Geodezie satelitara

Sinteze curs

1.Subiectul geodeziei satelitare

Helmert 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 GPS

b)Metode spatiu spre pamant

-altimetric radar

-spaceborne laser

-radiometrie satelitara

c)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

www.referat.ro

-1970-1980 proiecte stiintifice -1980-1990 implementarea tehinicii satelitare,faza utilizarii operatoare a tehnicilor -precizia tot mai crescuta a observatiilor

International Earth Rotation Service,IERS

-serviciul international de rotire al pamantului

-initiat in 1987

-dezvolta cadrul de referinta ceresc international

International 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 echipamentului

a)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

-legatura intre diferite date geodezice existente

-legatura dintre datele geodezice nationale si o data geodezica globala

b)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 scurte

c)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 pamantului

d)Geodezie plana si aplicata(topografie)

-instalarea unor retele speciale pentru aplicatii ingineresti

-instalarea reperilor fotogrammetrici si teledetectie

-pozitionarea camerelor fotogrammetrice

e)Geodezie marina si navigatie

-navigarea precisa a vehiculelor terestre, aeriene si marine

-pozitionarea precisa in hidrologie,geologie marina si geofizica

-conexiunea si controlul dimensiunilor

f)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 geodezica

In orice punct de pe suprafata pamantului se pot observa aceleasi stele,proiectate pe o

cupola

Proprietati:departarea fata de pamant:cea mai apropiata costelatie este la 4x1013

km

Directiile 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 verticala

Zenitul-punctul unde suprafata locului inteapa suprafata terestra

Nadir-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)

6. Sisteme de coordonate carteziene:

Sistemul de coordonate bidimensional: Un sistem de coordonate cartezian n dou dimensiuni este definit de obicei de dou axe n unghi drept una cu cealalt, formnd un plan. Axele sunt de regul definite ca fiind perpendiculare una pe cealalt. Toate punctele dintr-un sistem de coordonate cartezian luate mpreun formeaz un aa-numit plan cartezian. Punctul de intersecie a axelor se numete origine i se noteaz cu O. Axele x i y definesc un plan denumit planul xy. Pentru a specifica un anume puncte pe un sistem de coordonate bidimensional, se indic nti unitatea x (abscisa), urmat de unitatea y (ordonata) de forma (x,y), pereche ordonat. Sistemul de coordonate n trei dimensiuni: Sistemul de coordonate carteziene n trei

dimensiuni furnizeaz cele trei dimensiuni fizice ale spaiului lungime, lime i

nlimile. Cele trei axe carteziene care definesc sistemul sunt perpendiculare dou cte dou. 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

stereo70

xxxxxxx

7.Sisteme si cadre de referinta conventionale inertial(CIS)

Sisteme si cadre de referinta inertiale

sistemele 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 polare

Sisteme 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

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 si -latitudinea astronomica ,este unghiul format de verticala punctului P cu planul geoidului

-longitudinea astronomica ,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 forta

Sistemul 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 ceasornic

Sistemul de coordonate global elipsoidal

Se 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 geodezica

Parametrii geometrici ai elipsoidului sunt:

-semiaxa mare a

-turtirea f= a

ba

-prima excentricitate 2

222

a

bae

-relatiile dintre aceste marimi sunt:

b=a(1-f)

e2=2f-f

2

1-e2=(1-f

2)

-adoptarea unui ellipsoid ca sistem de referinta este dicatata de modelul curbatal 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 H

h=N+H

H=h-N

N-se obtine prin adoptarea unui geoid

h-se determina din observatiile satelitare

-forma fizica a pamantului este aproximata de suprafata matematica a elipsoidului de

rotatie

-cel mai nou model de geoid EGM96si EGM97

Setul 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 geodezica

Separarea 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 WGS

WGS 84-sistem de referinta terestru conventional(CIRS)

-este numele unui cadru de referinta geocentric global si a unei colectii de modele fizico-

matematice

Caracteristicile elipsidului:

-axa semi-majora-a=6378137m

-turtirea f=1/298,257223563

-viteza unghiulara =7,292115x10-5 rad -constanta gravitationala geocentrica GM=398600,4418 cm

3

Sistemul WGS 84

este 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 carteziene

2)coordonate elipsoidale

3)coordonate cartografice

Parametrii: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

-sistemul de referinta spatial European neambiguu(precis)poate fi descries ca un CCRS

Se imparte in 2 sisteme:

a)Sistemul de referinta terestru European(ETRS):

-datum geodezic ETRS89

-sistem de coordonate elipsoidal/proiectat UTM

b)Sistemull de referinta vertical European(EVRS)

-datum vertical(NAP)

-inaltimi gravitationale;raportari numerice geopotentiale si inltimi nominale

Sistemul 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,9

o,15

o,21

o etc

-latitude of origine- 0o originea axei nord respective sud de ecuator

-false northing

-false easting

-scale factor at origine

Sistemul EUREF

sistemul de referinta spatial european.

sistemul de proiectie universal transfer mercator UTM

Tipul 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)

19.Timpul.Generalitati

In 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 inertial

2.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

miscarii

3.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

--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 primavera

GMST-GAST=cos LMST-GMST=LAST-GAST=

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

secunde

UTC=TAI-nx(1s)

22.Timpul efemer,timpul dinamic,timpul terestru

-este raportata la originea sistemului solar

Timpu 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 () 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

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 solara

Distributia 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- 2f

nc e unde c=40,3

26. Semnalelesatelitare care sunt recepionate sub un unghi de elevaie mai mic, sufer refracii mai puternice, datorit traseului lor mai lung prin ionosfer, fa de semnalele satelitare recepionate din zenit. n condiii normale, influena refraciei ionosferice asupra semnalelor recepionate la elevaia de 15 este de cca. 2,5 ori mai puternic, dect asupra semnalelor recepionate din zenit (Wanninger 1995). Coninutul de electroni n ionosfer i perturbaiile ionosferice ating un maxim n perioada cu activitate solar maxim. Activitatea solar are un caracter ciclic i se repet la cca. 11 ani. Cercetrile recente au dovedit o coresponden ntre activitatea solar i fenomenele care au loc n ionosfer. Refracia ionosferic influeneaz poziionarea relativ n dou moduri: - genereaz erori n coordonate, cnd msurtorile sunt efectuate pe o singur frecven; - ngreuneaz rezolvarea ambiguitailor N (numrul ntreg de lungimi de und pe traseu satelit-receptor) i rezolvarea ntreruperilor msurtorilor de faz (cycle-slips), la msurtorile pe dou frecvene.

27 Troposfera, stratul de la suprafaa Pmntului pn la cca. 50 km

nlime, este un mediu nedispersiv pentru microunde, iar efectul ei asupra propagrii semnalelor satelitare este n mare msur controlat de modelele atmosferice. n poziionarea relativ, prin algoritmul de prelucrare diferenial, reziduurile efectului acestei refracii nu depete civa ppm, chiar pentru baze foarte 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 Kepleriana

Prima 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.

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, rA

Ks=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 pseudodisntatelor

Avantaje:

-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 dezvoltare

Blocul 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 banda

L2-120x10.20MHz 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.

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. Receptoare

Clasificare : Idupa procesare

1.-procesare de semnal dependenta de cod

-procesare fara cod

-procesare semi-independenta de cod

2.-cod C/A

-cod C/A+L1

-cod C/A+L1+L2

-cod C/A+L1+L2+P

II. 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. receptoarelor

Noile 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.

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=cTi

Pri=((Xi-XB)2+(Yi-YB)2+(Zi-ZB)2)1/2+cdtu

unde 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 faza

delta 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 parametrilor

Combinatii 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 diferit

Eliminarea erorilor datorate timpului

-2 receptoare i,j; 2sateliti p,q; epoca t2; pozitia 2 a satelitilor p,q

8 masuratori de pseudositante

Diferentele 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 celalalt Diferentele 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 L=L1-L2 =86.2cm Narrow lane L=L1+L2 =10.7cm -ionosferic free signal(semnal liber de ionosfera)

2

LLLo

LLLi

49.Strategii de compensare si concepte de program

Toate 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 riguros

Compensarea de statie unica furnizeaza coordinate WGS84

Baseline.Operatiile de la doua receptoare se opereaza simultan,sunt procesate intr-o

compensare combinata.Rezulta componentele X, Y, Z

50.Concepte de matode rapide cu GPS

Consideratii de baza

Trebuie determinate ambiguitatile.Erorile trebuie sa fie mici.Functioneazapt distante

mici-15 m,20m

Clasificare:

-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 sateliti

Cel 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;postprocesare

Principala problema:stabilirea ambiguitatilor:

-masuratori pe un punct cunoscut

-schimbarea antenei

-determinarea unui vector cunoscut

Trebuie effectuate masuratori simultane spre aceeasi sateliti(cel putin 5)

54.Erori si corectii in geodezia satelitara

Consoderatii de baza

Sistemul de refrinta geocentric nu este inertial.

Mecania newtoniana nu este stricat aplicabila ,iar semnalele nu se propaga in vid

Este necesara corectarea coordonatelor pentru:

-rotatia pamantului

-efectele relative

-efecte de propagare ionosferica sau troposferica

-modelarea unei orbite perfecte

-efectele traiectoriei multiple

Precizia de masurare a distantei pana la satelit 10 m teoretic

55.Geometria de satelit

Pozitionarea GPS deinde de:

-acuratetea unei singure determinari

-configuratia geometrica a satelitilor utilizati

Dilution of precision(dilutia preciziei)

Pdop pt pozitionare 3D

Toate formeaza GPDOP

Pdop=1\V

V-volumul unui tetraedru format din pozitiile satelitului si utilizatorului

56.Multipath.Traiectorie multipla

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 semnalului

In 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 oscilatorului

Centrul 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/dubla

Capacitatea sistemului de a furniza avertismente=integritatea sistemului.

60.GPS diferential

Pozitioanrea 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 dz

RTK(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 observare

Datele almanac pentru toti sateliti disponibili

Date almanac:

-nr de indettificare

-starea de sanatate

-excetricitatea orbitei

-radacina patrata a semiaxei majore

-saptamana GPS

-corectii de timp

Pot 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

-tipul intrumentului

-capacitatea softului

Trebuie rezolvate ambiguitatile si obtinute o solutie.In conditii logistice diferite se

recomnada marimea timpului de observare.244=>cateva zile-retele fundamentale

15-30 min=>masuratori ingineresti

62.Aspcte practice in observatiile pe teren

Observatiile 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 obstructiilor

Marcarea 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 design

3 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 simultan n - nr de statii

m nr de statii cu mai mult de o observatie in doua sesiuni diferite s- nr de sesiunii

r(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 :

mr

mnS

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.

64.Aplicatii posibile si exemple de observatii GPS

Domenii associate:

-topografie,masuratori de control

-geodinamica

-determinari de altitidine

-fotogrametrie

-navigatia marina

-geodezie marina si glaciala In 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 cotei

Coordonatele 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 cota Elipsoidala.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/Glonass

Sunt sisteme aflate sub control militar sin nu indeplinesc cerintele pentru navigatie.

Pentru sporirea eficacitatii au fost implementate sisteme complementare de satelit:

WAAS SUA; EGNOS EUROPA

Exista 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

-este un sistem civil.

Powered by http://www.referat.ro/

cel mai tare site cu referate