Το νέο ελληνικό σύστημα υπηρεσιών εντοπισμού HEPOS

Transcript

1 Το νέο ελληνικό σύστημα υπηρεσιών εντοπισμού HEPOS Μερικές εισαγωγικές έννοιες για τις γεωδαιτικές τεχνικές GPS στις οποίες βασίζεται η λειτουργία συστημάτων όπως το HEPOS Οι μέχρι σήμερα εξελίξεις από την εγκατάσταση, λειτουργία και χρήση του ελληνικού συστήματος εντοπισμού HEPOS ιαφαινόμενες προοπτικές για τις γεωδαιτικές υποδομές και τα τεχνικά έργα στην Ελλάδα Τα σήματα GPS σήμερα P(Y) P(Y) C/A L MHz L MHz ορυφορικό μήνυμα (50 bps) Βασική Συχνότητα MHz / 10 C/A Code MHz P Code MHz x 154 x 120 L1 Carrier MHz P Code MHz L2 Carrier MHz 1

2 Μετρήσεις GPS Ψευδοαποστάσεις Ένας απλός τριγωνισμός στο χώρο Υπό την προϋπόθεση ότι τα χρονόμετρα των δορυφόρων είναι απόλυτα συγχρονισμένα μεταξύ τους Τρεις ταυτόχρονες μετρήσεις από διαφορετικούς δορυφόρους (ψευδοαποστάσεις) αρκούν για να υπολογισθεί η τρισδιάστατη θέση ενός δέκτη ή 2 μετρήσεις αν το υψόμετρο είναι γνωστό ή 4 μετρήσεις αν τα χρονόμετρα δεν είναι συγχρονισμένα GPS Μετρήσεις φάσης Μεγαλύτερη ακρίβεια μετρήσεων, αλλά πρόβλημα η σωστή επίλυση της ασάφειας των κύκλων φάσης λ = 1η μέτρηση, μέρος του κύκλου φάσης του φέροντος κύματος λ N N = Άγνωστος αριθμός (ασάφεια) ακέραιων κύκλων φάσης ιάφορες τεχνικές υπολογισμού της ασάφειας των κύκλων φάσης: Στατικός εντοπισμός Γρήγορος στατικός Κινηματικές διαδικασίες (stop-&-go, On-The-Fly, RTK, ) Μετεπεξεργασία 2

3 Ακρίβεια εντοπισμού? Εξαρτάται από σειρά παραγόντων Περιβάλλον των μετρήσεων Σχετική Γεωμετρία δέκτη δορυφόρων Τύπος και δυναμική κατάσταση του δέκτη Τύπος των μετρήσεων # Ορατών δορυφόρων ιάρκεια των μετρήσεων SNR των μετρήσεων Χρόνος Των Μετρήσεων Μέθοδος Επεξεργασίας μετρήσεων Αυτόνομος (απόλυτος) εντοπισμός Σχετικός Εντοπισμός ιαφορικός εντοπισμός GPS: Σφάλματα Μετρήσεων Ανακρίβεια τροχιακής εφημερίδας Ανακλάσεις σήματος Χρονόμετρα δορυφόρων Ατμοσφαιρικές καθυστερήσεις Επιλεκτική ιαθεσιμότητα Χρονόμετρο έκτη 3

4 Ατμοσφαιρικές επιδράσεις ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΕΙΣ 20,000 km Ιονόσφαιρα Τροπόσφαιρα Ιονισμένα σωματίδια 200 km 50 km Ιονοσφαιρική επίδραση Εξαρτάται από Το χρόνο της μέτρησης Το γεωγραφικό πλάτος Την ηλιακή δραστηριότητα Συνάρτηση της συχνότητας του σήματος 4

5 Ιονοσφαιρική επίδραση Μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της μέρας Από 1.5 m (βράδυ) 4.5 m (μεσημέρι) Μέχρι 150 m (σε περιόδους ηλιακής δραστηριότητας) Σφάλματα πολλαπλών διαδρομών του σήματος Προκαλούνται από λήψη ενός σήματος GPS από την απευθείας πορεία του μέχρι τον δέκτη και από πολλαπλές διαδρομές διαφορετικού ηλεκτρικού μήκους Φαινόμενο των ειδώλων Ανακλώμενο σήμα Απευθείας σήμα A B C Station Καθυστέρηση σήματος σήματος D= AB + BC 5

6 Απόλυτος Εντοπισμός * Υπολογισμός των συντεταγμένων ενός σημείου, αυτόνομα από τις μετρήσεις ενός δέκτη (συνήθως από μετρήσεις ψευδοαποστάσεων) Σχετικός Εντοπισμός Συνδυασμός μετρήσεων από δύο η περισσότερους δέκτες για τον υπολογισμό του τρισδιάστατου σχετικού διανύσματος μεταξύ δύο δεκτών 6

7 ιαφορικός Εντοπισμός Σχετικός εντοπισμός από μετρήσεις ψευδοαπόστασης σε πραγματικό χρόνο + μετάδοση διορθώσεων από σταθμούς ελέγχου ιαφορικό GPS (Differential GPS, DGPS) Ο ορυφόρος εκπέμπει το σήμα του Οδέκτης λαμβάνει το σήμα Σταθμοί ελέγχου εκπέμπουν διαφορικές διορθώσεις GPS πριν το 2000 GPS πριν το m GPS I, GPS II A, & GPS II R C/A Code - L1 Με την Επιλεκτική ιαθεσιμότητα 7

8 GPS σήμερα GPS πριν το m GPS I, GPS II A, & GPS II R C/A Code - L1 Χωρίς την Επιλεκτική ιαθεσιμότητα GPS το GPS πριν το m GPS II R (Μ) C/A Code - L1 Νέος κώδικας πολιτικής χρήσης L2 8

9 GPS τη δεκαετία 2010 GPS πριν το m GPS II F (Light) C/A Code - L1 Νέοι κώδικες πολιτικής χρήσης L2, L5 GPS περί το 2016 GPS πριν το 2000? m GPS II F GPS III Σύστημα 3ης γενιάς σε πλήρη μορφή Βιωσιμότητα για τα επόμενα 30 χρόνια 9

10 Real Time Kinematic (RTK) τεχνικές Μετρήσεις φάσης Μεταγωγή δεδομένων από τη βάση -> χρήστη Επίλυση για την ασάφεια των κύκλων φάσης On-the-fly Real Time Kinematic (RTK) τεχνικές Σύγχρονοι OTF διαδικασίες αλγόριθμοι OTF αυξάνουν αποδίδουν την σε δευτερόλεπτα παραγωγικότητα ακόμα αλλά και απαιτούν μετά από διαλείψεις τουλάχιστον των διαφορικών 5 ταυτόχρονα σημάτων ορατούς (π.χ. δορυφόρους κτίρια, δέντρα, σχεδιασμός ) των μετρήσεων παραμένει αναγκαίος 10

11 RTK εφαρμογές: Σήμερα 10 km Ακρίβεια 2 cm L1 (C/A και φάση) L2 (φάση) Επικοινωνία δεδομένων RTK -> > ίκτυα εικονικών σταθμών Καλύτερη λήψη των σημάτων κάτω από δύσκολές συνθήκες μετρήσεων (π.χ. κάτω από γέφυρες) L1 (C/A και φάση) L2 (C/A και φάση) L5 (C/A και φάση) Ακρίβεια 2 cm km Επικοινωνία δεδομένων από πολλαπλούς σταθμούς 11

12 RTK VRS: Κρίσιμο συστατικό οι τηλεπικοινωνιακές λύσεις L1/L2 GPS δέκτες Μετεπεξεργασία vs εντοπισμός σε πραγματικό χρόνο??.000 Εφαρμογές Μετεπεξεργασίας των μετρήσεων Εφαρμογές πραγματικού Real-Time χρόνου ?? Ntrip

13 RTK - Real-time Kinematic Είναι μια ειδική μορφή ιαφορικού GPS (DGPS) με δύο κύριες διαφορές: Τα κοινά σφάλματα απαλείφονται από μετρήσεις φάσης του φέροντος κύματος Παρέχει μέχρι εκατό φορές μεγαλύτερη ακρίβεια από το DGPS, με τη χρήση κοντινών ΣΑ στην περιοχή των μετρήσεων RTK - Real-time Kinematic Απαιτείται μικρότερος χρόνος έναρξης των μετρήσεων μετά την εκκίνηση του δέκτη. Κατ αυτό το χρόνο, η ακρίβεια βελτιώνεται από ±1m ±0.1m ±0.01m και, κάτω από καλές συνθήκες (περιβάλλον μετρήσεων) και με καλούς δέκτες, σε < ±0.01m. Η τελική ακρίβεια είναι συνάρτηση της απόστασης από το Σταθμό Αναφοράς -> Rover (συνήθως <10< km, και μέχρι 30 km κάτω από ορισμένες συνθήκες) 13

14 ίκτυα RTK GPS Rovers PDA +Wireless Card Σταθμός αναφοράς Radio link Internet Server ικτυακό RTK GSM, GPRS, Wireless internet Μεγαλύτερη εμβέλεια ίκτυα μονίμων σταθμών Κοινότυπος εξοπλισμός Στιγμιαίος εντοπισμός Αυξημένη αξιοπιστία Τεχνικές VRS & FKP Πολλοί χρήστες ταυτόχρονα ~40-50 ~40-50 km ~40-50 km ~40-70 km km Network Network of of Base Base ίκτυο Network Stations of Base Stations σταθμών αναφοράς Stations 14

15 Ροή υπολογισμών Σταθμοί Αναφοράς Συλλογή μετρήσεων στο ΣΑ Επίλυση ασαφειών φάσης Μεταξύ σταθμών αναφοράς Υπολογισμός μοντέλων διορθώσεων Διόρθωση των μετρήσεων του rover Υπολογισμός της θέσης του rover Σταθμός Rover Ανάλυση μετρήσεων Υβριδικές τεχνικές GPS Συμβατικές τοπογραφικές τεχνικές & GPS: Οδεύσεις μεταξύ σημείων συνδεμένες με βάσεις GPS (μέσω στατικού εντοπισμού ή RTK) Στατικό GPS - Οδεύσεις GPS: 2 ή περισσότεροι δέκτες μονής ή διπλής συχνότητας RTK από ένα σταθμό-βάση Βάση: Τα σημεία rover επαναπροσδιορίζονται και από 2ο σταθμό-βάση ικτυακό RTK, VRS 15

16 NTrip - Networked etworked Transport of RTCM in Internet Protocol Τι είναι? Σχεδιασμένο από το Γερμανικό Χαρτογραφικό Οργανισμό Για την IP-συνεχή ροή GPS (GNSS) διορθωτικών DGPS ή RTK δεδομένων (και metadata) προς κινούμενους χρήστες Βασισμένο στο πρωτόκολλο HTTP και μέρος του προτύπου RTCM από το 2004 Ανοικτό, γενικό, μη-ιδιοκτησιακό πρωτόκολλο δικτυακών εφαρμογών GNSS (GPS, GLONASS, EGNOS, GALILEO, ) NTrip - Networked etworked Transport of RTCM in Internet Protocol Πλεονεκτήματα του NTrip? Απανταχού υπηρεσίες: παντού, οποτεδήποτε, online Απαιτεί χαμηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων Μικρότερους από τους ρυθμούς ενός ικτυακού ραδιοσταθμού ή ενός συστήματος τηλεδιάσκεψης 16

17 NTrip - Networked etworked Transport of RTCM TCM in Internet Protocol Απλοί Broadcaster (EUREF-IP NTRIP Broadcaster ) ή ικτυακοί Broadcaster (IGS- IP NTRIP Broadcaster ) NTrip - Networked Πλεονεκτήματα του etworked Transport of NTrip? RTCM in Internet Protocol Ανεξάρτητο του τύπου δικτύωσης: ια μέσου οποιουδήποτε κινητού δικτύου IP που χρησιμοποιεί TCP/IP Ενσύρματες συνδέσεις (dialup,adsl, ) Ασύρματες συνδέσεις (Wireless web, μέσω GSM, GPRS, Wi- Fi, Πλήθος κινητές χώρο-ενήμερες συσκευές που χρησιμοποιούν το NTrip για τη λειτουργία τους Πλήθος ανοικτών εύχρηστων λογισμικών για λειτουργικό περιβάλλον εφαρμογών σε Windows, Linux, PocketPC + ειδικά NTrip-Client λογισμικά για mobile GIS εφαρμογές (ArcNTrip, mobile-ntrip, GNSS Internet Radio, ) 17

18 Υβριδική HEPOS Υπηρεσία Web Server + = WebGIS PDA GPS chipset ArcPad ArcNTrip (ntripper, GNSS Internet Radio, mobile-ntrip, ) GPRS/3G wireless internet card Mobile GIS LBS Οι μέχρι σήμερα εξελίξεις από την εγκατάσταση, λειτουργία και χρήση του ελληνικού συστήματος εντοπισμού HEPOS 18

19 HEPOS είναι σήμερα σε λειτουργία!!! Κύρια σημεία Το έργο υλοποίησης του HEPOS Περιγραφή και μεθοδολογία χρήσης του HEPOS Σύγχρονες δικτυακές τεχνικές VRS Αναγκαίος εξοπλισμός και εγκατάσταση σταθμών Παρεχόμενες Υπηρεσίες Παράπλευρα έργα υποστήριξης του HEPOS Έργα που υλοποιούνται σήμερα με τη βοήθεια του HEPOS ιαφαινόμενες προοπτικές για το άμεσο μέλλον 19

20 Πλαίσιο υλοποίησης του HEPOS Το έργο εντάχθηκε και υλοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου «Κοινωνία της Πληροφορίας» του Γ Κ.Π.Σ. της Ε.Ε. Σχεδιάστηκε από τον φορέα υλοποίησης του Εθνικού Κτηματολογίου, την ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. Αξιολόγηση του διεθνούς διαγωνισμού ανάδειξης αναδόχου εταιρείας για την υλοποίηση του έργου από επιτροπή ακαδημαϊκών εμπειρογνωμόνων (. εληκαράογλου, Ν. Μήτρου, Μ. Κάβουρας) Υλοποιήθηκε μέσω τριών επιπλέον παράλληλων συμβάσεων Πλαίσιο υλοποίησης του HEPOS Κύρια σύμβαση Προμήθεια και εγκατάσταση και συντήρηση του πλήρως λειτουργικού και έτοιμου προς χρήση Ελληνικού Trimble Europe BV ( ) Παράπλευρη σύμβαση Μελέτη για τον υπολογισμό συντελεστών μετάβασης από το δορυφορικό σύστημα αναφοράς του HEPOS στο ΕΓΣΑ 87 Geotech Topomet ( ) Συμβάσεις Τεχνικής Βοήθειας Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο 20

21 Τεχνικές προκλήσεις Έργο μοναδικής γεωδαιτικής υποδομής για την Ελλάδα Απόλυτα συμβατό με τις πλέον σύγχρονες (state-of-the-art) προδιαγραφές αντίστοιχων διεθνών δικτύων VRS Απαιτήσεις εκτενών διαβουλεύσεων και επαφών με πολλούς εξωτερικούς φορείς, εντός και εκτός Ελλάδος Ιδιαίτερα στο στάδιο σχεδιασμού, προετοιμασίας και εγκρίσεων από την Ε.Ε. Τεχνικές προκλήσεις Τεχνικές δυσκολίες Το έντονο ανάγλυφο της χώρας -> επιλογή βέλτιστων τοποθεσιών για τους σταθμούς Οι υφιστάμενες τηλεπικοινωνιακές υποδομές ενάντια στις υψηλές απαιτήσεις του έργου Ιδιαιτερότητες Τροποποίηση της ισχύουσας Νομοθεσίας με σκοπό τη δυνατότητα εγκατάστασης των Σταθμών Αναφοράς HEPOS. Απαιτήσεις συντονισμού εξ αιτίας τεχνικών αλληλεπιδράσεων 21

22 Στάδια υλοποίησης του έργου Υπογραφή σύμβασης (Ιαν. 2007) Ανάδοχος: η Ολλανδική TRIMBLE Europe B.V. Υπεργολάβοι: GeoTech Λύσεις Γεωπληροφορικής Ε.Π.Ε. ΟΤΕΝετ Α.Ε. Ολοκλήρωση εγκατάστασης 98 σταθμών και Σταθμού Ελέγχου (Αύγουστος 2007) Πιλοτική λειτουργία συστήματος (μέχρι το τέλος του 2007) ιάθεση στους αναδόχους έργων του κτηματολογίου (από τον Φεβρ. 2008) ιάθεση στους κατασκευαστές/αντιπροσώπους συστημάτων GPS (από τον Μάρτιο 2008) ίκτυα RTK GPS Rovers PDA +Wireless Card Σταθμός αναφοράς Radio link Internet Server 22

23 HEPOS - Hellenic Positioning Service Το ελληνικό σύστημα υπηρεσιών εντοπισμού ~100 GPS (GNSS) σταθμοί αναφοράς (ΣΑ) συνεχούς λειτουργίας Ομοιόμορφη κατανομή σε όλη τη χώρα, σε κατάλληλα επιλεγμένες θέσεις VRS & FKP τεχνικές εντοπισμού βέλτιστες δικτυακές λύσεις Εκτός σε 10 νησιωτικούς σταθμούς -> συμβατικές RTK τεχνικές HEPOS - Hellenic Positioning Service Τηλεπικοινωνιακή / ικτυακή υποδομή 23

24 Σταθμοί Αναφοράς του HEPOS Βασικά στάδια εγκατάστασης τους η αναζήτηση και ο προσδιορισμός των κτιρίων για την εγκατάσταση των σταθμών αναφοράς η εγκατάσταση του εξοπλισμού στους σταθμούς αναφοράς, η εγκατάσταση του εξοπλισμού και του λογισμικού του κέντρου ελέγχου η επικοινωνία των σταθμών αναφοράς με το κέντρο ελέγχου μέσω κύριων και εφεδρικών γραμμών η λειτουργία του συστήματος Σταθμοί Αναφοράς του HEPOS Επιθυμητά χαρακτηριστικά σταθμών Βέλτιστη ορατότητα δορυφόρων Ελεύθερος ορίζοντας Απουσία αισθητών Η/Μ παρεμβολών και επιδράσεις πολυκλαδικών σφαλμάτων Σταθερότητα της αντέννας (mount) Αλεξικεραυνική προστασία Αλεξικέραυνο, κλωβός, surge arrestor 24ωρη εύκολη & ταχεία πρόσβαση στο σύνολο του εξοπλισμού Ελεγχόμενη πρόσβαση από μη εξουσιοδοτημένα άτομα 24

25 Σταθμοί Αναφοράς - Αντέννες Trimble Zephyr Geodetic με θόλο για προστασία από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και πολυκλαδικά σφάλματα Σταθμοί Αναφοράς - Αντέννες Στήριξη σε τοίχους κτιρίων ή σε ταράτσες 25

26 Σταθμοί Αναφοράς - Αντέννες HEPOS αντέννες σε ταράτσες/οροφές Σταθμοί Αναφοράς - Αντέννες HEPOS αντέννες σε τοίχους κτιρίων 26

27 Σταθμοί Αναφοράς - Εξοπλισμός NetR S Σταθμοί Αναφοράς - Εξοπλισμός NetR S 27

28 Σταθμοί Αναφοράς - Εξοπλισμός Rack mount - NetRS Κέντρο ελέγχου - Εξοπλισμός Τεχνικά χαρακτηριστικά Λογισμικό Trimble GPSNet 6 servers Υποστήριξη 150 παράλληλων χρηστών για εφαρμογές πραγματικού χρόνου με δυνατότητες επέκτασης Υποστήριξη 60 παράλληλων συνδέσεων GSM με δυνατότητες επέκτασης 28

29 Σταθμός ελέγχου τυπική διάταξη Copyright ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. Τεχνικές χρήσης του HEPOS Ηλειτουργία του HEPOS βασίζεται στις διεθνώς αποδεκτές και δόκιμες δικτυακές τεχνικές RTK (Real Time Kinematic) VRS - Virtual Reference Station FKP Fläsen Korrecturparameter (area correcton parameters) MAC Master Auxilliary Concept 29

30 Real Time Kinematic (RTK) τεχνικές Σύγχρονοι RTK διαδικασίες αλγόριθμοι RTK αυξάνουν αξιοποιούν την τις μετρήσεις παραγωγικότητα των ΣΑ αλλά με στόχο απαιτούν την τουλάχιστον μοντελοποίηση 5 ορατούς παραμέτων δορυφόρους που & επηρεάζουν αποστάσεις τον από υπολογισμό τους ΣΑ <10-15 της 15 θέσης km ικτυακές RTK τεχνικές Οι Οι δικτυακές διορθώσεις τεχνικές προέρχονται διαφέρουν από στο την ότι ενιαία δεν επεξεργασία χρησιμοποιούν από πολλούς μετρήσεις ΣΑ ή που ανήκουν διορθώσεις στο ίδιο από δίκτυο έναν μόνο (συνεισφέρουν σταθμό αναφοράς, στην κοινή αλλά παραμετροποίηση) από περισσότερους 30

31 ικτυακές RTK τεχνικές Σφάλματα μετρήσεων Στις τροχιές Από την ατμόσφαιρα Από ανακλάσεις του ραδιοσήματος σε μεταλλικές επιφάνειες (multipath) Από τα χρονόμετρα των δορυφόρων και των σταθμών Από τις αντέννες (phase center) 31

32 Μεταξύ διαφορετικών σταθμών, τα σφάλματα αυτά σχετίζονται μεταξύ τους ανάλογα με την μεταξύ τους απόσταση ιαφορικές διορθώσεις τα ελαττώνουν ή τα εξαλείφουν Σφάλματα μετρήσεων Σφάλματα μετρήσεων Πραγματικό σφάλμα ιόρθωση που μεταδίδεται ιορθώσεις Η εγκυρότητα της διόρθωσης εξαρτάται από την απόσταση από τον ΣΑ ΣΑ Χρήστης 32

33 Σφάλματα μετρήσεων Τελικό σφάλμα: 1-2 cm ppm Υψηλή χωρική συσχέτιση Τοπική επίδραση Από τις μετρήσεις των ΣΑ υπολογίζονται τα σφάλματα GPS σε κάθε σταθμό Περιγράφονται (μοντελοποιούνται) οι επιφάνειες των σφαλμάτων μέσα στην περιοχή του δικτύου των σταθμών Οι πληροφορίες της εν λόγω περιγραφής των σφαλμάτων μεταδίδεται στο χρήστη σε μια από τις μορφές VRS, FKP, MAC ικτυακές RTK τεχνικές 33

34 1.Τα δεδομένα (μετρήσεις) των ΣΑ μεταβιβάζονται στο ΚΕ 2.(α) Ο χρήστης υπολογίζει προσεγγιστικά τη θέση του & (β) στέλνει την πληροφορία (NMEA μήνυμα) στο ΚΕ, μέσω π.χ. GSM Κέντρο Ελέγχου Σταθμός Αναφοράς Σταθμός Αναφοράς NMEA Προσεγγιστική εικονική θέση Σταθμός Αναφοράς 3.Το ΚΕ υπολογίζει εικονικές παρατηρήσεις για την εικονική θέση του χρήστη -> τις μεταδίδει στον χρήστη 4.Ο χρήστης εκτελεί τη συνήθη διαδικασία RTK χρησιμοποιώντας τις εικονικές μετρήσεις Κέντρο Ελέγχου Σταθμός Αναφοράς Σταθμός Αναφοράς RTCM Εικονική θέση Σταθμός Αναφοράς Ακρίβεια ± 1cm 34

35 Τεχνικές VRS Τα δεδομένα των ΣΑ και τα υπολογισμένα μοντέλα των σφαλμάτων χρησιμοποιούνται για να υπολογιστούν εικονικές μετρήσεις ή/και διορθώσεις σε οποιοδήποτε σημείο εντός της περιοχής του δικτύου των σταθμών Ακόμα και σε ένα «προβληματικό» σημείο, π.χ. κάτω από βλάστηση, κοντά σε κτίρια ή ακόμα και μέσα σε κτίσματα Ίδιες παρατηρήσεις με εκείνες που θα κατέγραφε ένας πραγματικός δέκτης σε λειτουργία στο εν λόγω σημείο (για το συγκεκριμένο χρονικό διάστημα) Τεχνικές VRS εικονικές μετρήσεις Σε πραγματικό χρόνο Το ίδιο το δίκτυο των σταθμών VRS (δηλ. το ΚΕ) επιλέγει ως βέλτιστη θέση του εικονικού σταθμού το σημείο της προσεγγιστικής θέσης (στίγμα), που είναι κοντά στην πραγματική θέση ιορθώσεις στη μορφή RTCM Κατόπιν μετεπεξεργασίας Ο χρήσης ζητάει από την υπηρεσία VRS τη δημιουργία εικονικών μετρήσεων για το εκάστοτε σημείο ενδιαφέροντος του παρατηρήσεις στη μορφή αρχείων RINEX 35

36 Τεχνικές FKP Σημαντικός υπολογιστικός φόρτος μεταφέρεται στον ίδιο τον χρήστη Το ίδιο το δίκτυο των σταθμών VRS (δηλ. το ΚΕ) υπολογίζει τις παραμέτρους μαθηματικών επιφανειών που περιγράφουν τα σφάλματα των μετρήσεων στην περιοχή του δικτύου εν είναι απαραίτητο να είναι γνωστή η θέση του χρήστη (ουτε προσεγγιστικά) Οι επιφάνειες διορθώσεων είναι κοινές για όλους τους χρήστες της ευρύτερης περιοχή του δικτύου Ο χρήσης χρησιμοποιεί τις παραμέτρους για να υπολογίσει τις τιμές των σφαλμάτων στο σημείο των δικών του παρατηρήσεων και να κάνει τις ανάλογες διορθώσεις, σε πραγματικό χρόνο Ένα επίπεδο FKP διορθώσεων για κάθε Σταθμό αναφοράς Μέτρηση L1, L2 ορυφόρο Έναλλακτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν επιφάνειες πολυώνυμα >2 ου βαθμού Τεχνικές FKP ιορθώσεις ΣΑ φ Επίπεδο διορθώσεων λ 36

37 Τεχνικές MAC Επίσης μόνο για εφαρμογές πραγματικού χρόνου Το δίκτυο των σταθμών (δηλ. το ΚΕ) αποστέλει στον χρήστη ιορθώσεις από έναν κύριο ΣΑ, και ιαφορές διορθώσεων γειτονικών βοηθητικών ΣΑ εν είναι απαραίτητο να είναι γνωστή η θέση του χρήστη Ο χρήσης λαμβάνει όλη την πρωτογενή πληροφορία για τα σφάλματα χωρίς οποιαδήποτε μοντελοποίηση για τη μορφή τους εντός της περιοχής του δικτύου Μπορεί να χρησιμοποιήσει δικούς του (βέλτιστους) αλγορίθμους για να ελαχιστοποιήσει την επίδραση των σφαλμάτων στη συγκεκριμένη θέση του Τεχνικές MAC Μια τεχνική λεπτομέρεια Επειδή είναι ασύμφορο (και ανώφελο) να χρησιμοποιούνται όλοι οι μη-κύριοι ΣΑ ως βοηθητικοί, τα μεγάλης έκτασης δίκτυα σταθμών χωρίζονται σε cells, δηλ. σε μικρό αριθμό γειτονικών σταθμών, και Σε clusters, δηλ. μικρό αριθμό γειτονικών cells Αν και τυπικά δεν απαιτείται να είναι γνωστή η θέση του χρήστη, στην περίπτωση αυτή, η πληροφορία αυτή είναι χρήσιμη για την ένταξη του σε κάποιο συγκεκριμένο cell 37

38 Πλεονεκτήματα δικτυακών τεχνικών Σε σχέση με τις συμβατικές τεχνικές RTK Επιτρέπουν την κάλυψη μεγαλύτερων περιοχών με λιγότερους σταθμούς αναφοράς Οι τυπικοί περιορισμοί που προκύπτουν με την αύξηση της απόστασης από τους ΣΑ Μείωσης της ακρίβειας Αύξηση του απαιτούμενου χρόνου των μετρήσεων Αδυναμία χρήσης μετρήσεων μονής συχνότητας ΌΛΟΙ ελαττώνονται ή απαλοίφονται Αυξάνεται η ακρίβεια, αξιοπιστία και αποδοτικότητα των εργασιών στο πεδίο Κριτήρια επιλογής δικτυακής τεχνικής Τι υποστηρίζει ο εξοπλισμός του χρήστη π.χ. MAC, κυρίως από δέκτες Leica Πρακτικά όλες οι τεχνικές είναι γενικά ισοδύναμες από την άποψη της ακρίβειας, αξιοπιστίας και αποδοτικότητας Χρήση επικοινωνίας μέσω GPRS επιβάλει επιλογή της κατάλληλης τεχνικής ανάλογα με το απαιτούμενο bandwidth κάθε τεχνικής (και το Format GPRS ογκοχρέωση και ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων) VRS RTCM v2.3 VRS RTCM v3.0 FKP MAC RTCM v bps 2742 bps 6850 bps Ανάλογα με # βοηθητικών σταθμών και το update rate 38

39 Υπηρεσίες του HEPOS για εφαρμογές πραγματικού χρόνου ιαφορετικές δυνατότητες σύνδεσης με το ΚΕ Σύνδεση με το ΚΕ Μέσω κινητού τηλεφώνου & bluetooth Flash card GSM/GPRS 39

40 Σύνδεση με το ΚΕ Με χρήση πρωτοκόλλου NTRIP Σύνδεση με το ΚΕ Σημεία εισόδου χρήσιμα για τις ρυθμίσεις στους δέκτες 40

41 Σύνδεση με το ΚΕ φιλτραρισμένο Source Table στους δέκτες π.χ. Μόνο για δικτυακές τεχνικές με χρήση του πρωτοκόλλ ου RTCM Σύνδεση με το ΚΕ φιλτραρισμένο Source Table στους δέκτες π.χ. Σταθμοί που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία διαφορικών διορθώσεων GPS και τη χρήση Single-Base DGPS 41

42 Υπηρεσίες του HEPOS για εφαρμογές μετεπεξεργασίας εδομένα των μετρήσεων που έχουν συλλεχθεί στους Σταθμούς Αναφοράς του HEPOS Είναι διαθέσιμα για 30 ημέρες μετά την λήψη τους εδομένα εικονικών σταθμών αναφοράς Για οποιαδήποτε θέση του ενδιαφέροντος του χρήστη, η οποία είναι εντός της περιοχής του δικτύου των σταθμών που παρέχεται δικτυακή λύση ημιουργούνται από τις πραγματικές μετρήσεις των ΣΑ και τις υπολογισμένες μαθηματικές επιφάνειες των σφαλμάτων Η προσβαση γίνεται μέσω του HEPOS RINEX Shop, ένα e-κατάστημα που είναι προσβάσιμο από τον ιστοχώρο του HEPOS μόνο στους εγγεγραμμένους χρήστες Υπηρεσίες του HEPOS για εφαρμογές μετεπεξεργασίας Εξοπλισμός που απαιτείται Οποιοσδήποτε κοινός δέκτης GPS γεωδαιτικού τύπου μονής ή διπλής συχνότητας Λογισμικό επεξεργασίας μετρήσεων GPS με δυνατότητα εισαγωγής αρχείων RINEX (ή CRINEX) Επιλογή του χρονικού παραθύρου των εικονικών μετρήσεων Ανάλογα με το παράθυρο των πραγματικών μετρήσεων στους πραγματικούς σταθμούς ενδιαφέροντος 42

43 Υπηρεσίες του HEPOS για εφαρμογές μετεπεξεργασίας Επιλογή θέσης εικονικού ΣΑ φ,λ,h Πρέπει να επιλέγεται ώστε να είναι κοντά στους επιθυμητούς (προς υπολογισμό) πραγματικούς σταθμούς ενδιαφέροντος Ώστε να εξασφαλίζονται μικρά μήκη βάσεων Εάν ο πραγματικός σταθμός είναι εκτός της περιοχής του δικτύου που παρέχεται δικτυακή λύση Να επιλέγεται ο κοντινότερος πραγματικός ΣΑ και όχι εικονικός σταθμός Το γεωμετρικό υψόμετρο του εικονικού σταθμού να είναι κοντά στο υψόμετρο της εικονικής θέσης, π.χ. προσέγγιση ~100 m είναι επαρκής Έργα για το Εθνικό Κτηματολόγιο με χρήση του HEPOS στην παραγωγή VLSO / LSO Παράδειγματα Ανάγκες των κτηματογραφήσεων Το Εθνικό Κτηματολόγιο απαιτεί τη δημιουργία υποβάθρων, τα οποία είναι αναγκαία κατά την φάση σύνταξης των μελετών κτηματογράφησης 43

44 Έργα για το Εθνικό Κτηματολόγιο με χρήση του HEPOS στην παραγωγή VLSO / LSO Παράδειγματα Ως κατάλληλα υπόβαθρα για αυτό το σκοπό ορίζονται έγχρωμες ορθοφωτογραφίες, των οποίων η διακριτική ικανότητα είναι ικανή για την ευκρινή αναγνώριση των ορίων των ακινήτων (π.χ. σε αστικές και ημιαστικές περιοχές) και των γεωτεμαχίων (π.χ. σε αγροτικές περιοχές) Έργα LSO / VLSO 3 έργα αεροφωτογραφήσεων LSO Ψηφιακές Ορθοφωτογραφίες Μεγάλης Κλίμακας Large Scale Orthophotographs LSO-1 (49041 km 2, ~ ) LSO-2 (42978 km 2, ~ ) LSO-3 (40005 km 2, ~ ) 44

45 1 έργο αεροφωτογραφήσεων VLSO Ψηφιακές Ορθοφωτογραφίες Πολύ Μεγάλης Κλίμακας Very Large Scale Orthophotographs Κάλυψη: Km 2 Προϋπολογισμός: Έργα LSO / VLSO 1 έργο Ποιοτικού Ελέγχου των LSO/VLSO προϊόντων Τεχνικά χαρακτηριστικά VLSO 45

46 Εξοπλισμός αεροφωτογράφησης VLSO Τεχνικά χαρακτηριστικά LSO 46

47 Εξοπλισμός αεροφωτογράφησης LSO Γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς για τα προϊόντα LSO/VLSO Το γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς των ορθοφωτοχαρτών ορίστηκε από τις προδιαγραφές να είναι το ευρωπαϊκό σύστημα αναφοράς ETRS 89 (European Terrestrial Reference System 1989) Το σύστημα ορίστηκε βάσει του ITRF 89 (International Terrestrial Reference Frame 1989) Υλοποίηση μέσω του HEPOS 47

48 Θέσεις σταθμών HEPOS ενάντια στα block αεροφωτογράφησης Μέγιστη απόσταση αερομεταφερόμενου δέκτη GPS από τους σταθμούς αναφοράς: 30 km Σχεδιασμός Block A/Φ διαστάσεων 40km x 42 km Ασυμβατότητα των θέσεων των πραγματικών σταθμών HEPOS και της διάταξης των επιθυμητών block Α/Φ Υλοποίηση μέσω εικονικών ΣΑ Θέσεις σταθμών HEPOS ενάντια στα block αεροφωτογράφησης Πραγματικοί ΣΑ HEPOS Εικονικοί ΣΑ δημιουργούνται εντός της δικτυακής κάλυψης των πραγματικών ΣΑ σε οποιοδήποτε σημείο ενδιαφέροντος εν υπόκειται σε περιορισμούς, π.χ. μορφολογία εδάφους, φυσικά ή τεχνητά εμπόδια Εικονικοί ΣΑ στα κέντρα των block Α/Φ 48

49 Συνεισφορά του HEPOS στον ποιοτικό έλεγχο των προϊόντων LSO/VLSO Mετρήσεις 5000 σημείων ελέγχου Οριζοντιογραφική ακρίβεια: <5 cm Κατακόρυφη ακρίβεια: <15 cm RMSE xy : LSO 1.41m, VLSO 0.28m (1σ)/0.56m (2σ) Απόλυτη ακρίβεια: LSO 2.44m, VLSO 0.48m (1σ)/0.96m (2σ) Έργα για το Εθνικό Κτηματολόγιο με χρήση του HEPOS στην παραγωγή VLSO / LSO Παράδειγματα Ανάγκες των κτηματογραφήσεων Το Εθνικό Κτηματολόγιο απαιτεί τη δημιουργία υποβάθρων, τα οποία είναι αναγκαία κατά την φάση σύνταξης των μελετών κτηματογράφησης Ως κατάλληλα υπόβαθρα για αυτό το σκοπό ορίζονται έγχρωμες ορθοφωτογραφίες, των οποίων η διακριτική ικανότητα είναι ικανή για την ευκρινή αναγνώριση των ορίων των ακινήτων (π.χ. σε αστικές και ημιαστικές περιοχές) και των γεωτεμαχίων (π.χ. σε αγροτικές περιοχές) 49

50 Συμπερασματικά Το σύστημα HEPOS ανοίγει νέες δυνατότητες και προοπτικές για τους δημοσίους φορείς, επαγγελματίες Τοπογράφους και άλλους μηχανικούς και την επιστημονική κοινότητα που ασχολούνται με εφαρμογές δορυφορικού εντοπισμού και όχι μόνο Ήδη το HEPOS σταδιακά μπαίνει στην καθημερινότητα των εργών του Εθνικού Κτηματολογίου Παραμένει να δούμε πως θα εξελιχθούν οι υπηρεσίες του HEPOS, ιδιαίτερα σε σύγκριση με ανάλογες υπηρεσίες από τα παρόμοια ευρωπαϊκά και διεθνή συστήματα μονίμων σταθμών GPS/GNSS και δικτύων VRS-RTK Σχέδια διασφάλισης της βιωσιμότητας του συστήματος δεν είναι ξεκάθαρα ακόμη (από την πλευρά του φορέα διαχείρισης). 50