ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟΥ ΟΡΥΦΟΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ (GPS)

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΣΕΡΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟΥ ΟΡΥΦΟΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ (GPS) ιδακτικές σηµειώσεις Γεώργιος Σ. Βέργος ιπλ. ΑΤΜ, MSc Geomatics Engineering Συµεών Κατσουγιαννόπουλος ιπλ. ΑΤΜ, MSc Γεωπληροφορική Σέρρες Σεπτέµβριος 2004

2 Εφαρµογές Παγκοσµίου ορυφορικού Συστήµατος Εντοπισµού Θέσης (GPS) 2 Πρόλογος Εισαγωγή στο GPS Γενικά για το GPS οµή του δορυφορικού σύστηµατος G.P.S ορυφορικό τµήµα Τµήµα ελέγχου Τµήµα των χρηστών οµή του σήµατος του GPS Μέθοδοι παραποίησης του σήµατος του GPS Aρχή λειτουργίας του GPS Τύποι δεκτών - Είδη µετρήσεων Τύποι δεκτών - Είδη µετρήσεων Τύποι δεκτών G.P.S Είδη µετρήσεων G.P.S - Τεχνικές συσχέτισης Τεχνικές συσχέτισης Μετρήσεις GPS - Προβλήµατα Μετρήσεις G.P.S. και προβλήµατα Μετρήσεις ψευδοαποστάσεων µε το G.P.S Μετρήσεις φάσεων µε το G.P.S Επίλυση αρχικής ασάφειας φάσης (ambiguity resolution) Σφάλµατα των µετρήσεων G.P.S Τα δορυφορικά σφάλµατα Τα τροχιακά σφάλµατα Σφάλµατα των δορυφορικών χρονοµέτρων Τα σφάλµατα των δεκτών Η δοµή της ατµόσφαιρας και τα ατµοσφαιρικά σφάλµατα Επιδράσεις της ιονόσφαιρας στα σήµατα G.P.S Επιδράσεις της τροπόσφαιρας στα σήµατα G.P.S Η επίδραση της πολυδιαδροµής (multipath) στις µετρήσεις GPS Μαθηµατική περιγραφή των ανακλώµενων σηµάτων GPS Ανίχνευση και µείωση των ανακλώµενων σηµάτων στις µετρήσεις GPS Ολίσθηση κύκλων Τεχνικές ανίχνευσης της ολίσθησης των κύκλων Τεχνικές διόρθωσης της ολίσθησης των κύκλων ιόρθωση ολίγων κύκλων...56

3 Εφαρµογές Παγκοσµίου ορυφορικού Συστήµατος Εντοπισµού Θέσης (GPS) Ο ρόλος των τριπλών διαφορών στην ανίχνευση και διόρθωση της ολίσθησης των κύκλων Γραµµικά µοντέλα για απόλυτο προσδιορισµό σηµείου µε µετρήσεις κωδικών Γεωµετρικά µέτρα ακρίβειας (DOP) Μέθοδοι µετρήσεων Μέθοδοι µετρήσεων ιαφορικός προσδιορισµός Απλές ιαφορές µεταξύ δεκτών Απλές ιαφορές µεταξύ δορυφόρων Απλές ιαφορές µεταξύ εποχών ιπλές ιαφορές µεταξύ δορυφόρων και δεκτών Τριπλές ιαφορές µεταξύ δορυφόρων, δεκτών και εποχών Τεχνικές µετρήσεων µε GPS Σχετικός στατικός προσδιορισµός Σχετικός κινηµατικός προσδιορισµός Σχετικός ηµικινηµατικός προσδιορισµός Γρήγορος στατικός προσδιορισµός Ψευδοκινηµατικός προσδιορισµός Μετασχηµατισµοί συντεταγµένων Στοιχεία από την ελλειψοειδή γεωδαισία Αναγωγή από την γήινη επιφάνεια στο ΕΕΠ Αναγωγή το ΕΕΠ στο προβολικό επίπεδο Τα γεωδαιτικά συστήµατα στην Ελλάδα Προβολή ΗΑΤΤ H Εγκάρσια Μερκατορική Προβολή Μετασχηµατισµός συντεταγµένων Αλλαγή συστήµατος αναφοράς Υπολογισµός των προβολικών συντεταγµένων από συντεταγµένες WGS Μετασχηµατισµός οµοιότητας Αφινικός µετασχηµατισµός Αλλαγή προβολικού συστήµατος για τον Ελληνικό Χώρο Υπολογισµός ορθοµετρικών υψοµέτρων Γεωδυναµικά µοντέλα και GPS 111

4 Εφαρµογές Παγκοσµίου ορυφορικού Συστήµατος Εντοπισµού Θέσης (GPS) Εισαγωγή Εφαρµογή του GPS στη γεωδυναµική Τα γεωδυναµικά µοντέλα Γενικά για τον συνδυασµό γεωδυναµικών µοντέλων και GPS Το GPS και άλλα συστήµατα GNSS GPS και άλλα συστήµατα προσδιορισµού θέσης GNSS ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α Οι δορυφόροι του συστήµατος GPS ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B Στοιχεία της δορυφορικής τροχιάς Βιβλιογραφία

5 Πρόλογος Οι σηµειώσεις αυτές γράφτηκαν για το µάθηµα «ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟΥ ΟΡΥΦΟΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ (GPS)» που διδάσκεται στους σπουδαστές του Ε εξαµήνου του Τµήµατος Γεωπληροφορικής και Τοπογραφίας του ΤΕΙ Σερρών. Αυτό το τεύχος αποτελεί τη δεύτερη, ανανεωµένη και διορθωµένη έκδοση των εν λόγω διδακτικών σηµειώσεων που προέκυψαν και από τις εµπειρίες που αποκοµίσαµε κατά τη διδασκαλία του µαθήµατος το χειµερινό εξάµηνο του ακαδηµαϊκού έτους Για την δεύτερη αυτή έκδοση λήφθηκαν όλες οι παρατηρήσεις και επισηµάνσεις που µας έγιναν από τους σπουδαστές, αλλά τους συνάδελφους που διάβασαν τις σηµειώσεις, τους ευχαριστούµε γι αυτό και παραµένουµε ανοιχτοί σε οποίες νέες υποδείξεις η σφάλµατα που διέφυγαν της προσοχής µας. Η τεχνολογία του GPS, διότι περί τεχνολογίας πρόκειται, εξελίσσεται διαρκώς και µε ραγδαία βήµατα, καθιστώντας τη συγγραφή σηµειώσεων που θα καλύπτουν όλο το εύρος της θεωρίας και των εφαρµογών το λιγότερο δύσκολη. Είναι όµως βέβαιο, ότι οι µελλοντικές επανεκδόσεις των σηµειώσεων αυτών θα περιλαµβάνουν και θα καταγράφουν ένα πολύ µεγαλύτερο µέρος του GPS. Ευχαριστούµε θερµά και τους καθηγητές του Τµήµατος Αγρονόµων και Τοπογράφων Μηχανικών του ΑΠΘ κκ. Τζιαβό, Ρωσικόπουλο, Φωτίου και Πικριδά από τη διδασκαλία και τις διάφορες σηµειώσεις των οποίων προέκυψε το παρών τεύχος. Σέρρες, Σεπτέµβριος Γεώργιος Σ. Βέργος Συµεών Κατσουγιαννόπουλος