7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
1/140
TEHNOLOGI SPAIALE GEODEZICE
2011
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
2/140
1. STADIUL ACTUAL PRIVIND UTILIZAREA
TEHNOLOGIEI SPAIALE GEODEZICE
Lansarea primului satelit artificial al Pmntului:Sputnik 1, la 04.10.1957
Domeniile de utilizare ale sateliilor artificialispecializai sunt numeroase si diversificate
Au o deosebita importan strategic n domeniulmilitar i o larg utilizare n domeniul civil:dezvoltarea tehnologiilor satelitare de navigaiecare permit poziionarea precis a mijloacelor detransport aeriene, maritime i terestre aflate n
micare saun repaus.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
3/140
Aceasta tehnologie i-a gsit, de asemenea, o largaplicabilitate i in domeniul geodeziei igeodinamicii prin realizarea unor reele geodezice lanivel global sau naional, contribuii la
determinarea formei si dimensiunilor Pmntului ia cmpului su gravitaional, determinareadeplasarilor placilor tectonice, etc.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
4/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
5/140
La ora actuala funcioneaz n paralel dou sistemede poziionare global:
sistemul de poziionare NAVigation System with TimeAnd Ranging Global Positioning System (NAVSTAR GPS)
cunoscut sub denumirea GPS, realizat si gestionat de
Statele Unite ale Americii
sistemul de pozitionare GLObal NAvigation Satellite
System (GLONASS), realizat si gestionat de FederatiaRus
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
6/140
Proiectul GPS a fost demarat de catre guvernulStatelor Unite la inceputul anilor 70.
Scopul principal il reprezinta posibilitatea de aputea determina cu precizie pozitia unui obiect
mobil sau fix in orice punct de pe suprafata
pamintului, in orice moment indiferent de starea
vremii. GPS este un sistem care utilizeaza oconstelatie de 32 de sateliti pentru a putea oferi o
pozitie precisa unui utilizator. Precizia trebuie
inteleasa in functie de utilizator. Pentru un turist injur de 15 m, pentru o nava maritim in jur de 5,pentru un topograf precizie inseamna 1 cm sau
chiar mai putin.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
7/140
GPS poate fi utilizat pentru a obtine preciziile cerutein toate aplicatiile, singurele diferente constand
numai in tipul receptorului si a metodei de lucru
utilizate.
Initial GPS a fost proiectat numai pentru aplicatiimilitare. Curand dupa ce acest obiectiv a fost atins a
devenit evident ca GPS va putea fi folosit si pentruscopuri civile pastrand totusi anumite proprietati
numai pentru domeniul militar. Primele doua
aplicatii civile au fost navigatia maritima simasuratorile tereste.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
8/140
2. PRINCIPIUL MSURTORILORGPS
Receptorul GPS msoar timpul necesar unuisemnal pentru a se propaga de la satelit la receptor.
Distana satelit-receptor o putem determinanmulind acest timp cu viteza luminii (c).
= distana; c = viteza luminii;
= ntrzierea dintre codul generat i codul
recepionat;
c
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
9/140
Geocentru
ReceptorPamant
Satelit
Orbita
R
Msurtorile de distane pe care receptorul le face sunt afectate de ctre eroarea de ceas a
satelitului i a receptorului, de aceea acestea sunt denumite pseudodistane.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
10/140
3. COMPONENTELE SISTEMULUI
Sistemul de pozitionare globala functioneaza peprincipiul receptionarii de catre utilizator a unor
semnale radio emise de o constelatie de sateliti de
navigatie, specializati, care se misca in jurulPamintului pe orbite.
Sistemul a fost astfel proiectat nct permite ca n
orice moment si oriunde pe suprafata Pamintului,un mobil aflat in miscare sau in repaus, sa isi poata
stabili in timp real pozitia
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
11/140
Sistemul de pozitionare GPS, este constituit din treicomponente sau segmente principale care asigura
functionarea acestuia, dupa cum urmeaza:
1. Segmentul spatial, constituit din constelatia de 32
de sateliti GPS;
2. Segmentul de control, constituit din statiile de la
sol, care monitorizeaza intregul sistem;
3. Segmentul utilizatorilor, compus din utilizatorii
civili si militari, care folosesc receptoare GPS dotate
cu antena si anexele necesare;
Primele dou segmente se afl n exclusivitate subcontrolul realizatorului sistemului (Departamentul
Aprrii - USA)
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
12/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
13/140
3.1. Segmentul spaial Constelatia de sateliti GPS a fost proiectata sa
contina 32 de sateliti amplasati pe 6 orbiteaproximativ circulare fata de suprafata Pamintului.
Planurile orbitale ale satelitilor au o inclinatie de
55
o
fata de planul ecuatorial terestru, satelitiievoluid la o altitudine de cca. 20.200km.
Fiecare satelit face o rotatie completa in jurulPamintului in 11 ore si 56 de minute
Fiecare satelit are o durata de functionare estimatala cca.7 ani, durata care in general a fost depasita,
asigurindu-se astfel o siguranta in plus in
exploatarea sistemului.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
14/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
15/140
Segmentul spatial, asigura ca la orice ora, in oriceloc pe suprafata Pamintului, indiferent de conditiile
meteorologice, de perioada din zi sau din noapte, sa
se poata receptiona semnale radio de la minimum 4sateliti dar si mai multi, 8 sau 10, sub un unghi de
elevatie de 15o deasupra orizontului, conditii
absolut necesare pentru pozitionare.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
16/140
Principalele functiuni ale segmentului spatial alsistemului si ale fiecarui satelit in parte pot fi
sintetizate astfel:
- satelitii GPS transmit permanent informatii
utilizatorilor prin intermediul unor semnale radio in
frecventa nominala fundamentala de 10.23 MHz,
din care se genereaza cele doua unde purtatoare:
L1 = fo 154 = 1575,42 Mhz = 19,05 cm = 1 L2 = fo 120 = 1227,60 Mhz = 24,45 cm = 2
unde 1 i 2 sunt lungimile de und ale undelorpurttoare.
- receptioneaza si inmagazineaza informatiile
primite de la segmentul de control;
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
17/140
3.2 Segmentul de control
Segmentul de control al sistemului GPS esteconstituit din statiile specializate de la sol careactualmente sunt in numar de cinci si sunt dispuse
aproximativ uniform in jurul Pamintului, in zona
ecuatoriala
4 staii de monitorizare - Monitor Station
1 staie de control - Master Control Station
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
18/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
19/140
Principalele sarcini ale segmentului de control sunt:
segmentul de control urmareste permanent prin
statii de la sol satelitii sistemului, prelucrind datele
receptionate in vederea calcularii pozitiilor acestora
(efemeride), care apoi sunt transmise la sateliti;
controleaza ceasurile satelitilor;
calculeaza corectiile orbitale;
activeaza prin comenzi de la sol, la momentul dorit
sau necesar, sistemele de protectie SA (Selective
Availability) si AS (Anti Spoofing), ale sistemului;
stocheaza datele noi receptionate de la sateliti;
calculeaza efemeridele prognozate pentru
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
20/140
3.2 Segmentul utilizatori
Acest segment e constituit din totalitateautilizatorilor detinatori de receptoare GPS cu
antena, in functie de calitatile receptorului si
antenei, rezultind acuratetea preciziei depozitionare sau a elementelor de navigatie.
Receptoarele geodezice sunt receptoarele cele mai
precise si opereaza cu lungimile de unda purtatoareL1 si L2 precum si codul C/A sau P.
l d l
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
21/140
Receptorul GPS se compune din urmtoareleuniti funcionale:
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
22/140
4. STRUCTURA SEMNALULUI
Acuratetea sistemului de pozitionare GPS esteasigurata de faptul ca toate componentele
semnalului satelitar sunt controlate de ceasuri
atomice.
Aceste ceasuri atomice, de foarte mareprecizie, asigura realizarea unei frecvente
fundamentale f0 = 10.23 MHz, in banda L.
l i d d
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
23/140
lungimea de unda:
unde: v = c = 299 792 458 m/s (viteza luminii in vid)
si f0 = 10.23 MHz
f
v
8
6
2.99792458 103010.23 10 m
F f d l f l i i i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
24/140
Frecventa fundamentala f0, este la originea a treiparti fundamentale ale semnalului transmis de
satelitii GPS si anume:
- componenta portanta, care contine 2 unde
sinusoidale L1 si L2;
- componenta activa, care contine 2 coduri numite
C/A si P ;
- componenta mesaj, care contine codul D;
C l d d tt t t i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
25/140
Cele dou unde purttoare, sunt generate prinmultiplicarea frecventei fundamentale cu 154,
pentru L1 si respectiv 120, pentru L2.
Frecventele si lungimile de und rezultate auurmtoarele valori:
cm24Mhz1227.60f
cm19Mhz1575.42f
2L
1L
2L
02
1L01
f
cf*120:Lapurttoare
f
c
f*154:Lapurttoare
C d l C/A t lib t tili t ii i ili i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
26/140
Codul C/A este liber pentru utilizatorii civili simoduleaz numai lungimea de und portant L1.Acest cod furnizeaz informatii privind identificarea
satelitului receptionat.
Codul P este codul rezervat utilizatorilor militariprecum si altor utilizatori privilegiati si moduleaz
lungimile de und ale portantelor L1 si L2. Codul D reprezint codul de navigatie, are o
frecvent fD =f0/204800 = 50 Hz, care contine
informatiile privitoare la efemeridele satelitilor siparametrii reali pentru calculul pozitiei lor, starea
acestora si informatii privind ceasurile de la bord.
R t l d i i di i i tili t l i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
27/140
Receptoarele de mici dimensiuni, utilizate exclusivpentru navigatie, receptioneaza numai codurile C/A
si D si asigura o pozitionare absoluta in precizia de
+/- 100m.
Utilizatorii care dispun de posibilitatea de masurarea tuturor codurilor, pot beneficia de pozitionare in
timp real, cu anumite date privind corectiiledistantelor provenite de la statiile permanente de
referinta GPS
Utilizatorii care dispun de receptionarea semnaluluiGPS in doua frecvente dispun de posibilitatea de
eliminare a erorilor sistematice, generate de efectul
influentei refractiei ionosferice si troposferice;
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
28/140
5. POZITIONAREA CU AJUTORUL
TEHNOLOGIEI GPS
Pozitionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se realizezaprin determinarea distantelor dintre punctul de
statie si satelitii GPS vizibili, matematic fiindnecesare masuratori la minimum 4 sateliti. Acest
numar de sateliti este necesar pentru a ne putea
pozitiona cit se poate de precis, numai pe baza
distantelor masurate la sateliti.
D t i l i t lit i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
29/140
Daca am avea masuratori la un singur satelit si amcunoaste pozitia acestuia, pozitia noastra in spatiu
ar fi pe o sfera
Masurind distante la doi sateliti ne aflam pe un cercgenerat de intersectia celor doua sfere
n momentul in care avem masuratori si la un altreilea satelit, ne localizeazm in doua puncte dinspatiu.
Pentru o precizie ridicat este necesara a patra
masuratoare fata de un al patrulea satelit si atunciin mod cert punctul pozitionarii noastre va fi unic.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
30/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
31/140
Pozitionarea se realizeaza cu ajutorul
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
32/140
Pozitionarea se realizeaza cu ajutorulretrointersectiei spatiale de distante, in sistemul de
referinta, reprezentat de elipsoidul WGS84.
Fata de coordonatele spatiale care definescpermanent pozitia fiecarui satelit GPS (Sj ), in acest
sistem de referinta, coordonatele spatiale ale
oricarui punct de pe suprafata Pamintului (Pi ) sepot determina cu deosebita precizie prin
intermediul masurarii unui numar suficient de
distante de la satelitii receptionati de receptorul dinpunctul P.
j
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
33/140
OY
X
Z
R
rPi
Sj
Vectorul r , reprezint vectorul de pozitie al satelitului observat la momentult Vectorul rreprezint vectorul distant de la punctul considerat la satelit Vectorul Rrezultat, reprezint vectorul de pozitie al punctului P.
Vectorial pozitia punctului P este rezolvata prin
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
34/140
Vectorial, pozitia punctului P este rezolvata prindeterminarea vectorului de pozitie R:
Distanta geometric poate fi exprimat de relatia:
r R
R r
222
))(())(())(()( ijjj
i
jj
i ZtZYtYXtXt
Pozitionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se poate
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
35/140
Pozitionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se poatefacen diferite modalitti
Pozitionare absolut: determinarea coordonatelorspatiale ale punctului P se face cu dou receptoareGPS, din care unul amplasat pe un punct care are
deja coordonate tridimensionale determinate ntr-un sistem de referint global (WGS84, EUREF, etc).
Pozitionare relativ: sunt determinate diferentelede coordonatentre dou puncte sau componentelevectorului (baseline), ce uneste cele dou puncte
stationate cu receptoare GPS
Pozitionare diferential: este asemntoare ca
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
36/140
Pozitionare diferential: este asemntoare,caprocedeu, cu pozitionarea absolut cu deosebireac eroarea care afecteaz distanta de la satelit la
receptor este calculat si aplicat n timp real, ca ocorectie diferential, dat de ctre receptorul carestationeaz pe un punct de coordonate cunoscute
ctre receptorul care stationeaz n punctul nou.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
37/140
Masuratorile GPS, in geodezie sau ridicari
topografice, se pot executa prin doua metodeprincipale, care in functie de situatie, de aparatura,
etc. au fiecare diferite variante :
5.1 METODE DE MASURARE CU
AJUTORUL TEHNOLOGIEI GPS
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
38/140
Metoda static subnelege staionarea cureceptorul pe punctul de staie, pe toat
perioada observrii, prilej cu care se realizeazun numr mare de msurtori. Receptoarelesunt dispuse pe puncte n mod continuu pe operioad de timp maindelungat
Durata acesteia este stabilita in functie de
lungimea laturilor, numarului de sateliti
utilizabili, de geometria segmentului spatial
observabil, precum si de precizia dedeterminare a punctelor noii retele.
Metoda cinematic subnelege deplasarea unui
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
39/140
Metoda cinematic subnelege deplasarea unuireceptor pe perioada observrii, n timp ce unreceptor rmne fixat pe punctul cunoscut.
Principiul poziionrii prin metoda cinematic sebazeaz pe faptul c n primul rnd se ocup ctevapuncte cu coordonate cunoscute pe care se culeg
date de la satelii (este necesar ca numrulsateliilor vizibili s fie ct mai mare) pe parcursul acteva minute. Prin aceast metod se stabilete
vectorul dintre receptorul staionar (de baz) i celmobil (rover), cu o precizie de ordinul a doi la treicentimetri.
Num.
i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
40/140
Tehnica de
msurare
min.
de
satelii
Timpul min.
de obs.Precizia orizontal Alte caracteristici
Static
(Static) 4 1ora
Cu o frecven:5 mm + 1 ppm
Cu dou frecvene:
5 mm + 1 ppm
Prin utilizarea receptoarelor cu unic frecven, ceamai mare precizie se obine la liniile de baz 10 km.
La utilizarea receptoarelor cu dubl frecven nu existlimitri privind lungimea liniei de baz.
Rapid static(Fast Static)
4 8-30 min
Variaz ntre preciziametodei statice i
cinematice, funcie deperioada de msurare
Procedura este identic ca la metoda static, dartimpul de msurare este mai scurt.
Cinematic cuprelucrare
ulterioar(PP Kinematic)
4 2 etape 1cm+2ppm
Linia de baz este limitat la aproximativ 10Km.Receptorului i sunt necesari 5 satelii pentru a efectuainiializarea . Receptorul mobil trebuie s fie iniializat
cu o precizie centimetric.
Cinematicn timp real
(RTK)
4 1 etap 1cm+2ppm
Este necesar legtura radio. Lungimea liniei de bazeste limitat la aproximativ 10 km. Receptorul arenevoie de 5 satelii pentru a efectua iniializarea.
Receptorul mobil trebuie s fie iniializat cu o preciziecentimetric.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
41/140
6. REALIZAREA RETELELOR UTILIZAND
STATII TOTALE SI RECEPTOARE GPSIn principiu sunt doua criterii dupa care sunt
clasificate masuratorile GPS:
-dupa numarul de receptoare;
-dupa pozitia, tipul receptoarelor si timpul de
stationare.
In functie de numarul aparatelor rezulta
urmatoarele metode principale de masurare GPS :
-single point position SPP (cu un singur receptor);
-cu mai multe receptoare.
6 d i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
42/140
6.1. Metoda cu un singur receptor
(single point position)
Nu este utilizata in masuratorile geodezice
Este o metoda simpla, de determinare acoordonatelor aproximative in sistem WGS 84.
In punctul unde trebuie determinate coordonatele,se amplaseaza un receptor GPS. Receptorul este
deschis si primeste semnal de la satelit. El va fi lasat
sa functioneze o perioada de timp, mai indelungatasau mai scurta. In mod normal, cu cat perioada de
stationare pe punct este mai mare, cu atat precizia
de determinare in sistem WGS 84 va fi mai buna
6 2 M d i l
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
43/140
6.2 Metoda cu mai multe
receptoare
Este utilizata frecvent in lucrarile geodezicecurente. Este suficient sa existe minim doua
receptoare GPS care sa receptioneze semnal
de la aceiasi minim 4 sateliti vizibili si sa aibaun timp comun de stationare.
Astfel, unul din cele doua receptoare devine
punct cu coordonate cunoscute si determinaprin calcul coordonatele celuilalt.
Cu cat numarul receptoarelor este mai mare cu atat
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
44/140
Cu cat numarul receptoarelor este mai mare, cu atat
mai mult creste siguranta determinarilor.
Trebuie tinut cont de faptul ca in prezent se potfolosii statii permanente de referinta GPS care pot fi
integrate in reteaua noua, in acest caz numarul
receptoarelor creste cu numarul statiilor
permanente existente. Statiile permanente de referinta GPS utilizate
trebuie sa fie amplasate in asa fel incat sa poata fi
folosite la calcule (distanta proportionala cu timpulde stationare).
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
45/140
Dupa pozitia, tipul receptoarelor si timpul
de stationare, masuratorile GPS pot fi: statice sau rapid-statice;
stop and go.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
46/140
6.2.1. Metoda statica Metoda statica este cea mai utilizata atunci cand se
vorbeste de realizarea retelelor geodezice carenecesita precizii foarte mari.
Metoda statica presupune existenta a minim doua
receptoare GPS amplasate pe doua punctematerializate pe teren. Cele doua receptoare
primesc semnal de la aceiasi mimin 4 sateliti si au
timpul de stationare comun.
De asemenea, pentru obtinerea unui randamentmai bun si a unor precizii mai bune, numarul
receptoarelor este mai mare, la care se pot adauga
si statiile ermanente de referinta GPS.
6 2 1 1 C l i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
47/140
6.2.1.1. Cazul in care se masoara
cu doua receptoare
In principiu, unul din receptoare este
amplasat pe un punct, iar celalalt receptorstationeaza o perioada de timp pe fiecare din
celelalte puncte.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
48/140
G
F
H
E
AB
D C
De exemplu, statia fixa (cea care ramane pe punct) este
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
49/140
p , ( p p )
amplasata pe punctul de coordonate cunoscute A.
Celalalt receptor stationeaza punctele noi, E, F, G si H, apoi
cel putin un punct vechi (B, C sau D). In acest caz avem o singura determinare pentru punctele
noi. Conform normelor in vigoare, fiecare punt nou trebuie
sa aiba cel putin patru vectori de pozitie (determinari).
Pentru acesta avem doua variante:
Stationarea cu receptorul fix si pe punctele vechi B, C si D si
determinarea celorlalte puncte noi. Astfel, vom avea patru
determinari independente pentru fiecare punct nou, caz incare se poate aplica metoda celor mai mici patrate.
Determinari cu statia totala intre fiecare doua puncte
vizibile, integrand masuratorile cu masuratorile GPS
Nu este obligatoriu ca statia fixa sa fie amplasata pe
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
50/140
Nu este obligatoriu ca statia fixa sa fie amplasata pe
un punct cu coordonate cunoscute.
G
F
H
E
A B
D C
De exemplu, se poate stationa punctul H, punct
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
51/140
De exemplu, se poate stationa punctul H, punct
nou. In acest caz se stationeaza pe cel putin un
punct vechi si pe toate punctele noi.
Daca s-a stationat punctul vechi A, se determina inprima faza coordonatele punctului nou H din
coordonatele punctului A. Din coordonatele
punctului H se determina apoi si coordonatelecelorlalte puncte noi: E, F si G.
Procedeul se repeta apoi cu stationare tot pe un
punct nou sau pe un punct vechi, sau cudeterminari cu statia totala. In final, fiecare punct
nou trebuie sa aiba cel putin patru vectori de
determinare.
6 2 1 2 C l i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
52/140
6.2.1.2. Cazul in care se masoara
cu trei receptoare
In acest caz, exista mai multe variante:
stationarea cu receptorul care ramane fix pe un
punct conoscut iar celelalte doua receptoare se
amplaseaza pe punctele de determinat
stationarea cu receptorul care ramane fix pe un punct
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
53/140
G
F
H
E
A B
DC
p p p
conoscut iar celelalte doua receptoare se amplaseaza
pe punctele de determinat
Stationand punctul cu coordonate cunoscute A, si
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
54/140
p ,
cu celelalte doua receptoare amplasate pe punctele
noi E si H, avem simultan determinarea
coordonatelor punctelor E si H, dar si un vector dedeterminare intre punctele E si H.
Tot din punctul A se pot determina apoi punctele
noi G si F, dar si vectorul de control intre G si H. Se pot stationa apoi punctele B, C si D cu
coordonate cunoscute pentru determinarea
punctelor noi. Trebuie indeplinita conditia ca in fiecare punct nou
sa existe minim patru vectori. Acesti vectori pot fi
dati de masuratorile GPS sau de statiile totale.
stationarea cu doua receptoare fixe pe doua puncte
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
55/140
p p p
de coordonate cunoscute, iar celalalt receptor,
mobil, se deplaseaza in fiecare punct nou
G
F
H
E
A B
D C
Se stationeaza cu receptoarele GPS fixe in punctele
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
56/140
p p
cu coordonate conoscute A si B.
Se determina simultan din aceste doua puncte,
coordonatele punctelor noi: E, F, G si H.
Daca se stationeaza apoi punctele C si D care au deasemenea coordonate cunoscute, punctele noi E, F,
G si H vor avea patru determinari independente.
Astfel este indeplinita cerinta de a avea patruvectori independenti pentru fiecare punct nou
determinat. De asemenea, se verifica incadrareapunctelor vechi prin vectorii AB si CD. Va rezulta o
diferenta de distanta si de coordonate.
stationarea receptorului fix pe oricare din punctele
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
57/140
p p p
noi, celelalte doua stationand cel putin un punct cu
coordonate cunoscute si toate punctele noi;
G
F
H
E
A B
D C
Se stationeaza cu receptorul GPS fix punctul nou E.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
58/140
p p
Celelalte doua receptoare se amplaseaza inpunctele A de coordonate cunoscute si punctul nou
H. Astfel se determina coordonatele punctului nou
E din A si ale punctului nou H tot din punctul A.
De asemenea se determina vectorul dintre punctele
E si H. Se pot stationa apoi cu receptoarele mobilepunctele noi F si G. Astfel, din coordonatele
punctului nou determinat E, se vor determina
coordoantele punctelor noi F si G si vectorul dintrepunctele F si G. Receptorul fix se poate amplasa pe
oricare alt punct nou sau vechi, important este ca
fiecare punct sa indeplineasca conditiile de
stationarea cu doua receptoare fixe pe puncte noi,
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
59/140
p p p
celalalt receptor stationand pe rand toate punctele
noi si cel putin un punct cu coordonate cunoscute;
G
F
H
E
A B
D C
Se pot stationa cu receptoarele GPS fixe punctele E
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
60/140
p p p
si H.
Receptorul mobil stationeaza punctele A, F, G,
eventual si un alt punct cu coordoante cunoscute,B. Se determina astfel coordonatele punctelor noi E
si H direct din punctele cu coordonate cunoscute A
si B. De asemenea se determina si coordonatele
punctelor noi F si G. Receptoarele fixe se pot muta
in punctele noi F si G, receptorul mobil fiind mutatpe rand in punctele cu coordonate cunoscute C si D
si in punctele noi E si H. Se pot completa
masuratorile cu statia totala.
stationarea cu doua receptoare fixe unul pe un
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
61/140
punct nou, unul pe un punct cu coordonate
cunoscute, celalalt receptor stationand pe rand
celelalte puncte noi.
G
F
H
E
A B
D C
Un receptor fix este amplasat pe un punct cu
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
62/140
coordonate cunoscute (A), iar celalalt receptor fix
pe un punct nou (H). Receptorul mobil se
deplaseaza in punctele E, F, G si eventual pepunctele B, C si D. Dupa incheierea primului set de
masuratori se stationeaza din nou un punct cu
coordonate cunoscute (C) si punctul nou (F).Procedeul se repeta.
6 2 1 3 Cazul in care se masoara
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
63/140
6.2.1.3. Cazul in care se masoara
cu mai mult de trei receptoare
Cu cat sunt mai multe receptoare cu atat sedetrmina mai corect si mai precis coordonatele
punctelor noi. In cazul a 8 puncte, patru puncte cu
coordonate cunoscute si patru puncte noi, cu opt
receptoare se vor determina un numar de vectori,
respectiv combinatii de opt puncte luate cate doua.
Se masoara astfel toate combinatiile posibile. Atunci
cand se efectueaza si masuratori de directii si
distante, numarul de masuratori suplimentare este
foarte mare, iar coordonatele finale ale punctelor
noi vor avea precizii foarte bune.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
64/140
6.2.2. Metoda stop and go Este utilizata atunci cand se doreste o determinare
rapida a coordonatelor, dar cu o precizie mai mare.
Timpul de stationare este minim, programul de
prelucrare al datelor este diferit fata de metoda
statica. In prezent, cand metoda determinariicoordonatelor prin metoda RTK (direct prin
utilizarea undelor radio) este tot mai utilizata,
aceasta metoda este din ce in ce mai putin utilizatasi doar cu aparatura care nu are incorporata
tehnologia RTK.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
65/140
7. RECEPTOARE GPS - CLASIFICARE
7.1. Clasificare in functie de mrimile
obsevabile cu care pot opera
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
66/140
Receptoare care opereaz cu codul C/A
Navigatoare
Precizia de pozitionare n cazul acestorreceptoare esten medie de aproximativ 15m
Multe dintre receptoare au posibilitateanregistrrii traseelor navigate si memorriicoordonatelor unui numr limitat de puncte
ntr-o memorie intern care apoi, prinintermediul unui port de comunicare, poate fi
descrcat
Receptoare care opereaz cu codul C/A
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
67/140
p p /si msurtori de faz pe unda purttoare
L1 Precizia de pozitionare a acestor receptoare
este mult imbunttit prin msurtorile defaz ajungnd pn la 5m
pot stoca n memorie mrimile msurate. Prinpostprocesarea ulterioar a datelor precizia dedeterminare este substantial mbunttit.
Receptoare care opereaz cu codul
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
68/140
Receptoare care opereaz cu codul
C/A si msurtori de faz pe L1 si L2 Faza purttoarei L2 este folosit n combinatie
cu L1 reduce influenta ionosferei asupra
semnalului.
Acest lucru duce la o crestere substantial apreciziei de determinare a bazelor lungi.
Receptoare care opereaz cu codul C/A,
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
69/140
p p / ,codul P si msurtori de faz pe undapurttoare L
1.
acest tip de receptor este capabil s msoarecu precizie decimetric baze lungi de pn la
100km sau baze cu lungimi medii (20km) nmai putin de dou ore.
Receptoare care opereaz cu codul C/A
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
70/140
Receptoare care opereaz cu codul C/A,
codul P si msurtori de faz pe L1 si L2
determinarea rapid a bazelor mari (80 100km) cu precizii centimetrice
Posibilitatea receptionrii corectiilor
diferentiale DGPS transmise prin radio, GSMsau Internet de la statii fixe permanente.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
71/140
7.2. Clasificarea receptoarelor GPS n
functie de precizia asigurat
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
72/140
Navigatoare
aceste receptoare lucrez numai cu codul C/Amodulat pe L1
Precizia lor este de 15m
Receptoare topografice
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
73/140
Receptoare topografice
L1 cod si faz Aceste receptoare proceseaz codurile C/A si P si fac
de asemenea msurtori de faz pe L1.
Precizia lor sencadreaz ntre 5m (autonom), 25cm
(timp real-diferential)
Pot lucra si n timp real, cu corectii diferentialereceptionate prin modem sau telefon GSM.
Pot avea antena ncorporat n aceeasi carcas cureceptorul, tastatura, ecranul si bateriile, sau toate
sau o parte din aceste componente pot fi separate
si conectate ntre ele
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
74/140
eceptoare eo ez ce
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
75/140
pL1, L2 cod si faz
Receptoarele din aceast categorie utilizeaz
codurile C/A si P
Precizia lor este de 5m (autonom), 5cm (timp real-diferential) si 5mm (postprocesare diferential).
Receptoarele pot lucra n timp real, cu corectiidiferentiale receptionate prin modem sau telefon
GSM.
pot fi compacte, antena, receptorul, tastatura,ecranul si bateriile ncorporate n aceeasi carcas,sau componentele pot fi separate si conectatentre
ele
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
76/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
77/140
8. ERORI
Erori sistematice ale geometriei
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
78/140
Erori sistematice ale geometriei
sateliilor Dispunerea spaial a sateliilor influeneaz direct
asupra preciziei coordonatelor obinute.
Msura geometric pentru calitatea geometriei
satelitului este volumul corpului pe carel formeazvectorii unitari de la staie ctre sateliii observai.Un volum mai mare conduce la o geometrie mai
bun.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
79/140
Geometrie favorabil a doi satelii. De laobservator, liniile spre satelii formeaz ununghi drept. La intersecia cercurilor este osuprafa relativ mic de form patrat,precizia determinrii va fi ridicat.
Geometrie defavorabil a doi satelii. De laobservator, sateliii sunt vzui unuln spateleceluilalt, pe linii foarte apropiate. Poziiaprobabil este pe o suprafa de interseciemult mai mare i alungit. Ca urmare, preciziade determinare este sczut
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
80/140
Geometrie satelitar bun (stnga) i nesatisfctoare (dreapta)
Pentru a aprecia calitatea geometriei sateliilor set f l i l il DOP (dil ti f i i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
81/140
pot folosi valorile DOP (dilution of precision,
micorarea preciziei). n funcie de datele utilizate la
calcul, se pot deosebi diverse valori DOP:GDOP (Geometric DOP) determin preciziageometric;PDOP (Position DOP) - abaterea standard a poziiei;
HDOP (Horizontal DOP) - abaterea standard a poziieiplanimetrice;
VDO P(Verical DOP) - abaterea standard n planvertical;
TDOP (Time DOP) - abaterea standard de timp.
Factorii DOPreprezint influena geometriei satelituluii se pot calcula din timp pe baza coordonatelor
aproximative ale satelitului i staiei
Valori HDOP mai mici ca 4 sunt foarte bune, iar celei i 8 t l b V l il HDOP d
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
82/140
mai mari ca 8 sunt slabe. Valorile HDOP cresc dacsateliii recepionai se afl aproape de zenit.
Valorile VDOP sunt mai slabe dac sateliiirecepionai suntn apropierea orizontului
Valorile PDOP sunt cele mai bune cnd un satelit se
afl la zenit i ali trei satelii sunt rspndiiuniformn apropierea orizontului.
Pentru o determinare bun a poziiei, valoarea
GDOP trebuie s fie sub 5.
Valori ale factorului DOP
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
83/140
1 ideal
2-4 excelent
4-6 bun
6-8 moderat
8-20 slab
20-50 foarte slab
Erori sistematice ale orbitei
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
84/140
o s ste at ce a e o b te
satelitului
Aceste erori sunt datorate interpolrii greite aefemeridelor
Eroarea orbitei Eroarea bazei
125 m 5 ppm
25 m 1 ppm
12.5 m 0.5 ppm
2.5 m 0.1 ppm
Efecte atmosfericeS l l GPS i i i l i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
85/140
Semnalul GPS este incetinit la trecerea prinatmosfera. Sistemul GPS foloseste un model
incorporat care calculeaza intarzierea medie pentrua corecta partial acest tip de erori
Troposfera reprezint, segmentul de baz al
atmosferei, cuprins ntre suprafata Pmntului si onltime de cca.40 - 50 km.
Ionosfera este partea atmosferei care cuprinde
centura dintre 70 km i 1000 km deasuprasuprafeei Pmntului.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
86/140
Aceste erori sunt n cea mai mare parte compensate n receptorul GPS princalcule corespunztoare.
Efectul datorat reflexiei
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
87/140
semnalelor (efectul multipath)
Acest efect este cauzat de reflexia semnaluluila contactul cu solul sau alte obiecte, naintede-a atinge antena. Este fenomenul care
conduce la faptul c antena primete n acelaitimp un semnal direct i unul reflectat, ceea ceduce la scderea preciziei msurtorii .
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
88/140
Efectul multipath
Erorile care apar ca urmare a reflexiei multiple asemnalului de la mediul nconjurtor au caracter
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
89/140
semnalului de la mediul nconjurtor, au caracterntmpltor i nu se pot modela, ci se pot doar
reduce printr-o alegere cu atenie a locului staiei ialegerea unghiului de elevaie minim corespunztor.
Ca o posibilitate de reducere a acestei influene este
i utilizarea frecvenelor nalte. n ultimul timpaceast surs de erori se reduce prin utilizareaantenei de form corespunztoare.
TIPUL DE EROARE CAUZE CORECTAREDiminuarea preciziei geometrice a
rezultatelor
Proasta configuraie a constelaiilor nmomentul observaiilor
Executarea observaiilor nperioada n care configuraia
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
90/140
rezultatelor momentul observaiilor perioada n care configuraiasateliilor este cea mai bun
Eroarea efemeridelor Variaia poziiei teoretice a sateliilorde-a lungul orbitei lor
Folosirea metodelor
difereniale
ntrzierea ionosferic ncetinirea vitezei semnalului datorattraversrii ionosferei
Folosirea metodelor
difereniale
ntrzierea troposferoc ncetinirea vitezei semnalului datorat
traversrii troposferei
Folosirea metodelor
difereniale
Defazajul orologiilor sateliilor Eroarea n msurarea timpului dinpartea orologiilor la bordul satelitului
Folosirea metodelor
difereniale
Eroarea orologiului de la receptor Eroarea n msurarea timpului de
parcurgere al semnalului din parteareceptorului
Este calculat i eliminat
folosind observaiile a patrusatelii
Receptor zgomotos Obstrucii sau alte cauze locale Dificil de eliminat
Starea de funcionare a satelitului Erori cu privire la un satelit determinatdatorit proastei sale funcionri
Satelitul nu poate fi folosit
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
91/140
Perturbaii din ionosfer 5m
Abateri ale orbitelor sateliilor 2,5m
Erori de ceas al sateliilor 2m
Efecte cilor multiple 1m
Perturbaii din troposfer 0,5m
Erori de calcul i de rotunjire 1m
10. PLANIFICAREA MSURTORILOR
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
92/140
Atunci cnd planificm sesiunile este recomandabil s utilizmintervalele de timpn care valoarea GDOP este ct mai mic. Deoarece
datorit multor factori mai mult sau mai putin previzibili este imposibils planificm sesiunile la minut este de preferat ca mai bine s msurmcu un punct mai putin dect s reducem timpul de observaren celelaltepuncte.
Coordonatele obtinute din msurtorile GPS sunt bazate pe elipsoidulWGS84. Pentru a putea permite transformarea lorn coordonate localeeste necesar ca punctele cu coordonate locale cunoscute s fie incluse
n reteaua msurat cu receptoarele GPS. Aceste puncte trebuie s fieuniform distribuite pe suprafata acoperit de retea. Pentru o corect
calculare a parametrilor de transformare trebuie s fie utilizate cel putintrei puncte plus un punct de control (preferabil cinci sau mai multe).
Trebuie tinut cont de statiile permanente din zon, care au un rol foarteimportant acolo unde exist si pot suplini punctele de coordoantecunoscute. Ele pot fi utilizate si la transcalcul.
Durata unei sesiuni, pentru obtinerea unui rezultat bun la post procesare,depinde de mai multi factori: lungimea bazei, numrul satelitilor observati,valoarea GDOP pert rbrile ionosferice Deoarece pert rbrile datorate
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
93/140
MetodaNumr sateliti
GDOP
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
94/140
a) n apropierea punctului n care se execut
observarea nu trebuie s existe obstacole fizice(arbori, construcii metalice, ntinderi mari de ap)din cauza crora pot fi reflectate semnalele;
b) La mai puin de 400 metri de locul unde seexecut observaiile nu trebuie s existe staii radioreleu, sau alte surse de radiaie electromagnetic.
c) Existena vizibilitii boltei cereti sub ununghi de elevaie minim de 15 n fiecare punct ncare se execut observaiile;
Trimbles Planning Software.
http://www.trimble.com/planningsoftware.shtmlhttp://www.trimble.com/planningsoftware.shtml7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
95/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
96/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
97/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
98/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
99/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
100/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
101/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
102/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
103/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
104/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
105/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
106/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
107/140
9. STATII DE REFERINTA GNSS
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
108/140
O statie permanenta GNSS indeplineste in principal
urmatoarele functii: detectarea si urmarirea automata a satelitilor;
inregistrarea, stocarea si analiza calitativa automata a
datelor; comunicatiile cu alte statii permanente si cu beneficiarii
serviciilor.
Detectarea si urmarirea automata a satelitilor esteasigurata in cadrul statiilor permanente de catre
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
109/140
echipamentele si programele specifice receptoarelor
satelitare
Datele satelitare (observatiile de cod, faza si mesajul denavigatie) receptionate la statia permanenta de referinta
GNSS sunt colectate la diverse intervale de timp, de regula
1s pana la 30s Comunicatiile au ca scop transmiterea datelor
(informatiilor) spre exterior, cat si receptia unor date si
informatii.
Statiile permanente de referinta GNSS,furnizeaza si altedate utile: observatii meteo (presiune, temperatura,
umiditate) cu un grad ridicat de precizie.
O statie permanenta de referinta GNSS estecompusa dintr-un receptor GNSS a carui antena
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
110/140
p p
este amplasata in mod ferm intr-o locatie stabila si
sigura unde se afla de asemenea si o sursa dealimentare.
Receptorul lucreaza in mod continuu inregistrand
date si de asemenea avand posibilitatea de atransmite date pentru alte receptoare
Receptorul este controlat local sau de la distanta cu
ajutorul unui PC. In PC, la intervale de timpprestabilite, sunt descarcate datele inregistrate care
apoi sunt disponibile prin intermediul unui server
FTP.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
111/140
Componente necesare inregistrarii datelora - sursa de energie electrica
t t lit
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
112/140
e - receptor satelitar
g, h - antena GNSS
f - cupola de protectie (optional)
i - cablu de antena
j - amplificatorator (optional)
k - card de memorie
o - calculator (PC) pe care ruleaza programul
q - cablu de transmisie de date
Componente necesare transmiterii de datel - cablu de transfer de date Intre receptor si modem
m - modem radio/GSM
n - cablu de transfer de date Intre modem si antena modemului
r - antena modemului
s- amplificator (optional)
Componente optionale:b- cablu de interfata
c - alimentator 12V DC (optional)
d - senzor meteorologic si senzor de Inclinare
La alegerea unei locatii pentru amplasarea unei statii permanente dereferinta GNSS se iau in considerare urmatoarele criterii:
l l b i fi d j i i b i ibili l i
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
113/140
locul trebuie sa fie degajat si sa existe o buna vizibilitate a cerului;
sa nu existe in apropiere obiecte sau obstacole care ar putea duce la
aparitia efectului multipath; sa nu se afle in apropierea releelor sau antenelor de transmisie care
ar putea creia interferente;
scopul pentru care va fi utilizata statia permanenta de referinta GNSS;
asigurarea stabilitatii antenei GNSS;
asigurarea functionarii sigure a sursei de alimentare si a comunicatiei;
modul de protejare a echipamentului;
asigurarea securitatii locului;
acces usor pentru control si service;
costuri.
Amplasamentul Receptoarele utilizate
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
114/140
Receptoarele utilizatepentru statii permanente de
referinta GNSS suntconfigurate sa urmareasca
satelitii aflati la o altitudine
mai mare de 10o deasupra
orizontului.
Obstructiile pot conduce lapierderea semnalului
receptionat de la satelit sipot cauza aparitia efectului
multipath (reflectarea
semnalului).
Receptorul GNSS Receptoarele GNSS utilizate pentru a deservi statiile
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
115/140
Receptoarele GNSS utilizate pentru a deservi statiilepermanente de referinta trebuie in mod obligatoriu
sa poata asigura toate tipurile de masuratori L1, L2,cod si faza, sa poata genera toate felurile de
semnale necesare in formatele uzuale cunoscute si
sa poata suporta orice fel de aplicatie Distanta maxima fata de o statie permanenta de
referinta GNSS pana la care un receptor standard
RTK poate functiona optim (poate rezolvaambiguitatile) este de obicei 30 km
9.1. Avantajele utilizarii unei statiipermanente de referinta GNSS
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
116/140
permanente de referinta GNSSAmplasarea unei statii permanente de referinta GNSS se
face tinand cont in primul rand de scopul pentru care va fiutilizata. In acest sens se va tine seama de mai multi factori:
marimea suprafetei care trebuie acoperita;
zonele cu densitate mare de populatie si structuriindustriale;
zonele nepopulate sau subdezvoltate;
serviciile pe care trebuie sa le furnizeze statia: date RINEX,date RTK si / sau date DGPS;
numarul de receptoare RTK si GIS care vor utiliza serviciilestatiei;
bu etul dis onibil.
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
117/140
9.2. Stadiul sistemelor GNSS
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
118/140
9.2. Stadiul sistemelor GNSS
Statiile GNSS permanente / Retele de statii GNSSpermanente realizate
la nivel :
global IGS (International GNSS Service forGeodynamics)
continental (european) EUREF-EPN
national (DE, F, UK, A, PL, H, RO)
local
Stadiul Retelei europene de statii
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
119/140
permanente GNSS EUREF-EPNhttp://epncb.oma.be/
http://epncb.oma.be/http://epncb.oma.be/7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
120/140
Statii EUREF-EPN din Romania
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
121/140
Sistemul ROMPOS parte integranta aEUPOS
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
122/140
EUPOS
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
123/140
10. SISTEMUL DE REFERIN GPS
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
124/140
Sistemul adoptat pentru GPS este sistemulconform WGS84 (Sistemul geodezic mondial1984)
Poziia sateliilor de-a lungul orbitei lor ct ipoziia punctelor de pe suprafaa terestrdeterminate cu ajutorul sateliilor este dat de
cele trei coordonate ortogonale X, Y, Zraportate la originea unui sistem de referinta
ZWGS84Centrul de masa
al Terrei
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
125/140
O
YWGS84XWGS84
al Terrei
Meridianul zero
Sistemul de referin GPS
n geodezie i topografie sunt luate n consideraretrei suprafee distincte:
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
126/140
Suprafaa fizic terestr, pe care sunt efectuate
msurtorile;Suprafaa de referin (elipsoidul), n raport cu care
este determinat poziia planimetric a punctelor
suprafeei fizice;Geoidul, n raport cu care este determinat poziia
altimetric a punctelor suprafeei fizice.
Cotele punctelor suprafeei fizice a Pmntuluisunt raportate la nivelul mediu al mrii, adic lageoid, pe cnd cotele GPS sunt raportate la
suprafaa elipsoidului WGS84
SUPRAFATA
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
127/140
SUPRAFATA
PAMANTULUI
GEOID
ELIPSA
SFERA
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
128/140
Legtura GeoidElipsoid
N valoarea ondulaiei geoidului, ce difer de la zon la zonH cota ortometric a punctului (raportat la geoid) (PERPENDICULARA LA GEOID)h cota elipsoidala a punctului (raportat la elipsoidul WGS84) (PERPENDICULARA LAELIPSOID)
h=N+H
SUPRAFATA PAMANTULUI
GEOID
ELIPSOID
http://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.html
http://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.htmlhttp://www.unavco.org/community_science/science-support/geoid/geoid.html7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
129/140
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
130/140
11. TRANSFORMAREA
MSURTORILOR GPS
Problema transformarii de coordonate esteinevitabila in masuratorile GPS
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
131/140
Se realizeaza o transformare dintr-un sistem
cartezian tridimensional in alt sistem carteziantridimensional prin intermediul unei roto-translatii
spatiale si a modificarii de scara
Legatura dintre cele 2 sisteme este stabilita printr-oserie de puncte a caror pozitie este cunoscuta in
ambele sisteme
Dispunerea punctelor comune ambelor sistemetrebuie sa acopere cat mai bine intreaga zona a
retelei
Pentru punctele cunoscute se dispune decoordonatele:
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
132/140
XGPS =(X,Y,Z)GPS coordonate in sistemul WGS84(x,y)LOC coordonate plane din sistemul national de
proiectie
hLOC altitudini elipsoidale obtinute din altitudini
normale l-a care s-a aplicat ondulatia geoidului
Se pune problema ca punctele noi determinate prin
masuratori GPS sa fie transformate in sistem local
11.1 TRANSFORMAREA COORDONATELOR PLANE(x,y)LOC IN COORDONATE ELIPSOIDALE ( , )LOC
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
133/140
TRANSFORMAREA COORDONATELOR PLANE GAUSS N COORDONATEGAOGRAFICE PE ELIPSOIDUL KRASOVSKI 1940
x= y=
xo= Y=
x-xo=
dx=
1 2 3 4 5 R
DX0= 0 -26.2457302 0.0043872 Y0= R0=
DX= 3238.772427 -0.8191913 0.0002442 Y2= R2=
DX
2
= -0.256028 -0.0131746 0.000009 Y
4
= R
4
=DX3= * 0.0001115 -0.0002819 0.0000003 *
DX4= 0.0000208 -0.0000057 0 Df"=
DX5= 0 -0.0000001 0 Df=
S0 S2=- S4= fo=
f=fo+Df=DX0= 4647.284561 -0.59725451 0.00014563 Y= R1=DX= 75.31951 -0.03516938 0.00001478 Y3= R3=
DX2= 1.791764 -0.00145632 0.0000009 Y5= R5=
DX3= * 0.0351694 -0.00004925 0.00000004 *
DX4= 0.0007282 -0.00000151 0 l"=
DX5= 0.0000149 -0.00000004 0 l =
DX6= 0.000003 0 0 lo=
S1= S3=- S5= = o+l =
11.2. TRANSFORMAREA COORDONATELE ELIPSOIDALE( , ,h)LOCN COORDONATE RECTANGULARE (X,Y,Z)LOC
Mrimi date :
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
134/140
Mrimi date :
parametrii elipsoidului : semiaxa mare a, semiaxa mic b, prima
excentricitate e
coordonatele elipsei: latitudinea , longitudinea , altitudinea h
Mrimi necunoscute
coordonate rectangulare X,Y,Z
Formulele pentru transcalculare sunt:
2
X cos cosP
X Y cos sinP
Z 1 e sinP
P
LOC
N h
N h
N h
2 2
aN1 e sin
2
22
2
a
ba
e
2 2X Y
h Ncos
11.3 TRANSFORMAREA TRIDIMENSIONALAINTRE 2 SISTEME SPATIALE metoda HELMERT
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
135/140
XGPS
O
ZGPS
ZLOC
P
YLOC
YGPS
o
XLOC
Transformarea tridimensionala
PRINCIPIUL ROTO-TRANSLATIEI
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
136/140
SISTEM DE COORDONATE INITAL
ROTATIE TRANSLATIE SCALARE
SISTEM DE COORDONATE FINAL
Transcalcularea coordonatelorntre 2 sisteme spaialeutilizeaz urmtorul model matematic:
OC G S
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
137/140
0
LOC GPS
X X m R XXLOC ,X
GPS matricea ce conine coordonatele aferente unui punct n sistemul dereferin local respectiv GPS i au forma:
LOC
LOC LOC
LOC
xX y
z
X0 matricea de translaie i are forma:
0
0
0
0
z
y
x
X
R Matricea de rotaie n jurul axelor X, Y i Z ce conine unghiurile de rotaieeuleriene are forma:
( ) ( ) ( )z z y y x x
R R R R
m - coeficient de scara
GPS
GPS GPS
GPS
xX y
z
Din punct de vedere matematic aceast transformare areurmtoarea form:
LOC GPSX X m R X
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
138/140
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
( )
( )
( )
LOC
LOC
LOC
LOC
LOC GPSz y
LOC GPS
z x
GPS
y x
GPS GPS GPS
z y
GPS GPS GPS
z x
GPS GPS GPS y x
X X m R X
x x x
y y m y
z zz
x x m x y z
y y m x y z
z z m x y z
Practic este necesar a se cunoate cei 7 parametri de transformare
(factorul de scar, 3 translaii i 3 rotaii) i anume:zyxzyxm ,,,,,, 000
11.3 TRANSFORMAREA COORDONATELOR RECTANGULARE(X,Y,Z)LOCN COORDONATE ELIPSOIDALE ( , ,h)LOC
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
139/140
Mrimii cunoscute:
parametrii elipsei : semiaxa mare a, semiaxa micb, prima excentricitate e
coordonatele rectangulare: X,Y,Z
Mrimi necunoscute:
coordonatele elipsoidale: , ,h1
2
2 2
Z Ntan 1-e N hX Y
YtanX
2 2X Y
h N
cos
VALORILE PARAMETRILOR DE TRANSFORMARE
m X0 Y0 Z0 x y z1.000025 -227.579606 -400.622946 183.079705 0.000081 -0.000031 -0.000032
7/16/2019 2013-CURS-GPS-20132013-CURS-GPS-2013.pdf
140/140
Matricea X0 Matricea RMatricea m*R
PUNCT
COORDONATE CUNOSCUTE
IN SISTEMUL B (WGS)
COORDONATE DETERMINATE
IN SISTEMUL A (LOC)
X Y Z X Y Z
P1440060.23 379581.7 1046.2
P2440247.691 373023.533 849.173
P3
433532.194 370178.1 745.14
P4431245.33 374022.57 971.2