Ανάπτυξη και διάθεση μοντέλου μετασχηματισμού HTRS07 - ΕΓΣΑ87 και μοντέλου γεωειδούς Κώστας Αυγερινός, Διευθυντής Δ/νσης Υπηρεσιών & Προϊόντων Δρ. Μιχάλης Γιαννίου, Τμήμα Γεωδαιτικής Υποδομής Τεχνικός Σύμβουλος ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. Μεσογείων 288, 155 62 Χολαργός - Αθήνα Τηλ. (210) 6505-832 E-mail: mgianniu@ktimatologio.gr Τα έργα του HEPOS συγχρηματοδοτούνται από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης στο πλαίσιο του Ε.Π. «Κοινωνία της Πληροφορίας». Περιεχόμενα Σκοπός της παρουσίασης Μοντέλο μετασχηματισμού HTRS07 ΕΓΣΑ87 Αναγκαιότητα Απαιτήσεις Πλαίσιο ανάπτυξης Τρόποι υλοποίησης Μοντέλο γεωειδούς Αναγκαιότητα Απαιτήσεις Πλαίσιο ανάπτυξης Τρόποι υλοποίησης Αριθμητικά παραδείγματα 1
Σκοπός της παρουσίασης Σκοπός της παρουσίασης είναι: να εξηγήσει τους λόγους που καθιστούν αναγκαία την ύπαρξη μοντέλου μετασχηματισμού HTRS07-ΕΓΣΑ ΕΓΣΑ87 μοντέλου γεωειδούς να περιγράψει τη στρατηγική της ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. για την ανάπτυξη αυτών των μοντέλων να επισημάνει κρίσιμα τεχνικά θέματα που σχετίζονται με την ανάπτυξη και τη χρήση αυτών των μοντέλων. Αναγκαιότητα 1. Οι εσωτερικοί υπολογισμοί στο λογισμικό του Κέντρου Ελέγχου του HEPOS γίνονται υποχρεωτικά στο ισχύον Πλαίσιο Αναφοράς του ITRS (σήμερα το ισχύον Πλαίσιο Αναφοράς είναι το ITRF2005). 2. To ITRS είναι εξ ορισμού ένα δυναμικό Σύστημα Αναφοράς. 3. Για την αποφυγή του δυναμικού χαρακτήρα του ITRS και για συμβατότητα με τις χώρες της Ε.Ε.,., οι συντεταγμένες των σταθμών του HEPOS, ορίζονται σε ένα σύγχρονο Πλαίσιο Αναφοράς του Ευρωπαϊκού Συστήματος ETRS89. 4. Η υλοποίηση του ETRS89 μέσω του HEPOS αποτελεί το HTRS07 (Hellenic Terrestrial Reference System 2007). 5. Απαραίτητο ένα μοντέλο αμφίδρομου μετασχηματισμού μεταξύ HTRS07 και ΕΓΣΑ 87 87. 2
Απαιτήσεις Η ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. έχοντας διερευνήσει τις πρακτικές που ακολουθούνται σε άλλες χώρες, καθόρισε, μεταξύ άλλων, και τις εξής απαιτήσεις για το μοντέλο μετασχηματισμού: να αναπτυχθεί με τρόπο ώστε να μπορεί να ενσωματώνεται στα λογισμικά γραφείου και στους δέκτες GNSS να υλοποιείται και μέσω ξεχωριστού λογισμικού για τις περιπτώσεις παλαιότερων κυρίως συστημάτων τα οποία δεν υποστηρίζουν πλέον οι κατασκευαστές τους και στα οποία δεν θα ενσωματωθεί το μοντέλο για εφαρμογή του μετασχηματισμού χωρίς χρήση εμπορικού λογισμικού Πλαίσιο ανάπτυξης Η ανάπτυξη HTRS07 ΕΓΣΑ87: ήταν μέρος του στρατηγικού σχεδιασμού ανάπτυξης του HEPOS συγχρηματοδοτήθηκε από την Ε.Ε. μέσω σύμβασης Τεχνικής Βοήθειας, την οποία η ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. ανέθεσε μετά από διαγωνισμό στο ΤΑΤΜ/ΑΠΘ ΑΠΘ (ΤΕ-ΒΟ ΑΠΘ). 3
Τρόποι υλοποίησης Το μοντέλο μετασχηματισμού μπορεί να υλοποιείται στην πράξη με δύο τρόπους: μέσω του λογισμικού που αναπτύχθηκε από το ΤΑΤΜ/ΑΠΘ ΑΠΘ σε συνεργασία με την ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. μέσω λογισμικών γραφείου και των δεκτών GNSS των εταιριών, οι οποίες θα ενσωματώσουν το μοντέλο στα συστήματα που διαθέτουν στην αγορά. Τρόποι υλοποίησης Υλοποίηση του μετασχηματισμού HTRS07 ΕΓΣΑ87 μέσω του λογισμικού που αναπτύχθηκε από το ΤΑΤΜ/ΑΠΘ ΑΠΘ: Δυνατότητα εισαγωγής σημείων: Με πληκτρολόγηση Μέσω αρχείων Το λογισμικό έχει υλοποιηθεί και θα διατίθεται ελεύθερα μέσω του ιστοχώρου www.hepos.gr, με την έναρξη της Γ φάσης διάθεσης του συστήματος (μέχρι τα μέσα του 2009). 4
Τρόποι υλοποίησης Στην περίπτωση της υλοποίησης του μετασχηματισμού μέσω εμπορικού λογισμικού γραφείου και δεκτών: Το σύστημα αναφοράς του project εργασίας, ορίζεται με το μοντέλο μετασχηματισμού (7-παραμετρικός και κάνναβοι διορθώσεων), όπως ορίζουμε σήμερα το ΕΓΣΑ87 (συνήθως( ΔΧ, ΔΥ, ΔΖ). Με αυτόν τον τρόπο αξιοποιείται πλήρως η λειτουργικότητα των συστημάτων καθώς δεν απαιτούνται επιπλέον βήματα για τον μετασχηματισμό. Δόθηκε η οδηγία στους κατασκευαστές να χρησιμοποιήσουν όλοι το όνομα «HEPOS_GGRS87» στα συστήματά τους, ώστε να μην προκληθεί σύγχυση από διαφορετικά ονόματα. Τρόποι υλοποίησης Πρόοδος ενσωμάτωσης του μετασχηματισμού σε εμπορικά λογισμικά γραφείου και δέκτες GNSS: Η ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε. με ανακοίνωσή της στο www.hepos.gr το Νοέμβριο του 2008, γνωστοποίησε τη διάθεση του μοντέλου μετασχηματισμού στους ενδιαφερόμενους κατασκευαστές λογισμικού και δεκτών GNSS. Μέχρι σήμερα έχουν αιτηθεί και παραλάβει το μοντέλο μετασχηματισμού έξι εταιρίες. Δύο από αυτές έχουν ολοκληρώσει την ενσωμάτωσή του σε λογισμικά γραφείου και δέκτες ενώ οι υπόλοιπες βρίσκονται σε αυτή τη διαδικασία. 5
Αναγκαιότητα του μοντέλου γεωειδούς Πρωτογενώς ο δορυφορικός εντοπισμός οδηγεί στον προσδιορισμό γεωμετρικών υψομέτρων (από το ΕΕΠ). Ο ακριβής προσδιορισμός ορθομετρικών υψομέτρων Η (από ΜΣΘ) με το HEPOS μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: με τη μέτρηση σημείων γνωστών ορθομετρικών υψομέτρων στην περιοχή εργασίας και τον υπολογισμό μίας επιφάνειας διορθώσεων. ΌλατασύγχροναλογισμικάγραφείουGNSS και τα χειριστήρια δεκτών RTK διαθέτουν ενσωματωμένους αλγόριθμους για το σκοπό αυτό. Με τον τρόπο αυτό γίνεται κατά κανόνα μέχρι σήμερα ο υπολογισμός ορθομετρικών υψομέτρων μέσω τεχνικών GNSS. με τη χρήση ενός μοντέλου γεωειδούς για τον Ελλαδικό χώρο. Αναγκαιότητα του μοντέλου γεωειδούς Η χρήση μοντέλου γεωειδούς παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα όπως: δεν απαιτεί μετρήσεις σε σημεία γνωστών υψομέτρων οδηγεί πάντα στα ίδια αποτελέσματα Αντίθετα, κατά τη χρήση σημείων γνωστών υψομέτρων, ουπολογισμός του Η εξαρτάται από το ποια σημεία γνωστών υψομέτρων θα χρησιμοποιηθούν. 6
Απαιτήσεις του μοντέλου γεωειδούς Ο βέλτιστος υπολογισμός του μοντέλου γεωειδούς προϋποθέτει τη συνδυασμένη χρήση των διαθέσιμων ετερογενών δεδομένων, όπως: Δορυφορικών μετρήσεων σε σημεία γνωστών υψομέτρων (π.χ. σημεία του έργου μετρήσεων του HEPOS) Παγκόσμιων μοντέλων βαρύτητας (π.χ. EGM08 με υψηλό βαθμό και τάξη σφαιρικών αρμονικών) Τυχόν διαθέσιμων μετρήσεων βαρύτητας Τυχόν διαθέσιμων στοιχείων παλιρροιογράφων (σταθμηγράφων) Πλαίσιο ανάπτυξης του μοντέλου γεωειδούς Σύμφωνα με απόφασή της, η ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α.Ε.. : Θα προχωρήσει στον υπολογισμό μοντέλου γεωειδούς σε συνεργασία με τα εξειδικευμένα ΑΕΙ της χώρας (ΤΑΤΜ/ΑΠΘΑΠΘ ΣΑΤΜ/ΕΜΠ ΕΜΠ). 7
Τρόποι υλοποίησης του μοντέλου γεωειδούς Το μοντέλο γεωειδούς προβλέπεται να μπορεί να υλοποιείται στην πράξη με δύο τρόπους: μέσω του λογισμικού που θα αναπτυχθεί και θα υπολογίζει Η (ορθομετρικό) από h (γεωμετρικό( στο HTRS07). μέσω λογισμικών γραφείου και των δεκτών GNSS των εταιριών οι οποίες θα ενσωματώσουν το μοντέλο στα συστήματα που διαθέτουν στην αγορά. Αριθμητικά παραδείγματα Χάρτης «γεωειδούς» στο HTRS07 υπολογισμένου από (h-h) H), όπου Η τα «ορθομετρικά» υψόμετρα των ~2400 σημείων του έργου των μετρήσεων του HEPOS (τριγωνομετρικά του κρατικού δικτύου με Η υπολογισμένο κυρίως μέσω τριγωνομετρικής υψομετρίας). Αισθητές οι τοπικές παραμορφώσεις. Ισοδιάσταση: 1m 8
Αριθμητικά παραδείγματα Λεπτομέρεια στην περιοχή Θεσσαλίας - Μακεδονίας (ισοδιάσταση 0.20m) Οι τοπικές παραμορφώσεις (μεγαλύτερες από 1m σε συγκεκριμένα σημεία) αναδεικνύουν την αναγκαιότητα χρήσης πρόσθετων στοιχείων για τον υπολογισμό ενός ακριβούς μοντέλου γεωειδούς. Ισοδιάσταση: 0.20m Αριθμητικά παραδείγματα Σύγκριση υπολογισμού συντεταγμένων ΕΓΣΑ87: Α) μέσω του μοντέλου μετασχηματισμού HTRS07-ΕΓΣΑ ΕΓΣΑ87 και Β) θέτοντας συν/νες νες ΕΓΣΑ87 στη βάση και «λύνοντας στο ΕΓΣΑ87 87» 187080 157013 347065 336014 333022 336016 338076 338043 Περιοχή δοκιμής: Βάσεις με μήκη 2.5-34 Κm. 187024 187029 T016 347015 347014 338011 352069 116064 112080 112053 116040 112056 112037 352047 9
Αριθμητικά παραδείγματα Διαφορές των επιλύσεων σε σχέση με τις επίσημες τιμές των τριγωνομετρικών Σημείο 112037 112053 112056 112080 116040 116064 157013 187024 187029 187080 333022 336014 338011 338043 347014 347015 347065 352047 352069 Μοντέλο Μετασχ. HTRS07 ΕΓΣΑ87 ΔΕ [m] - - 0.05 0.00 0.00 0.04 0.06-0.04-0.00 ΔΝ [m] 0.04 - -0.04 0.00 0.00 0.09 0.04 0.04 «Επίλυση σε ΕΓΣΑ87» ΔΕ [m] 0.15 0.10 0.17 0.12 0.10-0.21 0.76-0.10-0.06-0.22 0.16 0.11 0.10 0.07 0.16 0.20 ΔΝ [m] - -0.05-0.04-0.09-0.10 0.26 0.47-0.13 0.20 0.33 0.07 0.12 0.08 0.07 0.15 0.09 187024 187080 187029 116064 116040 157013 347065 T016 347015 112080 336014 112056 112053 347014 112037 333022 336016 338011 338043 352069 338076 352047 Αριθμητικά παραδείγματα Από ανάλυση των αποτελεσμάτων της προηγούμενης διαφάνειας προκύπτει ότι η τεχνική της «επίλυσης σε ΕΓΣΑ87 87» μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικά σφάλματα. Ο σωστός τρόπος προσδιορισμού συντεταγμένων ΕΓΣΑ87 μέσω του HEPOS είναι με χρήση HTRS07-ΕΓΣΑ ΕΓΣΑ87. Ακρίβεια προσδιορισμού συντεταγμένων ΕΓΣΑ87 για την περίπτωση της προηγούμενης διαφάνειας Με χρήση μοντέλου μετασχηματισμού HTRS07- ΕΓΣΑ87 ΔΕ [m] ΔΝ [m] Όταν γίνεται «επίλυση σε ΕΓΣΑ87 87» ΔΕ [m] ΔΝ [m] Mέση απόκλιση των (απόλυτων) τιμών 0.15 0.12 Mέγιστη απόκλιση των (απόλυτων) τιμών 0.06 0.09 0.76 0.47 10