Universitatea De Stiinte Agronomice Si Medicina Veterinara Bucuresti

Facultatea de Agricultura

Specializarea: Silvicultura

Referat la Topografie

Student:

Grupa 1101

Sef lucrari: Vladimir GANCZ

2009

Cuprins

1. Introducere..........................................................................................................................................pag5

1.1.Scopul topografiei.....................................................................................................................................pag 5

1.2. Necesitaea utilizarii topografiei in silvicultura........................................................................................pag 5

2. Proiectii Cartografice..........................................................................................................................pag 5

2.1 Necesitatea proiectiilor cartografice.........................................................................................................pag 5

2.2. Sisteme de coordonate.............................................................................................................................pag 6

2.2.1 Sisteme de coordonate sferice.............................................................................................................. pag 6

2.2.2. Sisteme de coordonate carteziene........................................................................................................pag 6

2.3. Clasificarea proiectiilor...........................................................................................................................pag 7

2.4. Proiectii utilizate in Romania................................................................................................................ pag 8

2.4.1. Proiectia Gauss – Kruger si UTM........................................................................................................pag 8

2.4.2 Proiecţia UTM (Universal Transversal Mercator)...............................................................................pag 8

2.4.3 Proiecţia Stereografică pe plan secant unic 1970 ................................................................................ pag 9

3. Sistemul de impartire al trapezelor (scheletul Gauss)..................................................................... pag 9

3.1. Descriere................................................................................................................................................. pag 9

3.2. Exercitiu practic (Anexa2) ......................................................................................................................pag 9

3.2.1. Determinarea trapezului in care se afla localitatea CURTICI(Anexa 2)..............................................pag 9

3.2.2. Localizarea trapezului..........................................................................................................................pag 9

3.2.3. Localizarea si determinarea trapezului in care se afla punctul de coordonate. ( ANEXA NR 2) .......pag 9

4. Descifrarea continutului hartii...........................................................................................................pag 10

4.1. Elemente exterioare cadrului...................................................................................................................pag 11

2

4.2.1 Planimetria.........................................................................................................................................pag 11

4.2.2. Altimetria………………………………………………………………………..………………...pag 11

4.2.3. Semne Conventionale........................................................................................................................pag 11

5. Ridicari topometrice.........................................................................................................................pag 12

5.1. Aparatura topometrica...........................................................................................................................pag 12

5.1.1. Teodolitul. Utilitate, descriere............................................................................................................pag 12

5.1.2. Busola topografica. Utilitate, descriere...............................................................................................pag 14

5.1.3. Nivele. Utilitate, descriere. .................................................................................................................pag 15

5.1.4. Tahimetrul electronic (statia totala).....................................................................................................pag 16

5.1.4.1. Principiul masurarii electronice a distantelor....................................................................................pag 17

5.2. Metode de ridicare topometrica...............................................................................................................pag 18

5.2.1. Planimetrie...........................................................................................................................................pag 19

5.2.1.1. Metode de indesire. Necesitate, aparatura, rigori...............................................................................pag 19

5.2.1.1.1. Intersectia inainte.............................................................................................................................pag 19

5.2.1.1.2. Intersectia inapoi..............................................................................................................................pag 20

5.2.1.1.3. Interesectia combinata......................................................................................................................pag 21

5.2.1.1.4. Drumuiri............................................................................................................................................pag 21

5.2.1.2.1. Radieri...............................................................................................................................................pag 22

5.2.1.2.2. Drumuiri cu radieri.............................................................................................................................pag 23

6. Ridicari cu metode GNSS.......................................................................................................................pag 23

6.1. Principii generale..........................................................................................................................................pag 23

3

6.2 Sisteme GNSS accesibile utilizatorilor civili…………….……………………………………………..….pag 24

6.2.1. Sistemul GPS………………………………….……………………………………..……..pag 24

6.2.1.1. Segmentele sistemului. ..........................................................................................................................pag 25

6.2.1.2 Modul de functionare...............................................................................................................................pag 26

6.2.2. Sistemul Galileo. Caracteristici generale...................................................................................................pag 28

6.3. Utilizarea sistemului GPS............................................................................................................................pag 28

6.3.1.Receptoarele GPS. Descriere generala, clase de receptoare GPS...............................................................pag 29

6.3.2. Parametri care determina acuratetea masuratorilor ……………….…………………………………..…pag 30

6.3.3. Ridicări (determinarea coordonatelor) cu GPS-ul……………………………………………..…………pag 30

6.3.3.1. Măsurători independente………………………………………………………………………..……..pag 31

6.3.3.2. Măsurători diferenţiale (DGPS). Surse de semnal diferenţial. Sistemul RomPos...................................pag 31

6.3.3.3. Metode de ridicare....................................................................................................................................pag 32

Bibliografie............................................................................................................................................................pag 33

4

1. Introducere

Conform etimologiei cuvantului (din limba greaca, topos = loc si graphien = a desena, a scrie), Topografia este una din stiintele care se ocupa cu masurarea suprafetei terestre, alaturi de geodezie si fotogrametrie.Mai précis, ea este stiinta care se ocupa cu executarea de masuratori (de distante, unghiuri, cote etc) asupra detaliilor terestre cat si cu prelucrarea acestor masuratori in scopul reprezentarii in plan (graphic sau numeric) a suprafetei terestre.

1.1.Scopul topografiei.

Obiectul topografiei il constituie suprafata terestra cu toate detaliile de pe ea, pe care topografii le descompun in puncte caracteristice, numite puncte topografice. Scopul final este obtinerea imaginii grafice a terenului , sub forma unui plan sau a unei harti topogrfice.

1.2. Necesitaea utilizarii topografiei in silvicultura.

In silvicultura, topografia ne ajuta sa obtinem date referitoare la suprafete de teren impadurite respectiv despadurite, la obtinerea anumitor coordate care ajuta la intocmirea hartilor topografice. Acestea din urma ofera date despre altituine, regimuri hidrografice existente, drumuri, casele padurarilor, poduri, rezervatii naturale, etc.

2. Proiectii Cartografice2.1 Necesitatea proiectiilor cartografice

In practica, drumul parcurs de la suprafata reala a Pamantului la harta este unul extreme de laborios si complex. In termeni de geometrie, Pamantul, ca elipsoid, este un corp care nu poate fi desfasurat pentru a fi intins in plan, astfel ca prin transpunerea lui pe planul hartii, toate contururile de pe suprafata sa vor fi mai mult sau mai putin deformate.

Proiecţia cartografică este un procedeu folosit în cartografie cu ajutorul căruia se reprezintă suprafaţa curbă bidimensională a Pământului sau a altei planete pe o suprafaţă plană. Termenul de proiecţie, aici, se referă la orice funcţie definită pe suprafaţa Pământului (sau a altei planete) cu valori în plan, şi nu neapărat la proiecţia geometrică.

5

2.2. Sisteme de coordonate2.2.1 Sisteme de coordonate sferice

Acest sistem de coordonate se foloseste pentru studiul tridimensional a suprafetei terestre. El permite pozitionarea oricarui punct de pe glob in spatiul tridimensional, real, prin intermediul a doua coordonate: longitudine si latitudine.

Sistemul de referinta este format din doua plane, planul ecuatorului si al meridianului 0 (Greenwich), iar coordonatele geografice ale unui punct A situat pe suprafata globului, sunt reprezentate prin doua valori unghiulare: longitudinea si latitudinea.

Longitudinea unui punct A, este unghiul diedru format intre planul meridianului 0 si planul meridianului punctului A, putand fi estica sau vestica, cu valori cuprinse intre 0o si 180o.Latitudinea punctului A este unghiul dintre planul ecuatorului si verticala punctului A. Poate fi nordica sau sudica cu valori cuprinse intre 0o si 90o.

2.2.2. Sisteme de coordonate carteziene

Mai este numit sistemul coordonatelor rectangulare. Este alcatuit din doua axe perpendiculare: Ox si Oy si coordonatele rectangulare, care sunt reprezentate de distantele de la un punct pana la cele doua axe, dupa directiile paralele cu acestea.

Pentru efecuarea calculelor necesare ridicarilor topografice independente (nelegate de reteaua de puncte geodezice) se poate utiliza sistemul de axe rectangulare din trigonometrie: Ox si Oy verticala. Si ridicarile topografice legate de reteaua geodezica a tarii noastre, pentru stabilirea coordontelor rectangulare ale punctelor sunt utilizate axele din geodezie: Ox verticala si Oy orizontala. Fata de trigonometrie, in calculele topografice se utilizeaza cercul topografic.

6

2.3. Clasificarea proiectiilor

In functie de suprafata geometric pe care se poate proiecta elipsoidul se deosebesc trei mari clase de proiectii cartografice: planice (azimutale), cilindrice si conice.

Proiectiile azimutale se obtin fie printr-o proiectare propriu-zis fie printr-o proiectare teoretica a suprafetei Pamantului pe o suprafata plana. De aici, si impartirea acestora in doua subgrupe: subgrupa proiectiilor azimutale perspective, obtinute printr-o proiectare propriu-zisa, si cea a proiectiilor azimutale neperspective, obtinute printr-o proiectare teoretica. Proiectiile ambelor grupe pot fi polare, ecuatoriale si orizontale, dupa cum in centrul retelei cartografice se gaseste un pol, Ecuatorul sau un punct oarecare.

Proiectiile conice se obtin prin proiectarea suprafetei Pamantului pe suprafata laterala a unui con care apoi se desfasoara in plan prin taiere in lungul generatoarei. Spre deosebire de plan si cilindru, suprafata conului infasoara mai strans suprafata globului, de aceea proiectiile rezultate au deformari mai mici decat cele azimutale sau cilindrice. Dupa pozitia axei conului fata de axa polilor Pamantului, proiectiile conice pot fi normale, transversale si oblice, iar dupa cum conul este tangent sau secant la Glob ele pot fi tangente sau secante. Cele transversale si oblice, cu meridianele si paralelele curbe, sunt mai putin utilizate, in schimb proiectiile conice

7

normale au o larga folosinta la intocmirea hartilor de diferite tipuri si pentru diferite destinatii.

Proiectiile cilindrice se obtin prin proiectarea suprafetei Pamantului pe suprafata laterala a unui cilindru care se desfasoara apoi in plan prin taiere in lungul unei generatoare. Dupa pozitia axei cilindrice fata de axa polilor Pamantului se impart in proiectii cilindrice normale, transversale si oblice.

2.4. Proiectii utilizate in Romania2.4.1. Proiectia Gauss – Kruger si UTM

Această proiecţie a fost concepută în anii 1825-1830 de către matematicianul german Karl Friedrich Gauss, iar mai târziu, în anul 1912, Johannes Krüger a elaborat formulele necesare pentru trecerea coordonatelor punctelor de pe elipsoidul de rotaţie în planul de proiecţie.

În România proiecţia Gauss a fost introdusă în anul 1951, când s-a adoptat şi elipsoidul de referinţă Krasovski-1940. Sistemul de proiecţie s-a folosit la întocmirea planului topografic de bază la scara 1:10.000, a hărţii topografice de bază la scara 1:25.000. precum şi a hărţilor unitare la diferite scări, pana in anul 1973 .Ca principii generale amintim:

Se consideră elipsoidul de rotaţie ca formă matematică a Pământului, iar pentru proiectare, suprafaţa interioară desfăşurată în plan a unui cilindru imaginar, tangent la un meridian, adică în poziţie transversală;

Pentru reprezentarea unitară a elipsoidului terestru în planul de proiecţie au fost stabilite meridianele de tangenţă pentru întregul Glob, rezultând un număr de 60 de fuse geografice de câte 6° longitudine, începând cu meridianul de origine Greenwich;

Pentru proiectarea celor 60 de fuse se consideră elipsoidul înfaşurat în 60 de cilindri succesivi, în poziţie orizontală, unde fiecare cilindru este tangent la merdianul axial corespunzător fusului.

2.4.2 Proiecţia UTM (Universal Transversal Mercator)

Această proiecţie este o variantă a proiecţiei Gauss-Krüger, utilizată în Statele Unite ale Americii şi în alte ţări, având o importanţă deosebită în

8

ultimul timp şi pentru România datorită integrării în noile structuri politice şi militare. Reprezentarea cartografică se face pe fuse de 6° longitudine, în intervalul delimitat de paralele de 80° latitudine sudică şi 84° latitudine nordică. Elipsoidul de referinţă adoptat pentru reprezentarea suprafeţei Pământului în planul proiecţiei este elipsoidul internaţional WGS – 84. Ca principiu de reprezentare, se consideră un cilindru în poziţie transversală care intersectează suprafaţa elipsoidului după două meridiane de secanta, simetrice faţă de meridianul axial al fusului de 6°.

2.4.3 Proiecţia Stereografică pe plan secant unic 1970

Această proiecţie a fost adoptata de către ţara noastră în anul 1973 fiind folosită şi în prezent. Are la bază elementele elipsoidului Krasovski-1940 şi planul de referinţă pentru cote Marea Neagră–1975. A fost folosită la întocmirea planurilor topografice de bază la scările 1:2.000, 1:5.000 şi 1:10.000, precum şi a hărţilor cadastrale la scara 1:50.000. Dintre elementele caracteristice proiecţiei Stereo70 amintim:

Punctul central al proiecţiei; Adâncimea planului de proiecţie; Deformaţiile lungimilor.

3. Sistemul de impartire al trapezelor (scheletul Gauss)

3.1. Descriere

3.2. Exercitiu practic

3.2.1. Determinarea trapezului on care se afla localitatea CURTICI

3.2.2. Localizarea trapezului

3.2.3. Localizarea si determinarea trapezului in care se afla punctul de coordonate. ( ANEXA NR 1)

9

Harta generala a tarii, este intocmita la scari diferite spre a servi la cat mai multe solicitari. Pentru pastrarea si utilizarea comoda a reprezentarilor, harta se imparte dupa o anumita regula, in sectiuni denumite foi sau trapeze, de marimi rezonabile, corespunzatoare scarilor si nomenclaturii specifice sistemului de proiectie adoptat.

Desi s-au facut unele propuneri noi, se pastreaza inca sistemul de impartire a hartii in foi si nomenclatura proiectiei stereografice `70, mostenita la randul sau de la proiectia Gauss. Efectiv, sectiunea sau foile de plan, respectiv hartile si planurile, au cadrul geografic dat de imaginile plane ale unor meridiane si arce de paralele ce delimiteaza trapeze, datorita convergentei meridianelor.

Nomenclatura si dimensiunile graduale ale acestor foi sau trapeze sunt caracteristice scarii.

- punctul de plecare il constituie scara 1:1.000.000, la care intregul glob este impartit in fuse de cate 6o, numerotate cu cifre arabe incepand de la meridianul 180o (opus meridianului Greenwich) spre est, iar spre latitudine in zone de cate 4o, numerotate cu majuscule de la Ecuator spre nord. Teritoriul tarii noastre este cuprins in fusele 34 si 35 delimitate de meridianele 18o – 24o si 24o - 30o si in zonele K, L si M.

-nomenclatura unui trapez la scara 1:1.000.000 este constituita dintr-o litera si un numar (zona si fusul), spre exemplu L-34, are dimensiuni graduale de 4o respectiv 6o si pozitia definita pe elipsoid prin coordonatele grafice B si L ale colturilor.

10

4. Descifrarea continutului hartii

Harta este o reprezentare grafica sau un model la scara a conceptelor spatiale, redand, pe o suprafata plana, organizarea spatiala a oricarei portiuni a universului fizic. Ea permite vizualizarea teritoriilor (localitati, regiuni, state sau continente), cu tot cortegiul de fenomene geografice, inclusiv a celor care scapa obiectivului aparatului fotografic sau instrumentelor topografice.

Orice harta nu este decat o reprezentare micsorata, pe un plan, conventionala si generalizata a suprafetei Pamantului si a altor detalii si fenomene naturale si antropice, realizata dupa reguli matematice, pentru o anumita destinatie.

Sintetizand, se pot enumera cateva caracteristici esentiale ale hartilor:

- reprezentari micsorate ale lumii reale- reprezentari planare, transpuneri in plan ale suprafetei sferoidale a

globului terestru- reprezentari realizate dupa reguli matematice- permit observarea unor portiuni imense de teren- permit efectuarea de masuratori asupra pozitiei si dimensiunilor

detaliilor terestre, comod si cu instrumente obisnuite.

4.1. Elemente exterioare cadrului

Elementele exterioare cadrului sunt: inscripii explicative, nomenclatura sau denumirea foii si scara. Acestea servesc in general in scopuri tehnice (proiectare, organizare) datorita preciziei rdicate pe care o asigura si a scarilor mari la care se intocmeste. In elementele intocmirii si redactarii intra: titlul hartii, legenda, scrierea, autorul, editura, anul editarii etc.

4.2.1 Planimetria

11

Planimetria, este parte a topografiei care studiaza metodele si instrumentele necesare reprezentarii pe o harta sau pe un plan a proiectiei orizontale a obiectelor de pe suprafata Pamantului.

4.2.2. Altimetria

Altimetria, provine din fracezul ”altim’etrie” si reprezinta ramura topografiei care se ocupa cu stabilirea altitudinilor de pe suprafata terestra fata de o suprafata de referinta (nivelul marii) in vederea reprezentarii reliefului pe harta.

4.2.3. Semnele Conventionale

Semnul convetional este o figura geometrica sau artistica, cu forma si marime stabilita in mod conventional, care urmareste sa sugereze imaginea si natura unui obiect ori obiect topografic. Pentru unele detalii care se pot transpune la scara se deseneaza conturul lor si in interiorul lui se inscrie semnul conventional.

5. Ridicari topometrice

Retelele de ridicare servesc ca suport efectiv la pozitionarea prin radieri a detaliilor topografice de planimetrie sau/si de nivelment, ce se descompun in acest scop in puncte caracteristice.

Tipurile retelelor de ridicare sunt variante, clasificadu-se cat si cele de sprijin dupa pozitionare (3D, 2D, unidimensionale), dupa structura retelei (simple, poligonatii) si dupa legatura cu sistemele de referinta.

5.1. Aparatura topometrica

5.1.1. Teodolitul. Utilitate, descriere

Instrumentele topografice realizate pana la jumatatea secolului al XIX-lea, dotate cu vernier si scarita, pot fi considerate de tip vechi, fiind total depasite si scoase din uz. In anii `40 ai secolului trecut inginerul Wild a

12

realizat teodolitele optico-mecanice, perfectionate, cu sistem optic si citire centralizata, trecute astazi in aceeasi categorie a instrumentelor clasice

Teodolitul este un instrument de măsurare a unghiurilor orizontale (unghiului faţă de zenit) şi verticale (faţă de orizont) , fiind utilizat în geodezie, minerit. Măsurătorile se fac cu ajutorul unui stativ care este reglat (scalare) perfect orizontal cu ajutorul unei nivele cu bulă de aer, instrumentul este dotat cu o lunetă cu ocular gradat cu rolul de ajutor al operatorului pentru vizarea exactă a unui punct de pe teren, unghiurile verticale sau orizontale se determină cu ajutorul unor cadrane gradate (goniometru). Predecesorul teodolitului fiind Dioptra (antichitate), Azimutalquadrantul (prin anii 1500) fiind folosite în triangulaţie şi astronomie. La teodolitul cu repetiţie prin însumarea unghiurilor creşte precizia de măsurare a unghiurilor, iar cu ajutorul Tahimetrului cu reducţie se pot măsura distanţa şi gradul unei curbe, care în prezent se realizează cu ajutorul laserului sau pe cale electronică.

Construcţie:

Teodolitul „Limbus” utilizat în minerit are un cadran orizontal, o axă verticală cu două suporturi, o axă de înclinare, o lunetă, un vizor pentru citirea cadranului gradat şi un cadran orizontal. Luneta are pe ocular o cruce (firul cu păr) prin care se vizează punctul „obiectul”, stativul se aduce în poziţie orizontală prin şuruburile de scalare de la baza stativului.

Clasificarea teodolitelor

După vechime teodolite clasice cu cercuri gradate din metal cu piesele componente la

vedere, lecturile pe cercurile gradate realizându-se cu dispozitive mecanice, precum vernierul;

teodolite moderne realizate pe acelaşi principiu constructiv dar cu perfecţionări în ceea ce priveşte mecanica şi optică de precizie, cercurile gradate sunt realizate din sticlă iar lecturile se realizează cu dispozitive micrometrice;

teodolitele moderne au un grad mare de automatizare au incorporat un microprocesor un afişaj, mini-tastatură, memorii precum şi interfaţă cu calculatorul.

După principiul constructiv clasice;

13

electronice.

După precizie

Există teodolite de precizie slabă - teodolite de şantier - medie, teodolite de precizie şi înaltă precizie - teodolite astronomice.

După gradul de libertate al cercului gradat orizontal simple - se poate deplasa numai alidada; repetitoare - limbul se poate deplasa simultan cu alidada; reiteratoare - limbul se poate deplasa independent de alidadă.

Axele teodolitului

Un teodolit are trei axe constructive:

verticală sau principală, trebuie să fie verticală în timpul măsurătorilor; verticalizarea ei se realizează prin calarea instrumentului cu ajutorul nivelei torice;

orizontală - axa verticală şi cea orizontală sunt perpendiculare prin construcţie;

axa lunetei reticul-obiectiv.

5.1.2. Busola topografica. Utilitate, descriere

Sub raport topografic, busola poate fi considerata ca un auxiliar de teren sau ca instrument propriu zis de masurat orientari magnetice si distante. Indiferent de tip, toate au un ac sau un disc magnetizat echilibrat ce oscileaza cand sunt coborate pe un pivot in fata unui cadran gradat; acul lasat liber se dirijeaza, sub influenta campului magnetic terestru, pe directia nord sud. In acest mod, prin vizarea unui semnal se pot obtine dintr-o singura viza orientarea magnetica, definita ca unghi orizontal format de meridianul magnetic al locului si directia considerata. Retinem ca directia nordului magnetic difera dce cea a nordului geografic prin unghiul al declinatie si ca busola se poate folosi numai unde influentele straine ganetismulu terestru sunt neglijabile.

14

Busole topografice. Sunt instrumente asemanatoare tahimetrelor, avand in loc de limb un ac sau un disc magnetizat, care, coborat pe un pivot, oscileaza liber sub influenta campului magnetic. Dupa linistirea lui se citeste direct orientarea pe gradatiile cadranului pana la varful nord al acului sau pe disc pana la un reper.

Busola- tahimetru Wild T0, cea mai raspandita la noi, este folosita, din ce in ce mai rar, pentru masuratori de mai mica importanta, dar de mare volum in fondul forestier. Discul gradat poate fi blocat, devenind limb iar instrumentul un tahimetru, sau poate fi eliberat si lasat liber, caz in care lucreaza ca busola. Citire gradatiilor orizontale se face in ambele ipoteze, in cadrul unui sistem optic. Prin citirea distantelor la stadie, instrumentul poate fi folosit la efectuarea unor drumuiri si radieri busolare sau unghiulare.

Verificarea busolelor topografice urmareste indeplinirea unor cerinte specifice: lipsa unor piese metalice, feroase aparute ulterior in structura aparatului sau trepiedului, care pot provoca infuente straine de campul magetic terestru, acul (discul) sa fie sensibil, adica magnetizat, mobil, cu o suspensie in stare buna si echilibrat, spre a oscila la nivelul cadranului gradat. La cele electronice este important ca acestea sa fie tinute in pozitie orizontala, fiecare grad de inclinare putand introduce 2 grade eroare de citire a orientarii.

5.1.3. Nivele. Utilitate, descriere.

In principiu, toate instrumentele din aceasta categorie, denumite generic nivelmetre, realizeaza o viza sau un plan orizontal pe baza unei resurse sigure si inepuizabile – gravitatia. Sub influenta acesteia, un fir cu plumb se dirijeaza pe verticala, iar suprafata unui lichid ramane orizontala sau se ridica la acelasi nivel in vase comunicanta si ramane in echilibru. In functie de directia verticalei luata ca referinta, se poate realiza constructiv, moduri diferite, o perpeiculara, respectiv orizontala locului, ce serveste efectiv la rezolvarea problemei de baza respectiv determinarea diferentei de nivel.

Tipuri de nivelmetre folosite azi in lucrarile topogeodezice sunt variate sub raport constructiv si evolutiv, putand fi grupate in trei categorii:

15

- clasice, ca realizari centenare, dar si de data relativ recenta, folosite tot mai rar in prezent, dar sugestive in conceptie;

- compensatoare (automate), construite in ultimele decenii ale secolului trecut, fiind si cele mai raspandite la noi;

- digitale (numerice), inclusiv cele rotitoare, cu laser, ca modele electronice, de data recenta, ce patrund treptat si in lucrarile noastre.

In cadrul fiecarei categorii se disting mai multe tipuri de nivelmentre, in functie de caracteristicile lor constructive si de modul de lucru.

Sub raportul preciziei nu se pot evidentia diferente nete, de genul celor intalnite intre tahimetrele si teodolitele clasice si statia totala respectiv sistemul GPS, intrucat practic un nivelmetru de constructie clasica poate fi efectiv superior unuia compensator sau elecronic. Din acest punct de vedere si cu oarecare bunavointa, nivelmetrele pot fi:

- de santier, folosite in lucrarile curtente, ingineresti, ce asigura o precizie standard de 2 – 2,5 mm/km

- de precizie, la care determinarile se incadreaza in ecartul maxim de 1 cm/km, utilizata la noi in asa numitul nivelment tehnic

- de inalta si foarte inalta precizie, cu care se obtin performante de 0,4 – 0,7 mm/km respectiv de 0,2 mm/km, la care se apeleaza in lucrarile de nivelment geodezic al retelelor de sprijin.

Ca randament, nivelmetrele se diferentiaza in mod spectaculos in ordinea clasificarii lor dupa caracteristicile constructive. Astfel in mod firesc, productivitatea lucrarilor creste de la nivelmetrele clasice la cele compensatoare, fiind insa net superioara la cele electronice,care asigura automat citirea inaltimii si distantei pe mira si trecerea lor in memoria interna a aparatului.

Alegerea instrumentului se face tinand cont in primul rand de precizia ceruta respectiv dupa natura lucrarilor de nivelment si in continuare de randamentul sau si de existenta in dotare. Din acest punct de vedere nivelmetrele compensatoare sunt cele mai raspandite, modelele noi, electronice, fiind in prezent mai putin reprezentate din cauza costului ridicat si a frecventei mai reduse a lucrarilor de nivelment geometrit, cele de tip vechi sunt rar folosite.

5.1.4. Tahimetrul electronic (statia totala)

16

Statiile totale fac parte din generatia noua a instrumentelor topografice avand, in principiu, functionalitatea unu tahimetru clasic aparitia, perfectionarea continua, raspandirea si folosirea lor aproape in exclusivitate ca si confirmarea avantajelor de precizie, de confort in manevrare si randament, au facut din statiile totale simbolul, activitatii topografului modern. Satiile totale (ST) sunt instrumente elecrtonice capabile sa determine in teren majoritatea elementelor topografice (unghiuri, distante, diferente de nivel, suprafete) sa efectueze prin intermediul unor softuri integrate numeroase calcule topografice si sa stocheze datele din teren in memorii electronice. Denumirea generica de statii totale sau „inteligente” s-a impus din literatura straina, prin publicatiile de specialitate editate in limbile producatorilor de instrumente (engleza, germana).

In structura unei statii totale sunt incluse aceleasi axe, aceleasi organe principale si aceleasi miscari ale instrumentelor clasice cunoscute, la care se adauga partea electronica incorporata in aceeasi carcasa:

- axa principala VV`, care in pozitii de lucru trebuie sa fie verticala si perpendiculara, prin constructie, pe cercul orizontal (limb) in centrul lui , fiind materializata prin firul cu plumb sau fascicolul laser;

- axa secundara, H – H’ in jurul careia basculeaza luneta perpendiculara pe axa principala si pe cercul vertical (eclimetrul) in centrul lui, care devine orizontala in timpul masuratorilor. Un capat al axei secundare este marcat pe carcasa, servind astfel la determinarea inaltimii aparatului;

- axa lunetei, LL’, perpendiculara pe axa secundara, reuneste centrele optice si focarele lentilelor care compun luneta. Intersectia firului reticular orizontal (fro) cu cel vertical (frv), ca punct material, trebuie sa se gaseasca pe aceasta axa.

Modelele realizate in timp sunt numeroase,dar putin eficiente si agreate de operatori,fiind in prezent in prag de disparitie,in folosul aparaturii noi,electronice,net superioare sub toate aspectele.

5.1.4.1. Principiul masurarii electronice a distantelor

17

Masurarea propriu-zisa a distantei presupune,in linii mari si indiferent de tip, parcurgerea unor etape de lucru astefel:

- instalarea instrumentul in punctul A de exemplu, la inaltimea h masurata cu ruleta si a prismei in punctul B la inaltimea hp citita pe tija gradata

- pornirea aparatului, intrarea in programul adecvat si trecerea in memorie a corectiilor atmosferice exprimate in ppm in functie de densitatea aerului, temperatura masurata la umbra si presiunea aerului.Valoarea efectiva se preia din nomograme si se introduce manual, iar la modelele noi se deduce automat, pe baza parametrilor atmosferici masurati continuu de instrument;

- introducerea constantei prismei, inscrisa pe inelele acesteia care, odata memorata, devine constanta aditionala pentru toate valorile masurate;

- vizarea si punctarea prismei in centrul geometric al ei sau al panoului;- declansarea comenzii pentru masurare,prin actionarea tastei specifice.

Dupa o scurta asteptare, de maximum 3 secunde la peste 1.000 m, pe display, apare distanta inclinata cu 3 zecimale, dublata, dupa caz, de elementele amintite anterior. Odata cu masurarea are loc si inregistrarea in memorie. Daca uneori rezultatul nu apare afisat un mesaj de eroare arata cauza: starea bateriei, punctarea, orientarea prismei, obstacole, conditii atmosferice neprielnice etc.

5.2. Metode de ridicare topometrica

Retelele de ridicare sunt variate, fiind asemanatoare in principiu, dar diferentiate prin unele aspecte specifice. Criteriile de clasificare sunt cele clasice, folosite si in alte imprejurari.

Dupa natura determinarilor si scopul urmarit, distingem retele de ridicare:

- combinate, realizate in sistem 3D, ca cele mai frecvente, cu pozitionarea tridimensionala (x, y, z) a punctelor;

18

- planimetrice sau bidimensionale, cu puncte definite doar in planul de proiectoie prin coordonatele x, y;

- nivelitice, cu determinare unidimensionala, doar a cotelor z, specifice redarii reliefului, in care, de fapt, se da si o pozitionare in plan.

Dupa pozitia lor fata de sistemele de referinta, retelele pot fi :

- incadrate in reteaua geodezica, legate de aceasta prin punctele de capat ale drumuirilor sprijinite, sau printr-o statie comuna la cele inchise;

- independente sau libere, fara legatuara cu reteaua geodezica, admise prin exceptie in cazul unor ridicari de importanta redusa, pe suprafete mici;

Ca structura retelele de ridicare sunt diferite functie de suprafata si gradul de acoperire al terenului:

- simple, constituite dintr-o drumuire incadrata eventual din doua alaturate sau una inchisa pe punctul de plecare ;

- complexe, alcatuite din drumuiri de diferite ordine, ce se intalnesc in puncte nodale si se completeaza cu statii dublu radiate, de intersectie s.a.m.d.

Dupa instrumentul folosit in masuratori se poate vorbi de drumuiri cu statia totala si drumuiri cu instrumente clasice – in diferite combinatii, teodolit + panglica sau Bala, tahimetre clasice sau autoreductoare – si chiar determinari in sistem GPS.

5.2.1. Planimetrie

5.2.1.1. Metode de indesire. Necesitate, aparatura, rigori.

Planimetria este parte a topografiei care studiaza metodele si instrumentele necesare reprezentarii pe o harta sau pe un plan a proiectiei orizontale a obiectelor de pe suprafata Pamantului.

5.2.1.1.1. Intersectia inainte

Efectiv, prin acest procedeu se determina cu precadere punctele semnalizate dar nestationabile, cum sunt turlele bisericilor, paratrasnetele de pe cosurile fabricilor, antene si relee de transmisie bine identificabile.

19

Pozitia unor astfel de semnale existente trebuie cunoscuta deoarece sunt vizibile de la distant, ele exista si devin excenente vize de orientare, motiv pentru care sunt incluse in reteaua de sprijin.

Lucrarile de teren presupun stationarea cu aparatul in punctele cunoscute, de unde se duc vize orientate spre punctul nou. Din fiecare se vizeaza mai intai la cel putin alte doua puncte cunoscute si apoi spre punctul nou, de determinat, masuradu-se efectiv unghiurile orizontale.

Orientarea vizelor pentru calculul interesctiei s-ar putea face, teoretic, dupa o singura directie de referinta.

Pentru control si pentru a obtine o valoare mai buna, din teren se iau mai multe directii de referinta, caz in care pentru orientarea directiei, spre exemplu, s-ar lua media aritmetica sau mai corect ponderata, proportional cu lungimea vizei, a valorilor individuale.

La calculul unui punct nou, inclusiv o incadrare normala a lui in retea, se au in vedere urmatoarele recomandari teoretice:

- prioritate au vizele scurte, cand erorile de determinare sunt mai mici ;- combinatii cu directii independente in toate cadranele- perechi de vize alese, sa se intersecteze sub un unghi favorabil, cat

mai apropiat de unghiul drept;

Erorile de masurare a unghiurilor si cele de pozitie al punctelor vechi, vor provoca evident unele diferente intre coordonatele obtinute din diferite combinatii. Cand din doua interesectii, cu patru vize independente, erorile sunt inferioare tolerantei, considerata la noi 30cm, se face media; in caz contrar se continua cu noi combinatii.

Calculul efectiv se revolva pe computer cu un program simplu, bazat pe formule, cand, la comanda, se obtin toate combinatiile, di care se aleg valorilecele mai apropiate care indeplinesc conditiile amintite. In functie de aceasta se stabilesc si ponderile folosite la calculul coordonatelor definitive. La nevoie problema se rtezolva si cu un calculator de buzunar, cu memorie si linii trigonometrice, cand datele se organizeaza si formulele se parcurg sistematic.

20

5.2.1.1.2. Intersectia inapoi

Pozitia unu punct noi P se poate determina prin intersectia inapoi daca pe teren se masoara doar unghiurile orizontale, , , , formate de directiile duse spre cel putin patru puncte vechi, de coordonate cunoscute. Calculul efectiv se poate face in mai multe variante.

Practic, la determinarea prin retrointersectie se apeleaza cu precadere cand in zona apare necesitatea unui numar limitat de puncte si nu dispunem de o statie GPS. Este cazul unor ridicari popografice ce urmeaza a fi incadrate in reteaua geodezica, cand in zona de interes nu exista decat puncte cunoscute nestationabile.

Calculul propriu-zis al unei retrointersectii se poate face si pe teren, in punctul de determinat folosind, dupa dotare, un calculator de buzunar cu memorie si functii trigonometrice, un laptop sau cu statia toatala, folosind programul specific din memorie.

5.2.1.1.3. Interesectia combinata

Indesirea retelei geodezice s-a realizat in trecut prin intersectii combinate, avand in vedere precizia superioara pe care o asigura. In prezent, acest procedeu nu se mai justifica, avand in vedere necesitatea semnalizarii punctelor, volumul ridicat de munca pe teren si sporul de precizie nesemnificativ fata de intersectia inainte si inapoi. Practic, cu o statie totala – sau in lipsa, cu un teodolit – se stationeaza si se masoara aunghiurile orizontale in punctulnou P, cat si cele cunoscute , rezultand vize reciproce de mai mare incredere sau unilaterale.

Specificul metodei consta in modul aparte de calcul al orientarilor pentru ca, in final, coordonatele se obtin printr-o intersectie inainte.

In calcul, la alegerea directiilor pentru intersectii – care devin astfel intersectii inainte, au prioritate vizele reciproce, ce ofera un plus de siguranta dar nu sunt excluse nici vizele cu orientare unilaterala.

21

5.2.1.1.4. Drumuiri

In principiu, la metoda drumuirii punctele se considera inlantuite, legate intre ele prin elemente geometrice respectiv unghiuri orizontale si/sau verticale, distante si/sau diferente de nivel. Daca aceste date sunt obtinute prin masuratori topografice specifice, este posibila determinarea succesiva a pozitiei lor in cadrul unui sistem de referinta, exprimata prin coordonatele x, y, z. Totodata metoda metoda trebuie sa asigure controale partiale si o verificare finala a lucrarilor.

Clasificarea drumuirilor este dificila, intrucat ele sunt numeroase, iar criteriile ce se pot avea in vedere variante. Daca se ia in considerare spre exemplu , numai aparatura moderna respectiv statiile totale, drumuirile pot fi grupate in mai multe tipuri (A) si ordine (B) in cadrul carora se disting unele variante (C, D, E). In raport cu aceasta clasificare se impun unele precizari cu caracter general, pentru fiecare categorie in parte.

Calculul drumuirilor, ce se realizeaza in general pe calculator, si se diferentiaza dupa maniera de repartizare a erorilor de masurare. Din acest punct de vedere, indiferent de tip, drumuirile pot fi compensate empiric, semiriguros sau riguros prin MCMP, dupa modul in care se pun conditiile de control si se deduc corectiile de aplicat.

5.2.1.2. Metode de ridicare a detaliilor. Necesitate. Aparatura

5.2.1.2.1. Radieri

Cu ajutorul acestui procedeu determinăm poziţia mai multor puncte din teren bazându-ne pe un punct cunoscut (centru relativ de coordonate), în care facem staţie. De la acest punct spre cele care trebuiesc determinate se calculează distanţele şi unghiurile dintre vize şi o direcţie cunoscută (meridianul magnetic). Pentru verificarea corectitudinii radierii trebuie să închidem turul de orizont, unghiul final cumulat descriind un cerc ( 360 °sau 400g )Această metodă se numeşte “Metoda centrului de orizont”Distanţa maximă este 100-150m la metodele clasice (teodolit) şi de 300-400m la staţia totală. Această metodă presupune puncte ridicate în prealabil.

Teoretic, pozitia unui punct in plan si/sau in inaltime, data prin coordonatele sale in cadrul unui sistem de referinta aceptat, se poate obtine si prin metoda radierii. Denumita si metoda coordonatelor polare, se poate aplica oricand dintr-un punct cunoscut se poate duce o viza de referinta spre

22

un alt punct cunoscut, o viza de determinare spre cel nou pana la care se poate masura distanta. Efectiv, radierea se executa din statiile retelei de ridicare si urmareste sutele, miile sau zecile de mii de puncte caracteristice care definesc detaliile topografice de pe suprafta pe care se extind lucrarile.

In aceste conditii, metoda nu are un control direct. Unele puncte de detaliu importante sau din alt acategorie (reteau de indesire, de ridicare sau reperi fotogrammetrici) se determina prin dubla radiere, ce asigura un control si o valuare mai buna a coordonatelor.

Practic, in raport cu obiectivul de principiu formulat mai sus, distingem mai multe tipuri de radieri:

- radierea combinata 3D, ce urmareste determinarea simultana a pozitiei spatiale, tridimensionale a punctelor;

- radieri planimetrice, in sistem 2D, din care rezulta doar xi si yi;- radieri nivelitice, soldate cu cotele zi ale punctelor, la care diferenta de

nivel necesara, se deduce prin nivelment geometric sau trigonometric, la distante mici sau mari, dupa caz.

5.2.1.2.2. Drumuiri cu radieri

Măsurătorile se fac mai intâi pentru drumuire li apoi pentru radiere. Astfel, se face staţie într-un punct de drumuire, se măsoară unghiurile orizontale dinre laturilende drumuirenşi apoi din aceeaşi staţie se execută vizele către punctele de radiere. În acest fel, dintr-o singură staţie s-au facut măsurători şi pentru drumuire şi pentru radiere, deci se economiseşte timp.

Metoda de trenspunere grafică se face cu metoda clasică, riglă, echerCa aparate se folosesc Staţia totală, Tahimetrul teodolit

6. Ridicari cu metode GNSS

6.1. Principii generale

Determinarea poziţiei se referă la obţinerea în urma unor observaţii (măsurători) satelitare efectuate în puncte de interes, a coordonatelor (absolute sau relative) acestor puncte într-un sistem de referinţă bine precizat. Observaţiile satelitare constau în diverse tipuri de măsurători efectuate între receptorul satelitar aflat la sol sau în apropierea acestuia şi unul sau mai mulţi sateliţi ce evoluează pe orbite circumterestre.

23

Metodele de determinarea a poziţiei se bazează pe observaţii efectuate utilizând semnale satelitare difuzate în domeniul microundelor. Fluxul de emisie al semnalului satelitar este de regulă continuu sau poate fi prin impulsuri la intervale regulate de timp. Recepţia acestor semnale se face în mod similar.

Sateliţii au un rol activ difuzând semnale care sunt recepţionate de către instrumente (receptoare) specializate care decodifică acest semnal. După decodificarea semnalului din acesta sunt extrase informaţiile necesare determinării poziţiei receptorului.

Sistemele Satelitare de Navigaţie Globală (GNSS) sunt sisteme care permit determinarea cu precizie ridicată a poziţiei într-un sistem de referinţă geocentric, în orice punct situat pe suprafaţa terestră, în apropierea sau exteriorul acesteia, folosind sateliţi artificiali ai Pământului.

În momentul de faţă cele mai cunoscute sisteme GNSS sunt sistemele NAVSTAR-GPS (SUA) şi GLONASS (Rusia). Între cele două sisteme GNSS nu există mari diferenţe în ceea ce priveşte principiile de funcţionare şi tehnologia utilizată. Fiecare sistem include trei segmente: segmentul spaţial (sateliţii), segmentul de control (staţii de monitorizare şi control) şi segmentul utilizatorilor. Sateliţii GNSS transmit utilizatorilor informaţii de timp, informaţii de navigaţie şi mesaje de stare ale sistemului. Segmentul de control este responsabil cu menţinerea în funcţiune a constelaţiei de sateliţi, a sistemului de timp ataşat şi determinarea orbitelor sateliţilor. În prezent există şi alte ţări care intenţionează să realizeze sisteme GNSS (complementare).

6.2 Sisteme GNSS accesibile utilizatorilor civili

6.2.1. Sistemul GPS

Sistemul GPS a fost numit în momentul lansării NAVigation Satellites with Time And Ranging. Acum este cunoscut sub denumirea de Global Positioning System (NAVSTAR – GPS).

Segmentul spaţial GPS cuprinde un număr de 32 de sateliţi dispuşi pe 6 plane orbitale înclinate la 55° la o altitudine de 20230 km. Perioada de revoluţie a sateliţilor este de 11 ore şi 56 de minute. O constelaţie satelitară identică poate fi observată după o zi siderală cu 4 minute mai devreme. Constelaţia GPS este compusă din sateliţii GPS Block IIR - Replacement (înlocuiesc sateliţii GPS Block II/IIA din 1997), GPS Block IIR – M (Modernizat - introducerea unui nou semnal militar - cod M, pe ambele unde purtătoare şi a codului C/A pe a doua undă purtătoare denumit L2C), GPS

24

Block IIF- Fallow On (introducerea unui nou semnal pe o a treia frecvenţă, L5) şi GPS Block III (un nou semnal civil , codul C/A pe unda purtătoare L1). Precizia de poziţionare pentru segmentul civil a crescut de la aproximativ 100m până la 13 m prin suspendarea tehnicii SA (Selective Availability). Progrese majore se aşteaptă prin modernizarea segmentului spaţial (a treia unda purtătoare L5, codul C/A pe unda purtătoare L2 ş.a.). Sistemul de referinţă utilizat este WGS84 (World Geodetic System 1984).

6.2.1.1. Segmentele sistemului.

Segmentul spatial

Componenta segmentului cuprinde o constelatie care avea initial 24 de sateliti dispusi cate 4 in 6 plane orbitale, inclinate cu 550 fata de planul ecuatorial, care sunt plasati pe orbita la o inaltime de 20,350km, cu o perioada de revolutie de aproape 12 ore.

Generatiile de sateliti au evoluat, astfel ca satelitii Block din prima generatie, cu durata de viata de 7,5 ani, nu se mai regasesc in prezent printre cei activi aflati pe orbita. Generatiile urmatoare sunt din ce in ce mai performante sub aspectul duratei medii de viata, a semnalelor emise, a sursei de energie s.a. Cei cinci sateliti in plus fata de cei 24 initiali, intercalati intre planele orbitale, sporesc precizia de pozitionare si constituie o rezerva pentru buna functionare in cazul unor defectiuni.

Functia principala a satelitilor este dea genera si emite in permanenta semnale pe doua frecvente diferite care, receptionate la sol sa permita determinarea distantelor necesare pozitionarii punctelor. In acest scop sunt dotati cu cate patru ceasuri oscilatoare, doua cu Rubidiu si doua cu Cesiu (cu precizia de 10-15 sec/zi), microprocesor, emitator, antene pentru comunicare intre sateliti si cu statiile de la sol. Energia necesara functionarii lor este asigurata de panouri solare de diferite puteri.Modul de dispunere al satelitilor permite ca, in orice moment, in orice loc de pe glob, la o elevatie de peste 150 peste orizontala locului, indiferent de conditiile meteo, sa poata fi captate direct semnalele de la 4 la 8 sateliti si chiar mai multi in zona ecuatoriala.Semnalul transmis de un satelit este generat de un oscilator cu o frecventa de baza sau fundamentala de 10,23 MHz.

25

Segmentul de control

Cele cinci statii la sol, componente ale segmentului, se diferentiaza dupa misiunile fiecaruia:

- statia de control principala (Master Control Station) din Colorado Springs SUA, aduna datele de la statiile monitoare, calculeaza predictiile orbitelor in sistemul geocentric international si retransmite satelitilor mesajele de navigatie;

- statii monitoare (Monitor Station) in numar de patru, receptioneaza semnalele satelitilor vizibili si fac o prima procesare a datelor pe care le transmit apoi spre statia principala.

Segmentul utilizator

Segmentul utilizator este alcatuit din echipamentul GPS (receptor, antena,radio, etc.)

Segmentul utilizator receptioneaza semnalele transmise de segmentulspatial. Aceste informatii sunt cerute de segmentul utilizator pentru a determina o pozitie.

Numarul utilizatorilor civili a depasit de mult numarul utilizatorilor militari

6.2.1.2 Modul de functionare

GPS (Global Positioning System) este o constelatie de 24 sateliti ce asigura coordonate precise pentru orice punct de pe glob. Sistemul GPS foloseste satelitii si calculatoarele pentru a calcula pozitiile punctelor oriunde pe Pamant. Sistemul este operat , controlat si are ca proprietar DoD. (Department of Defense al USA).

GPS –ul se bazeaza pe masurarea distantei dintre receptor si sateliti. Distanta fata de un satelit este determinata prin masurarea timpului de parcurgere a semnalului de la satelit la receptorul GPS. Aceasta distanta este denumita si “pseudo-distanta” deoarece poate fi alterata de eroarea ceasului din receptor. Pentru determinarea momentului in care semnalul pleaca de la satelit se foloseste un semnal codificat (binar) numit zgomot pseudo-aleator.

26

Modularea se face pe faza; Codul este foarte lung si se repeta dupa un timp indelungat (codul P se repeta dupa o saptamana)

Fiecare satelit transmite coduri proprii (dupa care e identificat):

Doua coduri diferite:

- C/A – Coarse Acquisition - pentru toti utilizatorii

- P – Precision – numai pentru utilizatori autorizati (SUA)

Determinarea timpului de parcurs a semnalului intre sateliti si receptor permite determinara distantei. Teoretic, daca avem trei distante putem determina pozitia. Practic sunt necesare patru distante, deci patru sateliti.

Receptoarele GPS au un almanah programat in memorie. Alamanahul specifica unde va fi fiecare satelit la un moment dat. Este un set de parametri utilizat pentru a calcula pozitia aproximativa a fiecarui satelit. Almanahurile sunt utilizate in timpul planificarii unui proiect si pentru achizitia mai rapida a pozitiilor satelitilor. In momentul conectarii unui receptor la un satelit, se descaraca automat almanach-ul actualizat.

Orbitele satelitilor GPS sunt masurate constant de Centrul de control. Ei determina pozitia exacta a fiecaruii satelit. Masuratoarea corectata este transmisa de la Centrul de control la sateliti. Aceste corectii minore sunt apoi transmise satelitilor ca efemeride. Efemerida reprezinta un fisier de date ce contine informatii ale orbitei pentru un satelit anume (particular). Aceasta informatie este utilizata de receptoarele GPS, impreuna cu almanahul lor intern, pentru a stabili pozitia precisa a satelitului. Almanahul contine toate efemeridele. Acest lucru permite receptorului sa estimeze pozitia satelitilor inainte ca acestia sa poata fi receptionati.

Efectul Doppler -Unda emisa de o sursa de oscilatii se propaga de la sursa pâna la receptorul care o detecteaza. Prin detectarea undei se întelege masurarea unei anumite marimi caracteristice ei, de exemplu, frecventa undei. Daca sursa si receptorul sunt în repaus unul fata de celalalt, frecventa undei masurata de receptor este egala cu frecventa undei emisa de sursa. Asa se întâmpla atât cu undele sonore cât si cu cele luminoase. Daca însa sursa de oscilatii este în miscare fata de receptor, frecventa undei masurata de receptor difera de aceea a undei emisa de sursa de oscilatii. Acest fapt care se observa când sursa si receptorul sunt în miscare unul fata de celalalt, se

27

numeste efectul Doppler; acest efect este foarte important atât în stiinta cât si în tehnica. Deci pe scurt, acest efect constă în variaţia frecvenţei unei unde emise de o sursă de oscilaţii, dacă aceasta se află în mişcare faţă de receptor.

Efectul Doppler poate fi constatat atât în cazul undelor electromagnetice (inclusiv lumina), cât şi în cazul undelor elastice (inclusiv sunetul). Frecvenţa măsurată creşte atunci când sursa se apropie de receptor şi scade când sursa se depărtează de receptor.

6.2.2. Sistemul Galileo. Caracteristici generale

GALILEO va include o constelatie de 30 de sateliti plasati pe trei plane orbitale aproape circulare si inclinate la 56° fata de planul ecuatorului, inaltimea de revolutie a satelitilor fiind de 23616 Km, pentru a acoperi intreaga suprafata terestra.

GALILEO va fi primul sistem de pozitionare si navigatie prin satelit orientat spre aplicatii civile. GALILEO va permite Europei sa-si dezvolte un sistem propriu integrat de transport si sa eficientizeze astfel utilizarea unei infrastructuri tot mai depasite de cresterea cerintelor actuale. Proiectul se va desfasura la nivel european, pe de o parte prin contracte intre ASR si Agentiile Spatiale ale tarilor europene pentru definitivarea segmentelor spatiale si terestre ale sistemului GALILEO, iar pe de alta parte Comisia Europeana, care va coordona aspecte privind dezvoltarea de servicii si relatii cu utilizatorii, va pregati contracte complementare cu industria europeana.

28

6.3. Utilizarea sistemului GPS

Un aspect cheie în utilizarea sistemelor de poziţionare globală GPS în aplicaţii tot mai complexe şi diverse este precizia. Un singur receptor GPS poate asigura o poziţie cu precizie de aproximativ 5 – 15 de metri. În timp ce acesta este suficient pentru multe persoane, numeroase aplicaţii necesită o poziţionare cu o precizie mai mare. Cu ajutorul unei staţii de referinţă, unele receptoare GPS, pot atinge o precizie, în anumite condiţii de sub: 1 metru, 0,5 metri, sau chiar 1-2 cm.

Pentru funcţionalitatea sistemului este nevoie atât de un Receptor GPS – ca „Staţie de referinţă” situat la o poziţie cunoscută (numită de control sau un punct de referinţă) şi un al doilea receptor, “Rover”, situat în zona ce urmează a fi măsurată (determinată).

Informaţiile de la cele două Receptoare GPS (Rover si Control) se combină pentru a determina poziţia de Rover, cu acurateţea mai sus amintită. Avantajul existenţei unei Staţii de referinţă rezidă din potenţialul nelimitat de utilizatori şi aplicaţii la care serveşte, atât din punct de vedere practic cât şi economic, datorită faptului că primeşte şi stochează datele transmise de sateliţi, respectiv gestionează datele şi le face disponibile pentru utilizatorii GPS. Accesarea datelor se poate face în două moduri:

înregistrare şi stocarea datelor GPS pentru “post de procesare”, datele fiind plasate pe site-uri web, utilizatorii având acces prin Internet;

transmiterea datelor pentru utilizarea în timp real, accesul la date realizându-se cu ajutorul unor modemuri radio sau GSM.

Pentru modul de “post de procesare” a datelor, tipul de fişier mai comun este RINEX (Receiver Independent Exchange), în timp ce pentru datele obţinute în timp real datele pot fi furnizate în mai multe formate (RTCM, CMR).

29

6.3.1.Receptoarele GPS. Descriere generala, clase de receptoare GPS

- Receptoare de navigatie terestra: masuratori de pseudodistante.Precizie : zeci de milimetri.

- Receptoare geodezice: masuratori de pseudodistante si faza (8-12 canale, doua frecvente si cod P). Precizie de milimetri.

Tipuri de GPSÎn funcţie de precizia oferită, GPS-urile se pot clasifica în 3 clase

principale:-GPS-uri pentru navigaţie-turism,-GPS-uri topografice-GPS-uri geodezice

Cei mai importanţi furnizori de GPS-uri sunt Trimble, Leica, Garmin, Scorpio.

6.3.2. Parametri care determina acuratetea masuratorilor

Posibilele surse de erori care afectează acurateţea măsurătorilor GPS sunt următoarele:

Erori ale ceasurilor sateliţilor şi efemeridelor (date referitoare la poziţia sateliţilor)

Obstrucţionarea semnalului la trecerea prin ionosferă şi troposferă

Raportul semnal-zgomot Efectul mutipath (de reflexie) a semnalului din cauza a diverse

obiecte reflectoare aflate în apropierea antenei GPS în momentul efectuării măsurătorilor

Erori umane: erori ale segmentului de control, proceduri greşite de efectuare a măsurătorilor, erori la procesarea la birou a datelor

Erori determinate de geometria sateliţilor – DOP (dilution of precision) – atenuarea preciziei. DOP este determinat de 4 factori:- PDOP = Position Dilution Of Precision (3-D)- HDOP = Horizontal Dilution Of Precision (Latitude, Longitude)- VDOP = Vertical Dilution Of Precision (Hauteur)- TDOP = Time Dilution Of Precision (Temp)

30

Pentru aprecierea preciziei se foloseşte în mod curent indicatorul PDOP. O valoare mai mica de 4 a acestui factor indică o poziţionare foarte bună a sateliţilor.

6.3.3. Ridicări (determinarea coordonatelor) cu GPS-ul

6.3.3.1. Măsurători independente

O măsurătoare este independentă (sau absolută) atunci când se măsoară coordonatele cu un singur GPS fără a se folosi corecţie diferenţială din alte surse pentru corectarea poziţiei.

6.3.3.2. Măsurători diferenţiale (DGPS). Surse de semnal diferenţial. Sistemul RomPos

Măsurătorile diferenţile presupun faptul că 2 sau mai multe receptoare GPS măsoară în acelaşi timp acelaşi semnal şi respectiv aceleaşi erori. Semnalul înregistrat de către un receptor mobil este corectat cu semnalul provenit de la un receptor fix ale cărui coordonate sunt cunoscute cu mare precizie. Corecţiile diferenţiale se pot aplica în timp real sau în postprocesare.

Corecţiile diferenţiale se pot aplica în mai multe moduri:

1. cu staţie de bază : un GPS este folosit ca staţie bază, respectiv este fixat pe un punct de coordonate cunoscute cu mare precizie.2. staţii terestre fixe (permanente): GPS-ul primeşte corecţie diferenţială în timp real prin unde radio sau fişierele de corecţiei se pot descarca şi aplica ulterior3. corecţie cu semnal de la sateliţi specializaţi:- WAAS (SUA) Wide Area Augmentation System (4 sateliti)- EGNOS - European Geostationary Navigation Overlay Service (UE 3 sateliti)- MSAS – Multi-Functional Satellite Augmentation System (Japonia - 2 sateliti)

● Proiectul ROMPOS – Sistemul românesc de determinare a poziţiei, oricărui obiect din România va putea fi determinată cu o precizie de ordinul

31

centimetrilor., foloseşte sistemele globale de navigaţie prin sateliţi GNSS – Global Navigation Satellite System, ceva asemănător „fratelui” mult mai bine cunoscut, banalul GPS. Sistemul Rompos va include trei servicii: DGNSS – Differential Global Navigation Satellite System, RTK – Real Time Kinematic şi Geo – Geodetic. Primele două asigură datele necesare poziţionării de precizie în timp real iar cel de-al treilea asigură poziţionarea în mod postprocesare. Rompos se bazează pe o reţea de peste 50 de staţii GNSS permanent interconectate, care furnizează înregistrări oferite de mai multe reţele de sateliţi: GPS, Glonass şi, în viitor, Galileo, sistemul european de sateliţi. Serviciile extrem de performante oferite de Rompos sunt utile mai ales în domeniul geodeziei, a cadastrului, fotogrametriei, topografiei, cartografierii, GIS - sisteme informatice geografice dar şi în alte activităţi în care se doreşte determinarea cu precizie a poziţiei pe baza sistemelor de navigaţie prin satelit. În plus, serviciile Rompos se pot aplica cu mare succes în domeniul navigaţiei terestre, maritime şi fluviale, în managementul dezastrelor, în punerea în practică a serviciilor de căutare şi salvare, meteorologie. Rompos este rezultatul participării României la un proiect european de implementare a unui serviciu de poziţionare standardiuzat, denumit EUPOS – European, Position Determination System

6.3.3.3. Metode de ridicare.

Metodele de ridicare cu GPS-ul se pot clasifica în următoarele 3 categorii:

- ridicări statice: se staţionează cu GPS-ul pe un fix diferite intervale de timp, în funcţie de precizia dorită;

- ridicări cinematice: se efectuează măsurători în mişcare (GPS-ul este montat pe o maşină sau operatorul se deplasează pe jos cu GPS pornit etc).;

- ridicări pseudocinematice: Această metodă este de fapt o îmbinare a primelor două metode. Operatorul se deplasează cu receptorul GPS din punct în punct pe traseul dorit, în fiecare punct staţionându-se o anumită perioadă de timp. Această metodă este cea mai indicată în cazul utilizării GPS-ului în pădure.

32

Bibliografie :

1. Sef lucrari : Vladimir Gancz – Notiuni de curs

2. Notiuni de Cartografie – Elemente de curs, Universitatea ‘Al Ioan Cuza’ Facultatea de Geografie si

Geodezie din Iasi

2. N. Bos ; O. Iacobescu – Topografia Moderna

33