Συνόρθωση και διαχρονικός έλεγχος του δικτύου METRICANET με μετρήσεις GNSS

Transcript

1 TEXNIKH ΕΚΘΕΣΗ ΦΑΣΗ A - ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ ΠΕ1 περιόδου ( ) ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Συνόρθωση και διαχρονικός έλεγχος του δικτύου METRICANET με μετρήσεις GNSS (Κωδικός Έργου ΕΠΙΤΡ. ΕΡΕΥΝΩΝ ΑΠΘ: 92545, έναρξη , διάρκεια δύο (2) έτη, λήξη ) Φορέας ανάθεσης: METRICA A.E Ανάδοχος: ΑΠΘ - Επιστημονικός Υπεύθυνος καθηγητής Α. Φωτίου Ερευνητική Ομάδα ΑΠΘ (Ε.Ο ΑΠΘ) : Α. Φωτίου, Δ. Ρωσσικόπουλος, Χ. Πικριδάς ΑΠΘ - Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Τομέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας, Πανεπ. Θυρίδα Θεσσαλονίκη τηλ , κιν afotiou@topo.auth.gr Προς METRICA A.E, Γκινοσάτη 88Α, Μεταμόρφωση Αττικής, Τ.Κ υπόψη: Διευθύνοντος Συμβούλου, κ. Ε. Σκάσση e.skassis@metrica.gr Σύμφωνα με τη Σύμβαση του Ερευνητικού Προγράμματος, υποβάλλεται το 1 ο Παραδοτέο - Πακέτο Εργασίας (ΠΕ1) της Φάσης A και της περιόδου Η παρούσα Τεχνική Έκθεση αφορά: Συλλογή δορυφορικών δεδομένων από υπάρχοντες και νεοϊδρυόμενους μόνιμους σταθμούς του δικτύου METRICANET καθώς και από μόνιμους σταθμούς του ελλαδικού χώρου και του ευρωπαϊκού δικτύου EPN και IGS. Προεπεξεργασία μετρήσεων, ομαδοποίηση της επεξεργασίας επίλυσης και ποιοτικοί έλεγχοι. Προσδιορισμός συντεταγμένων των νεοϊδρυθέντων σταθμών του δικτύου και έλεγχοι. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 1

2 1. Εισαγωγή Η διαδικτυακή ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ ΜΕTRICA A.E και Ε.Ο ΑΠΘ είναι συνεχής χωρίς ιδιαίτερα προβλήματα. Η συλλογή των δεδομένων για το δίκτυο METRICA-AUTH καθώς και η οργάνωση ταξινόμηση και παρακολούθηση των αρχείων είναι συνεχής. Aπό τον Ιούνιο 2016 μέχρι τον Φεβρουάριο του 2017 εντάχθηκαν στο δίκτυο νέοι μόνιμοι σταθμοί αναφοράς. Συγκεκριμένα: εντάχθηκαν στο δίκτυο οι σταθμοί στην Σύρο και στην Κομοτηνή οι οποίοι επαναλειτούργησαν σε νέες θέσεις. Επίσης, πραγματοποιήθηκε εγκατάσταση και ένταξη νέου σταθμού στο Νέο Μαρμαρά Χαλκιδικής, ο οποίος ανήκει στο δίκτυο ΕΡΜΗΣ της ερευνητικής ομάδας (Ε.Ο) του ΑΠΘ. H E.O/ΑΠΘ προχώρησε σε νέα επεξεργασία και προσδιορισμό συντεταγμένων των νεοϊδρυθέντων σταθμών του δικτύου MetricaNet στο πλαίσιο αναφοράς IGS08/ITRF08 καθώς και σε νέα ένταξή τους στο HTRS07. Το αναθεωρημένο δίκτυο METRICA, αποτελείται από ενενήντα (98) σταθμούς, ενώ προβλέπεται και περαιτέρω επέκταση-αναθεώρηση με την εγκατάσταση πέντε νέων σταθμών. Η συνολική σημερινή εικόνα του δικτύου απεικονίζεται στο Σχήμα 1. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 2

3 Σχήμα 1. Οι μόνιμοι σταθμοί του δικτύου METRICAΝΕΤ (Φεβρουάριος 2017). ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 3

4 2. Συνεχής παρακολούθηση της ποιότητας επίλυσης και εκτίμησης συντεταγμένων του δικτύου MetricaNet SmartNet Greece. Η Ε.Ο/ΑΠΘ από τα μέσα Σεπτεμβρίου 2014 λειτουργεί ένα πρότυπο κέντρο ανάλυσης δορυφορικών δεδομένων - GNSS Analysis Center - με κύριο σκοπό την παραγωγή τροποσφαιρικών προϊόντων αλλά και άλλων προϊόντων, όπως συντεταγμένες, ταχύτητες μετακίνησης, ιονοσφαιρικές παράμετροι κ.ά. Η επεξεργασία γίνεται με τη χρήση του λογισμικού BERNESE v5.2, με βάση τις δυνατότητες που παρέχει η νέα έκδοση και που έχουν αναφερθεί σε προηγούμενες Τεχνικές Εκθέσεις. Oι παράμετροι επεξεργασίας είναι σύμφωνες με τα πρότυπα, που ορίζονται από την αντίστοιχη αρμόδια επιτροπή, για την επίλυση δεδομένων GNSS από τα κέντρα ανάλυσης που λειτουργούν στην Ευρώπη. H μηχανή επεξεργασίας (processing engine) λειτουργεί σε περιβάλλον UNIX και η ομαλή της λειτουργία ελέγχεται σε καθημερινή βάση με ειδικό λογισμικό που εγκαταστάθηκε επίσης στον Εξυπηρετητή-Server της Ε.Ο. Όπως έχει αναφερθεί και σε προηγούμενες εκθέσεις, στην επίλυση-συνόρθωση του δικτύου συμμετέχουν αρκετοί σταθμοί του δικτύου EUREF και της IGS (International GPS Service) και κατά συνέπεια ο συνεχής ποιοτικός έλεγχος καθώς και η καθημερινή επίλυση να απαιτεί αρκετό υπολογιστικό φόρτο. Πιο συγκεκριμένα, το σύνολο των μόνιμων σταθμών ξεπερνά τους 140 με συνεχή αύξηση λόγω της επέκτασης του δικτύου MetricaNet. Για το λόγο αυτό η Ε.Ο/ΑΠΘ έχει ομαδοποιήσει την ταυτόχρονη επεξεργασία σε επιμέρους τμήματα (Clusters) με σκοπό την αποδοτικότερη χρονική επεξεργασία με κατάλληλη αντιστοίχηση των μόνιμων σταθμών στους επιμέρους πυρήνες της κύριας μονάδας επεξεργασίας (Main Processing Unit). Στο Σχήμα 2 απεικονίζεται η ομαδοποίηση των σταθμών του MetricaNet κατά την διάρκεια της ταυτόχρονης επίλυσης του δικτύου. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 4

5 Σχήμα 2. H ομαδοποίηση των σταθμών του δικτύου METRICA κατά την διάρκεια της ταυτόχρονης επεξεργασίας. Για την επεξεργασία συνόρθωση, το δίκτυο επιλύθηκε αρχικά για κάθε μια ημέρα ξεχωριστά (session solution) και στην συνέχεια συνορθώθηκε για όλες τις περιόδους (multi-session solution), πάντα με το λογισμικό BERNESE GPS SOFTWARE v.5.2 (λεπτομέρειες για τις επιλογές του software δόθηκαν σε προηγούμενες Εκθέσεις). Στο Σχήματα 3 και 4 δίνονται ενδεικτικά ορισμένες ποιοτικές παράμετροι για την επίλυση του δικτύου MetricaNet και ιδιαίτερα για βάσεις που συμπεριλαμβάνουν και τους νέους σταθμούς του δικτύου. Πιο συγκεκριμένα, δίνεται το ποσοστό επίλυσης των ασαφειών φάσεις για τη βάση Άφυτο-Μαρμαρά σε περίοδο για τις ημέρες 28 έως 30 Ιανουαρίου 2017 (πρώτες ημέρες λειτουργίας του νέου σταθμού του Μαρμαρά). Το ποσοστό επίλυσης ήταν κατά μέσο όρο στο 87%, τιμή που θεωρείται αρκετά υψηλή. Αντίστοιχα, στο Σχήμα 4 απεικονίζεται η ακρίβεια προσδιορισμού τους ύστερα από την επίλυση των ασαφειών φάσης. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 5

6 Σχήμα 3. Ποσοστό επίλυσης ασαφειών φάσης. Βάση Άφυτος-Μαρμαράς. Σχήμα 4. Ακρίβεια προσδιορισμού μήκους βάσης. Βάση Άφυτος-Μαρμαράς Στα Σχήματα 5 και 6 δίνονται για τις βάσεις Ξάνθη-Κομοτηνή και A.Νευροκόπι-Κομοτηνή η ακρίβεια προσδιορισμού τους ύστερα από την επίλυση των ασαφειών φάσης. Τα αποτελέσματα που αναφέρονται συμπεριλαμβάνουν και τους νέους σταθμούς του δικτύου. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 6

7 Σχήμα 5. Ακρίβεια προσδιορισμού μήκους βάσης. Βάση Ξάνθη-Κομοτηνή. Σχήμα 6. Ακρίβεια προσδιορισμού μήκους βάσης. Βάση A.Νευροκόπι-Κομοτηνή. Κατά την επίλυση της κάθε περιόδου (session solution) δεν αντιμετωπίστηκε κανένα πρόβλημα όσον αφορά την ποιότητα των δεδομένων και των αποτελεσμάτων. Επιπλέον, η εσωτερική ακρίβεια προσδιορισμού των επιπλέον σταθμών του δικτύου METRICANET στο πλαίσιο αναφοράς IGS08 μπορεί να εκφραστεί από τις εκτιμήσεις των τυπικών αποκλίσεων των σφαλμάτων. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 7

8 3. Ένταξη των νέων σταθμών του δικτύου MetricaNet SmartNet Greece στο σύστημα HTRS07. Ο προσδιορισμός των συντεταγμένων στο σύστημα HTRS07 ακολούθησε τη γνωστή μεθοδολογίας ένταξης, κάνοντας χρήση του πεδίου ταχυτήτων,το οποίο η Ε.Ο/ΑΠΘ έχει ήδη αναπτύξει και ανακοινώσει σε διεθνή επιστημονικά συνέδρια, π.χ. EUREF, IAG, IUGG. Το πεδίο ταχυτήτων, συνεχώς βελτιούμενο από την Ε.Ο, αποτελεί ένα μέσο έκ των ων ουκ άνευ για μια αξιόπιστη επίλυση ενός πανελλαδικού δικτύου μόνιμων σταθμών GNSS και κατ επέκταση για όλες τις εφαρμογές GNSS που έπονται. Από τους συνεχείς ελέγχους που πγραγματοποιεί η Ε. Ο. το πεδίο ταχυτήτων που χρησιμοποιεί παρουσιάζει υψηλό βαθμό αξιοπιστίας για όλες τις σχετικές εφαρμογές. Οι τελικές συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών στο IGS08/ITRF08, δίνονται στον Πίνακα 1. LOCAL GEODETIC DATUM: IGS08 NUM STATION NAME X (M) Y (M) Z (M) KOM ***** ***** ***** MARM ***** ***** ***** SYR ***** ***** ***** Πίνακας 1. Συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών στο IGS08/ITRF08. (* μη δημοσιεύσιμα) Στον Πίνακα 2 που δίνονται ενδεικτικά για το νέο σταθμό (MARM) στο Νέο Μαρμαρα Χαλκιδικής, η ακρίβεια και οι παράμετροι του μετασχηματισμού ένταξης, σύμφωνα και με τον προσδιορισμό των αντίστοιχων συντεταγμένων από γειτονικούς σταθμούς που χρησιμοποιήθηκαν στην επίλυση. Σταθμός ΜΑRM Μαρμαράς Ν.Χαλκιδικής TRANSFORMATION IN EQUATORIAL SYSTEM (X, Y, Z): ΤRANSFORMATION IN EQUATORIAL SYSTEM (X, Y, Z): RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS AFY0 A A DUTH A A ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 8

9 33 IOAN A A LEMN A A SERR A A THS1 A A RMS / COMPONENT MEAN MIN MAX NUMBER OF PARAMETERS : 7 NUMBER OF COORDINATES : 18 RMS OF TRANSFORMATION : 2.55 MM PARAMETERS: TRANSLATION IN X : MM TRANSLATION IN Y : MM TRANSLATION IN Z : MM ROTATION AROUND X-AXIS: " ROTATION AROUND Y-AXIS: " ROTATION AROUND Z-AXIS: " SCALE FACTOR : MM/KM Πίνακας 2. Τα στοιχεία του 3-παραμετρικού μετασχηματισμού ομοιότητας. Σταθμός Mαρμαρά Ν. Χαλκιδικής. Σύμφωνα και με τον Πίνακα 2, το μέσο τετραγωνικό σφάλμα (rmse) του μετασχηματισμού είναι 2.55 mm και το rms των επιμέρους εκτιμήσεων των σφαλμάτων (residuals) ανά συνιστώσα είναι 2.31 mm, 2.43 mm και 1.77 mm) στο τοποκεντρικό γεωδαιτικό σύστημα (North, East, Up). Τα παραπάνω αποτελέσματα είναι πλήρως ικανοποιητικά και αναμενόμενα καθώς εμπεριέχονται μέσα στα όρια ακρίβειας προσδιορισμού θέσης των σταθμών GNSS του δικτύου METRICANET. Οι συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών του δικτύου METRICANET στο HTRS07, δίνονται στον Πίνακα 3. LOCAL GEODETIC DATUM: HTRS07 NUM STATION NAME X (M) Y (M) Z (M) 1 KOM ***** ***** ***** 2 MARM ***** ***** ***** 3 SYR ***** ***** ***** ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 9

10 Πίνακας 3. Συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών στο HTRS07. (* μη δημοσιεύσιμα ) 4. Συμπεράσματα Στο δίκτυο MetricaNet-SmartNet Greece εντάχθηκαν τους τελευταίους δέκα μήνες τρεις νέοι μόνιμοι σταθμοί, ώστε συνολικά το δίκτυο να αποτελείται από ενενήντα οκτώ (98) σταθμούς. Οι νέοι σταθμοί του δικτύου προσδιορίστηκαν με την αναμενόμενη υψηλή ακρίβεια και με τη χρήση του μοντέλου ταχυτήτων μετακίνησης της Ε.Ο του ΤΑΤΜ-ΑΠΘ καθώς και της τελευταίας έκδοσης του λογισμικού BERNESE GNSS Software Ver Οι δυνατότητες παρακολούθησης και επεξεργασίας/επίλυσης του δικτύου από την Ε.Ο. είναι ισοδύναμες με τις αντίστοιχες των Ευρωπαϊκών και Διεθνών Υπολογιστικών Κέντρων. Η ένταξη των νέων σταθμών στο σύστημα HTRS07 του Hepos έγινε με ακρίβεια καλύτερη των 5 mm συνεχίζοντας την ικανοποίηση της πλήρους και με υψηλή ακρίβεια συμβατότητας του δικτύου MetricaNet με όλα τα διεθνή και ελληνικά πλαίσια και συστήματα αναφοράς. Συνεπώς η ένταξη συνολικά του δικτύου στο ισχύον γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς ΕΓΣΑ87 ακολουθεί την αναμενόμενη και αποδεκτή ακρίβεια του ΕΓΣΑ87. Ποιοτικοί έλεγχοι που πραγματοποιούνται από την Ε.Ο. και για τις εφαρμογές NRTK επιβεβαιώνουν και πιστοποιούν την απαιτούμενη ακρίβεια που παρέχει το δίκτυο MetricaNet- SmartNet Greece. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ Α Φάση 2017 Σελίδα 10