TEXNIKH ΕΚΘΕΣΗ ΦΑΣΗ A - ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ ΠΕ1 (2015-2016) ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Συνόρθωση και διαχρονικός έλεγχος του δικτύου METRICANET με μετρήσεις GNSS (Κωδικός Έργου ΕΠΙΤΡ. ΕΡΕΥΝΩΝ ΑΠΘ: 92545, έναρξη 01-08-2015, διάρκεια ένα (2) έτη, λήξη 31-7-2017) Φορέας ανάθεσης: METRICA A.E Ανάδοχος: ΑΠΘ - Επιστημονικός Υπεύθυνος καθηγητής Α. Φωτίου Ερευνητική Ομάδα ΑΠΘ (Ε.Ο ΑΠΘ) : Α. Φωτίου, Δ. Ρωσσικόπουλος, Χ. Πικριδάς ΑΠΘ - Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Τομέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας, Πανεπ. Θυρίδα 473 54 124 Θεσσαλονίκη τηλ. 2310 996135, κιν. 6947804308 e-mail: afotiou@topo.auth.gr Προς METRICA A.E, Γκινοσάτη 88Α, Μεταμόρφωση Αττικής, Τ.Κ. 14452 υπόψη: Διευθύνοντος Συμβούλου, κ. Ε. Σκάσση e-mail: e.skassis@metrica.gr Σύμφωνα με τη Σύμβαση του Ερευνητικού Προγράμματος, υποβάλλεται το 1 ο Παραδοτέο - Πακέτο Εργασίας (ΠΕ1) της Φάσης A για το πρώτο έτος της σύμβασης. Ειδικότερα η παρούσα Τεχνική Έκθεση αφορά κυρίως τα εξής: Συλλογή δορυφορικών δεδομένων από υπάρχοντες και νεοϊδρυόμενους μόνιμους σταθμούς του δικτύου METRICANET καθώς και από μόνιμους σταθμούς του ελλαδικού χώρου και του ευρωπαϊκού δικτύου EPN και IGS. Δημιουργία κατάλληλης οργάνωσης και δομής των αρχείων των παρατηρήσεων, προεπεξεργασία μετρήσεων, ομαδοποίηση της επεξεργασίας επίλυσης και ποιοτικοί έλεγχοι των αποτελεσμάτων. Προσδιορισμός συντεταγμένων των νεοϊδρυθέντων σταθμών του δικτύου, επαληθεύσεις και έλεγχοι δικτύου. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 1
1. Εισαγωγή Η διαδικτυακή ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ ΜΕTRICA A.E και Ε.Ο ΑΠΘ είναι συνεχής. Η συλλογή των δεδομένων για όλο το δίκτυο METRICA-AUTH και η οργάνωση ταξινόμηση και παρακολούθηση των αρχείων είναι πλέον συνεχής. Aπό τον Ιούνιο του 2015 έως και τον Φεβρουάριο 2016 εντάχθηκαν τέσσερις νέοι μόνιμοι σταθμοί GNSS στο δίκτυο. Συγκεκριμένα εγκαταστάθηκαν: α) στον Αγ. Ματθαίο της Κέρκυρας ο σταθμός ΚΕRΚ ως δεύτερος επιπλέον σταθμός, β) τρεις σταθμοί στο Νομό Αιτωλοακαρνανίας: ο σταθμός KTCH στην περιοχή Κατοχή, ο σταθμός LEPE στην περιοχή της Λεπενού και ο σταθμός PVOG στο χωριό Παράβολα, οι οποίοι ήταν προεγκατεστημένοι για τις ανάγκες διεθνούς ερευνητικού προγράμματος (Πανεπιστήμιο Πατρών - Τμήμα Γεωλογίας). Επιπλέον, εντάχθηκαν στο δίκτυο και οι σταθμοί στην Άφυτο Χαλκιδικής αλλά και στην Κάρπαθο (περιοχή Αρκάσας) οι οποίοι επαναλειτούργησαν σε νέες τοποθεσίες. H E.O/ΑΠΘ προχώρησε σε νέα επεξεργασία και προσδιορισμό συντεταγμένων των νεοϊδρυθέντων σταθμών του δικτύου MetricaNet στο πλαίσιο αναφοράς IGS08/ITRF08 καθώς επίσης και σε νέα ένταξή τους στο HTRS07. Οι σταθμοί αυτοί θα επαναπροσδιοριστούν σε επόμενη συνολική επίλυση του δικτύου (στη Β φάση του προγράμματος) μαζί και με την ανανέωση των ταχυτήτων μετακίνησης όπου αυτό χρειαστεί. Το νέο αναθεωρημένο δίκτυο METRICAΝΕΤ, αποτελούμενο από ενενήντα επτά (97) σταθμούς, ενώ υπάρχει η πρόβλεψη για την εγκατάσταση νέων σταθμών. Η συνολική εικόνα του δικτύου όπως έχει έως σήμερα απεικονίζεται στο Σχήμα 1. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 2
Σχήμα 1. Οι μόνιμοι σταθμοί του δικτύου METRICAΝΕΤ (Φεβρουάριος 2016). ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 3
2. Συνεχής παρακολούθηση της ποιότητας επίλυσης και εκτίμησης συντεταγμένων του δικτύου MetricaNet SmartNet Greece Η Ερευνητική Ομάδα (Ε.Ο) του ΑΠΘ ξεκίνησε από τον Σεπτέμβριο του 2014 την λειτουργία ενός πρότυπου κέντρου ανάλυσης (GNSS Analysis Center) με κύριο σκοπό την παραγωγή αρχικά τροποσφαιρικών προϊόντων αλλά και άλλων παραμέτρων των μόνιμων σταθμών, όπως συντεταγμένες, ταχύτητες μετακίνησης και ιονοσφαιρικές παράμετροι. Η επεξεργασία γίνεται με τη χρήση του λογισμικού BERNESE v5.2 εκμεταλλευόμενοι όλες τις δυνατότητες που παρέχει η νέα έκδοση και οι οποίες έχουν αναφερθεί σε προηγούμενη Τεχνική Έκθεση. Oι παράμετροι επεξεργασίας είναι σύμφωνα με τα πρότυπα που ορίζονται διεθνώς για την επίλυση δεδομένων GNSS από κέντρα ανάλυσης που λειτουργούν στην Ευρώπη. H μηχανή επεξεργασίας (processing engine) λειτουργεί σε περιβάλλον UNIX και η ομαλή της λειτουργία ελέγχεται σε καθημερινή βάση με ειδικό λογισμικό που εγκαταστάθηκε επίσης στον Server της Ε.Ο./ΑΠΘ. Όπως έχει αναφερθεί και σε προηγούμενες εκθέσεις, στην επίλυση-συνόρθωση του δικτύου MetricaNet (SmartNet Greece) συμμετέχουν αρκετοί σταθμοί του δικτύου ΕPN (EUREF) και της IGS (International GNSS Service) με συνέπεια ο συνεχής ποιοτικός έλεγχος και η καθημερινή επίλυση να απαιτεί αρκετό υπολογιστικό φόρτο. Πιο συγκεκριμένα, το σύνολο των μόνιμων σταθμών ξεπερνά τους 130 με συνεχή αύξηση λόγω της επικείμενης εγκατάστασης επιπλέον σταθμών στο δίκτυο MetricaNet. Για το λόγο αυτό η Ε.Ο/ΑΠΘ έχει ομαδοποιήσει την ταυτόχρονη επεξεργασία σε επιμέρους τμήματα (Clusters) για την αποδοτικότερη χρονική επεξεργασία με κατάλληλη αντιστοίχηση των μόνιμων σταθμών στους επιμέρους πυρήνες της κύριας μονάδας επεξεργασίας (Main Processing Unit). Στο Σχήμα 2 απεικονίζεται η ομαδοποίηση των σταθμών του MetricaNet κατά την διάρκεια της ταυτόχρονης επίλυσης όλου του δικτύου. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 4
Σχήμα 2. H ομαδοποίηση των σταθμών του δικτύου METRICA κατά την διάρκεια της ταυτόχρονης επεξεργασίας. Ως προς την επεξεργασία συνόρθωση του δικτύου, το δίκτυο επιλύθηκε αρχικά για κάθε μια ημέρα ξεχωριστά (session solution) και στην συνέχεια συνορθώθηκε για όλες τις περιόδους μαζί (multi-session solution), πάντα με το λογισμικό BERNESE GPS SOFTWARE v.5.2 (λεπτομέρειες για τις επιλογές του software δόθηκαν σε προηγούμενες Τεχνικές Εκθέσεις). ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 5
Στο Σχήματα 3 και 4 δίνονται (ενδεικτικά) ορισμένες ποιοτικές παράμετροι για την επίλυση του δικτύου MetricaNet και ιδιαίτερα για βάσεις που συμπεριλαμβάνουν και τους νέους σταθμούς του δικτύου. Πιο συγκεκριμένα, δίνεται το ποσοστό επίλυσης των ασαφειών φάσεις για τις βάσεις Άφυτο-Κατερίνη και Αγρίνιο-Παράβολα σε κάθε περίοδο για τις ημέρες 26 έως 28 Ιανουαρίου 2016. Το ποσοστό ήταν κατά μέσο όρο στο 90%. Σχήμα 3. Ποσοστό επίλυσης ασαφειών φάσης: Βάση Αφυτος-Κατερίνη. Σχήμα 4. Ποσοστό επίλυσης ασαφειών φάσης: Βάση Αγρίνιο-Παράβολα. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 6
Στα Σχήματα 5 και 6 δίνονται αντίστοιχα για τις ίδιες βάσεις η ακρίβεια προσδιορισμού τους ύστερα από την επίλυση των ασαφειών φάσης. Τα αποτελέσματα που αναφέρονται συμπεριλαμβάνουν και τους νέους σταθμούς του δικτύου. Σχήμα 5. Ακρίβεια προσδιορισμού μήκους βάσης Άφυτος-Κατερίνη. Σχήμα 6. Ακρίβεια προσδιορισμού μήκους βάσης Αγρίνιο-Παράβολα. Κατά την διαδικασία επίλυσης της κάθε μιας περιόδου (session solution) δεν αντιμετωπίστηκε κανένα πρόβλημα όσον αφορά την ποιότητα των δεδομένων και των αποτελεσμάτων. Επιπλέον, αναφέρεται ότι η εσωτερική ακρίβεια προσδιορισμού των επιπλέον σταθμών του δικτύου METRICANET στο πλαίσιο αναφοράς IGS08 μπορεί να εκφραστεί από τις ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 7
εκτιμήσεις των τυπικών αποκλίσεων των σφαλμάτων. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι οι τιμές των τυπικών αποκλίσεων των σφαλμάτων (rms of residuals) για τον νέοπροσδιοριζόμενο σταθμό στην Κέρκυρα (ΚΕRΚ) είναι ίσες με 16.2 mm, 20.01 mm και 29.15 mm ως προς τις συνιστώσες (North, East, Up) αντιστοίχως πριν από την επίλυση των ασαφειών και αντίστοιχα κατά μέσο όρο 1.0 mm, 5.0 mm και 6.07 mm μετά την επίλυση των ασαφειών για την συνολική διάρκεια επίλυσης των δεδομένων. Αντίστοιχα για τον σταθμό (LEPE) στη Λεπενού του Ν. Αιτωλοακαρνανίας οι τιμές των τυπικών αποκλίσεων των σφαλμάτων είναι 6.88 mm, 17.2 mm και 28.0 mm ως προς τις συνιστώσες (North, East, Up) πριν από την επίλυση των ασαφειών και αντίστοιχα κατά μέσο όρο 4.2 mm, 8.0 mm και 11.1 mm μετά την επίλυση των ασαφειών φάσης. 3. Ένταξη των νέων σταθμών του δικτύου MetricaNet SmartNet Greece στο σύστημα HTRS07 Ο προσδιορισμός των συντεταγμένων των σταθμών του δικτύου στο HTRS07 ακολούθησε τη γνωστή μεθοδολογία ένταξης κάνοντας χρήση του μοντέλου του πεδίου ταχυτήτων που η ΕΟ/ΑΠΘ έχει αναπτύξει και έχει ανακοινώσει σε διεθνή επιστημονικά συνέδρια (EUREF, IAG, IUGG). Οι τελικές συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών στο IGS08/ITRF08 δίνονται στον Πίνακα 1. LOCAL GEODETIC DATUM: IGS08 NUM STATION NAME X (M) Y (M) Z (M) 1 AFY0 4482594.***** 1942981. ***** 4086649. ***** 2 KTCH 4664075.***** 1813472. ***** 3941385. ***** 3 KERK 4635244.***** 1675501. ***** 4034866. ***** 4 LEPE 4643596.***** 1809529. ***** 3967365. ***** 5 PVOG 4642285.***** 1830835. ***** 3958994. ***** 6 KRP1 4628005.***** 2370337. ***** 3681437. ***** Πίνακας 1. Συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών στο IGS08/ITRF08. (* μη δημοσιεύσιμα) Στους Πίνακες 2 και 3 δίνονται ενδεικτικά για τους σταθμούς KTCH στην Κατοχή, LEPE στη Λεπενού και PVOG στο χωριό Παράβολα του Νομού Αιτωλοακαρνανίας καθώς και του σταθμού ΚERK στην περιοχή Αγ.Ματθαίου Κέρκυρας, η ακρίβεια και οι παράμετροι του μετασχηματισμού ένταξης, σύμφωνα και με τον προσδιορισμό των αντίστοιχων συντεταγμένων από γειτονικούς σταθμούς που χρησιμοποιήθηκαν στην επίλυση. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 8
Σταθμός KTCH Κατοχή Ν.Αιτωλοακαρνανίας TRANSFORMATION IN EQUATORIAL SYSTEM (X, Y, Z): RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS 2 AGRI A A 1.41 3.62 7.02 33 ITEA A A -1.44-8.20 3.81 39 KARP A A -0.51 7.73-5.12 59 LFKD A A 0.03-3.97 0.07 81 PATR A A 5.81 0.04-5.79 125 ZAKY A A -5.26 0.81 0.00 RMS / COMPONENT 3.63 5.59 4.97 MEAN 0.01 0.01 0.00 MIN -5.26-8.20-5.79 MAX 5.81 7.73 7.02 NUMBER OF PARAMETERS : 7 NUMBER OF COORDINATES : 18 RMS OF TRANSFORMATION : 5.61 MM PARAMETERS: TRANSLATION IN X : 396.09 +-267.15 MM TRANSLATION IN Y : -857.45 +-297.76 MM TRANSLATION IN Z : 281.22 +-303.49 MM ROTATION AROUND X-AXIS: 0 0 0.017751 +- 0.008881 " ROTATION AROUND Y-AXIS: - 0 0 0.011512 +- 0.010552 " ROTATION AROUND Z-AXIS: - 0 0 0.011924 +- 0.008612 " SCALE FACTOR : -0.02434 +- 0.03460 MM/KM Πίνακας 2. Τα στοιχεία του 3-παραμετρικού μετασχηματισμού ομοιότητας. Σταθμός Κατοχή Αιτωλοακαρνανίας. Από τον Πίνακα 2, το rms του μετασχηματισμού είναι 5.61 mm και το rms των residuals (3.63 mm, 5.59 mm και 4.97 mm) κατά (North, East, Up). ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 9
Σταθμοί ΚΕΡΚ-LEPE-PVOG, Κέρκυρας και Ν.Αιτωλοακαρνανίας ΤRANSFORMATION IN EQUATORIAL SYSTEM (X, Y, Z): RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS 2 AGRI A A 1.39 3.44 8.50 9 ARTA A A -4.27-13.65-5.66 24 GREV A A -0.36 1.01-1.44 29 IGOU A A -0.42-0.32 4.55 30 IOAN A A 1.52 3.50 0.88 33 ITEA A A -0.55 11.73-3.34 39 KARP A A 1.60 2.52-3.78 40 KASI A A -1.76-0.90-5.82 41 KAST A A -1.67 2.72 4.34 49 KORI A A 2.36-4.17 0.22 96 RLSO A A 2.02-5.79 1.55 RMS / COMPONENT 2.03 6.44 4.57 MEAN -0.01 0.01 0.00 MIN -4.27-13.65-5.82 MAX 2.36 11.73 8.50 NUMBER OF PARAMETERS : 7 NUMBER OF COORDINATES : 33 RMS OF TRANSFORMATION : 5.06 MM PARAMETERS: TRANSLATION IN X : 546.36 +-144.68 MM TRANSLATION IN Y : -489.16 +-145.71 MM TRANSLATION IN Z : -505.33 +-121.29 MM ROTATION AROUND X-AXIS: - 0 0 0.001032 +- 0.003285 " ROTATION AROUND Y-AXIS: 0 0 0.008351 +- 0.005176 " ROTATION AROUND Z-AXIS: - 0 0 0.008518 +- 0.004697 " SCALE FACTOR : 0.01726 +- 0.01339 MM/KM Πίνακας 3. Τα στοιχεία του 3-παραμετρικού μετασχηματισμού ομοιότητας. Σταθμός Λυγουργιό Αργολίδος. Σύμφωνα με τον Πίνακα 3 το rms του μετασχηματισμού είναι 5.06 mm και το rms των residuals (2.03 mm, 6.44 mm και 4.57 mm) κατά (North, East, Up). Τα παραπάνω αποτελέσματα είναι πλήρως ικανοποιητικά και αναμενόμενα καθώς εμπεριέχονται μέσα στα όρια ακρίβειας προσδιορισμού θέσης των σταθμών GNSS του δικτύου METRICANET. Οι συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών του δικτύου METRICANET στο HTRS07, δίνονται στον Πίνακα 4. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 10
LOCAL GEODETIC DATUM: HTRS07 NUM STATION NAME X (M) Y (M) Z (M) 1 AFY0 4482594. ***** 1942981. ***** 4086649. ***** 2 KTCH 4664075. ***** 1813471. ***** 3941385. ***** 3 KERK 4635244. ***** 1675500. ***** 4034865. ***** 4 LEPE 4643597. ***** 1809528. ***** 3967364. ***** 5 PVOG 4642286. ***** 1830834. ***** 3958994. ***** 6 KRP1 4628006. ***** 2370337. ***** 3681437. ***** Πίνακας 4. Συντεταγμένες των νέων μόνιμων σταθμών στο HTRS07. (* μη δημοσιεύσιμα) Στους Πίνακα 5 δινονται για το σταθμό της Καραπάθου (KRP1) η ακρίβεια και οι παράμετροι του μετασχηματισμού ένταξης, σύμφωνα και με τον προσδιορισμό των αντίστοιχων συντεταγμένων από γειτονικούς σταθμούς που χρησιμοποιήθηκαν στην επίλυση. Σύμφωνα με τον Πίνακα 5 φαίνεται ότι το rms του μετασχηματισμού είναι 3.2 mm Σταθμοί KRP1, Καρπάθου TRANSFORMATION IN EQUATORIAL SYSTEM (X, Y, Z): RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS 10 ASTY A A 1.64-1.03-7.84 38 KALY A A 0.24-2.33 2.21 69 MILO A A -0.17-0.58 3.39 97 RODO A A -1.67 0.64 1.61 101 SITI A A -2.03 2.45 1.81 116 TUC2 A A 2.00 0.78-1.18 RMS / COMPONENT 1.65 1.67 4.12 MEAN 0.00-0.01 0.00 MIN -2.03-2.33-7.84 MAX 2.00 2.45 3.39 NUMBER OF PARAMETERS : 7 NUMBER OF COORDINATES : 18 RMS OF TRANSFORMATION : 3.20 MM PARAMETERS: TRANSLATION IN X : 414.77 +- 76.10 MM TRANSLATION IN Y : -183.56 +- 78.26 MM TRANSLATION IN Z : -422.93 +-104.30 MM ROTATION AROUND X-AXIS: - 0 0 0.004764 +- 0.002687 " ROTATION AROUND Y-AXIS: 0 0 0.004392 +- 0.003512 " ROTATION AROUND Z-AXIS: 0 0 0.001312 +- 0.002086 " SCALE FACTOR : 0.00860 +- 0.00900 MM/KM Πίνακας 5. Τα στοιχεία του 3-παραμετρικού μετασχηματισμού ομοιότητας. Σταθμός Καρπάθου. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 11
4. Συμπεράσματα Στο διάστημα Ιούνιος 2015 - Φεβρουάριος 2016 εντάχθηκαν στο δίκτυο MetricaNet-SmartNet Greece τέσσερις νέοι μόνιμοι σταθμοί GNSS στο δίκτυο (ΚΕRK, KTCH, LEPE, PVOG) ενώ επαναλειτούργησαν σε νέες θέσεις στην ίδια περιοχή δύο σταθμοί (Άφυτος και Κάρπαθος). Συνολικά, το δίκτυο αποτελείται σήμερα από 97 μόνιμους σταθμούς. Οι έξι νέοι σταθμοί του δικτύου προσδιορίστηκαν με υψηλή ακρίβεια με βάση το μοντέλο ταχυτήτων μετακίνησης της Ε.Ο/ΤΑΤΜ-ΑΠΘ καθώς και της τελευταίας έκδοσης του λογισμικού 'BERNESE GNSS Software Ver. 5.2'. Η παρακολούθηση και η επίλυση του δικτύου από την Ε.Ο. συνεχίζουν να είναι ισοδύναμες με των Διεθνών Υπολογιστικών Κέντρων. Η ένταξη των νέων σταθμών στο σύστημα HTRS07 του Hepos έγινε με ακρίβεια της τάξης των 5 mm, επιβεβαιώνοντας την πλήρη συμβατότητα του δικτύου MetricaNet-SmartNet Greece με τα διεθνή και ελληνικά πλαίσια και συστήματα αναφοράς. Κατά συνέπεια η ένταξη των νέων σταθμών, και του δικτύου συνολικά, στο ισχύον ελληνικό γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς ΕΓΣΑ87 ακολουθεί την αναμενόμενη και αποδεκτή ακρίβεια του ΕΓΣΑ87. Έλεγχοι, που γίνονται κατά διαστήματα, με μεθόδους NRTK πιστοποιούν την αναμενόμενη και αποδεκτή ακρίβεια του δικτύου MetricaNet-SmartNet Greece. Σε επόμενη φάση η Ε.Ο/ΤΑΤΜ-ΑΠΘ (GNSS-QC Lab. Unit) θα ολοκληρώσει την επανασυνόρθωση όλου του δικτύου και τη βελτίωση του πεδίου ταχυτήτων. ΑUTH-METRIC: Ερ.Πρ. 92545- Α Φάση 2016 Σελίδα 12