Ερευνητική δραστηριότητα και προοπτικές από τη λειτουργία του δικτύου μόνιμων σταθμών GNSS του ΤΑΤΜ-ΑΠΘ ΑΠΘ Χ. Πικριδάς, Α. Φωτίου, Δ. Ρωσσικόπουλος, Μ. Χατζηνίκος Τομέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Επιστημονική Ημερίδα: Δορυφορική Γεωδαισία: Σύγχρονα συστήματα και εφαρμογές. ΤΕΙ Αθήνας, Τμήμα Τοπογραφίας, 26 Μαΐου 2010
1. Δίκτυα μόνιμων σταθμών GNSS Η εγκατάσταση και λειτουργία μόνιμων σταθμών καταγραφής δεδομένων GPS είναι κυρίως μία ερευνητική δραστηριότητα που τα τελευταία χρόνια αναπτύσσεται με γοργούς ρυθμούς σε όλες τις προηγμένες τεχνολογικά χώρες. Είναι προϊόν συνεργασίας εθνικών φορέων και διεθνών επιστημονικών/ερευνητικών ερευνητικών οργανισμών (παγκόσμια κλίμακα). Επίσης, σε αρκετές χώρες λειτουργούν σε εθνική, περιφερειακή κλίμακα διάφορα δίκτυα μόνιμων σταθμών GNSS εξυπηρέτηση εφαρμογών εντοπισμού θέσης
1.1 Διεθνή δίκτυα GNSS Tα περισσότερο γνωστά στην Γεωδαιτική κοινότητα της χώρας μας είναι Το Δίκτυο της IGS (International GNSS service) > από 375 σταθμούς
1.2 Το Ευρωπαϊκό δίκτυο ΕPN (Euref Permanent Network) > 240 σταθμούς αποτελεί την υλοποίηση του δικτύου της IGS στην Ευρώπη
1.3 Σκοπός των δικτύων (τέτοιας κλίμακας) είναι: Συλλογή και διάθεση δεδομένων Υπολογισμός αξιόπιστων προϊόντων όπως: Ακριβείς εφημερίδες GPS (Precise GPS Orbits). Παράμετροι περιστροφής της γης (EOP). Συντεταγμένες και διανύσματα ταχύτητας των σταθμών παρακολούθησης. Καθορισμός πλαισίων αναφοράς ΙΤRFyy RFyy, ΕTRFyy Χρονικές παράμετροι των δεκτών στους σταθμούς παρακολούθησης και των δορυφόρων GPS. Εκτίμηση της ζενίθιας τροποσφαιρικής καθυστέρησης στους σταθμούς παρακολούθησης. Εκτίμηση της ποσότητας TEC και παραγωγή ιονοσφαιρικών χαρτών για κάθε ημέρα του έτους. Υποστήριξη δορυφορικών αποστολών providing the highest quality data and products as the standard for global navigation satellite systems (GNSS) in support of Earth science research, multidisciplinary applications, and education. These activities aim to advance scientific understanding of the Earth system components and their interactions, as well as to facilitate other applications benefiting society.
1.4 Στην Χώρα μας λειτουργούν διάφορα δίκτυα μόνιμων σταθμών και ανεξάρτητοι σταθμοί GNSS από εταιρείες και εκπαιδευτικά- ερευνητικά ιδρύματα Δίκτυο ΗΕΡΟS από την Kτηματολόγιο ΑΕ είναι το μεγαλύτερο στην Ελλάδα (σύστημα αναφοράς ETRF2005,παροχή υπηρεσιών δικτυακού τύπου πχ. τεχνική VRS)
Μόνιμοι σταθμοί του Αστεροσκοπείου Αθηνών + ΝΟΑ ΕPN ΜetricaNET από την εταιρεία METRICA
Μόνιμοι σταθμοί GNSS (CivilShopNET) της εταιρείας CivilShop Το σύνολο των σταθμών URANUS της εταιρείας Tree Company
Οι μόνιμοι σταθμοί της εταιρείας JGC
Διόνυσος Αττικής από ΣΑΤΜ ΕΜΠ + σταθμοί με συνεργαζόμενους φορείς
O σταθμός ΕPN TUC2 τουπολυτεχνείουκρήτης Τμήμα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων- Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωπληροφορικής + σταθμοί με συνεργαζόμενους φορείς
Μόνιμος σταθμός GNSS στο Γέρακα Αττικής της εταιρείας Geotech Μόνιμος σταθμός GNSS στη Θεσσαλονίκη TMHMA ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ AΠΘ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΩΔΑΙΣΙΑΣ
2. Το Δίκτυο μόνιμων σταθμών GNSS TATM-AΠΘ Έως σήμερα 5 σταθμoί GNSS + 1 υπό εγκατάσταση
2+1 σταθμοί του δικτύου EUREF
EPN-AUT1, Θέρμη Θεσσαλονίκης EPN-LARI, Λάρισα EPN-DUTH, Ξάνθη Yπεύθυνοι Σταθμού για το ΕΡΝ: Χ. Πικριδάς Α. Φωτίου
ΤΑΤΜ, Κτίριο ΑΤΜ, Πολυτεχνική Σχολή, ΑΠΘ ΤΕΙS, Σέρρες Συνεργασία με TEI Σερρών
Ολοι οι σταθμοί επικοινωνούν (ελέγχονται) μέσω διαδικτύου με τους υπολογιστές διαχείρισης και υπολογισμού Κτίριο ΤΑΤΜ-ΑΠΘ Λειτουργικά συστήματα H/Y WINXP και Linux
είναι 2.1 Ο Σκοπός του δικτύου είναι Εκτός της έρευνας και η εκπαίδευση με: Προπτυχιακές εργασίες Διπλωματικές εργασίες > 40 διπλωματικές εργασίες Μεταπτυχιακές εργασίες > 10 μεταπτυχιακές διατριβές Διδακτορικές διατριβές > 5 Διδακτορικές διατριβές Μέτρηση συνόρθωση και ένταξη δικτύων GPS. Μέτρηση και συνόρθωση δικτύων GPS πολύ υψηλής ακρίβειας πχ. για παρακολούθηση μικρομετακινήσεων γήινου φλοιού και ειδικών κατασκευών Aποτυπώσεις με χρήση RTK-GPS Mελέτη ακρίβειας επίλυσης βάσεων GPS με χρήση διάφορων λογισμικών επεξεργασίας. Δημιουργία αλγορίθμων για μοντελοποίηση των ατμοσφαιρικών επιδράσεων στις μετρήσεις GPS Ανάπτυξη λογισμικών και αλγορίθμων για την επίλυση βάσεων GPS και δημιουργία παρατηρήσεων VRS.. (Λογισμικό( 3VRS) Ανάπτυξη λογισμικών για τον μετασχηματισμό συντεταγμένων και υψομέτρων GPS σε διάφορα Γεωδαιτικά και προβολικά συστήματα.
Ανάπτυξη λογισμικών (Visual Basic, C ++ ++ )
2.2 Οι ερευνητικές δραστηριότητες αφορούν Συλλογή και διάθεση δεδομένων (κυρίως μέσω FTP του δικτύου ΕPN) με σκοπό τον προσδιορισμό θέσης με επεξεργασία εκ των υστέρων. Υποστήριξη εφαρμογών εντοπισμού σε πραγματικό χρόνο. Ποιοτικός έλεγχος των μετρήσεων Υπολογισμός προϊόντων όπως Μεταβολής των συντεταγμένων και διανύσματα ταχύτητας των σταθμών. Εκτίμηση της ζενίθιας τροποσφαιρικής καθυστέρησης στους σταθμούς παρακολούθησης αλλά και πρόγνωσης π.χ. με την βοήθεια της τεχνικής των Νευρωνικών δικτύων. Εκτίμηση της ποσότητας TEC και παραγωγή ιονοσφαιρικών χαρτών, χρήσιμη πληροφορία και για άλλες επιστήμες.
3. Ερευνητικές Δραστηριότητες 3.1 Υποστήριξη εφαρμογών εντοπισμού σε πραγματικό χρόνο με τη βοήθεια του HERMES NtripCaster Το NTRIP βασίζεται στο πρωτόκολλο HTTP με σκοπό την συνεχή ροή δεδομένων GNSS και την αποστολή τους στους χρήστες μέσω του διαδικτύου. Σχεδιάστηκε από τον Ομοσπονδιακό Oργανισμό Χαρτογραφίας και Γεωδαισίας της Γερμανίας. NTRIP : Networked Transport of RTCM via Internet Protocol
Αρχή λειτουργίας του Hermes Ntrip Caster
Οι πρώτες εφαρμογές έδειξαν Position error between RTK and static solution 8 7 6 Error (cm) 5 4 3 2 1 0 Location of the reference station 13 25 38 42 43 45 50 51 69 2D_ds 1D_ds 3D_ds Baseline length (km) Οι διαφορές είναι μικρότερες από 7 cm για βάσεις μήκους < 70 Km
Χρήση μετρήσεων κώδικα Mean Position error between static and DGPS solutions Error (m) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 6 26 53 62 86 132 210 246 Baseline length (km) 2D_ds 1D_ds 3D_ds Οι διαφορές είναι της τάξης του 1m ή και καλύτερες (οριζοντιογραφικά) για βάσεις μήκους < 200 Km!!
Τα δεδομένα του Hermes Ntrip Caster μπορούν να υποστηρίξουν πλήθος εφαρμογών Υποστήριξη πρωτόκολλου Ntrip και RTCM s standards
ΓιατησυνεχήκαιομαλήλειτουργίατουHermes Ntrip Caster υπάρχει η δυνατότητα χειρισμού εξ αποστάσεως Όπως και η σάρωση των εισερχόμενων RTCM Data
Ιστοσελίδα για περισσότερες πληροφορίες http://users.auth.gr/~cpik/
3.2 Ποιοτικός έλεγχος των παρατηρήσεων GPS Παράδειγμα ποιοτικού ελέγχου χρονομέτρου δέκτη AUT1
3.3 Εκτίμηση της μεταβολής των συντεταγμένων και ταχύτητες των μόνιμων σταθμών Ανάπτυξη Αλγορίθμων (Visual Basic, C++,, FORTRAN) για την αυτοματοποίηση των υπολογισμών με τη χρήση του λογισμικού BERNESE GPS SOFTWARE v 5.0 οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων σε περιβάλλον
Εξαγωγή αποτελεσμάτων από την επεξεργασία
2D Διαγράμματα μεταβολής των συντεταγμένων
3D Διαγράμματα μεταβολής των συντεταγμένων
Σταθμός V NORTH (mm / έτος) V EAST (mm / έτος) V UP (mm / έτος) AUT1 4.7 23.1-2.1 NOA1-13.8 6.5 3.2 TUC2-11.1 8.2-1.2 Χρονικό διάστημα 15 μηνών (μηνιαία λύση)
3.4 Εκτίμηση Ζενίθιας Τροποσφαιρικής Υστέρησης
3.5 Ανάπτυξη αλγορίθμων υπολογισμού και απεικόνισης της ιονοσφαιρικής δραστηριότητας Η κατακόρυφη περιεκτικότητα των ηλεκτρονίων (TVEC) στην ευρύτερη περιοχή του μόνιμου σταθμού ΤΑΤΜ στις 3/7/2002 και τοπική ώρα 14:00. Λογισμικό (IONOMAP)
4. Επόμενοι στόχοι είναι: Ανάπτυξη λογισμικού για υπολογισμό και διάθεση προϊόντων δικτυακού χαρακτήρα RTK-VRS. «Σύνδεση» του λογισμικού 3VRS με τον NtripCaster. Παρακολούθηση συντεταγμένων και υπολογισμό ταχυτήτων και σε άλλα συστήματα αναφοράς. Συνεργασία και με άλλα εκπαιδευτικά ιδρύματα και ερευνητικά κέντρα με στόχο την επέκταση των ερευνητικών δραστηριοτήτων. Δημιουργία ιστοσελίδας για την παροχή πληροφοριών όλων των δραστηριοτήτων σε πραγματικό χρόνο.
Ευχαριστώ για την προσοχή σας