Αναγκαίες αλλαγές στο γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς της Ελλάδας εξ αιτίας της λειτουργίας του HEPOS

Transcript

1 Αναγκαίες αλλαγές στο γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς της Ελλάδας εξ αιτίας της λειτουργίας του HEPOS ημήτρης εληκαράογλου ΣΑΤΜ, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ιήμερο Συνέδριο προσωπικού του Τμήματος Αναδασμού, ΚΕ.Γ.Ε. Αγρού, 17 και 18 Νοεμβρίου 2008 Κύριοι στόχοι λειτουργίας του HEPOS Το HEPOS αναπτύχθηκε από την ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. με κύριο σκοπό Να καλύψει τις ανάγκες σύνταξης Εθνικού Κτηματολογίου και Ώστε να βελτιώσει σημαντικά την ακρίβεια συλλογής και καταγραφής των χωρικών στοιχείων του Κτηματολογίου και Να επιταχύνει την σύνταξή του και να μειώσει το κόστος της σύνταξής του. Αποτελεί μια μοναδική γεωδαιτική υποδομή για την Ελλάδα με ποικίλες άλλες δυνατότητες και διαφαινόμενες προοπτικές

2 Το HEPOS ως Γεωδαιτική υποδομή Επιτρέπει την πλήρη αξιοποίηση των σύγχρονων δορυφορικών τεχνικών GPS σήμερα, GNSS στο άμεσο μέλλον (GALILEO, ) Το HEPOS ως Γεωδαιτική υποδομή Θέτει τις βάσεις για την υιοθέτηση ενός νέου Γεωδαιτικού Συστήματος Αναφοράς, το οποίο είναι σύμφωνο με το νέο Ευρωπαϊκό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς ETRS 89 (European Terrestrial Reference System 1989) Παρέχει στη χώρα μια μοναδική ευκαιρία να τεθεί σε ισάξια θέση με τις υπόλοιπες ευρωπαϊκές χώρες, σε ότι αφορά την Εθνική Γεωδαιτική υποδομή Θα βελτιώσει την ποιότητα των επόμενων μελετών και σχετικών κατασκευαστικών έργων

3 Το Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του HEPOS Από τη φύση του, το HEPOS με τη λειτουργία του επιβάλει κατά την επεξεργασία των μετρήσεων υπολογισμούς και χρήση μαθηματικών μοντέλων που σχετίζονται άμεσα με συστήματα αναφοράς που είναι γεωκεντρικά, π.χ. Οι τροχιές των δορυφόρων GPS Οι παράμετροι της δυναμικής συμπεριφοράς της Γης Οι συντεταγμένες των σταθμών αναφοράς Το υπάρχον Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς της Ελλάδας Το επίσημο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς ΕΓΣΑ 87 Επιλέχθηκε το 1987 προκειμένου να ικανοποιήσει σειρά βασικών αρχών

4 ΕΓΣΑ 87 Βασικές αρχές επιλογής Να ικανοποιεί όλες τις επιστημονικές, τεχνικές και νομικές απαιτήσεις της χώρας με έμφαση το κτηματολόγιο. Να είναι απλό, εύχρηστο και φιλικό στους χρήστες, κατανοητό στους πολίτες Να δημιουργηθεί με τη χρήση των καλύτερων (τότε) υπαρχουσών επίγειων και δορυφορικών γεωδαιτικών εργασιών Να είναι εύκολη η χρήση του στις μελοντικές τοπογραφικές εργασίες τόσο με επίγειες όσο και με δορυφορικές μεθόδους Να είναι εύκολη η ένταξη υπαρχουσών τοπογραφικών και χαρτογραφικών εργασιών Πρόβλεψη μελλοντικών εξελίξεων διάρκεια υνατότητα συνεχών βελτιώσεων χωρίς ανατροπές ΕΓΣΑ 87 Γεωδαιτικά δεδομένα ίκτυο 1ης τάξεως ΓΥΣ Ακριβείς θέσεις στο ITRF 87 ιόνυσος κεντρικό σημείο (αφετηρία) 5 SLR 15 GPS 15 Doppler TRANSIT Γεωειδές στο GRS 80 Παρακολούθηση των εξελίξεων στο διεθνή χώρο

5 ΕΓΣΑ 87 Βήματα διαδικασίας ορισμού του Επιλογή Ελλειψοειδούς Επιλογή αφετηρίας και προσδιορισμός θέσης στο ITRF Εύρεση εκκεντρότητας μέσω προσαρμογής του γεωειδούς. Συντεταγμένες αφετηρίας στο ΕΓΣΑ 87 Συνόρθωση του δικτύου 1ης τάξης στο νέο σύστημα (ΕΓΣΑ 87) Προσαρμογή του δικτύου στον προσανατολισμό και την κλίμακα του ITRF Υπολογισμός όλων των τριγωνομετρικών στο ΕΓΣΑ 87. Επιλογή Νέου Προβολικού Συστήματος και μετατροπή όλων των συντεταγμένων στο νέο σύστημα. Πίνακες για μετατροπή των παλαιών συστημάτων (Hatt) καθώς και του ED 50 στο ΕΓΣΑ 87 ΕΓΣΑ 87 Σημερινές αδυναμίες Η σημαντική αδυναμία του ΕΓΣΑ 87 οφείλεται στο γεγονός ότι είναι πλέον ένα ξεπερασμένο σύστημα αναφοράς από πλευράς ακρίβειας και αξιοπιστίας, αφού ο υπολογισμός του έγινε πριν από δύο δεκαετίες χρησιμοποιώντας δεδομένα και τεχνικές συνόρθωσης τα οποία δεν μπορούν σε καμία περίπτωση να ικανοποιήσουν τις σύγχρονες απαιτήσεις για ένα εθνικό γεωδαιτικό δίκτυο πρώτης τάξης και την πλήρη κάλυψη των γεωδαιτικών, τοπογραφικών και χαρτογραφικών αναγκών της χώρας οι περισσότερες επιστημονικές εφαρμογές απαιτούν ένα σύγχρονο, τρισδιάστατο και υψηλής ακρίβειας σύστημα αναφοράς για την καταγραφή, την μελέτη και την παρακολούθηση της δυναμικής διαφόρων φυσικών φαινομένων και ανθρωπογενών διεργασιών

6 Τεκτονικές παραμορφώσεις Μετακίνηση τεκτονικών πλακών Πως επηρεάζουν το σύστημα αναφοράς Τις συντεταγμένες των σημείων που υπολογίζονται

7 ΕΓΣΑ 87 Εξυπηρετεί σήμερα; εν είναι ένα αληθινά τρισδιάστατο σύστημα αναφοράς καλύπτοντας πάντως τις χαρτογραφικές απαιτήσεις του Εθνικού Κτηματολογίου δημιουργώντας έτσι ένα σημαντικό κενό στην ύπαρξη ενός αξιόπιστου εθνικού δικτύου υψομετρικού ελέγχου, με βάση δορυφορικές μετρήσεις υψηλής ακρίβειας (χωροστάθμιση GPS), μιας και η ποιότητα του υπάρχοντος κλασικού χωροσταθμικού δικτύου είναι ιδιαίτερα προβληματική Το μελλοντικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς της Ελλάδας Υπάρχει επιτακτική ανάγκη για τη μελέτη και τη δημιουργία ενός νέου εθνικού γεωδαιτικού συστήματος αναφοράς το οποίο θα παρέχει το αναγκαίο υπόβαθρο για την σωστή και ολοκληρωμένη διαχείριση χωρικών πληροφοριών Θα παρέχει τις δυνατότητες να παρακολουθούμε διαχρονικά τα διάφορα γεωδυναμικά φαινόμενα (κίνηση τεκτονικών πλακών, σεισμική δραστηριότητα, κλπ.) που επηρεάζουν σημαντικά την γεωμετρία του Ελληνικού χώρου σε διάφορες χρονικές και χωρικές κλίμακες Ποιο είναι το πλέον κατάλληλο τέτοιο σύστημα??

8 Μερικές αναγκαίες έννοιες & ορισμοί Τρείς από τις θεμελιώδεις έννοιες της Γεωδαισίας : (γεωδαιτικό) datum [Moritz : a,f,xo,yo,zo] (γεωδαιτικό) σύστημα αναφοράς / reference system [Βέης: το datum, το δίκτυο και το προβολικό σύστημα αποτελούν βασικά συστατικά μέρη του ΕΓΣA ] το (γεωδαιτικό) πλαίσιο αναφοράς / reference frame [ IAG-EUREF & EuroGeographics : ένα σύνολο Χ,Υ,Ζ υπολογισμένο σε κάποιο σύστημα αναφοράς και αναφερόμενο σε συγκεκριμένη εποχή ] Στην κλασσική γεωδαισία Ένα Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (ΓΣΑ) : Ορίζεται με την επιλογή ενός (γεωδαιτικού) datum, που δίνει αρχικές συντεταγμένες σε ένα σημείο και τις διαστάσεις ενός ελλειψοειδούς αναφοράς. Ο προσανατολισμός επιτυγχάνεται με αστρονομικές μεθόδους. Υλοποιείται με τις μετρήσεις ενός γεωδαιτικού δικτύου, τη συνόρθωσή του και τον υπολογισμό των συντεταγμένων (φ,λ) των κορυφών του στο νέο datum. Εφαρμόζεται με την απεικόνιση (ή προβολή) το ελλειψοειδούς σε ένα επίπεδο που δίνει τις επίπεδες συντεταγμένες (Χ,Υ) του δικτύου. Χρησιμοποιείται με την εξάρτηση (και εντοπισμό) των γεωδαιτικών, τοπογραφικών και χαρτογραφικών εργασιών στο δίκτυο και τη χρήση των συντεταγμένων των κορυφών του.

9 Στην μοντέρνα γεωδαισία Η σύγχρονη διιεθνής ορολογία, χρησιμοποιεί τους όρους «σύστημα αναφοράς» και «πλαίσιο αναφοράς» (reference system και reference frame). Στην μοντέρνα γεωδαισία Ένα «πλαίσιο αναφοράς» συναρτάται με μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή (εποχή) στην οποία αναφέρονται οι συντεταγμένες των σταθμών που το υλοποιούν [π.χ. ETRS89, ΕTRF2005 (2007.5) ] και οι ταχύτητες μετακίνησης τους λόγω τεκτονικών/γεωδυναμικών φαινομένων Η έννοια του datum «εμπεριέχεται» στην έννοια του συστήματος αναφοράς Το «σύστημα αναφοράς» είναι ένα σύνολο από Συμβάσεις (π.χ. ο άξονας περιστροφής της γης), Πρότυπα (π.χ. το ελλειψοειδές αναφοράς), Μοντέλα (π.χ. γεωδυναμικά / τεκτονικά μοντέλα), και Σταθερές (π.χ. η ταχύτητα του φωτός), που όλα μαζί χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό της θέσης ενός σημείου στο χώρο

10 Το δίκτυο των μόνιμων σταθμών EUREF Υλοποιεί την ευρωπαϊκή έκδοση του ιεθνούς Επίγειου Πλαισίου Αναφοράς (European Terrestrial Reference Frame ETRF) Απαιτήσεις της ΕΕ Οδηγία INSPIRE (EK/2/ /3/2007), ενεργή από την 15η/5/ Use ETRS89 coordinate reference systems [ETRS-TMzn], for conformal pan- European mapping at scales llarger than 1:500,000 Ήδη τα υπάρχοντα ευρωπαϊκά συστήματα VRS (π.χ. Αυστρία, Σουηδία, Γερμανία, Σλοβακία, Σλοβενία, Ιταλία, Ελβετία, Ολλανδία, Βέλγιο, Μεγ. Βρεττανία, ανία, Φινλανδία, Νορβηγία, Ισπανία, Γαλλία, Τσεχία, ) έχουν υιοθετήσει το ETRS 89 ή διάφορες εκδόσεις του ITRF ως το σύστημα αναφοράς τους

11 Μοντέρνα συστήματα & πλαίσια αναφοράς ITRS [ITRSxx] [ ITRF88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 96, 97, (20)00 και (20)05 ] ETRS [ETRFyy] [ETRF89, 90, 91, 92, 93, 94, 96, 97, (20)00 καιι (20)05 ] Το ETRF89 (t=1989.0) ταυτίζεται με το ITRF89 (t=1989.0) IAG EUREF SubC. Meeting, Firenze, 1990 Σε κάθε σημείο αποδίδεται η Θέση, Ταχύτητα και ακρίβειες σε συγκεκριιμένη εποχή (t) και το πλαίσιο αναφοράς, π.χ. (για το σταθμό AUT1) Μοντέρνα συστήματα & πλαίσια αναφοράς ΝΟΑ1 TUC2

12 ITRFyy -> > ETRSyy Εάν διαθέτουμε μετρήσεις GPS, π.χ. τη μέση εποχή t c Χρησιμοποιούμε πρόσφατες λύσεις για τους σταθμούς αναφοράς (EUREF) π.χ. ITRF2000 (t 0 =2000.0) Μετασχηματισμός στην εποχή των παρατηρήσεων (π.χ. t c = ) μέσω ταχυτήτων Επεξεργασία των παρατηρήσεων με ακριβείς IGS τροχιές Επίλυση του δικτύου με ελάχιστες δεσμεύσεις Εφαρμογή του μετασχηματισμού ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS ΓΥΣ

13 ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS ΓΥΣ Το ερευνητικό έργο του μετασχηματισμού ΕΓΣΑ 87 -> ΕΓΣΑ 07 εκτελέστηκε από το ΤΑΤΜ, Α.Π.Θ. στα πλαίσια τεχνικής βοήθειας (ΤΕ.ΒΟ.) του προγράμματος εγκατάστασης και λειτουργίας του HEPOS. Οι εργασίες, διήρκεσαν δύο χρόνια ( ) και έληξαν το εκέμβριο του Τα επόμενα αποτελέσματα αποτελούν μια σύντομη επισκόπηση των ερευνητικών συμπερασμάτων της εν λόγω έρευνας. Περισσότερες πληροφορίες: ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Μετασχηματισμός ομοιότητας (από ΤΑΤΜ ΑΠΘ)

14 ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Αξιολόγηση του μετασχηματισμού ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Αξιολόγηση του μετασχηματισμού

15 ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Αξιολόγηση του μετασχηματισμού ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Αξιολόγηση του μετασχηματισμού

16 Διήμερο εκπαίδευσης προσωπικού του ΕΓΣΑ 87 -> ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Αξιολόγηση του μετασχηματισμού ΕΓΣΑ 87 -> ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Αξιολόγηση του μετασχηματισμού

17 ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Μοντελοποίηση των παραμορφώσεων ΕΓΣΑ 87 -> > ΕΓΣΑ 07 3 EUREF + 98 HEPOS σημεία ΓΥΣ Αξιολόγηση του μετασχηματισμού + Μοντελοποίηση των παραμορφώσεων

18 Συμπερασματικά Ημετάβαση από το παλαιό σύστημα αναφοράς ΕΓΣΑ 87 στο νέο σύστημα αναφοράς ETRS 89 απαιτεί Έναν 7-παραμετρικό μετασχηματισμό ομοιότητας, και μοντελοποίηση των παραμορφώσεων (υπόλοιπα που παραμένουν από τον μετασχηματισμό) Επιτυγχάνεται μέση ακρίβεια για την οριζοντιογραφική σύνδεση ΕΓΣΑ 87 -> ΕΓΣΑ 07 Λιγότερο από 60 cm (από μόνο τον 7-παραμετρικό μετασχηματισμό) Λιγότερο από 10 cm (από τον πλήρη μετασχηματισμό) και σε μεμονωμένες περιπτώσεις μέχρι 25 cm