Nέα επίλυση και ποιοτικός έλεγχος του δικτύου METRICANET με μετρήσεις GNSS

Transcript

1 TEXNIKH ΕΚΘΕΣΗ ΦΑΣΗ Α - ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ ΠΕ1 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Nέα επίλυση και ποιοτικός έλεγχος του δικτύου METRICANET με μετρήσεις GNSS (Κωδικός Εργου ΕΠΙΤΡ. ΕΡΕΥΝΩΝ ΑΠΘ: 89926, έναρξη , διάρκεια ένα (1) έτος, 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 Α. Ειδικότερα η παρούσα Τεχνική Έκθεση αφορά στα εξής: Ανταλλαγή δεδομένων μέσω του διαδικτύου και σε πραγματικό χρόνο. Συλλογή δορυφορικών δεδομένων από υπάρχοντες και νέους μόνιμους σταθμούς του δικτύου METRICANET καθώς και από άλλους μόνιμους σταθμούς του ελλαδικού χώρου και του ευρωπαϊκού δικτύου EPN. Προκαταρκτικοί προσδιορισμοί θέσης ή και ταχύτητας για τους νέους σταθμούς του δικτύου METRICANET. Εφαρμογή δικτυακών τεχνικών ΝRTK σε διάφορα σημεία του ελλαδικού χώρου, συγκρίσεις και ακρίβειες.

2 1. Εισαγωγή Η διαδικτυακή ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ ΜΕTRICA A.E και Ε.Ο ΑΠΘ είναι συνεχής και δεν παρουσιάζει ιδιαίτερα προβλήματα. Σημειώνουμε ότι ο μόνιμος σταθμός VERI (Βέροια) της Ε.Ο ΑΠΘ είναι εκτός λειτουργίας από τον Σεπτέμβριο του 2013 λόγω βλάβης της μητρικής πλακέτας του δέκτη. Επίσης κάποιοι μόνιμοι σταθμοί του δικτύου METRICANET GNSS βρίσκονται στο στάδιο της αντικατάστασης και επαναλειτουργίας τους. Η συλλογή των δεδομένων για όλο το δίκτυο METRICA-AUTH και η οργάνωση ταξινόμηση των αρχείων είναι συνεχής. Aπό τον Ιούλιο 2013 έως και τον Ιανουάριο 2014 εντάχθηκαν τρεις νέοι μόνιμοι σταθμοί αναφοράς στο δίκτυο, στα Γρεβενά (GREV, σε συνεργασία με την ΕΟ ΑΠΘ), στην Ηγουμενίτσα (IGOU) και στο Κοπανάκι του Νομού Mεσσηνίας (ΚΟΡΑ). Για τους τρείς νέους σταθμούς και για έναν ακόμα σταθμό που επανατοποθετήθηκε σε γειτονική θέση (GODE), προσδιορίστηκαν με αντίστοιχες επιμέρους συνορθώσεις οι συντεταγμένες τους και με πρόγνωση οι ταχύτητές τους. Οι σταθμοί αυτοί θα επαναπροσδιοριστούν στην συνολική επίλυση του δικτύου που θα ακολουθήσεις στη Β φάση του Προγράμματος. Στην παρούσα τεχνική έκθεση παρουσιάζονται και οι έλεγχοι ακρίβειας για τον προσδιορισμό θέσης σε διάφορα σημεία της Ελλάδας, με βάση τις δικτυακές τεχνικές (ΝRTK) Nearest, VRS και ΜAC (τα πρωτογενή δεδομένα αποστέλλονται στη ΜΕΤRICA σε ψηφιακή μορφή - CD). Επιπλέον, για τους μόνιμους σταθμούς στην Πελοπόννησο παρουσιάζονται διαγράμματα χρονοσειρών συντεταγμένων, για την παρακολούθηση της μεταβολής τους, που σχετίζονται με την ποιότητα θέσης. 2. Προσδιορισμός συντεταγμένων νέων μόνιμων σταθμών αναφοράς Η Metrica AE στο πλαίσιο του προγράμματος ίδρυσης νέων μόνιμων σταθμών αναφοράς για τη βελτίωση της κάλυψης του δικτύου, εγκατέστησε από τον Ιούλιο του 2013 έως και τον Ιανουάριο του 2014 τρεις νέους σταθμούς αναφοράς, στα Γρεβενά (GREV), στην Ηγουμενίτσα (IGOU) και στο Κοπανάκι του Ν. Mεσσηνίας (KOPA). Παράλληλα έγινε και η επανεγκατάσταση σε γειτονική θέση του σταθμού GODE ο οποίος ανήκει στο δίκτυο SmartNet Βουλγαρίας και συνεργάζεται με το δίκτυο MetricaNet (SmartNet-Greece). Κατά συνέπεια, η επανατοποθέτηση του GODE αντιμετωπίστηκε ως νέος σταθμός. H EO/ΑΠΘ προχώρησε σε νέα επεξεργασία και προσδιορισμό συντεταγμένων των νεοϊδρυθέντων σταθμών του δικτύου METRICANET στο πλαίσιο αναφοράς IGS08/ITRF08 καθώς επίσης και σε νέα ένταξή τους στο HTRS07. Ως προς την επεξεργασία συνόρθωση χρησιμοποιήθηκαν για κάθε νέο σταθμό επιμέρους δίκτυα που αποτελούνται από γειτονικά σημεία. Το κάθε επιμέρους δίκτυο επιλύθηκε αρχικά για κάθε επιλεγμένη ημέρα ξεχωριστά (session solution) από το σύνολο των πέντε ημερών, και στην συνέχεια συνορθώθηκε για όλες τις περιόδους μαζί (multi-session solution), πάντα με το λογισμικό BERNESE v.5.2 (λεπτομέρειες για τις επιλογές του software δόθηκαν σε

3 προηγούμενα Παραδοτέα τεύχη αντίστοιχων Ερευνητικών Προγραμμάτων). Στη Β φάση θα ακολουθήσει η συνολική επίλυση του δικτύου και οι τρέχουσες συντεταγμένες δεν αναμένεται να μεταβληθούν σημαντικά, εκτός αν μεσολαβήσει κάποιο "φυσικό γεγονός" π.χ. έντονη σεισμική δραστηριότητα. Επισημαίνεται ότι για πρώτη φορά χρησιμοποιείται η έκδοση v.5.2 του BERNESE, όπου λαμβάνονται υπόψη και μετρήσεις Glonass, αφού ξεπεράστηκαν κάποια αρχικά προβλήματα από την ομάδα του λογισμικού. Η επίλυση πάντως και με μετρήσεις Glonass είναι σχετικά "χρονοβόρα" λόγω της διαφορετικής αντιμετώπισης επίλυσης των ασαφειών. Κατά την διαδικασία επίλυσης της κάθε μιας περιόδου (session solution) δεν αντιμετωπίστηκε κανένα πρόβλημα όσον αφορά την ποιότητα των δεδομένων και των αποτελεσμάτων. Οι τελικές συντεταγμένες των νέων σταθμών στο IGS08/ITRF08, δίνονται στον Πίνακα 1. LOCAL GEODETIC DATUM: ITRF08 NUM STATION NAME X (M) Y (M) Z (M).o πίνακας αυτός δεν είναι δημοσιεύσιμος Πίνακας 1. Συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών στο IGS08/ITRF08. Στον Πίνακα 2 δίνονται τα στοιχεία του μετασχηματισμού ομοιότητας μεταξύ των επιμέρους λύσεων των νεοϊδρυθέντων σταθμών του δικτύου METRICAΝΕΤ στο πλαίσιο αναφοράς ITRF2008. TRANSFORMATION IN EQUATORIAL SYSTEM (X, Y, Z): RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS GREV A A IGOU A A KOPA A A GODE A A RMS / COMPONENT RMS OF TRANSFORMATION : 4.2 MM Πίνακας 2. Παράμετροι μετασχηματισμού ομοιότητας μεταξύ των επιμέρους λύσεων των νέων σταθμών στο σύστημα IGS08/ITRF08.

4 Σύμφωνα με τον Πίνακα 2 φαίνεται ότι το rms του μετασχηματισμού είναι 4.2 mm και το rms των residuals (3.4 mm, 2.5 mm και 6.7 mm) κατά (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. Ο προσδιορισμός των συντεταγμένων των σταθμών στο πλαίσιο HTRS07 ακολούθησε τη γνωστή μεθοδολογίας ένταξης κάνοντας χρήση του μοντέλου του πεδίου ταχυτήτων που η ΕΟ/ΑΠΘ έχει αναπτύξει και έχει ανακοινώσει σε διεθνή επιστημονικά συνέδρια (EUREF, IAG). Οι συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών του δικτύου METRICANET στο HTRS07, δίνονται στον Πίνακα 3. LOCAL GEODETIC DATUM: HTRS07 EPOCH: NUM STATION NAME X (M) Y (M) Z (M) ο πίνακας αυτός δεν είναι δημοσιεύσιμος.. Πίνακας 3. Συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών στο σύστημα HTRS07. Στους Πίνακες 4 και 5 που ακολουθούν δίνονται (ενδεικτικά) για τους σταθμούς στο Κοπανάκι Mεσσηνίας και στα Γρεβενά αντίσοιχα, η ακρίβεια και οι παράμετροι του μετασχηματισμού ένταξης, σύμφωνα και με τον προσδιορισμό των αντίστοιχων συντεταγμένων από γειτονικούς σταθμούς που χρησιμποιήθηκαν στην επίλυση. Σταθμός ΚΟΡΑ - Κοπανάκι Μεσσηνίας TRANSFORMATION IN EQUATORIAL SYSTEM (X, Y, Z): RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN METERS kalm F A pylo F A pyrg F A trip F A RMS / COMPONENT MEAN MIN MAX NUMBER OF PARAMETERS : 7 NUMBER OF COORDINATES : 12

5 RMS OF TRANSFORMATION : M PARAMETERS: TRANSLATION IN X : M TRANSLATION IN Y : M TRANSLATION IN Z : M ROTATION AROUND X-AXIS: " ROTATION AROUND Y-AXIS: " ROTATION AROUND Z-AXIS: " SCALE FACTOR : MM/KM Πίνακας 4. Παράμετροι μετασχηματισμού του σταθμού KOPA στο ΗTRS07 Σταθμός GREV - Γρεβενών TRANSFORMATION IN EQUATORIAL SYSTEM (X, Y, Z): RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS aut1 A A ioan A A kast A A RMS / COMPONENT MEAN MIN MAX NUMBER OF PARAMETERS : 7 NUMBER OF COORDINATES : 9 RMS OF TRANSFORMATION : 8.91 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 5. Παράμετροι μετασχηματισμού του σταθμού GREV στο ΗTRS07 Τα παραπάνω αποτελέσματα είναι πλήρως ικανοποιητικά και αναμενόμενα καθώς εμπεριέχονται στα όρια ακρίβειας ένταξης των σταθμών GNSS του δικτύου METRICANET στο σύστημα HTRS07. Με την ολοκλήρωση εγκατάστασης και των επιπλέον μόνιμων σταθμών εντός του 2014, το δίκτυο METRICANET θα επιλυθεί συνολικά και θα ενταχθεί εκ νέου σε όλα τα σύγχρονα πλαίσια αναφοράς.

6 3. Έλεγχοι ακρίβειας με χρήση του δικτύου METRICANET. Συγκρίσεις και εφαρμογές NRTK στην πράξη. Από τα μέσα του έτους 2012 η ΕΟ/ΑΠΘ πραγματοποιεί μετρήσεις προσδιορισμού θέσης σε πραγματικό χρόνο-rtk σε διάφορα σημεία, κυρίως στη Μακεδονία, Θράκη, Θεσσαλία και Ήπειρο, με σκοπό τον έλεγχο της ακρίβειας προσδιορισμού θέσης (οριζόντιας) με διαδικτυακές τεχνικές (NRTK). Οι μετρήσεις RTK έχουν ως κύριο στόχο τον έλεγχο συμβατότητας των λύσεων που προκύπτουν τόσο στο σύστημα HTRS07 που χρησιμοποιεί το δίκτυο HEPΟS της Κτηματολόγιο ΑΕ όσο και την επαλήθευση της ποιότητας της συνόρθωσης του δικτύου MetricaNet. Αξίζει να αναφερθεί ότι κατά τη διάρκεια των μετρήσεων RTK χρησιμοποιούνται όλες οι δυνατές τεχνικές προσδιορισμού, δηλαδή της μεμονωμένης βάσης (Nearest), του εικονικού σταθμού (VRS) και της τεχνικής MAC οι οποίες αποτελούν μέρος των παρεχόμενων προϊόντων του δικτύου MetricaNet/Smartnet Greece. Στη συνέχεια παρουσιάζονται αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα σε διάφορα σημεία του ελλαδικού χώρου. Όλες οι μετρήσεις στα σημείου ελέγχου πραγματοποιήθηκαν με δέκτη GS15 (σειρά viva) της LeicaGeosystems, έχοντας ως επιλεγμένες ρυθμίσεις τις ακόλουθες επιλογές: Γωνία αποκοπής δορυφορικών σημάτων 15 Χρήση μηνύματος RTCM 3.0 με ρυθμό επικοινωνίας 1 sec Χρόνος παραμονής σε κάθε σημείο 6 sec ύστερα από την επίλυση των ασαφειών φάσης (RTK FIX). Tα σημεία ελέγχου απέχουν από μερικά έως μερικές δεκάδες Κm από τον πλησιέστερο μόνιμο σταθμό και με υψόμετρο από 6 m (ακτογραμμή) έως και τα 1100 m (π.χ. ορεινές δασικές εκτάσεις). Η γεωγραφική κατανομή των σημείων ελέγχου για αυτό το σκοπό δίνονται στο Σχήμα 1. Ο μέσος όρος των παρατηρούμενων δορυφόρων GPS ήταν 7 ενώ αντίστοιχα μαζί και με το σύστημα Glonass έφτανε τους 10. Αντίστοιχα οι τιμές του δείκτη ποιότητας του λαμβανόμενου σήματος (δείκτης SNR) ήταν σε πολύ καλό επίπεδο. Οι μετρήσεις σε κάθε σημείο ελέγχου έγιναν κάτω από τις ίδιες συνθήκες (γεωμετρίας δορυφόρων, ατμόσφαιρας κ.α.) με χρήση των δικτύων Μetrica και Hepos. Πιο συγκεκριμένα, ύστερα από τον προσδιορισμό θέσης κάθε σημείου με τις αντίστοιχες τεχνικές με το δίκτυο MetricaNet, γινόταν διακοπή και επανασύνδεση με τον εξυπηρετητή του δικτύου HEPOS ώστε να επαναπροσδιοριστεί το ίδιο σημείο με τις ίδιες τεχνικές. Οι εκτιμήσεις των συντεταγμένων που προέκυψαν για κάθε σημείο και με χρήση του αντίστοιχου δικτύου, μετασχηματίστηκαν στην προβολή ΤΜ87 με το πρόγραμμα Hepos_Transformation_Tool που διατίθεται από την Κτηματολόγιο ΑΕ. Στα Σχήματα 2 έως 5 δίνονται οι διαφορές στη θέση που προέκυψαν από κάθε τεχνική πραγματικού χρόνου μεταξύ των δικτύων HEPOS και MetricaNet/Smartnet Greece.

7 Σχήμα 1. Η γεωγραφική κατανομή των σημείων ελέγχου (κόκκινοι κύκλοι)

8 Σχήμα 2. Διαφορά στην οριζόντια θέση μεταξύ Metrica-Hepos με την τεχνική Nearest Σχήμα 3. Διαφορά στην οριζόντια θέση μεταξύ Metrica-Hepos με την τεχνική VRS Αξίζει να αναφερθεί ότι για τη δημιουργία των εικονικών παρατηρήσεων (VRS) και κατά επέκταση των διορθώσεων RTCM προς το δέκτη στο σημείο ελέγχου, το κέντρο επεξεργασίας του δικτύου Metrica-SmartNet χρησιμοποεί δεδομένα σταθμών (βοηθητικοί σταθμοί/auxiliary sites) που συνήθως φτάνουν τις μερικές δεκάδες χιλιομέτρων. Ως παράδειγμα αναφέρεται ότι για την δημιουργία εικονικών παρατηρήσεων στην περιοχή Ορφάνι του Ν. Καβάλας (περίπου 30 km από τον πλησιέστερο μόνιμο σταθμό STRA)

9 χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα των σταθμών: στο STRA (Στρατώνι Χαλκιδικής ως κύριος σταθμός Master station) και τα δεδομένα από τους μόνιμους σταθμούς KAVA (Καβάλα) THS1 (Θεσσαλονίκη), AFYT (Άφυτος Χαλκιδικής), GODE (σύνορα Ξάνθης με Βουλγαρία), SERR (Σέρρες), DUTH (Ξάνθη). Για το δίκτυο Hepos δεν υπήρχε δυνατότητα πρόσβασης σε τέτοιου είδους πληροφορία. Στο Σχήμα 4 δίνεται η κατανομή των μόνιμων σταθμών (κόκκινοι κύκλοι) και η θέση του κινητού δέκτη (Rover-μπλέ κύκλος) για τον οποίο δημιουργήθηκαν τα εικονικά δεδομένα VRS. Ως γνωστόν, η τεχνική VRS στηρίζεται στη δημιουργία ενός πλασματικού σταθμού GPS/GNSS ο οποίος λειτουργεί όπως ακριβώς ένας πραγματικός δέκτης, με χρήση του δικτύου μόνιμων σταθμών. Γενικά, για την εφαρμογή της μεθόδου απαιτούνται τουλάχιστον τρείς μόνιμοι σταθμοί. Στην πραγματικότητα και λόγω του μεγαλύτερου αριθμού σταθμών που διαθέτει ένα δίκτυο τέτοιας κλίμακας, τα διάφορα λογισμικά (στα κέντρα ελέγχου) χρησιμοποιούν συνήθως περισσότερους από τρεις σταθμούς, τέσσερις έως και οκτώ ανάλογα με τη γεωμετρία των πλησιέστερων στο χρήστη σταθμών και την ποιότητα των δεδομένων των μόνιμων σταθμών. Στη συγκεκριμένη περίπτωση το κέντρο ανάλυσης χρησιμοποίησε συνολικά επτά. Σχήμα 4: Δημιουργία εικονικών παρατηρήσεων VRS με χρήση του δικτύου ΜetricaNet

10 Σχήμα 5. Διαφορά στην οριζόντια θέση μεταξύ Metrica-Hepos με την τεχνική MAC Σύμφωνα με τα απεικονιζόμενα αποτελέσματα, οι διαφορές που εμφανίστηκαν είναι της τάξης των 0.5 έως 4 cm και βρίσκονται εντός της ακρίβειας προσδιορισμού των αντίστοιχων τεχνικών NRTK. Η μείωση (γενικά) των διαφορών μεταξύ των λύσεων με τη χρήση δικτυακών τεχνικών οφείλεται στην καλύτερη μοντελοποίηση των συστηματικών σφαλμάτων που εφαρμόζουν τα κέντρα ελέγχου των δύο δικτύων. Εξαιτίας του γεγονότος ότι οι εικονικοί σταθμοί δημιουργούνται με τη βοήθεια των ευρύτερα γειτονικών μόνιμων σταθμών, κάνοντας φανερή την υψηλή συμβατότητα των συντεταγμένων μεταξύ των δικτύων HEPOS και MetricaNet και σε μεγάλες αποστάσεις. Η χρήση της τεχνικής MAC με τους εξελιγμένους αλγόριθμους φαίνεται να διατηρεί σε ακόμη μικρότερο επίπεδο τις διαφορές μεταξύ των (όμοιων συνθηκών) λύσεων πραγματικού χρόνου. Καταλήγoντας, θα πρέπει να αναφερθεί ότι η συνεχής αύξηση του αριθμού των μόνιμων σταθμών του δικτύου ΜetricaNet βοηθά στην ολοένα καλύτερη κάλυψη και μεγαλύτερη χρήση των δικτυακών τεχνικών προσφέροντας παραγωγικότητα αλλά και αξιόπιστα αποτελέσματα.

11 3.1. Έλεγχοι ποιότητας τεχνικών(nrt) με το δίκτυο METRICANET σε χαρακτηριστικά σημεία. Η ΕΟ/ΑΠΘ συνεχίζοντας τους ελέγχους και σε επιπλέον δείκτες ποιότητας (προσδιορισμού θέσης) πραγματοποίησε μετρήσεις πραγματικού χρόνου κατά το χρονικό διάστημα Οκτώβριος-Δεκέμβριος 2013 σε διάφορα σημεία που έχουν ιδιαίτερη σημασία όσο αφορά την θέση τους σε σχέση με τους πλησιέστερους μόνιμους σταθμούς. Δηλαδή, στους συγκεκριμένους ελέγχους τα προσδιορισθέντα σημεία (αρκετά από τα οποία ήταν τριγωνομετρικά βάθρα της ΓΥΣ) βρίσκονταν τόσο σε μεγάλες αποστάσεις από τους πλησιέστερους μόνιμους σταθμούς όσο και σε περιοχές εκτός των ορίων λειτουργίας των δικτυακών τεχνικών VRS και MAC. Με σκοπό την αξιολόγηση των λύσεων πραγματικού που προέκυψαν τα σημεία μετρήθηκαν στη συνέχεια με πολύωρες παρατηρήσεις στατικής μεθόδου για επεξεργασία εκ των υστέρων (post-processing). Στο Σχήμα 6 φαίνεται η κατανομή των επιπλέον σημείων ελέγχου (του δεύτερου συνόλου σημείου-κόκκινοι κύκλοι) μαζί με τις θέσεις των μόνιμων σταθμών που συμμετείχαν στην δημιουργία των εικονικών δεδομένων (μωβ εικονίδιο). Όλες οι μετρήσεις στα σημείου ελέγχου πραγματοποιήθηκαν με δέκτη Leica και μοντέλο GS15 της σειράς Viva χρησιμοποιώντας τις ίδιες ρυθμίσεις που αναφέρθηκαν και στην προηγούμενη σειρά ελέγχων. Η παραμονή σε κάθε σημείου ελέγχου ήταν από μερικά δευτερόλεπτα έως και αρκετά λεπτά ύστερα από την επίτευξη της επίλυσης των ασαφειών φάσης. Κατά την παραμονή στο σημείο γινόταν ανά 5, 10, 15 min διακοπή και επανεκκίνηση της όλης διαδικασίας. Η επανασύνδεση με το δικτυακό εξυπηρετητή (server) γίνονταν ύστερα από κλείσιμο και επανεκκίνηση του δέκτη με σκοπό την επιβεβαίωση της λύσης που προκύπτει κάθε φορά από τη μια κάτω από διαφορετικές άγνωστες τιμές των αρχικών ασαφειών φάσης και από την άλλη, κάτω από όσο το δυνατόν διαφορετικές συνθήκες και κατά συνέπεια «νέα» αποστολή διορθώσεων (RTCM) από το κέντρο επεξεργασίας του δικτύου. Επίσης, σε κάθε νέα επαναμέτρηση αυξανόταν και ο χρόνος παραμονής στο σημείο κατά 5 min.

12 Σχήμα 6. Γεωγραφική κατανομή των σημείων ελέγχου και μόνιμοι σταθμοί. Δίκτυο MetricaNet Στα Σχήματα 7 και 7α δίνονται σε μεγαλύτερη κλίμακα απεικόνισης η θέση του κινητού δέκτη εκτός της περιοχής κάλυψης/χρήσης του δικτύου. Το σημείο βρίσκεται πολύ κοντά στη συνοριακή γραμμή μεταξύ Ελλάδας και Σκοπίων αλλά και έξω από τις σχηματισθέντες κυψέλες (διακκεκομένες γραμμές - τεχνική MAC) με σκοπό την δημιουργία και αποστολή των εικονικών διορθώσεων. Η απόσταση του κινητού δέκτη -σημείου (δέκτης rover) από την πλησιέστερη (νοητή) γραμμή κάλυψης του δικτύου είναι ίση με 19 km, δηλαδή το σημείο ελέγχου βρίσκεται εκτός του δικτύου και 42 km από τον πλησιέστερο σταθμό. Το γεγονός αυτό αναγκάζει το κέντρο ελέγχου-επεξεργασίας του δικτύου να εφαρμόσει τεχνικές πρόγνωσης για την αποστολή των διορθώσεων στη θέση του κινητού δέκτη (extrapollation). Οι σχετικές εικόνες στάλθηκαν στην ΕΟ από το κέντρο επεξεργασίας του δικτύου (smart net Greece) κατά τη διαδικασία σύνδεσης και χρήσης της αντίστοιχης διαδικτυακής τεχνικής.

13 Σχήμα 7. Θέση δέκτη για δημιουργία εικονικών δεδομένων. Τεχνική MAC Σχήμα 7α. Θέση δέκτη για δημιουργία εικονικών δεδομένων. Τεχνική MAC Στα Σχήμα 8 φαίνονται οι έξι μόνιμοι σταθμοί που χρησιμοποιοήθηκαν για την δημιουργία εικονικών δεδομέων GNSS με χρήση της τεχνικής VRS για σημείου ελέγχου στην ευρύτερη περιοχή της Πρωσοτσάνης Δράμας. Η μέση απόσταση του κινητού σημείου από τους προς επιλογή σταθμούς είναι 54 Κm.

14 Σχήμα 8. Θέση δέκτη για δημιουργία εικονικών δεδομένων. Τεχνική VRS Όπως αναφέρθηκε, κάθε σημείο ελέγχου μετρήθεκε και με τη στατική μέθοδο με σκοπό τον εκ-των υστέρων προσδιορισμό θέσης. Κύριος στόχος για την συγκεκριμένη επιλογή υπήρξε η αξιολόγηση της ακρίβειας προσδιορισμού θέσης που προέκυψε από την κάθε δικτυακή τεχνική. Στο σημείο αυτό αξίζει να αναφερθεί ότι τα σημεία προσδιορίστηκαν (κάτω από τις ίδιες συνθήκες) και με χρήση μόνο δεδομένων GPS ώστε να αξιολογηθεί το ποσοτό βελτίωσης στον προσδιορισμού θέσης (στις συγκεκριμένες ιδιαίτερες περιπτώσεις) με τη χρήση ή μη δεδομένων Glonass. Ενας επιπλέον δείκτης που μετήθηκε ήταν ο χρόνος που απαιτείται από τη στιγμή που συνδέεται ο χρήστης με τον αξυπηρετητή του δικτύου μέχρι την πρώτη επίτευξη επίλυσης των ασαφειών φάσης. Αυτός ο δείκτης συνήθως αναφέρεται στα σχετικά αρχεία επίλυσης με τον όρο TTF: Time to First Fix. Στα σχετικά διαγράμματα παρουσιάζονται ενδεικτικά για την τεχνική MAC τα αποτελέσματα των διαφορών στο σφάλμα θέσης στο προβολικό επίπεδο της ΤΜ87.

15 Σχήμα 9. Διαφορά στην οριζόντια θέση και χρόνος παραμονής με χρήση δεδομένων GPS + Glonass (τεχνική ΜΑC) Σχήμα 10. Διαφορά oριζόντιας θέσης και χρόνος πρώτης επίτευξης επίλυσης ασαφειών φάσης με χρήση δεδομένων GPS + Glonass (τεχνική ΜΑC)

16 Σχήμα 11. Διαφορά oριζόντιας θέσης και χρόνος παραμονής με χρήση μόνο δεδομένων GPS (τεχνική ΜΑC) Σχήμα 12. Διαφορά oριζόντιας θέσης και χρόνος πρώτηε επίτευξης επίλυσης ασαφειών φάσης με χρήση μόνο δεδομένων GPS (τεχνική ΜΑC)

17 Σχήμα 15. Συχνότητα εμφάνισης σφάλματος με την τεχνική MAC. Χρήση δεδομένων GPS +Glonass Σχήμα 16. Συχνότητα εμφάνισης oριζόντιας θέσης σφάλματος oριζόντιας θέσης με την τεχνική MAC. Χρήση δεδομένων GPS Από την προηγούμενη ανάλυση-σύγκριση επιλύσεων RTK, μεταξύ δεδομένων GPS και GPS/GLONASS, προκύπτει το συμπέρασμα ότι η χρήση και δεδομένων Glonass στο δίκτυο ΜetricaNet αυξάνει σημαντικά την ακρίβεια θέσης (Σχήματα 15 και 16) και μειώνει το χρόνο της πρώτης επίλυσης της ασάφειας, ιδιαίτερα κατά τη χρήση των δικτυακών τεχνικών (τεχνική ΜΑC ή και VRS με πυκνή κάλυψη).

18 4. Ανάλυση χρονοσειρών θέσης των μόνιμων σταθμών GNSS του δικτύου Metrica στην Πελοπόννησο. Μία επιμέρους ανάλυση που πραγματοποιήθηκε από την ΕΟ/ΑΠΘ σε σταθμούς GNSS του δικτύου METRICANET είναι η ανάλυση των χρονοσειρών των συντεταγμένων τους στο τρέχον ITRF πλαίσιο, για τους σταθμούς της Πελοποννήσου. Η ανάλυση βασίστηκε στις ημερήσιες τιμές των εκτιμήσεων που προέκυψαν με τη χρήση του λογισμικού Bernese για μεγάλη χρονική διάρκεια λειτουργίας τους (μέχρι το τέλος 2012). Αξίζει να τονιστεί το ότι επειδή οι μόνιμοι σταθμοί δεν εγκαταστάθηκαν στο ίδιο χρονικό διάστημα για αυτό το λόγο και αναφέρονται σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα μελέτης. Πρόκειται για έξι σταθμούς με τις ονομασίες ΚΟPI, PYRG, TRIP, KALM, MOLA και PYLO που είναι εγκατεστημένοι αντίστοιχα σε Κόρινθο, Πύργο (Ηλείας), Τρίπολη, Καλαμάτα, Μολάους (Λακωνίας) και Πύλο. Αναλύοντας περισσότερο την έννοια της χρονοσειράς θα λέγαμε ότι αποτελείται από το σύνολο των δεδομένων, τα οποία συλλέγονται διαχρονικά και εκφράζουν την εξέλιξη των τιμών μιας μεταβλητής κατά τη διάρκεια ίσων διαδοχικών χρονικών περιόδων. Ειδικότερα στην περίπτωση του δικτύου METRICANET, η αντίστοιχη χρονοσειρά συντεταγμένων αποτελείται από ένα σύνολο τιμών μιας μεταβλητής, οι τιμές της οποίας είναι ιεραρχημένες με βάση τη χρονική περίοδο στην οποία αναφέρονται, όπως π.χ. ανά ημέρα του έτους. Στόχος της ανάλυσης των χρονοσειρών είναι τόσο η εύρεση όσο και η απομόνωση των χαρακτηριστικών εκείνων που περιγράφουν την κάθε χρονοσειρά τα οποία είναι η Τάση, η Περιοδικότητα αλλά και ο Θόρυβος. Ένας ρεαλιστικός δείκτης της ακρίβειας για τα αποτελέσματα των συντεταγμένων, δηλαδή για τις τρεις διευθύνσεις (N, E, U) που προκύπτει από επαναλαμβανόμενες εκτιμήσεις, το μέσο τετραγωνικό σφάλμα που σχετίζεται με τον κεντροβαρικό μέσο όρο και δίνεται από την ακόλουθη σχέση: n 2 n (yi y) 2 n 1 i 1 i WRMS = n y n y 1 i 1 2 i n i 1 n 1 2 y i 1 i 1 2 i i όπου n είναι ο αριθμός των περιόδων (π.χ. ημέρες ή διαστήματα κάποιων ωρών), y i είναι η τιμή της παρατήρησης στην κάθε περίοδο, σ i η τυπική της απόκλιση και y ο κεντροβαρικός

19 μέσος όρος των παρατηρήσεων όλων των περιόδων ανάλυσης. Ο συγκεκριμένος δείκτης υπολογίστηκε για κάθε μία συνιστώσα (N,E,U) και στους έξι μόνιμους σταθμούς του δικτύου. Με τον προσδιορισμό των τριών αυτών χαρακτηριστικών πρακτικά ολοκληρώνεται και η πρώτη (βασική) φάση της ανάλυσης των χρονοσειρών. Όλη η διαδικασία ανάλυσης πραγματοποιήθηκε με ειδικό λογισμικό που έχει αναπτύξει η ΕΟ/ΑΠΘ. Μόνιμος Σταθμός WRMS (mm) κατά (Ν/Ε/U) Περίοδος παρατήρησης ΚΟΡΙΝΘΟΣ (ΚΟΡΙ) 3.96/ 2.29/ ΠΥΡΓΟΣ (PYRG) 3.52/ 2.16/ ΤΡΙΠΟΛΗ (TRIP) 7.41/ 4.62/ ΚΑΛΑΜΑΤΑ (KALM) 4.51/ 3.73/ ΜΟΛΑΟΙ (MOLA) 4.46/ 3.45/ ΠΥΛΟΣ (PYLO) 3.61/ 2.32/ Πίνακας 6. Ποιοτικοί δείκτες χρονοσειρών για τους σταθμούς της Πελοποννήσου Με σκοπό τη μοντελοποίηση της συμπεριφοράς μετακίνησης κάθε σταθμού, εφαρμόστηκε η χρήση του γραμμικού μοντέλου σε κάθε συνιστώσα (Ν/Ε/U) και σύμφωνα με τα δεδομένα των χρονοσειρών. Οι αντίστοιχες κόκκινες γραμμές που απεικονίζονται στα σχετικά Σχήματα 17 έως 24, αναφέρονται στο εύρος 1σ του wrms και οι πράσινες γραμμές γραμμές δείχουν τα όρια που προκύπτουν από την εφαρμογή του κριτιρίου 3σ. Όπως γίνεται φανερό οι εκτιμήσεις των σινιστωσών θέσης κάθε σταθμού χαρακτηρίζεται από υψηλή ακρίβεια (μερικών mm) ενώ η συνεχή τους παρακολούθηση είναι κάτι που απαιτείται τόσο για τον σωστό προσδιορισμό των ταχυτήτων τους όσο και την ποιοτικό υπολογισμό θέσης, γεγονός που απαιτείται και στην παραγωγή των διαδικτυακών προιόντων κατά τη διαδικασία εφαρμογών πραγματικού χρόνου (RTK). Η ΕΟ/ΑΠΘ συνεχίζοντας τις διαδοχικές επιλύσεις του δικτύου MetricaNet και κατά συνέπεια το συνεχή προσδιορισμό των συντεταγμένων κάθε σταθμού μπορεί να εκτιμά κατά περίπτωση την γεωδυναμική συμπεριφορά σε κάθε περιοχή ενδιαφέροντος και να προχωρά στη συνεχή βελτίωση με όλο και πιο ρεαλιστικές τιμές για το πεδίο ταχυτήτων του Ελλαδικού χώρου. Η συγκεκεριμένη πληροφορία χρησιμοποιείται κατάλληλα στους σχετικούς μετασχηματισμούς του δικτύου στα σύσγχρονα πλαίσια αναφοράς. Επόμενος στόχος στην συγκεκριμένη περιοχή (Πελλοπόνησο) είναι και ο προσδιορισμός της ταχύτητας μετακίνησης του πράσφατα εγκατεστημένου μόνιμου σταθμού στο Κοπανάκι του Ν. Μεσσηνίας, μόλις συλλεχθεί ικανό διάστημα δεδομένων.

20 Σχήμα 17. Οι τιμές των χρονοσειρών θέσης κατά North East και Up για το μόνιμο σταθμό της Κορίνθου.

21 Σχήμα 18. Οι τιμές των χρονοσειρών θέσης κατά North East και Up για το μόνιμο σταθμό της Καλαμάτας.

22 Σχήμα 19. Οι τιμές των χρονοσειρών θέσης κατά North East και Up για το μόνιμο σταθμό των Μολάων.

23 Σχήμα 20. Οι τιμές των χρονοσειρών θέσης κατά North East και Up για το μόνιμο σταθμό του Πύργου Ηλείας.

24 Σχήμα 21. Οι τιμές των χρονοσειρών θέσης κατά North East και Up για το μόνιμο σταθμό της Πύλου.

25 Σχήμα 22. Οι τιμές των χρονοσειρών θέσης κατά North East και Up για το μόνιμο σταθμό της Τρίπολης.

26 Σχήμα 23. Οι τιμές των χρονοσειρών θέσης κατά North East και Up για το μόνιμο σταθμό του Πύργου Ηλείας.

27 Σχήμα 24. Οι τιμές των χρονοσειρών θέσης κατά North East και Up για όλους τους σταθμούς του δικτύου MetricaNet στην Πελλοπόνησο.