare cu dubl frecven i receptoare de cod-zgomot redus, i - metode de stabilire a ambiguitii cu 6 sau mai muli satelii. n esen, aceleai tehnici sunt utilizate pentru poziionarea static clasic. Depinznd de tipul receptorului, acoperirea de satelit i de distana interstaii, timpii de observare pentru a obine o soluie fixed pot varia de la cteva minute la 15 minute. Metoda este puternic n special pe distane scurte, cu receptoare cu bruiaj redus de band dubl, un numr mare de satelii vizibili i algoritmi rapizi de rezoluie a ambiguitii. Factorul cheie este timpul necesar pentru stabilirea ambiguitilor. Procedura este foarte flexibil i eficace i este mult folosit n aplicaiile. Cererea pentru echipament topografic cu capacitate static rapid va crete continuu. Echipamentul va fi evaluat n principal pe baza capacitii lui de a rezolva ambiguiti i de a furniza rezultate precise de poziionare dup un timp ct mai scurt. n a doua modalitate (b), fiecare staie trebuie s fie reocupat dup un interval de la 50 la 120 de minute. Timpul de observare cerut la fiecare staie este relativ scurt, de patru pn la opt minute. Nu este necesar urmrirea n timpul tranziiei; receptorul poate fi nchis n timpul cltoriei. Raionamentul de fond al acestei proceduri este c sunt necesare datele de la o configuraie geometric diferit pentru rezolvarea ambiguitilor (metoda geometric), dar nu pentru c ar fi nevoie de observaii suplimentare. Zece minute de date sunt absolut suficiente pentru a absorbi cele mai multe erori accidentale de msurare n erorile de compensare. Cele dou seturi de date sunt considerate ca un set cu o alunecare de ciclu la mijloc

13

Metoda reocuprii a fost mult folosit n primii ani ai metodelor rapide GPS. Astzi ea aproape c a disprut de pe piaa topografic din cauza procedurii ei destul de complicat i a bunei eficiene a metodei (a). De reinut c aceasta este o metod static dei procedura este frecvent numit pseudokinematic. Alte denumiri sunt broken-static, intermittent-static sau snapshot-static. 7.3.5.3 METODE SEMIKINEMATICE Aceast procedur este deseori numit msurtoare stop and go sau simplu msurtoare kinematic. Ideea de baz este aceea c nu exist diferene ntre metodele static i kinematic odat ce ambiguitile sunt rezolvate i meninute. Msurarea kinematic poate fi aadar neleas ca transfer al ambiguitilor de la o staie la cealalt. n conceptul de msurare semikinematic sau stop and go, antena este montat pentru un timp scurt (de secunde pn la minute) pe un reper topografic de coordonate. Oprirea cerut a timpului vine mai degrab din necesitatea de a identifica staia i de a o monta antena vertical dect din necesitatea de a aduna suficiente date GPS la staie. Traiectoria dintre staii este de obicei lipsit de interes (altul dect n conceptul de observaie pur cinematic). Oricum esenial este faptul c nchiderea de faz la cel puin patru satelii cu o configuraie geometric puternic este meninut n timpul micrii antenei. Problema fundamental este determinarea ambiguitii de faz iniial naintea nceperii observaiilor. Aceasta se poate realiza cu procedur de iniializare static. Au fost dezvoltate trei tehnici principale: 1. determinarea unei linii de baz de pornire cu o msurare anterioar operaiilor kinematice, 2. scurt observare a unei linii de baz cunoscute, 3. schimbarea antenei. Prima metod consum destul de mult timp dar pot fi aplicate metode statice rapide. A doua metod cere o linie de baz precis cunoscut. Reinei c diferenele de coordonate carteziene tridimensionale ale liniei de baz trebuie s fie predeterminate cu un nivel de acuratee de civa centimetrii. Metoda este foarte rapid pentru c sunt cerute datele de la doar un minut de observaii. Dup iniializare un receptor rmne la staie i al doilea (receptorul mobil) ncepe msurarea. Aceast metod folosete bara de iniializare. Cea de-a treia metod a fost mult folosit deoarece este rapid, precis, sigur i nu necesit o cunoatere anterioar a liniei de baz. Dou receptoare sunt instalate foarte aproape la dou staii. Coordonatele uneia dintre staii trebuie s fie cunoscute pentru c ea va servi drept staie de referin pentru observaii. A doua staie poate fi aleas n mod arbitrar. Sunt observate cam un minut de date obinuite. Apoi, ambele antene sunt schimbate meninnd nchiderea de faz pe satelii i din nou sunt colectate un minut de date. Un receptor rmne la staia de referin i al doilea receptor (mobil) este folosit pentru msurtori. Metoda semikinematic este foarte eficient n zonele deschise unde nu este ateptat nici o pierdere de faz datorat obstruciilor de semnal. n cazurile n care au loc alunecri de ciclu i nu pot fi recunoscute, receptorul mobil trebuie s se ntoarc la ultimul reper cunoscut. Metoda stop and go are nc importan pentru msurtori locale atunci cnd dou receptoare GPS sunt disponibile dar nici o legtur de date pentru aplicaia n timp real. Pe de alt parte, astzi sunt recomandabile tehnicile RTK. 7.3.5.4 METODA PUR KINEMATIC

14

Pentru multe scopuri, n special n aplicaiile marine i aeriene trebuie s fie determinate coordonatele precise ale traiectoriei unui receptor GPS mobil. n aceste cazuri nu poate fi acceptat o pierdere de faz fr posibilitatea recuperrii alunecrilor de ciclu sau ambiguitilor n timp ce platforma antenei se mic. Aadar sunt cerute modele care sunt independente de tehnicile de iniializare statice i care includ capacitatea de a recupera alunecrile de ciclu i/sau de a rezolva ambiguitile n timpul micrii. Aceste tehnici se numesc soluia ambiguitii on the way/pe drum sau on the fly/n zbor. Doar cu astfel de metode la ndemn topografia poate fi pur sau ntr-adevr kinematic. Metodele adecvate pentru rezoluia ambiguitii n timp ce receptorul este n micare sunt: a. combinaia cod/purttoare utiliznd tehnica extra wide laning, b. funciile de cercetare a ambiguitii pentru ase sau mai muli satelii. Eficiena acestor tehnici va fi mbuntit cnd receptoarele de cod cu zgomot redus sau receptoarele GPS/GLONASS combinate precum i noile semnale de satelit vor fi disponibile. Metodele pentru recuperarea alunecrii de ciclu n modalitatea kinematic real sunt: c. utilizarea sateliilor suplimentari ( 4 patru satelii), d. utilizarea datelor de dubl frecven, e. utilizarea combinaiei cod/purttoare. Nivelul de acuratee al determinrilor kinematice pure este de sub 10cm i n condiii favorabile (acoperire de satelit, receptoare cu zgomot redus, fr traiectorii multiple, dinamic de platform joas) poate crete cu civa centimetri. Domeniile de aplicare sunt vaste i n continu extindere. Acestea cuprind topografia terenului, fotogrametrie i GIS. n multe cazuri este suficient procesarea ulterioar a datelor. Cele mai importante pachete de program ofer opiuni pentru datele kinematice. Soluia cea mai recent este cunoscut ca opiune RTK (kinematic n timp real cu rezoluie a ambiguitii OTF (n zbor)) i este folosit n principal pentru distane limitate (civa km). Sistemele RTK sunt aplicate n mod obinuit pentru sarcini topografice i constituie partea fiecrui sistem modern de receptor. Metodele kinematice de timp real pe distane mari sunt nc n dezvoltare.

15