Συνόρθωση του δικτύου SmartNet Greece και ένταξη στο HTRS07 του HEPOS. Συγκρίσεις και εφαρμογές NRTK στην πράξη. Φωτίου Α., Μ. Χατζηνίκος και Χ. Πικριδάς Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Τομέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Ενημερωτική εκδήλωση Σύγχρονοι τρόποι εργασίας με τη χρήση δικτύων μόνιμων σταθμών αναφοράς Ιωάννινα, 27 Φεβρουαρίου 2013
Μέρος 1 ο Περιεχόμενα 1. Στόχοι 2. Δυναμικά και στατικά πλαίσια αναφοράς 3. Το HTRS07 4. Η γεωδυναμική της Ελλάδας 5. Αξιολόγηση μεθόδων ένταξης δικτύων GPS στο HTRS07 6. Συνόρθωση και υπολογισμός ταχυτήτων του SmartNet Greece 7. Ένταξη του SmartNet Greece στο HTRS07 8. Συμπεράσματα Μέρος 2 ο o Συγκρίσεις και εφαρμογές NRTK στην πράξη 1/23
1. Στόχοι Η συνόρθωση του SmartNet-Greece στο διεθνές πλαίσιο αναφοράς ITRF2005 και η ένταξη του στο Ευρωπαϊκό πλαίσιο ETRF2000. Ο υπολογισμός των ταχυτήτων μετακίνησης των σταθμών GPS του SmartNet-Greece. Η ένταξη του SmartNet-Greece στο HTRS07. 2/23
2. Δυναμικά πλαίσια αναφοράς Δυναμικό πλαίσιο αναφοράς = Συντεταγμένες σε μία εποχή αναφοράς (t 0 ) Ταχύτητα μετακίνησης Το παγκόσμιο δίκτυο μόνιμων σταθμών GNSS της IGS που υλοποιεί τα δυναμικά πλαίσια αναφοράς IGSYY. Το ευρωπαϊκό δίκτυο μόνιμων σταθμών GNSS της EUREF που υλοποιεί τα δυναμικά πλαίσια αναφοράς ETRFYYYY. 3/23
2. Δυναμικά πλαίσια αναφοράς Το πλέον σύγχρονο παγκόσμιο δυναμικό πλαίσιο αναφοράς: ITRF2008 4/23
3. Στατικό πλαίσιο αναφοράς Συντεταγμένες οι οποίες αναφέρονται στην μέση Στατικό πλαίσιο αναφοράς = εποχή μέτρησης-συνόρθωσης του δικτύου που υλοποιεί το πλαίσιο αναφοράς Το Ελληνικό δίκτυο μόνιμων σταθμών GPS (HEPOS) που υλοποιεί το στατικό πλαίσιο αναφοράς HTRS07. 5/23
4. Το HTRS07 Τι είναι το HTRS07 (Hellenic Terrestrial Reference System 2007)? Είναι ένα στατικό πλαίσιο αναφοράς το οποίο αποτελεί υλοποίηση του Ευρωπαϊκού Συστήματος Αναφοράς (ETRS89) στην Ελλάδα. Ταυτίζεται με το ETRF2005 στην χρονική εποχή 2007.5. Αποτελεί την γέφυρα μεταξύ των παγκοσμίων-ευρωπαϊκών πλαισίων αναφοράς και του ΕΓΣΑ87. Οι παράμετροι μετασχηματισμού από το HTRS07 στο ΕΓΣΑ87 ισχύουν μόνο για την εποχή (2007.5). Πώς υλοποιήθηκε το HTRS07? από τις συντεταγμένες του δικτύου HEPOS στο ETRF2005 (2007.5). το δίκτυο HEPOS συνορθώθηκε στο ITRF2005 (εποχή 2007.79) και αναφέρθηκε στο ETRF2005 (εποχή 2007.5) μέσω των μεταθέσεων: ΔΧ = 0.3839 m ΔΥ = -0.2912 m ΔΖ = -0.2361 m Οι μεταθέσεις προέκυψαν από την διαφορά των συντεταγμένων του σταθμού AUT1 μεταξύ ITRF2005 (2007.79) και ETRF2005 (2007.5). 6/23
5. Η γεωδυναμική της Ελλάδας Η Ελλάδα διαθέτει μεγάλο αριθμό ρηγμάτων, π.χ. o Τάφρος του Βορείου Αιγαίου (επέκταση του ρήγματος της Ανατολίας) o Ελληνικό τόξο o Κορινθιακός κόλπος Χαρακτηρίζεται από ανομοιογενή τρόπο μετακίνησης του γήινου φλοιού της, π.χ. Η ΝΑ μετακίνηση (~3 cm/year) της Ν. Ελλάδας σε σχέση με την βόρεια 7/23
6. Αξιολόγηση μεθόδων ένταξης δικτύων GPS στο HTRS07 Μέθοδοι ένταξης δικτύων GPS σε ένα στατικό πλαίσιο αναφοράς: 3-Δ Μετασχηματισμός Ομοιότητας (Helmert Transformation). Πλεονάζουσες δεσμεύσεις: Διατηρώντας σταθερό έναν αριθμό σημείων (τουλάχιστον δύο) με γνωστές συντεταγμένες ως προς το πλαίσιο αναφοράς. Ελάχιστες δεσμεύσεις: Διατηρώντας σταθερό ένα μόνο σημείο με γνωστές συντεταγμένες ως προς το πλαίσιο αναφοράς (περίπτωση HEPOS). 8/23
6.1 3-Δ Μετασχηματισμός ομοιότητας Μετασχηματισμός ομοιότητας μεταξύ HTRS07 (εποχή 2007.5) και ITRF2005 (εποχή επίλυσης δικτύου). HTRS07 (2007.5) vs ITRF2005 (2008.5) HTRS07 (2007.5) vs ITRF2005 (2009.5) HTRS07 (2007.5) vs ITRF2005 (2010.5) RMS: 1.13 cm Mean Residuals North: 0.85 cm East: 0.92 cm RMS: 2.44 cm Mean Residuals North: 1.68 cm East: 1.63 cm RMS: 2.87 cm Mean Residuals North: 2.35 cm East: 2.19 cm Μπλε διανύσματα: Residuals μεταξύ HTRS07 (2007.5) και ITRF2005 (εποχή επίλυσης δικτύου). 9/23
6.2 Πλεονάζουσες δεσμεύσεις Ένταξη δικτύου με εφαρμογή πλεονάζουσων δεσμεύσεων (AUT1, NOA1, TUC2) στο HTRS07 (2007.5). HTRS07 (2007.5) vs ψευδό-htrs07 (2008.5) HTRS07 (2007.5) vs ψευδό-htrs07 (2009.5) HTRS07 (2007.5) vs ψευδό-htrs07 (2010.5) RMS: 1.57 cm Min: 0.84 cm Max: 2.13 cm RMS: 2.51 cm Min: 1.80 cm Max: 3.32 cm RMS: 3.80 cm Min: 2.76 cm Max: 5.31 cm Μπλε διανύσματα: Διαφορά μεταξύ HTRS07 (2007.5) και ψευδό-htrs07 (εποχή επίλυσης δικτύου). 10/23
6.3 Ελάχιστες δεσμεύσεις Ένταξη δικτύου με εφαρμογή ελαχίστων δεσμεύσεων (AUT1) στο HTRS07 (2007.5). HTRS07 (2007.5) vs ψευδό-htrs07 (2008.5) HTRS07 (2007.5) vs ψευδό-htrs07 (2009.5) HTRS07 (2007.5) vs ψευδό-htrs07 (2010.5) RMS: 2.21 cm Min: 0.95 cm Max: 3.66 cm RMS: 3.70 cm Min: 1.15 cm Max: 5.58 cm RMS: 5.62 cm Min: 2.10 cm Max: 8.44 cm Μπλε διανύσματα: Διαφορά μεταξύ HTRS07 (2007.5) και ψευδό-htrs07 (εποχή επίλυσης δικτύου). 11/23
6.4 Ερμηνεία αποτελεσμάτων Η ακρίβεια των προηγούμενων αποτελεσμάτων οφείλεται: Στη γεωδυναμική συμπεριφορά του Ελληνικού χώρου. Στις ανομοιογενείς μετακινήσεις του γήινου φλοιού μεταξύ των περιοχών της νότιας και βόρειας Ελλάδας. Στη συνεχή παραμόρφωση του σχήματος του δικτύου. Τρόπος βελτίωσης της ακρίβειας ένταξης ενός δικτύου GPS στο HTRS07 : Χρονική μετάθεση του δικτύου GPS στην εποχή του HTRS07 (2007.5). Υπολογισμός των ταχυτήτων μετακίνησης των σταθμών του δικτύου GPS. 12/23
7. Το δίκτυο SmartNet - Greece Tο διευρυμένο δίκτυο αποτελείται από 65 μόνιμους σταθμούς GNSS (μέχρι τις 30/5/2012). 5 από τους 65 σταθμούς (AUT1, DUTH, LARM, NOA1 και TUC2) είναι σταθμοί ΕPΝ. Οι σταθμοί AUT1, DUTH, VERI και LARM ανήκουν στο ΤΑΤΜ / ΑΠΘ. 13/23
8. Συνόρθωση του SmartNet-Greece Σε κάθε μία από τις πέντε επιλύσεις του SmartNet, που πραγματοποιήθηκαν, εφαρμόζονταν τα παρακάτω: o Χρησιμοποιούνταν: 9 IGS σταθμοί 4 EPN σταθμοί o Χρονικό διάστημα δεδομένων: 15 30 ημέρες o Λογισμικό επεξεργασίας: BERNESE GPS SOFTWARE v5.0 14/23
8. Συνόρθωση του SmartNet-Greece Δεδομένα:» 30 sec ημερήσια rinex» IGS precise orbits» IGS pole file» IGS clock file» DCB file» Ionospheric information» DE200 (Πλανητική Εφημερίδα) Παράμετροι προεπεξεργασίας: Γωνία αποκοπής: 10 ο Στρατηγική δημιουργίας βάσεων: Observation max Ολίσθηση κύκλων: Διορθώθηκαν ή δημιουργήθηκαν νέες ασάφειες φάσης Βαθμονόμηση δορυφορικών και επίγειων κεραιών: IGS05 model Σφάλματα ρολογιών: Υπολογίστηκαν για κάθε μια εποχή 15/23
8. Συνόρθωση του SmartNet-Greece Παράμετροι επεξεργασίας: Μοντέλο συνόρθωσης : Μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων Τροπόσφαιρα : Wet and dry Niell model Ιονόσφαιρα : Ιονοσφαιρικοί χάρτες (CODE) Μέθοδος επίλυσης ασαφειών φάσης : QIF (Quasi Ionosphere Free) Συνόρθωση (session - multi-session solution) : Μέθοδος : minimum constraint solution Πλαίσιο αναφοράς : ITRF2005 Σταθμός αναφοράς (δεσμεύσεις): AUT1 16/23
9. Υπολογισμός ταχυτήτων μετακίνησης του SmartNet Ημερήσια επίλυση (session solution) όλων των δεδομένων και όλων των σταθμών του SmartNet Greece. Έλεγχος όλων των χρονοσειρών για σφάλματα, περιοδικά σήματα και ασυνέχειες. Υπολογισμός των ταχυτήτων μετακίνησης όσων σταθμών το χρονικό διάστημα δεδομένων το επιτρέπει. multi-session solution (άθροιση των πινάκων των κανονικών εξισώσεων με ταυτόχρονη εφαρμογή ενός γραμμικού μοντέλου μετακίνησης) Δεσμεύσεις: (minimum constraint) AUT1 ITRF2005 Όσοι σταθμοί δεν διαθέτουν τον κατάλληλο όγκο δεδομένων, αποκτούν ταχύτητες μετακίνησης μέσω παρεμβολής. 17/23
9. Υπολογισμός ταχυτήτων μετακίνησης του SmartNet 18/23
9. Υπολογισμός ταχυτήτων μετακίνησης του SmartNet Το SmartNet-Greece αποτελεί το πρώτο και μοναδικό δίκτυο στην Ελλάδα: που είναι ενταγμένο σε όλα τα παγκόσμια και ευρωπαϊκά δυναμικά πλαίσια αναφοράς, που διαθέτει ταχύτητες μετακίνησης για τους σταθμούς του. Μπλε διανύσματα : Ταχύτητες μετακίνησης στο οριζόντιο επίπεδο (ITRF2005). Κόκκινα διανύσματα : Ταχύτητες μετακίνησης στο κατακόρυφο επίπεδο (ITRF2005). 19/23
10. Ένταξη του SmartNet στο HTRS07 Μεθοδολογία: 1. Επίλυση του SmartNet-Greece στο ITRF2005 (εποχή αναφοράς το μέσο του χρονικού διαστήματος των δεδομένων) 2. Μετάθεση του SmartNet-Greece, με εφαρμογή των ταχυτήτων μετακίνησης των σταθμών, από την εποχή αναφοράς επίλυσης του δικτύου στην εποχή 2007.79 (ITRF2005). 3. Εφαρμογή του μετασχηματισμού ομοιότητας μεταξύ των δικτύων SmartNet-Greece (ITRF2005, εποχ. αν.) και HEPOS (HTRS07, 2007.5) ή δίκτυο αναφοράς του SmartNet-Greece (HTRS07, 2007.5). Κοινά σημεία: Μέχρι και την 3 η επίλυση: AUT1, NOA1, MATE, NOT1, NICO, GLSV, WTZR, RAMO, ANKR, ORID και GRAZ. Από την 4 η μέχρι και την 6 η επίλυση: 40 σημεία (σχεδόν όλοι οι σταθμοί που είχαν εγκατασταθεί μέχρι τον Ιούνιο 2011, δίκτυο αναφοράς) 20/23
10. Ένταξη του SmartNet στο HTRS07 Μετασχηματισμός ομοιότητας της 3 ης επίλυσης του SmartNet-Greece με τα 11 κοινά σημεία από το δίκτυο HEPOS. --------------------------------------------------------------------- NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS --------------------------------------------------------------------- 181 GLSV A A 3.8-6.5 3.2 176 MATE A A 1.8 0.1 6.3 203 NICO A A -7.3-1.3-2.6 207 NOT1 A A -1.1 3.1 9.3 363 WTZR A A -1.3 1.0 0.7 104 RAMO A A -3.1-1.0-1.9 112 ANKR A A -4.4-3.4 14.3 192 GRAZ A A -1.0-1.2 0.0 400 AUT1 W W 0.7-0.4-7.0 401 NOA1 A A -0.8 1.5 11.1 208 ORID A A 6.8 4.5-8.6 --------------------------------------------------------------------- RMS / COMPONENT 3.0 2.4 6.2 --------------------------------------------------------------------- RMS OF TRANSFORMATION : 4.3 MM PARAMETERS: TRANSLATION IN X : 372.9 +- 11.6 MM TRANSLATION IN Y : -314.0 +- 10.9 MM TRANSLATION IN Z : -256.7 +- 10.7 MM 21/23
10. Ένταξη του SmartNet στο HTRS07 Μετασχηματισμός ομοιότητας της 6 ης επίλυσης του SmartNet-Greece με τα 40 κοινά σημεία από το δίκτυο αναφοράς SmartNet-Greece. --------------------------------------------------------------------- NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS --------------------------------------------------------------------- 1 AGRI A A -0.5 1.9-8.4 2 ANAV A A 1.0-0.5 2.5 3 ANDR A A -2.4-2.1 4.9 4 AUT1 W W 1.1-1.3 0.8 5 DUTH A A 0.1-2.2-3.2 6 STRA A A 1.1-0.4-1.7 7 HALK A A 3.9-0.5 8.8 8 HERA A A -4.5 0.3-0.5 9 IERA A A -1.5-4.2-3.4 38 PRKV A A 2.0-0.1-0.7 39 XIRO A A -3.1-0.5 4.4 40 ZAKY A A 5.3 6.4 6.5 --------------------------------------------------------------------- RMS / COMPONENT 2.5 2.2 5.8 --------------------------------------------------------------------- RMS OF TRANSFORMATION : 3.9 MM 22/23
11. Συμπεράσματα 1. Η ακρίβεια ένταξη ενός δικτύου GPS στο HTRS07 εξαρτάται: Από την μεθοδολογία που εφαρμόζεται. Από την εποχή επίλυσης του δικτύου, εάν δεν χρησιμοποιούνται οι ταχύτητες μετακίνησης των σταθμών. Από την ακρίβεια εκτίμησης των ταχυτήτων μετακίνησης των σταθμών, όταν χρησιμοποιούνται. 2. Το SmartNet επιλύθηκε στο ITRF2005 και στο ETRF2000 με ακρίβεια καλύτερη του 1 cm. 3. Οι ταχύτητες των σταθμών του SmartNet εκτιμήθηκαν στο ITRF2005 και στο ETRF2000 με ακρίβεια καλύτερη από τα 2 mm/year. 4. Το SmartNet είναι ενταγμένο στο HTRS07 με ακρίβεια <5 mm. 23/23
Τέλος 1 ου μέρους Ευχαριστώ για την προσοχή σας! AUT1 e-mail : mchatzin@topo.auth.gr SmartNet Greece Ιωάννινα, 27 Φεβρουαρίου 2013