Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

22

Click here to load reader

Transcript of Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

Page 1: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

1.Subiectul geodeziei satelitareHelmert defineste geodezia ca fiind stiinta masurarii si curbarii suprafetei Pamantului.Acesta

definitie include printe altele si determinarea campului gravitational terestru extern si a suprafetelor oceanelor Geodezia satelitara inglobeaza tehnici de observare si calcul care permit rezolvarea problemelor geodezice prin utilizarea masuratorilor la,de la si dintre satelitii artificiali,in special cei din apropierea pamantului.

Problemele rezolvat de geodeze sunt: - determ. pozitiei tridimensionale globale, regionale si locale; -determ. campului gravitational terestru si a functiilor liniare ale acestui camp (model de geoid); - masurarea si modelarea fenomenelor geodinamice ( miscarea polara, rotatia Pamantului, misc tectonice etc.),

2.Clasificarea si conceptele fundamentale ale geodeziei satelitare 1.Satelitii pot fi folositi ca tinte orbitale inalte vizibile de la distante foarte mari(metoda directa sau geometrica) 2.Satelitii sunt considerati senzori si sunt considerati in miscare pe orbita(metoda dinamica) Tehnici de observare:a)Metode pamant spre spatiu-directii de observare ale camerei-distante de la satelit(SLR)-pozitionrea Dopler(TRANZIT,DORIS)-utilizare GPSb)Metode spatiu spre pamant-altimetric radar-spaceborne laser-radiometrie satelitarac)Metode spatiu spre spatiu

3.Dezvoltarea Geodeziei satelitare-primul satelit SPUTNIK-4 octombrie 1957-EXPLORER 1958-1959- determinarea valorii turtirii pamantului din observatii satelitare-1959- teoria satelitilor artificiali-1960-ECHO 1 si Transit 18-1958-1960 –Metode stiintifice,calcule orbitale-1970-1980 – proiecte stiintifice-1980-1990 – implementarea tehinicii satelitare,faza utilizarii operatoare a tehnicilor -precizia tot mai crescuta a observatiilorInternational Earth Rotation Service,IERS-serviciul international de rotire al pamantului-initiat in 1987-dezvolta cadrul de referinta ceresc internationalInternational GPS Service,IGS-a aparut in 1944 si depinde de 300 de sateliti-urmareste in permanenta sateliti si determina coordonatele precise ale satelitului-dupa 2000 s-a dezvoltat prin lansarea unor sateliti si se incearca implementarea unor sisteme proprii

4.Aplicatii ale geodeziei satelitare-este determinate de:acuratetea realizabila,pretul echipamentului,timpul de observare si usurinta manevrarii echipamentuluia)Geodezie globala-forma generala a pamantului si campului gravitational-dimensiunile unui ellipsoid mediu al pamantului-instituirea unui cadru de referinta terestru global-un geoid detaliat ca o suprafata de referinta pe uscat si oceane

Page 2: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

-legatura intre diferite date geodezice existente-legatura dintre datele geodezice nationale si o data geodezica globalab)Retele geodezice-stabilirea retelelor geodezice nationale-instalarea unor retele tridimnesionale omogene-analizarea si imbunatatirea retelelor terestre existente-stabilirea legaturilor geodezice intre insule sau intre insule si continente-indesirea retelelor existente pana la distante interstatiale scurtec)Geodinamica-puncte de control pentru stabilirea miscarii scoartei terestre-dispozitive permanente pentru monitorizare tridimensionale in zonele active-rotatia pamantului si miscarea polara-mareele solide ale pamantuluid)Geodezie plana si aplicata(topografie)-instalarea unor retele speciale pentru aplicatii ingineresti-instalarea reperilor fotogrammetrici si teledetectie-pozitionarea camerelor fotogrammetricee)Geodezie marina si navigatie-navigarea precisa a vehiculelor terestre, aeriene si marine-pozitionarea precisa in hidrologie,geologie marina si geofizica-conexiunea si controlul dimensiunilorf)Domenii asociate : determ. de pozitie si viteza in obs. geofizice (gavrimetrie, mas. seismice etc); determ. ale miscarii ghetarilor, oceonografie; studiul fenom atmosferice.

5.Puncte,directii si plane utilizate in astronomia geodezicaIn orice punct de pe suprafata pamantului se pot observa aceleasi stele,proiectate pe o cupolaProprietati:departarea fata de pamant:cea mai apropiata costelatie este la 4x1013 kmDirectiile masurate sunt considerate paralele-unghiul dintre 2 stele ramane constant indifferent de pozitie-stelele au lumina proprie,straluciri specifice proprii-planetele nu au lumina proprie,sunt laminate de Soare-directia gravitatiei intr-un punct oarecare determina directia verticalaZenitul-punctul unde suprafata locului inteapa suprafata terestraNadir-punct situate diametral opus zenitului

Puncte, directii si plane Stelele sunt proiectate pe bolta cereasca dpdv al observatorului.Directiile masurate la un moment dat, din doua observatoare situate chiar diametral opus pe supraf. pamantului spre o stea oarecare pe sfera cereasca pot fi consderate paralele.Directia grevitatiei intr-un pct oarecare de pe pamant determina directia verticalei. Punctul in care verticala locului inteapa sfera cereasca deasupra capului operatorului se numeste zenit iar pct diametral opus nadir.Planul perpend. pe verticala locului se numeste orizontul locului. Orice plan care contine ceo doi poli intersecteaza sfera cereasca dupa un cerc vertical sau simplu vertical. Almucantarat este planul care trece prin stea si este paralel cu orizontul.Inaltimea stelei deasupra orizontului este unghiul format de directia spre stea si orizontul locului.Directia zenitala a unei stele este unghiul complementar inaltimii stelei.Axa de rotire.Punctele in care eliptica intersecteaza ecuatorul ceresc se numesc pct echinoxiale.(echinoxul de toamna 23 septem; periheliu 3 ianuarie; echinox. de primavara 21 martie; afeliu 3 iulie)

Page 3: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

6. Sisteme de coordonate carteziene:Sistemul de coordonate bidimensional: Un sistem de coordonate cartezian în două dimensiuni este definit de obicei de două axe în unghi drept una cu cealaltă, formând un plan. Axele sunt de regulă definite ca fiind perpendiculare una pe cealaltă. Toate punctele dintr-un sistem de coordonate cartezian luate împreună formează un aşa-numit plan cartezian. Punctul de intersecţie a axelor se numeşte origine şi se notează cu O. Axele x şi y definesc un plan denumit planul xy. Pentru a specifica un anume puncte pe un sistem de coordonate bidimensional, se indică întâi unitatea x (abscisa), urmată de unitatea y (ordonata) de forma (x,y), pereche ordonată.Sistemul de coordonate în trei dimensiuni: Sistemul de coordonate carteziene în trei dimensiuni furnizează cele trei dimensiuni fizice ale spaţiului — lungime, lăţime şi înălţimile. Cele trei axe carteziene care definesc sistemul sunt perpendiculare două câte două. Coordonatele relevante sunt de forma (x,y,z).Transformari: X,Y,Z wgs84 +delta x,y,z -> X,Y,Z kras-> fi, lambda kras-> X,Y,Z stereo70xxxxxxx

7.Sisteme si cadre de referinta conventionale inertial(CIS)Sisteme si cadre de referinta inertialesistemele se refera la originea si orientarea planurilor fundamentale sau axele sistemului; algoritmii si modelul matematic si fizic de sustinere.Cadrul de referinta se refera la realizarea practica a unui sistem de referinta prin observ. care consta dintr-un set de puncte reper identificate pe cer sau pe supraf. pamantului.Sunt necesare doua sisteme: un sistem de referinta conventional inervtial pentru descrierea miscarii satelitului si un sistem de referinta conventional pentru pozitiile statiilor de observare.Sistemul inertial: originea sistemului este fixa sau executa o miscare liniara; orientarea axelor de coordonate.Miscarea totala este compusa dintr-o componenta seculara medie numita precesie (26mii ani) si o componenta periodica numita nutatie (18,6 ani).Pozitia axei Z a sistemului este la 1 ianuarie 200, axa X se afla pe un plan perpend. pe axa Z.

8.Sisteme si cadre de referinta conventionale terestre(CTS)-un sistem de referinta este defintia conceptuala a modulului care este realizat un sistem de coordonate-cadrul de referinta se refera la realizarea practica a unui system de referinta prin observatii.El consta intr-un set de punte si se imparte in 2 sisteme fundamentale: 1.Sisteme si cadre de referinta conventional inertial:originea sistemului este fixa sau executa o miscare liniara -pozitia axei pamantului la 1 ianuarie 2000 este axa Z a unui sistem de coordinate-axa X se afla intr-un plan perpendicular pe axa Z-planul ecuatorial orientat spre punctual vernal conventional 2.Sisteme si cadre de referinta conventionale terestre-pentru definirea unui system terestru se preia axa Z din sitemul vertical-se defineste axa X-se defineste axa Y perpendicular ape axa X-acest sistem se numeste Earth-fixed-sistemul este cu originea in geocentru-axa Z este definite ca orientarea medie a axei polareSisteme si cadre de referinta internationale(ITRS si ITRF)

9.Legatura intre CIS si CTS-trecerea de la sistemul ecuatorial space-fixed (CIS)la sistemul conventional terestru (CTS)este realizarea succesiva de rotatii raspunzatoare de:-procesie,care este miscarea de perioada lunga a axei medii-nutatie,care este miscarea de perioada-rotatia pamantului,inclusive miscarea apei

Page 4: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

Legatura se face printr-o succesiune de rotatii: de precesie, nutatie si miscarea polilor.momentar asronomic -> nutatie-> mijlociu astronomic->precesie-> conventional astronomic.momentar astronomic->GAST->mijlociu terestru->CIO-> conventional terestru.GAST- greenwich aparent sideral time (unghiul de rotatie vernal)

10.Sistemul natural global cartezian-sistemul fundamental al geodeziei-defineste pozitia tridimensionala a unui punct pe suprafata terestra a pamantului-pozitia punctului P poate fi definite de asemenea prin alte coordinate globale si anume coordinate astronomice ϕ si λ-latitudinea astronomica ϕ,este unghiul format de verticala punctului P cu planul geoidului-longitudinea astronomica λ,este unghiul diedru format de meridianul astronomic al punctului Greenwich cu meridianul punctului P-altitudinea ortometrica HOR se defineste ca fiind segmental de linie de fortaSistemul natural global cartezian:Pozitia P definita prin latitudinea astronomica teta , longitudinea astronomica gama, cota ortometrica. Originea sistemului se afla in centrul de masa al pamantului, axa Z (CIO) si axa X (GAM). In P se defineste un sistem astronomic local pentru care P este topocentru

11.Sistemul de coordonate global elipsoidal-aceste sisteme aproximeaza sufficient de bine suprafata pamantului-pozitia unui punct P,situate pe suprafata fizica a pamantului poate fi definite prin coordonatele carteziene elipsoidale X,Y,Z in raport cu originea O-Z-axa directionata spre polul nordic ellipsoidal-X-axa directionata spre meridianul 0 al elipsoidului-ZC-axa orientate dupa normala la elpisoid in punctual P catre zenitul geodesic-XC-axa situate in meridianul geodesic-YC-axa directionata spre est,completand un system sin sensul acelor de ceasornicSistemul de coordonate global elipsoidalSe prefera sistemele globale elipsoidale, P definit prin coordonate carteziene elipsoidale X,Y,Z cu bara sus, in raport cu originea.desen

12.Elipsoid,geoid si data geodezicaParametrii geometrici ai elipsoidului sunt:-semiaxa mare a

-turtirea f=

-prima excentricitate

-relatiile dintre aceste marimi sunt:b=a(1-f)e2=2f-f2

1-e2=(1-f2)-adoptarea unui ellipsoid ca sistem de referinta este dicatata de modelul “curbat”al pamantului.Elipsoidul este mai putin potrivit ca suprafata de referinta pentru coordontale verticale(inaltimea)Relatiile dintre ellipsoid si geoid-separarea pe verticala dintre ellipsoid si geoid se numeste normala la ellipsoid-cota ortometrica Hh=N+H H=h-NN-se obtine prin adoptarea unui geoidh-se determina din observatiile satelitare

Page 5: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

-forma fizica a pamantului este aproximata de suprafata matematica a elipsoidului de rotatie-cel mai nou model de geoid EGM96si EGM97Setul parametrilor care descriu relatia dintre un anumit sistem de referinta local si un sistem de referinta geodezic se numeste data geodezica sau datum geodezic.-avem nevoie de cel putin 5 parametrii: a(axa principala a elipsoidului de referinta);f(turtirea);∆x, ∆y, ∆z(coordonate originale ale elipsoidului)Elipsoid, geoid, data geodezicaSepararea verticala dintre geoid si un elipsoid de referinta este numita ondulatie de geoid N. h=N+H unde h inaltimea elipsoidala, H cota ortometrica.Suprafata de referinta pentru cotele ortometrice este cvasigeoidul.Data geodezica: Setul parametrilor care descriu relatia dintre un anumit sistem de referinta local si cel global se numeste data geodezica sau datum geodezic.Avem nevoie de cel putin 5 parametri : 3 translatii delta x,y,z , 3 rotatii epsilonx,y,z, un factor de scara s.(desen)

13.Sistemul geodezic mondial WGS 84 WGS 72 si WGS 84 au fost folosite pentru a calcula efemeridele transmise de la satelitii DOPLER si WGSWGS 84-sistem de referinta terestru conventional(CIRS)-este numele unui cadru de referinta geocentric global si a unei colectii de modele fizico-matematiceCaracteristicile elipsidului:-axa semi-majora-a=6378137m-turtirea f=1/298,257223563-viteza unghiulara ω=7,292115x10-5 rad -constanta gravitationala geocentrica GM=398600,4418 cm3

Sistemul WGS 84este un sistem dereferinta teresru conventional. Afost definit ca un sistem geocentric. Parametri: axa semimajora a =6378137m ; turtirea f = 1/298.257; viteza unghiulara omega, constanta gravitationala geocentrica CM.

14.Definirea unui sistem de coordonate de referinta.Parametrii unui sistem de coordonate-sistemul de coordonate de referinta este un ansamblu cu clase componente de datum si sisteme de coordinate,datum geodezic.Se impart in:1)coordonate carteziene2)coordonate elipsoidale3)coordonate cartograficeParametrii:a)parametrii liniari-false easting(valoarea liniara aplicata originii coordanatei X,pentru a avea siguranta ca toate coordonatele vor fi pozitive)-false northing(valoarea aplicata originii coordonatei nord,pentru a avea siguranta ca toate coordonatele vor fi pozitive)-scale factor(parametrul constant care transforma o proiectie tangenta intr-o proiectie secanta)b)parametrii unghiulari:-azimuth(linia centrala a proiectiei)-central meridian(defineste originea coordonatei X(easting))-longitudine of origine(defineste originea coordonatei X)-latitude of origine(defineste originea coordonatei Y) -standard parallel 1 si 2 (se folosesc proiectie conica pentru definirea liniilor de latitudine care intersecteaza sfera)

15.Definirea sistemului de coordonate de referinta EUREF.UTM-sistemul de coordonate de referinta adoptat de EUREF este ETR 89

Page 6: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

-sistemul de referinta spatial European neambiguu(precis)poate fi descries ca un CCRSSe imparte in 2 sisteme:a)Sistemul de referinta terestru European(ETRS):-datum geodezic ETRS89-sistem de coordonate elipsoidal/proiectat UTMb)Sistemull de referinta vertical European(EVRS)-datum vertical(NAP)-inaltimi gravitationale;raportari numerice geopotentiale si inltimi nominaleSistemul de proiectie universal tranverse mercator(UTM)Parametrii de proiectie:-tipul proiectiei-T.M.-proiectie cilindrica tranverse mercator secanta.Liniile de contact se agla la aproximativ 180 km de fiecare parte a meridianului central-meridianul central Greenwich-3o,9o,15o,21o etc-latitude of origine- 0o originea axei nord respective sud de ecuator-false northing-false easting-scale factor at origine

Sistemul EUREFsistemul de referinta spatial european.sistemul de proiectie universal transfer mercator UTMTipul proiectiei: TM proiectie cilindraica transverse mercator, liniile de contact se afla la aprox. 18-km de fiecare parte a meridianului central.Meridianul central:3,9,15,21,27 grade est sau vest fata de greenwich.Latitude of origine : 0 grade, originea axei nord respectiv sud se afla pe ecuator.False northing: 0 pt emisfera nordica ; 10 mil m emisfera nordica.False easting: 500 mi m pt fiecare fus orar.Scale factor at origin: 0.9996, distantele vor fi reduse cu aceasta valoare constanta in lungul meridianului central.unitatea de masura m.

17.Sistemul de proiectie Gauss-Kruger-tipul proiectiei:TM-proiectie cilindrica transverse mercator,tangenta-meridianul central-latitude of origine:0o –originea axei nord respectiv sud-false northing:0-pentru emisfera nordica si 10.000.000m pentru emisfera sudica-false easting 500.000m - pentru fiecare fus se aplica aceasta valoare-scale factor at origine-distantele masurate in lungul meridianului axial nu sufera deformari-unitati de masura- metrul (m)

18.Sistemul de proiectie stereographic STEREO 70-tipul proiectiei :ST-proiectie plana stereografica,secanta.Linia de contact este in lungul unui cerc.-latitude of origine:25o est fata de Greenwich-longitude of origine:46o-axa nord este notata cu X.Centrul de proiectie se afla in apropierea orasului Fagaras.-false northing 500.000 m-false easting 500.000 m-scale factor at origine:0.99975-planul de proiectie este translatat astfel incat la originea sistemului distantele vor fi reduse cu aceasta valoare,iar intersectia dintre sfera si planul de proiectie va genera un cerc cu o raza de 201,720 km.Linia de contact obtinuta in lungul acelui cerc va avea coeficientul 1-unitatea de masura-metrul (m)

Page 7: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

19.Timpul.GeneralitatiIn geodezia satelitara sunt importante 3 grupe de scari de timp:1.Timp Sideral sau Timpul Universal-pentru stabilirea unei legaturi intre sistemul terestru si cel inertial2.Timpul Dinamic sau Timp Terestru-pentru descrierea miscarii satelitului este necesara o scara de timp adecvata care sa poata fi folosita ca variabila independenta in ecuatia miscarii3.Timp Atomic- masurarea exacta a timpilor de calatorie a semnalului,cere o scare de timp de inalta rezolutie

20.Timpul Sideral si Timpul Universal-pentru stabilirea unei legaturi intre sistemul terestru sic el inertial-λ-unghiul orar al echinosctiului de primavera si depinde de longitudinea geografica a unei anumite statii de jos-LAST-timpul apparent,real ,local atribuit echinoctiului de primavera,unghiul orar local al echinosctiului de primavera real-GAST=timp sideral apparent Greenwich;unghiul orar Greenwich al echinoctiului de primavera real-LMST=unghiul orar local al echinoctiului mediu de primaveraGMST-GAST=∆ψcosεLMST-GMST=LAST-GAST=Ω

21.Timpul Atomic-secunda este durata de 9 192 631 770 perioade de rotatie ale radiatiei corespunzatoare tranzitiei intre cele 2 nivele hyperfine ale starii fundamentale a atomului de Cesium 133.UTC(Universal time coordinated)difera de TAI(timp atomic)printr-un numar intreg n de secundeUTC=TAI-nx(1s)

22.Timpul efemer,timpul dinamic,timpul terestru-este raportata la originea sistemului solarTimpu dinamic baricentric (TDB) a fost definti ca fiind argumentul de timp pentru baricentrul sistemului solar.Timpul dinamic terestru se refera in efemeridele geocentrice

23.Domeniile de frecventa-spectrul electromagnetic in functie de lungimean de unda a domeniului vizibil 0,4-0,7-centi (c) 10-2

-mili (m) 10-3

-micro (μ) 10-6

-nano (n) 10-9

-pico (p) 10-12

-femto (f) 10-15

-hecto (H) 102

-kilo (K) 103

-mega (M)106

-giga (G) 109

-terra (T) 1012

-peta (P) 1015

Page 8: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

24.Structura si subdiviziunile atmosferei-troposfera-se afla la 40 de km de la scoarta-monosfera-se afla la peste 40 de km (intre 70km-1000km) de scoarta terestra-troposfera: t descreste cu altitudinea aproximativ 6,5o/km; 90%din masa atmosferica este sub 16 km altitudine,iar 99% este sub 30 de km-ionosfera – este partea superioara,avem particule libere ioni,care afecteaza propagarea undelor radio;cantitatea este inferioara direct de activitatea solaraDistributia spatiala influentata de procese foto-chimice,procese de transport care determina o miscare a straturilor ionizate.Densitatea electronilor depinde de:pozitia geografica;timpul zilei;anotimp;activitate solara.

Ionosfera este un mediu dispersive cu indicele n=1- unde c=40,3

26. Semnalelesatelitare care sunt recepţionate sub un unghi de elevaţie mai mic, suferărefracţii mai puternice, datorită traseului lor mai lung prin ionosferă, faţă desemnalele satelitare recepţionate din zenit. În condiţii normale, influenţarefracţiei ionosferice asupra semnalelor recepţionate la elevaţia de 15° este decca. 2,5 ori mai puternică, decât asupra semnalelor recepţionate din zenit(Wanninger 1995). Conţinutul de electroni în ionosferă şi perturbaţiileionosferice ating un maxim în perioada cu activitate solară maximă. Activitateasolară are un caracter ciclic şi se repetă la cca. 11 ani. Cercetările recente audovedit o corespondenţă între activitatea solară şi fenomenele care au loc înionosferă.Refracţia ionosferică influenţează poziţionarea relativă în două moduri:- generează erori în coordonate, când măsurătorile sunt efectuate pe osingură frecvenţă;- îngreunează rezolvarea ambiguitaţilor N (numărul întreg de lungimi deundă pe traseu satelit-receptor) şi rezolvarea întreruperilor măsurătorilorde fază (cycle-slips), la măsurătorile pe două frecvenţe.

27 Troposfera, stratul de la suprafaţa Pământului până la cca. 50 km

înălţime, este un mediu nedispersiv pentru microunde, iar efectul ei asuprapropagării semnalelor satelitare este în mare măsură controlat de modeleleatmosferice. În poziţionarea relativă, prin algoritmul de prelucrare diferenţial,reziduurile efectului acestei refracţii nu depăşeşte câţiva ppm, chiar pentru bazefoarte lungi.

29 Mecanica newtoniana

Fiecare particula de materie din univers astrage orice alta particula de materie cu o forta direct proportional cu podusul maselor lor si invers proport cu patratul distantei dintre ele. F=k*Mm/r2.

30 . Miscarea KeplerianaPrima lege: orbita fiecarei planete este o elipsa cu soarele intr-unul din focare. Orbita unui satelit este o elipsa iar intr-unul din focarele ei este centrul de masa al pamantului (geocentrul).e2=a2-b2/a2 unde a axa semimajora, e excentricitatea .Adoua lege: linia de la soare la oricare planeta parcurge zone de egala suprafata in durate de timp egale sau raza vectoare (linia care uneste geocentrul cu satelitul) a unui satelit descrie in intervale de tipm egale suprafete egale. delta F=1/2 r2 deltav unde v- anomalia reala, r dist.Atreia lege: timpul de rotatie al unui satelit la patrat este proportional cu semiaxa mare a elipsei la puterea a treia.

Page 9: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

32 Miscarea perturbata a satelitului

Fortele perturbatoare care actioneaza asupra satelitului:-acceleratiile datorate distributiei masei nesferice si neomogene din interiorul pamantului.rE-acceleratiile datorate altor corpuri ceresti.rs,rM-acceleratiile datorate mareelor si oceanelor.re,ro-acceleratiile datorate incetinirii atmosferice rD-acceleratii datorate presiunii radiatiei solare si reflectate de pamant.rsp, rAKs=rE+rS+rM+re+ro+rD+rSP+rA

33 Concepte de baza:-tehnici bazate pe Pamant (statie terestra-satelit)-tehnici bazate pe satelit (satelit-statie terestra)-tehnici intersatelit (satelit – satelit)det distantelor: faza undei care pleaca este comparat cu faza undei care vine.

34 Sistemul de pozitionare globala GPS-operat de ministerul apararii USA-nume complet NAVSTAR GPS-6 plane orbitale x 4 sateliti pe plan la 20200km altitudine si 55 grade inclinare- principiul navigatiei se bazeaza pe masurarea pseudodisntatelorAvantaje:-nu necesita vizibilitate intre receptoare-precizia nu este afectata de conditiile atmosferice.-permite o productivitate mare-date digitale obtinute si permit un transfer rapid spre un sistem CAD Principala problema este ca , coord. sunt determinate intr-un sistem universal WGS84 iar transformarea lor poate avea unele erori.

35 GPS segmentul spatial- 24 de sateliti, perioada orbitala eset de exact 12 ore.Blocul I ; sateliti de dezvoltareBlocul II: sateliti de productie (primi utilizati in geodezie)Blocul III: sateliti de completare.Satelitii genereaza doua frecvente in banda L:L1-154x10.23MHz, 19 cm lungimea de bandaL2-120x10.20MHz 24.4 cm Satelitii sunt identificati dupa nr. de identificare si codul propriu.

36 GPS segmentul de control:are rolul -sa monitorizeze si sa controleze sistemul de sateliti-sa determine timpul sistemului GPS-sa anticipeze efemeridele (coordonatele) de satelit si comportamentul cronometrelor.-sa actualizeze periodic mesajul de navigatie pt fiecare satelit in parte-sa comande mici manevre pt mentinerea orbitei.Sunt 6 statii de monitorizare

37. Principiul observarii si structura semnalului.Semnalul este numai dus nu reflectat(transmis doar de satelit)Informatiile sunt modulate pe cele 2 frevente pe doua coduri:Codul P 10.23 MHz transmis pe ambele frecvente, cu lungimea de unda 30m.Codul C/A 1.023MHz care se transmite numai pe L1 are lungimea de unda 300m si el face posibila determinarea punctelor pe Pamant.

Page 10: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

39 Limitarea intentionata a preciziei semnalului:pentru al imita accesul unor utilizatori nedoriti ministerul de razboi a codificat semnalul prin 2 modalitati:-AS (Anti Spoofing) care bruiaza semnalul cod Y-SA – selectiv Availability care a fost dezactivat definitiv in 2000.

40 Dezvoltarea sistemului:Folosit in geodezie odat cu finalizarea blocului de sateliti, Blocul II 1995; urmeaza blocul IIA si din 2007 IIF. Noii sateliti vor transmite un nou semnal civil L5 si un nou cod L2C

41 Segmentul utilizatorilor:Semnalul GPS este foarte slab fiind nevoie de tehnologii speciale pt a-l capta.Componentele principale ale unui receptor GPS:-antena;-sectiunea de radio fracventa si frecventa intermediara-urmaritor de semnal-microprocesor-oscilator-alimentare cu curent-memorie de date-interfata utilizatorilor.Fiecarui satelitit ii este alocat un canal in interiorul receptorului. Miroprocesorul face o prelucrare primara a datelor si le stocheaza pe memoria interna sau externa. Interfata poate fi: calculatoare moderne ce asigura o serie de functii.

42 Seg. utilizator. ReceptoareClasificare : Idupa procesare

1.-procesare de semnal dependenta de cod-procesare fara cod-procesare semi-independenta de cod2.-cod C/A-cod C/A+L1-cod C/A+L1+L2-cod C/A+L1+L2+PII. Dupa tip:-receptoare de navigatie (de mana) -din clasa geodezica: au cel putin 12 canale si lucreaza pe o singura frecv. L1 sau pe ambele L1,L2.

Producatori: Trimble, Leica, Topcan, Ashtek etc.

43 Dezv. receptoarelorNoile receptoare vorlucra pe 3 frecvente. Trebuie sa receptioneza si sa preluicreze datele de la satelitii GLONASS. Legaturi intre GPS si statiile totale.etc.

44 Formatul RINEX:Formatul rinex este independent de receptor. Avantajul acestui format este ca se poate lucra cu mai multe tipuri de receptoare la un proiect. Acest format este introdus de numite firme producatoare, fiecare avand propriul format care nu este compatibil intre firme.Receptorul trebuie sa aiba optiunea RINEX output sau RINEX input.

Page 11: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

46 Marimile observabile si procesarea datelor:Sunt 4 observabile fundamentale:-Pseudodistantele de la masuratorile de cod- timpul de deplasare pt. corectarea succesiunii de cod de intrare cu o succesiune de cod generata in receptorul GPS, inmultit cu viteza luminii.-diferente de pseudodistante de la calculele Doppler.-faza undei purtatoare sau diferente de faza purtatoare.- diferente in timpul de propagare a semnalului la masuratori interferometrice.Ecuatia observabilei fundamentale pt o singura pseudodistanta:Pri=|xi-XB|+cdtu=cTiPri=((Xi-XB)2+(Yi-YB)2+(Zi-ZB)2)1/2+cdtuunde Ri – dist geometrica dintre antena satelit. Si si antena B a receptorului.Xi-vectorul de pozitie a satelitului CTS cu comp xi,yi,zi.XB-vectorul de pozitie al antenei B.Ecuatia de observatie a diferentei emise de fazadelta teta de Abi = Teta de Bi – teta de Ai = 2pi/lamba pe langa (|xi-xB|-|xi-xA|)-(N de Bi-N de Ai)lamda+c(dtuB-dtuA).

48.Estimarea parametrilorCombinatii liniare si observabile derivate-intre observatii la statii diferite-intre observatii la sateliti diferiti-intre observatii la epoci diferite-intre observatii de aceleas tip-intre observatii de tip diferitEliminarea erorilor datorate timpului-2 receptoare i,j; 2sateliti p,q; epoca t2; pozitia 2 a satelitilor p,q8 masuratori de pseudositanteDiferentele singulare pot fi formate intre 2 receptoare,doi sateliti sau 2 epoci(single differences SD)SD dintre 2 receptoare –distanta de la un receptor scazuta din distanta de la celalaltDiferentele duble(double difference DD)intre 2 receptori si 2 sateliti.Eroarea de timp dispare.Diferentele triple(triple differences TD) 2 receptoare,2 sateliti,2 epoci diferite.Cea mai complexa.Intre cele 2 frecvente (faze)pot fi effectuate combinatii ce ajuta la constituirea modelelor de ionosfera.Wide lane LΔ=L1-L2 λΔ=86.2cmNarrow lane LΔ=L1+L2 λΔ=10.7cm-ionosferic free signal(semnal liber de ionosfera)

49.Strategii de compensare si concepte de programToate observatiile realizate simultan si continuu in cursul unui anumit proiect GPS reprezinta o sesiune.O sesiune poate dura de la cateva minute la cateva zile,cel mai frecvent ore.Strategii de observare si evaluare”-calculul-procesarea vectorilor singulari-procesarea tuturor datelor unei sesiuni si compensarea in ansamblu-combinarea mai multor sesiunui rigurosCompensarea de statie unica furnizeaza coordinate WGS84Baseline.Operatiile de la doua receptoare se opereaza simultan,sunt procesate intr-o compensare combinata.Rezulta componentele ΔX, ΔY, ΔZ

Page 12: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

50.Concepte de matode rapide cu GPSConsideratii de bazaTrebuie determinate ambiguitatile.Erorile trebuie sa fie mici.Functioneazapt distante mici-15 m,20mClasificare:-semikinematic(stop and go)-metode pur kinematice- 2 receptoare:unul fix ,unul mobil ,cel mobil trebuie sa determine coordinate in miscare,erori tranmise coordonatelor.Metode rapide:Stabilirea ambihuitatilor:-combinatie constanta unda purtatoare-prin 6 satelitiCel putin 15 min necesare;softurile 5 minute

51 Metode statice rapide:1.metoda statica cu ocuparea unei singure statii-metoda statica parida cu reocuparea statiei dupa aprox o ora

52.Metode Kinematice-rapide;step and go;postprocesarePrincipala problema:stabilirea ambiguitatilor:-masuratori pe un punct cunoscut-schimbarea antenei-determinarea unui vector cunoscutTrebuie effectuate masuratori simultane spre aceeasi sateliti(cel putin 5)

54.Erori si corectii in geodezia satelitaraConsoderatii de bazaSistemul de refrinta geocentric nu este inertial.Mecania newtoniana nu este stricat aplicabila ,iar semnalele nu se propaga in vidEste necesara corectarea coordonatelor pentru:-rotatia pamantului-efectele relative-efecte de propagare ionosferica sau troposferica -modelarea unei orbite perfecte-efectele traiectoriei multiplePrecizia de masurare a distantei pana la satelit 10 m teoretic

55.Geometria de satelitPozitionarea GPS deinde de:-acuratetea unei singure determinari-configuratia geometrica a satelitilor utilizatiDilution of precision(dilutia preciziei)Pdop pt pozitionare 3DToate formeaza GPDOPPdop=1\VV-volumul unui tetraedru format din pozitiile satelitului si utilizatorului

56.Multipath.Traiectorie multipla

Page 13: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

Antena va recepta si un semnal reflectat de la acelasi satelit.Aroare ce nu poate fi zorectata ulterior,cid oar prin amplasarea,planificarea observatiilor,calibrarea statiei,proiectarea receptorului si a programului soft.

57.Alunecarile de cilcu(intarzieri de ciclu)Ale semnalului:-bariere,obstructii in calea semnalului-zgomotele semnalului-elevatia mica a satelitului-inclinatia antenei-intreruperea inregistrarii fazei semnaluluiIn masuratorile kinematice va fi nevoie de reinitializare (doar pt cele pe simpla frecventa)

58 Centrul de faza :centrul de faza nu conicide cu punctul mecanic. Variaza, diferenta dintre cele 2 introduce erori. Din aceasta cauza nu se folosesc mai multe tipuri de antene.

59.Sistemul de receptie-variatiile centrului de faza ale antenei-bruiajul receptorului-nesincronizarea canalului-instabilitatatea oscilatoruluiCentrul de faza nu coincide cu punctual mechanic.Variaza diferenta dintre cele 2 introduce erori,de aceea nu se folosesc mai multe tipuri de antene.Acuratetea GPS depinde:-operarea cu un receptor sau mai multe -pozitionarea statica sau kinematica-rezultate de tipul real sau post procesare-acuratetea orbitelor utilizate-modelul utilizat-bruiajul receptorului-accesul de frecventa unica/dublaCapacitatea sistemului de a furniza avertismente=integritatea sistemului.

60.GPS diferentialPozitioanrea absoluta,relative si GPS Diferential.Datele inregistrate la una sau mai multe statii de referinta sunt transmise la unul sau mai multi utilizatori ce le pot prelucra in tmp real.Corectiilede la o statie de referinta sunt tranmise un timp real unuia sau mai multor utilizatori dx dy dzRTK(Real Time Kinematic)-observatiile de cod si faza sunt tranmise unuia sau mai multor utilizatori capabile sa preluzreaze in timp real.In ambele cazuri este nevoie de echipamente speciale(radio sau GSM) de tranmisie de date.61.Stabilirea unui plan de observareDatele almanac pentru toti sateliti disponibiliDate almanac:-nr de indettificare-starea de sanatate-excetricitatea orbitei-radacina patrata a semiaxei majore-saptamana GPS-corectii de timpPot fi construite diferite diagrame.Se poate face o predictie valabila aproximativ 30 de zile.Unele softuri ofera informatii despre diagrame cu obstacole.Lungimea necesara a observatiei depinde de:-scopul masurarii

Page 14: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

-tipul intrumentului-capacitatea softuluiTrebuie rezolvate ambiguitatile si obtinute o solutie.In conditii logistice diferite se recomnada marimea timpului de observare.244=>cateva zile-retele fundamentale15-30 min=>masuratori ingineresti62.Aspcte practice in observatiile pe terenObservatiile trebuie facute pe baza unei fise,in cadrul unui proiect de observatie.Amplasarea punctelor se face tinand cont de sursele de erori ce pot intervene,in special erorile multipath(traiectoriile multiple)Fisa de observatie:-numele statiei si candrul de identificare -descrierea amplasamentului-coordonatele aproximative si inaltimea-accesibilitatea-inaltimea antenei-semne/repere de orientare-diagrama obstructiilorMarcarea punctelor GPS trebuie facuta cu atentie.Alimentarea cu energie nu mai constituie o problema in munca practica pe teren.Operatorul trebuie sa fie capabil sa:-sa monteze cu grija trepiedul pe reperul de statie-masurarea cu atentie a inaltimii antenei-sa controleze cu atentie fuctionalitatea receptorului-sa lucreze conform graficului de timp dat-sa completeze fisa punctului-sa masoare date suplimentare daca se cere(date meteorologice,elemente excentrice)Datele GPS sunt stocate pe carduri sau in memoria interna.Trebuie acordata atentie spatiului sufficient.Datele GPS au dimensiuni mari.

63.Strategii de observare si network design3 strategii de observare:-conceptul pozitionarii punctiforme(receptor unic)-conceptul baseline/linie de baza(observatii relative la doua statii)-conceptul de statii multiple (3sau mai multe receptoare operand simultan)Totalitatea observatiilor eectuate simultan intr-o perioada de timp data in cadrul unui proiect GPS se numeste sesiune.In cadrul retelei multisession definim:r – nr de receptoare ce opereaza simultann - nr de statiim – nr de statii cu mai mult de o observatie in doua sesiuni diferites- nr de sesiuniir(r-1)/2 – nr de linii de baza posibile intr-o singura sesiune r-1 – nr de linii de baza independente intr-o sesiune

Nr de sesiuni necesare pt o retea data :

Cateva reguli practice:-fiecare statie trebuie sa fie ocupata cel putin de doua ori in diferite conditii pt a indentifica greselile.-statiile invecinate trebuie sa fie ocupate simultan -utilizarea a mai mult de 4 receptoare este dificila-pt proiectie de dimensiuni medii,utilizarea a 4 pana la 10 receptoare este un bun compromise.-anumiti vectori sa fie observati de dou sau mai multe ori.

Page 15: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

64.Aplicatii posibile si exemple de observatii GPSDomenii associate:-topografie,masuratori de control -geodinamica -determinari de altitidine -fotogrametrie -navigatia marina-geodezie marina si glacialaIn navigatie GPS impreuna cu o harta faciliteaza navigatia.Aplicatie majora:determinarea unor puncte cu

precizie.Camera fotogrametrica de la bordul avioanelor au antene GPS ce receptioneaza corectii in timp real.GPS-ul

poate fi utilizat cu success in reperajul fotogrametric.

65.Determinarea coteiCoordonatele sunt obtinute initial intr-un system geocentric.Cotele raportate la geoid se numesc cote ortometrice.H sau Z este cota normala raportata la gvasigeoid. h –este cotaElipsoidala.Este nevoie de un model de geoid constuit prin masuratori gravimetrice astfel ca si in orice punct sa se poata determina diferenta dintre geoid si ellipsoid.h-inaltimea elispoidala din observatiile GPS H- inaltimea ortometrica sau normala N-aondulatia geoidului.h=N+H.Daca sunt cunoscute doua tipuri de informatii cel de-al treilea poate fi determinat fi determinat si anume:- cu inaltimile geoidale precise,inaltimile ortometrice sau normale pot fi derivate de la GPS pentru a controla sau inlocui nivela.

cu informatii precise de nivel si inaltimi elipsoidale de la GPS poate fi determinat geoidul.

66 . GLONASS Este operational din 1993,system de navigatie asemantor cu GPS dezlotat de URSS.Caracteristici si diferente fata de GPS - 8 sateliti pe orbita x 3 orbite.-semnalul este pe doua benzi in banda L-data geodezica PZ-90-semnalul nu este codificat(degradat)-inaltimea satelitilor este mai joasa ca la GPS ceea ce introduce erori semnificative la intrarea semnalului in atmosfera.

67 Sporirea eficacitatii sistemelor GPS/GlonassSunt sisteme aflate sub control militar sin nu indeplinesc cerintele pentru navigatie.Pentru sporirea eficacitatii au fost implementate sisteme complementare de satelit:WAAS SUA; EGNOS EUROPAExista statii pemanente cu coordinate cunoscute pe teritoriul Europei,coordinate ce sunt tranmise la satelitii geostationali care la randul lor vor transite coretii ale efemeridelor unor utilizatori.Staleitii geostationali(INMARSAT).

68.Galileo:- sistem European de navigatie prin satelit- 2013 lansarea primilor sateliti- preconizat sa contina 30 sateliti pe 3orbite circulare- 2centre de control 30de statii de monitorizare

Serviccii speciale ale sistemului Galileo Structura semnalului:-se preconizeaza E1,L2,E2 si E5

Page 16: Cursuri Geodezie Satelitara - Sinteze Pentru Examen

-este un sistem civilO evaluare combinata a datelor GPS/Glonass are o serie de avantaje