ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق به عنوان جایگزینی برای تکنیک های نسبی

ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق به عنوان جایگزینی برای تکنیک های نسبی 2 1 علیرضا آزموده اردالن ناصر عبدی 3 روح اهلل کریمی تاریخ دریافت مقاله: 95/11/27 تاریخ پذیرش مقاله: 96/08/06 ********* چكیده در دهۀ اخیر استفاده از شیوۀ تعیین موقعیت مطلق دقیق Positioning) (Precise Point در کاربردهای استاتیک و کینماتیک ماهوارهای متداول شده و چندین نرمافزار و سایتهای پردازش برخط متعدد برای این منظور تولید شدهاند. در این تكنیک از مشاهدات عاری از اثر یونسفر کد و فاز یک گیرندۀ دو فرکانس به همراه محصوالت دقیق مدار و ساعت ماهواره که از سایتهای مراکز مختلف IGS در دسترساند استفاده میشود. در نتیجه اگرچه در PPP به طور مستقیم نیازی به استفاده از مشاهدات ایستگاههای مرجع نیست اما همچنان وجود یک شبكۀ مبنایی حتی با فواصل بلند مانند شبكۀ IGS برای تولید محصوالت دقیق مدار و ساعت ماهواره نیاز خواهد بود. همچنین استفاده از این شیوۀ تعیین موقعیت در کاربردهای مختلف نیازمند داشتن دانش کافی از دقت صحت و روش اجرای آن است. در مقالۀ حاضر مشاهدات استاتیک چهار گیرندۀ GPS دو فرکانس از شبكۀ ایستگاههای دائمی ایران و مشاهدات کینماتیک گیرندۀ GPS مستقر روی هواپیما با استفاده از نرمافزار ب رنیز )Bernese( و به دو شیوۀ مطلق دقیق و نسبی با استفاده از ایستگاهها و محصوالت دقیق IGS پردازش شده و نتایج آنها با هم مقایسه شده است. همچنین به منظور تعیین مدت زمان بهینۀ جمع آوری مشاهدات برای رسیدن به دقت بهتر از ده سانتیمتر در حالت استاتیک مشاهدات ایستگاههای دائمی در هر مرحله با اضافه کردن یک ساعت به مشاهدات قبلی پردازش شدند. در نهایت مشخص شد که با داشتن مشاهدات GPS به مدت زمان بیش از یک ساعت رسیدن به دقت بهتر از ده سانتیمتر در حالت استاتیک تضمین شده و با استفاده از تكنیک PPP دقت مشاهدات کینماتیک به طور متوسط و در مقایسه با حالت نسبی بهتر از ده و بیست سانتیمتربه ترتیب در حالت دو بعدی و سه بعدی است که میتواند در بسیاری از کاربردهای نقشهبرداری مانند هیدروگرافی و فتوگرامتری کافی باشد. واژههای کلیدی: استاتیک تكنیک مطلق تكنیک نسبی عاری از اثر یونسفر کینماتیک. ********* 1- دانشجوی دکتری ژئودزی- دانشکدۀ مهندسی نقشهبرداری و اطالعات مکانی- پردیس دانشکدههای فنی- دانشگاه تهران )نویسنده مسئول( Naser.abdi@ut.ac.ir 2- استاد دانشکدۀ مهندسی نقشهبرداری و اطالعات مکانی - پردیس دانشکدههای فنی - دانشگاه تهران Ardalan@ut.ac.ir 3- استادیار گروه ژئودزی و مهندسی نقشهبرداری - دانشگاه تفرش Rkarimy@ut.ac.ir

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) دوره 26 شماره 104 زمستان 96 Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) Vo.26,No.104, Winter 2018 / 20 1- مقدمه تعیین مؤلفههای مختصاتی نقاط در یک سیستم مختصات زمین -ثابت و زمین- مرکز) ECEF ( 1 و با استفاده از اطالعات معلوم ماهوارهها را تعیین موقعیت ماهوارهای مینامند. تعیین موقعیت ماهوارهای با در نظر گرفتن دیدگاههای مختلف انواعی دارد که عبارتنداز: 1( مطلق یا نسبی 2( استاتیک و کینماتیک 3( پسپردازش و آنی. هر عملیات تعیین موقعیت ماهوارهای به نوعی ترکیبی از سه دستهبندی باال خواهد بود. دقیقترین شیوۀ تعیین موقعیت ماهوارهای که به صورت عملیاتی باعث حذف شدن یا کاهش یافتن بایاسهای وابسته به فاصله میشود روش نسبی استاتیک پسپردازش است که در محاسبات شبکههای دقیق نقشهبرداری و ژئودزی استفاده میشود. در این شیوه با استقرار دو گیرنده در دو انتهای یک فاصله که مختصات یک انتهای آن از قبل معلوم است مشاهدات همزمان ثبت شده و طی پردازشهای آتی در دفتر کار دقتی در سطح چند میلیمتر تا چند سانتیمتر برای نقطۀ انتهایی قابل حصول است. نیاز به مشاهدات همزمان حداقل دوگیرنده معلوم بودن مختصات یک نقطه و رعایت فاصلۀ بین دو ایستگاه با توجه به نوع گیرنده از عوامل محدود کنندۀ عملیات در این شیوهاند. در سالهای اخیر شبکههای ایستگاههای دائمی برای پشتیبانی از این تکنیک در کشورهای مختلف ایجاد شده است. به عبارت دیگر این ایستگاهها نقش گیرندۀ مستقر روی نقطۀ با مختصات معلوم را ایفا کرده و کاربر را از استقرار دو گیرنده به صورت همزمان بی نیاز میسازند. همچنین امروزه تعیین موقعیت نسبی کینماتیک آنی )RTK( 2 روشی شناخته شده برای تعیین موقعیت یک گیرندۀ سی ار )Rover( به صورت آنی و با دقتی در سطح چند سانتیمتر است. در این روش با استفاده از مشاهدات تفاضلی مرتبۀ دوم فاز موج حامل و مختصات معلوم ایستگاه یا شبکۀ ایستگاههای مرجع تصحیحات بایاسهای وابسته به فاصله )تأخیر یونسفری تأخیر تروپوسفری و اطالعات مداری( محاسبه شده و با ارسال آنی آنها از طریق لینکهای رادیویی یا بستر اینترنتی به سمت کاربران گیرندۀ سی ار میتواند از آنها استفاده کرده و موقعیت دقیق خود را تعیین کند. از آنجا که اساس RTK بر یکسان بودن میزان بایاسها در دو انتهای طول مبناها بنا شده لذا در این روش برای دستیابی به موقعیت دقیق با محدودیت فاصله مواجهایم )10 تا 15 کیلومتر با تک ایستگاه مرجع 3 و تا 100 کیلومتر با چندین ایستگاه مرجع (. 4 به عبارت دیگر در فواصل بلند به دلیل وجود باقیماندۀ مدل نشدۀ بایاسها رفع ابهام فاز میسر نبوده و لذا رسیدن به موقعیت دقیق ایستگاه سی ار امکانپذیر نیست. در نهایت اگرچه توسط RTK میتوان به دقت مناسب در تعیین موقعیت رسید ام ا هزینۀ اجرای آن به واسطۀ نیاز به حداقل دو گیرنده و یا ایجاد و نگهداری شبکۀ ایستگاههای مرجع و لینکهای ارتباطی زیاد بوده و همچنین شعاع عملکرد آن محدود است. لذا به منظور باال بردن شعاع عملیاتی سامانه باید شبکۀ ایستگاههای دائمی را متراکم ساخت. گران بودن ایجاد زیرساخت چنین سامانهای از دیگر معایب آن است. با این وجود به منظور تعیین موقعیت دقیق در مناطق دوردست و خارج از شهرها که با کمبود ایستگاههای مرجع و فاصلۀ زیاد بین این ایستگاهها روبرو هستیم چه راه حلی وجود خواهد داشت (Hernández- Pajares et al., 2010; Rizos et al., 2012a) در پاسخ به این پرسش میتوان از تکنیکی تحت عنوان تعیین موقعیت مطلق دقیق) PPP ( 5 نام برد که میتواند این مشکل را مرتفع سازد. برای برطرف شدن این مسأله و کاهش پیچیدگیهای اجرایی تکنیکهای نسبی تکنیک PPPدر سال 1997 با تکیه بر مشاهدات تنها یک گیرندۀ 6 )NASA( در آژانس هوانوردی و فضائی ملی آمریکا GPS توسعه داده شد و پس از پیدایش محصوالت دقیق سرویس 7 بینالمللی سیستمهای ناوبری ماهوارهای جهانی) IGS ( 3- Single-RTK 4- Network-RTK 5- Precise Point Positioning 6- National Aeronautics and Space Administration 7- International GNSS Service 1-Earth-Centered Earth-Fixed 2-Real-Time Kinematic

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق... / 21 امکان رسیدن به دقتهای قابل مقایسه با روشهای نسبی توسط آن میس ر شد 1997b).(Anderle, 1976; Zumberge et al., درتکنیکPPP به جای استفاده از مشاهدات خام مشاهدات عاریازاثریونسفرشبهفاصلهوفازموجحاملبههمراه اطالعات معلوم و دقیق مداری و ساعت ماهوارهها )قابل دسترس از )IGS استفاده میشوند. همگرایی سریع در PPP برای رسیدن به دقت بهتر از دسیمترکه میتواند آن را به عنوان یک جایگزین مناسب برای RTK مطرح کند یک فاکتور کلیدی است. به این دلیل به بازۀ زمانی مشاهداتی بلند برای همگرا شدن PPP نیاز است که این موضوع خود یک چالش بزرگ در اجرای PPP )چنانچه قرار باشد به عنوان جایگزینی برای RTK مطرح شود( خواهد بود 2012a).(Juan 2012; Rizos et al., از سوی دیگر عدم نیاز مستقیم به مشاهدات ایستگاههای مرجع یکی از مزیتهای تکنیک PPP نسبت به تکنیکهای نسبی بوده که باعث برطرف شدن محدودیت شعاع عملکرد )یک اشکال عمده در تکنیکهای نسبی( میشود. اما همچنان وجود شبکهای از ایستگاههای مرجع حتی با فواصل بلند )مانند شبکۀ )IGS برای تولید اطالعات مورد نیاز اجرای PPP ضروری است (2012 al.,.(caissy et در نتیجه مزایای این تکنیک عبارتند از: 1- عدم نیاز مستقیم به مشاهدات ایستگاههای مرجع 2- برطرف شدن محدودیت فاصله و 3- تعیین مختصات در یک چارچوب مرجع یکپارچۀ جهانی در سراسر کرۀ زمین. در مقابل از مدت زمان باالی همگرا شدن راه حل و عدم پیادهسازی الگوریتم آنی این تکنیک در گیرندۀ کاربران میتوان به عنوان معایب این روش نام برد. با توجه به دقت تضمین شدۀ PPP و سادگی پردازشهای مربوط به آن نسبت به تشکیل دادن طول مبناها یا شبکه امکان اجرای PPP در برخی از نرمافزارهای پردازش داده نظیر GIPSY/OASIS-II تولید شده توسط البراتوارپیش رانش جت )JPL( 1 و Bernese تولید شده توسط انستیتوی نجوم دانشگاه برن اضافه شد. همچنین با در دسترس قرار گرفتن اطالعات مداری و ساعت دقیق ماهوارهها توسط سرویس بینالمللی GNSS(IGS) PPP در سالهای اخیر فراگیر شده و سرویسهای برخط متعدد یا بستههای نرمافزاری آفالین تولید شده توسط آژانسهای دولتی یا انستیتوهای تحقیقاتی مانند سیستم مرجع مکانی کانادا (CSRS-PPP) تولید شده توسط منابع طبیعی کانادا ( 2 NRCAN) P3 تولید شده توسط دانشگاه کلگری (Calgary) نرمافزار تعیین موقعیت و آنالیز UNB) تولید شده توسط دانشگاه نیوبرانزویک GPS(GAPS( (RTKLIB تولید شده توسط دانشگاه تکنولوژی و علوم دریایی توکیو ارائه دهندۀ این سرویس هستند, Grinter&Janssen ) 2012; Grinter & Roberts 2013; http://www2.unb.ca). هدف این مقاله بررسی کارایی PPP از نقطه نظر دقت و مدت زمان همگرایی در مقایسه با روش نسبی در دو حالت استاتیک و کینماتیک است. در این تحقیق از مشاهدات 4 ایستگاه دائمی GPS از شبکۀ ایستگاههای دائمی ایران GPS در حالت استاتیک و از مشاهدات گیرندۀ 3 )IPGN( نصب شده روی هواپیما در حالت کینماتیک استفاده شده و کلیۀ پردازشها با استفاده از نرمافزار ب رنیز صورت گرفته است. در بخش دوم مفهوم PPP و معادالت مشاهدات و مدل سرشکنی مورد استفاده ذکر شده و در بخش سوم استراتژی پردازش با استفاده از نرمافزار ب رنیز تشریح خواهد شد. همچنین در بخش چهارم نتایج عددی مقایسۀ دو روش مطلق و نسبی در دوحالت استاتیک و کینماتیک آورده شده و بخش پایانی نیز مربوط به نتیجهگیری خواهد بود. 2- تعیین موقعیت مطلق دقیق )PPP( -1-2 مفهوم PPP تعیین موقعیت مطلق دقیق )PPP( یک شیوۀ تعیین موقعیت با استفاده از مشاهدات غیرتفاضلی و دو فرکانس )کد و فاز( یک گیرندۀ تنهاست که اساس آن به کار گرفتن اطالعات دقیق مداری و ساعت ماهوارهها )به عنوان نمونه محصوالت )IGS است. PPP میتواند در هر نقطه از کرۀ زمین و در هر زمان بدون نیاز مستقیم به مشاهدات ایستگاههای 2- Natural Resources Canada 3- Iranian Permanent GNSS Network 1- Jet Propulsion Laboratory

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) دوره 26 شماره 104 زمستان 96 Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) Vo.26,No.104, Winter 2018 / 22 مرجع امکان رسیدن به موقعیت دقیق )دسیمتری در حالت کینماتیک و سانتیمتری در حالت استاتیک( را ممکن سازد. عدم نیاز مستقیم به مشاهدات ایستگاههای مرجع خود یکی از مزیتهای تکنیک PPP نسبت به تکنیکهای نسبی بوده که باعث برطرف شدن محدودیت شعاع عملکرد میشود. اما همچنان وجود یک شبکۀ ایستگاههای مرجع )CORS( 1 حتی با فواصل بلند )مانند شبکۀ )IGS برای تولید تصحیحات مورد نیاز در اجرای PPP ضروری میباشد. مختصات حاصل از تکنیک PPP به دلیل آنکه در چارچوب مرجع جهانی تعیین میشوند دارای سازگاری بهتری با یکدیگر هستند چرا که در شیوههای نسبی معلوم بودن مختصات نقاط در یک چارچوب مرجع محلی میتواند این سازگاری را برهم بزند (2012 al.,.(bakker et سه فاکتور کلیدی مطرح در مورد PPP عبارتند از: - داشتن اطالعات دقیق مداری و ساعت ماهوارهها - مدلسازی دقیق منابع خطای دیگر - استفاده از مشاهدات فاز موج حامل (Zumberge 1997a; Zumberge et al., 1997b) مدلسازی منابع خطا در PPP بسیار پیچیدهتر از RTK است. RTK از اطالعات ایستگاههای مرجع در سطح یک منطقه برای تشکیل مشاهدات تفاضلی مرتبۀ دوم که حذف کنندۀ اغلب منابع خطا میباشند استفاده میکند. اما در PPP تمامی منابع خطا از قبیل اثرات اتمسفری اثر نسبیت جابجاییهای ایستگاهی در اثر تغییر شکل زمین تصحیحات مرکز فاز آنتن اثر در هم پیچیده شدن فاز موج حامل up) (Wind و غیره باید در نظر گرفته شوند ;2006 Gao, (Gao & Kongzhe, ;2004 (2012b.Rizos et al., مطالب فوق به صورت خالصه شده در جدول 1 ارائه شده است. 2-2- معادالت مشاهدات در این بخش ابتدا معادالت مشاهدات شبه فاصله )کد( و فاز موج حامل GPS و در ادامه توابع مربوط به ترکیب خطی عاری از اثر یونسفر شرح داده میشوند. )1( = +c (dt dt ) +T + f f I +b b + = +c (dt d ) +T I N +b b + )2( جدول 1: مقایسهای بین خطاها و بایاسهای اندازهگیری که باید در تكنیکهای تعیین موقعیت PPP و DGPS بكار گرفته شوند. PPP DGPS / تصحیحات تصحیحات دقیق ساعت ماهواره افست مرکز فاز آنتن ماهواره تغییرات مرکز فاز آنتن ماهواره اطالعات مداری دقیق ماهواره تاخیر گروهی تفاضلی اثر نسبیت خطای کوک شدگی فاز آنتن ماهواره افست مرکز فاز آنتن گیرنده تغییرات مرکز فاز آنتن گیرنده خطای در هم پیچیدن فاز آنتن گیرنده کشندهای ناشی از زمین صلب بارگذاری اقیانوسی کشندهای قطبی حرکت صفحات تکتونیکی تأخیر تروپوسفری تأخیر یونسفری خطاهای مخصوص ماهواره خطاهای مخصوص گیرنده مدل های ژئوفیزیکی مدلسازی اتمسفر اندکس فرکانس )i( برابر با 1 و 2 بوده و فرکانسهای 2 هستند بطوری که =120f 0 1 و =154f 0 موج حامل L i به ترتیب معرف مشاهدۀ P i و =10.23MHZ است. نماد 0 کد و فاز موج حامل بوده و P فاصلۀ هندسی بین گیرنده و ماهواره C سرعت نور در خال dt r خطای ساعت گیرنده 1- Continuos Operating Reference Stations

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق... / 23 cdt =c dt +b =c dt +( b + b ) I 1 تأخیر )12( dt s خطای ساعت ماهواره T تأخیر تروپوسفری λ i طول موج مربوط مرتبۀ اول یونسفری برای فرکانس اول به فرکانس Ni i ابهام فاز صحیح بایاس سختافزاری کد گیرنده بایاس سختافزاری فاز گیرنده بایاس سختافزاری کد ماهواره بایاس سختافزاری e Li شامل e Pi شامل چندمسیری کد و نویز کد و فاز ماهواره چند مسیری فاز و نویز فاز مربوط به فرکانس i هستند. معادلۀ کلی تشکیل ترکیب خطی از مشاهدات به صورت روابط 3 و 4 هستند. = P + P )3( = L + L )4( در این روابط و ضرایب ترکیب هستند. )L 3 به منظور تشکیل ترکیب خطی عاری از اثر یونسفر ( کد و فاز ضرایب ترکیب به صورت روابط 5 و 6 محاسبه میشوند. = /( ) = /( ) )5( )6( با جایگذاری روابط 5 و 6 در معادالت 3 و 4 روابط مربوط به ترکیب خطی عاری از اثر یونسفر کد و فاز به ترتیب مطابق روابط 7 و 8 حاصل خواهند شد. = P + P = +c dt cdt +T + = L + L = +c d cdt +T N + )7( )8( در این cdt روابط خطای ساعت کد گیرنده cdt خطای ساعت کد ماهواره cdt خطای ساعت فاز گیرنده و cdt خطای ساعت فاز ماهواره هستند که روابط 9 تا 11 مربوط به آنها میباشند. λ 3 طول موج ترکیب خطی عاری از همچنین در رابطۀ 8 N 3 ابهام فاز متناظر با آن است که روابط 13 و اثر یونسفر و 14 نشاندهندۀ آنها می باشد. = 2 f f )13( N =1 7N +6 0N )14( N WL معرف ابهام فاز طول موج وسیع 1 بوده و در رابطۀ 14 N 2 می باشد. همانطور که از روابط قبل برمی آید -N 1 برابر با چنانچه خطاهای ساعت را برای مشاهدات کد و فاز به صورت جداگانه در نظر بگیریم ابهام فاز ترکیب خطی عاری از اثر یونسفر عددی صحیح خواهد بود. اما در عمل این فرض واقعیت ندارد چرا که سیگنالها در گیرنده و در ماهواره توسط یک ساعت یکسان در گیرنده و یک ساعت یکسان در ماهواره تولید میشوند و لذا یک خطای ساعت گیرنده و یک خطای ساعت ماهواره خواهیم داشت. محصوالت دقیق خطای ساعت ماهوارهها که به صورت منظم توسط IGS تولید میشوند در برگیرندۀ خطای ساعت کد عاری از اثر یونسفر برای ماهوارهها ) (cdt بوده و لذا باید برای گیرندهها در فرآیند PPP خطای ساعت کد عاری از اثر یونسفر گیرنده ) (cdt برآورد شود. لذا معادالت مربوط به PPP به صورت روابط 15 و 16 بازنویسی میگردند. = +c d cdt +T + )15( = +c d cdt +T N + b b (b b )+ )16( با توجه به روابط قبل چنانچه از خطای ساعت کد عاری از اثر یونسفر ماهواره cdt در رابطۀ 16 استفاده کنیم و خطای ساعت کد عاری از اثر یونسفر گیرنده ) (cdt را به همراه پارامترهای تروپوسفر و ابهام فاز برآورد کنیم پارامتر ابهام فاز برآورد شده با رابطۀ B = N + b b (b b ) یک عدد حقیقی بوده و تابعی خطی از پارامتر ابهام فاز صحیح و بایاسهای کد و فاز گیرنده و ماهواره خواهد بود. 1-Wide Lane cdt = dt +b = dt +( b + b ) cdt =c dt +b =c dt +( b + b ) cdt = dt +b = dt +( b + b ) )9( )10( )11(

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) دوره 26 شماره 104 زمستان 96 Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) Vo.26,No.104, Winter 2018 / 24 = [ ] )21( لذا رفع ابهام فاز به صورت یک عدد صحیح در مدل سنتی PPP با استفاده از روابط 15 و 16 امکانپذیر نیست و در نهایت با استفاده از مشاهدات با مدت زمان باال و حل ابهام فاز به صورت یک عدد حقیقی مسالۀ PPP همگرا خواهد شد. برای تولید مختصات دقیق ماهوارهها و همچنین تولید خطای ساعت دقیق ماهوارهها cdt به یک شبکۀ دائمی ایستگاههای GNSS مانند IGS نیاز است. با در نظر گرفتن یک اپک مشاهداتی و با توجه به معادالت 15 و 16 چنانچه مشاهدات همزمان به n ماهواره توسط یک گیرنده صورت پذیرد تعداد معادالت برابر با 2n و تعداد مجهوالت برابر با n+3+1+1 که شامل سه مجهول مختصات یک مجهول خطای ساعت گیرنده cdt یک مجهول تأخیر تروپوسفری و n مجهول پارامتر ابهام فاز حقیقی عاری از خواهد اثر یونسفر بود. در این حالت درجۀ آزادی دستگاه معادالت برابر با 5-n میشود. در نتیجه دستگاه معادالت مسألۀ PPP در حالت پس پردازش به صورت زیر خواهد بود( 2005.(Salam, x 0 مقادیر مختصات گیرنده در لحظۀ,y 0,z 0 در این روابط دریافت سیگنال z i y, i x, i مقادیر مختصات ماهواره در لحظۀ ارسال و فاصلۀ هندسی بین مرکز فاز آنتن گیرنده و مرکز فاز آنتن ماهواره و پس از اعمال اثراتی مطابق با جدول 2 هستند. cdt s خطای ساعت ماهواره به همراه اثر نسبیت است که این اثر به دلیل یکسان نبودن نرخ پیشروی ساعتهای گیرنده و ماهواره ناشی از سرعت نسبی بین آنها باید در نظر گرفته شود. cdt r خطای ساعت گیرنده و مقادیر B ابهام فاز مربوط به مشاهدۀ فاز موج حامل عاری از اثر یونسفر هستند که در فرآیند کمترین مربعات برآورد میشوند. الزم به ذکر است تا زمانی که جهش فاز رخ نداده باشد مقادیر ابهام فاز ثابت بوده و تغییر نخواهند داشت. T مقدار اولیه برای تأخیر تروپوسفر است که با استفاده از مدلها و توابع تصویر موجود مانند ساستاموینن هاپفیلد نیل و غیره برای هر دو مؤلفۀ خشک و تر و با استفاده از مدلهای استاندارد برای دما فشار و رطوبت و با توجه به مختصات گیرنده محاسبه میشود. از آنجا که مدلهای موجود در برآورد مؤلفۀ تر تأخیر تروپوسفر ( T wet به عنوان یک ضعف دارند لذا باقیماندۀ این اثر ( مجهول در کنار باقی مجهوالت در دستگاه معادالت برآورد شده و در نتیجه از تابع تصویر مربوط به مؤلفۀ تر ) M) در دستگاه معادالت استفاده میشود. دستگاه معادالت فوق به روش تکرار حل شده و در هر مرحله با استفاده از موقعیت جدیدی که برای گیرنده به دست میآید تمامی مقادیر وابسته به موقعیت گیرنده به هنگام شده و سرشکنی کمترین مربعات دوباره تکرار میگردد. این روش تا رسیدن به جواب بهینه تکرار میگردد 2013) al.,.(subirana et 3-2- پیش پردازش مشاهدات در نرمافزار ب رنیز پیش از برآورد مقادیر مجهوالت PPP در نرمافزار ب رنیز پیش پردازش و پاالیش مشاهدات به شرح زیر انجام میشود: = ( ) = ( ) + ( ) )17( )18( )19( )20(

- آشکارسازی جهش های فازی - کشف مشاهدات اشتباه - هموار سازی مشاهدات کد با استفاده از مشاهدات فاز موج حامل تمامی این مراحل با استفاده از مشاهدات دو فرکانس شبه فاصله وفاز موج حامل یک گیرنده برای هر ماهواره در سطح فایلهای مشاهداتی Rinex و بدون اطالعات هندسی ماهواره و گیرنده انجام میشوند. خروجی این مرحله مجددا یک فایل مشاهداتی Rinex و عاری از جهشهای فازی و مشاهدات اشتباه بوده که حاوی مشاهدات شبه فاصلۀ هموار شده خواهد بود. هر فایل مشاهداتی Rinex به صورت کمان به کمان پردازش میشود که هر کمان متناظر با یک عبور ماهواره خواهد بود که در آن جهش فازی رخ نداده است. مشاهدات هر کمان ماهواره در چهار مرحله زیر مورد بررسی قرار میگیرند: مرحله او ل- غربالگری مشاهدۀ برای آشكارسازی جهشهای فازی و مشاهدات اشتباه در این مرحله با استفاده از مشاهدات کد و شبه فاصله در هر دو فرکانس ترکیب خطی ملبورن-ووبنا ( ) مطابق فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق... / 25 با رابطۀ زیر در هر اپک و برای هر ماهواره تشکیل میگردد. این ترکیب خطی عاری از اثرات هندسی ساعتهای ماهواره و گیرنده تروپوسفر و یونسفر بوده و فقط در برگیرندۀ اختالف ابهام فاز فرکانس اول و فرکانس دوم ) = ( به همراه نویز این ترکیب خواهد بود. L 6 با استفاده از قانون انتشار خطاها میتوان دریافت که نویز (Dach et al., 2007). است P 1 حدودا معادل 0/7 نویز مشاهدۀ = = + + )22( 1 تعیین مقادیر اولیه برای مختصات گیرنده جدول 2: مراحل محاسبۀ مقادیر با استفاده از مشخصات فایل راینکس پردازش های قبلی و یا انتخاب مقدار صفر برای هر سه مؤلفه,, 2 3 4 محاسبۀ زمان ارسال سیگنال از ماهواره محاسبۀ مختصات ماهواره در زمان ارسال سیگنال محاسبۀ فاصلۀ هندسی بین مرکز فاز آنتن گیرنده و مرکز فاز آنتن ماهواره به یکی از دو روش زیر: 1- با استفاده از مشاهدۀ شبه فاصله زمان ثبت شده در گیرنده و خطای ساعت ماهواره 2- با استفاده از مختصات ماهواره زمان ثبت شده در گیرنده و خطای برآورد شدۀ ساعت گیرنده با استفاده از تکنیک های مختلف انترپوالسیون و در چارچوب مرجع ECEFو با اعمال اثر دوران زمین از لحظۀ ارسال تا دریافت سیگنال با استفاده از مقادیر مراحل 1 و 3 و همچنین اعمال اثرات زیر: 1- نسبیت 2- انحرافات و جابجائی های مرکز فاز آنتن ماهواره ها 3- انحرافات و جابجایی مرکز فاز آنتن گیرنده 4- در هم پیچیدگی مشاهدات فاز (Wind-up) ناشی از وضعیت نسبی قرارگیری گیرنده و ماهواره در برابر یکدیگر 5- جابجایی های ناشی از کشند زمین صلب بارگذاری اقیانوسی و کشند قطبی برای آشکارسازی جهشهای فازی RMS هر کمان مشاهداتی حساب شده و چنانچه مقدار آن بیش از حد L 5 )ترکیب خطی با طول موج وسیع( آستانۀ 0/6 سیکل باشد این کمان مشاهداتی به دو بخش تقسیم شده و مجدد RMS هر یک از دو بخش تعیین میگردد. بخشی که دارای RMS بزرگتر از حد آستانه باشد حاوی جهش فاز خواهد بود. این تقسیم کردن تا مشخص شدن لحظۀ وقوع جهش فاز ادامه مییابد. پس از مشخص شدن این لحظه با استفاده از اختالف بین دو کمان مشاهداتی قبل و بعد از جهش فاز میتوان مقدار تغییر در را تعیین کرد. مشاهدات هر کمان به منظور کشف مشاهدات اشتباه با استفاده از شرط 4

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) دوره 26 شماره 104 زمستان 96 Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) Vo.26,No.104, Winter 2018 / 26 برابر حد آستانه غربالگری شده و چنانچه مشاهدهای اشتباه تشخیص داده شود هر چهار مشاهدۀ شبه فاصله و فاز موج حامل آن از لیست مشاهدات حذف میشود. مرحله دو م- استفاده از مشاهدۀ برای تعیین اندازۀ جهشهای فازی تعیین مقدار جهش فاز روی هر دو فرکانس به صورت جداگانه و به منظور اتصال مشاهدات شبه فاصلۀ هموار شده قبل و بعد از لحظۀ جهش فاز نیاز است. بدین منظور L) 4 فقط در کمانهای ترکیب خطی عاری از اثرات هندسی( مشاهداتی حاوی جهش فاز و با استفاده از رابطۀ زیر تشکیل N 5 از نتیجۀ مرحلۀ قبل میگردد. در این مرحله مقدار جهش و برای هر جهش فازی مشخص است. = )23( سپس قبل و بعد از هر جهش فازی یک چند جملهای با L 4 برازش داده شده استفاده از مثال 10 نقطه به مشاهدات و اختالف این دو چند جملهای در لحظۀ جهش فاز تعیین میگردد. چنانچه بخش اعشاری این اختالف کوچکتر از 10 میلیمتر باشد این اختالف به عنوان جهش فاز مربوط به L 4 پذیرفته شده و با استفاده از آن مقادیر جهش فاز مشاهدۀ برای هر دو فرکانس به صورت جداگانه مشخص میشود. این مقادیر فقط به منظور اتصال مشاهدات در فرآیند هموارسازی مشاهدات کد به کار رفته و از آنجا که جهش فاز به ندرت اتفاق میافتد اصالح کردن مقادیر جهش فاز در مشاهدات فاز موج حامل ضرورت نداشته و به ازای هر جهش فازی کشف شده یک پارامتر ابهام فاز جدید برای مشاهدات فاز موج حامل مربوطه به دستگاه معادالت افزوده میشود 2007) al.,.(dach et مرحله سو م- غربالگری مشاهدۀ ) ( به منظور کشفمشاهداتاشتباهیکهدرمرحلۀ 1 آشكارنشدهاند. به دلیل وجود برخی خطاهای سیستماتیک دستگاهی در L 6 ممکن است فرآیند کشف مشاهدات اشتباه در مشاهدۀ مرحلۀ اول به طور کامل موفقیتآمیز نباشد. لذا بدین منظور یک مرحله غربالگری دیگر ضروری به نظر میرسد. در این مرحله با استفاده از اختالف مشاهدات فاز موج حامل عاری از اثر یونسفر و مشاهدات شبه فاصلۀ عاری از اثر یونسفر غربالگری انجام خواهد شد. این مشاهدۀ اختالفی حاوی نویزی به میزان سه برابر نویز مشاهدۀ و حدودا 4 برابر مشاهدۀ است. لذا اختالف بیش از 2 متر در مشاهدۀ اختالفی فوق نشاندهندۀ مشاهدۀ اشتباه خواهد بود. مرحله چهارم- هموارسازی مشاهدات شبه فاصله با استفاده از مشاهدات فاز موج حامل یک کمان مشاهداتی پاالیش شدۀ پیوسته سطح نویز اندازهگیریهای یونسفر توسط مشاهدات کد بسیار باالست. لذا میتوان از مشاهدات فاز موج حامل برای هموارسازی مشاهدات کد و کاهش سطح نویز آنها استفاده نمود. اندازه گیری یونسفر با استفاده از مشاهدات کد هموار شده به مراتب دارای دقت بیشتری خواهد بود. روابط 23 و 24 مربوط به تکنیک هموار سازی میباشند. )23( )24( در روابط 23 و 24 ) ( اندازهگیری کد هموار شده در اپک t و فرکانس بوده و )t( L اندازهگیری فاز موج حامل در اپکt و فرکانس است. همچنین _ P - _ L اختالف متوسط بین تمامی کدهای پذیرفته شده و اندازهگیریهای فاز موج حامل در کمان مشاهداتی جاری و فرکانس f است( 2007 al., (Dach et. 3- مجموعۀ دادههای مورد استفاده در این تحقیق 1-3- محصوالت دقیق IGS در رابطه با خطای ساعت و اطالعات مداری ماهوارهها سرویس بینالمللی سامانههای تعیین موقعیت و ناوبری ماهوارهای جهانی )IGS( مسئولیت جمعآوری ذخیرهسازی

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق... / 27 جدول 3: محصوالت اطالعات مداری و خطای ساعت IGS Type Accuracy Latency Updates Sample Interval Broadcast Ultra-Rapid Ultra-Rapid Rapid Final (http://www.igs.org) orbits Sat. clocks orbits Sat. clocks orbits Sat. clocks orbits Sat. &Stn. clocks orbits Sat. &Stn. clocks ~100 cm ~5ns RMS real time -- daily ~2.5 ns SDev ~5 cm ~3 ns RMS at 03, 09, 15, 21 real time UTC 15min ~1.5 ns SDev ~3 cm ~150 ps RMS at 03, 09, 15, 21 3-9 hours UTC 15min ~50 pssdev ~2.5 cm 15min ~75 ps RMS 17-41hours at 17 UTC daily 5min ~25 pssdev ~2.5 cm 15min ~75 ps RMS 12-18days every Thursday Sat.: 30s ~20 pssdev Stn.: 5 min و توزیع مشاهدات ناوبری ماهوارهای با دقتی باال که تأمین کنندۀ بخش وسیعی از کاربردها باشد را داراست. این دادهها همچنین توسط IGS برای تولید محصوالت دقیقی که از طریق سایتهای مختلف IGS در دسترس عالقمندان میباشد استفاده میشود. به عنوان نمونه در جدول 3 محصوالت IGS در رابطه با اطالعات مداری و خطای ساعت ماهوارهها را مشاهده میکنید( http://www.igs.org ). در این مقاله از محصوالت دقیق نهائی IGS(Final( به عنوان خطای ساعت ماهواره و اطالعات مداری استفاده میشود. اطالعات مداری ماهوارهها شامل مختصاتهای X,Y,Z هر ماهوارۀ GPS در هر 15 دقیقه و در سیستم مختصات زمین مرکز و زمین ثابت )ECEF( 1 و همچنین خطای ساعت ماهوارهها به صورت یک ضریب ثابت و به ازای هر 5 دقیقه و یا هر 30 ثانیه در فایلهای مربوط منتشر میشوند. همانطور که از جدول فوق برمیآید محصوالت نهائی که پس از حدود 2 هفته منتشر میشوند دارای باالترین سطح دقت بوده و لذا در کاربردهای پس پردازش استفادۀ از آنها توصیه میگردد. -2-3 مشاهدات GPS در این مقاله به منظور بررسی صحت نتایج PPP دو سری داده در نظر گرفته شده است. سری اول این دادهها شامل مشاهدات استاتیک 4 ایستگاه دائمی SFHN, AHVA, SNDJ,TORQ از مجموعه ایستگاههای شبکۀ دائمی ایران )IPGN( با نرخ مشاهداتی 30 ثانیه و در روز 90 از سال 2014 است که در این تحقیق همگی این 4 ایستگاه مجهز به گیرندۀ دو فرکانسNETR9 TRIMBLE و آنتن TRM57971.00 هستند. مشاهدات این ایستگاهها با در نظر گرفتن کلیۀ تصحیحات و با استفاده از نرم افزار ب رنیز در دو حالت PPP و نسبی استاتیک پردازش شده و نتایج آنها 1- Earth Centered Earth Fixed

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) دوره 26 شماره 104 زمستان 96 Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) Vo.26,No.104, Winter 2018 / 28 با هم مقایسه شده است که نتایج آن را در بخش بعدی مالحظه خواهید کرد. به منظور استخراج مختصات دقیق این ایستگاهها از مشاهدات تفاضلی دو گانۀ فاز موج حامل استفاده شده و مختصات چندین ایستگاه IGS مورد استفاده در پردازش به عنوان قیود وزندار با وزن 1 میلی متر در نظر گرفته شده است. همچنین برای بررسی حداقل مدت زمان مشاهداتی الزم برای همگرائی کمتر از 10 سانتیمتر بین نتایج مسألۀ PPP و تکنیک نسبی مشاهدات این چهار ایستگاه با استفاده از تکنیک PPP و در بازههای زمانی مطابق با جدول 4 پردازش شدهاند. جدول 4 : بازههای زمانی مشاهدات مورد استفاده در پردازشPPP Session Start Time End Time 1 00:00:00 00:15:00 2 00:00:00 00:30:00 3 00:00:00 00:45:00 4 00:00:00 01:00:00 5 00:00:00 02:00:00... 00:00:00... 25 00:00:00 22:00:00 26 00:00:00 23:00:00 27 00:00:00 24:00:00 در نگاره 1 توزیع مکانی 4 ایستگاه SFHN, AHVA, SNDJ,TORQ را مشاهده مینمائید. حالت کینماتیک از مشاهدات یک عملیات پرواز حدود 6 ساعت در روز 276 از سال 2016 استفاده شده است. گیرندۀ GPS مستقر روی هواپیما از نوع NOV OEM4-G2 و آنتن متصل به آن از نوع ACCG5ANT_42AT1 هستند.برای کاهش حجم محاسبات نرخ مشاهدات 30 ثانیه در نظر گرفته میشود. مسیر پرواز هواپیما در مدت زمان مذکور را در نگاره 2 میتوانید مشاهده کنید. نگاره 2: مسیر حرکت هواپیما این مشاهدات نیز با در نظر گرفتن کلیۀ پارامترها و تصحیحات الزم در دو حالت PPP و نسبی کینماتیک پردازش شده و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شدهاند که در بخش بعدی خواهید دید. برای پردازش نسبی کینماتیک از مشاهدات 5 ایستگاه دائمی GPS در اطراف منطقۀ عملیات پرواز که دارای مختصات دقیق هستند استفاده شده است. 4- نتایج به منظور بررسی نتایج حاصل شده این قسمت را به دو بخش نتایج مشاهدات استاتیک و نتایج مشاهدات کینماتیک تقسیم میکنیم. نگاره 1: توزیع مكانی ایستگاههای دائمی مورد استفاده در این تحقیق همچنین برای بررسی صحت نتایج تکنیک PPP در 1-4- نتایج مشاهدات استاتیک در این بخش اختالف نتایج راه حل PPP به ازای بازههای زمانی ذکر شده در جدول 4 با نتایج راه حل نسبی

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق... / 29 نگاره 3: اختالف مختصات حاصل از تكنیکهای PPP استاتیک و نسبی استاتیک برای هر سه مؤلفۀ مختصاتیU,N,E برای چهار ایستگاه AHVA, SFHN, SNDJ, TORQ )محورهای افقی و عمودی به ترتیب نمایانگر زمان و میزان اختالف به واحد متر هستند( که هردو با استفاده از نرمافزار ب رنیز و اعمال کلیۀ تصحیحات در حال حاضر این چارچوب مرجع ITRF2008 است. لذا به الزم انجام شدهاند را برای 4 ایستگاه دائمی GPS در نگاره 3 منظور مقایسۀ نتایج PPP با روش نسبی راه حل تعیین موقعیت مشاهده میکنید. این اختالفات در هر سه مولفۀ عرض طول نسبی نیز با استفاده از ایستگاههای دائمی IGS و در چارچوب و ارتفاع ژئودتیکی آورده شدهاند. همانطور که از نگاره 3 و مرجع ITRF2008 پردازش شدهاند (2011 al.,.(altamimi et جداول 5 و 6 میتوان نتیجه گرفت با مشاهدات GPS بیش از یک ساعت میتوان به همگرائی بهتر از 10 سانتیمتر رسید. 2-4- نتایج مشاهدات کینماتیک لذا مدت زمان همگرائی باال خود یکی از معایب تکنیک PPP پس از پردازش مشاهدات گیرندۀ مستقر روی هواپیما نسبت به روشهای نسبی یا تفاضلی است. همگرائی بهتر از در دو حالت PPP و نسبی کینماتیک با استفاده از نرمافزار 10 سانتیمتر یعنی از آن مدت زمان به بعد اختالف بین نتایج ب رنیز مقدار اختالف روی هر سه مولفۀ مختصاتی X,Y,Z راه حل PPP و نسبی کمتر از 10 سانتیمتر خواهد بود. محاسبه شده و سپس با استفاده از روابط ترانسفورماسیون نکته قابل ذکر دیگر در این قسمت چارچوب مرجع مورد بین سیستمهای مختصات ژئودتیکی )G( و ژئودتیکی محلی استفاده در پردازشهاست. نتایج PPP در چارچوب مرجعی )LG( اختالف مختصات محلی N,E,U محاسبه شدند. بیان میشود که مختصات دقیق ماهوارهها در آن بیان شدهاست. در نگاره 4 میتوانید اختالف نتایج حاصل از تکنیک

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) دوره 26 شماره 104 زمستان 96 Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) Vo.26,No.104, Winter 2018 / 30 جدول 5: نتایج اختالف مختصات حاصل از تکنیک های PPP استاتیک و نسبی استاتیک برای هر سه مولفۀ مختصاتی,N,E U برای ایستگاه هایSFHN AHVA, AHVA SFHN Time(Hr) N(m) E(m) U(m) 2D 3D Time(Hr) N(m) E(m) U(m) 2D 3D 0.17 0.923 2.212 0.768 2.397 2.517 0.17 0.307 0.521 0.932 0.605 1.111 0.33 0.218-0.119-0.028 0.248 0.250 0.33 0.181 0.004 1.198 0.181 1.212 0.5 0.078 0.426-0.052 0.433 0.436 0.5 0.047 0.056 0.107 0.073 0.130 0.67 0.027 0.605-0.079 0.606 0.611 0.67 0.024 0.053 0.161 0.058 0.171 0.83 0.068 0.555-0.035 0.559 0.560 0.83 0.007 0.040 0.125 0.041 0.131 1-0.070 0.103 0.126 0.125 0.177 1-0.012-0.002 0.108 0.012 0.109 2-0.003 0.056 0.081 0.056 0.099 2-0.002 0.027 0.052 0.027 0.059 3-0.001 0.018 0.069 0.018 0.071 3-0.004 0.017 0.048 0.017 0.051 4 0.002 0.017 0.029 0.017 0.034 4-0.006 0.020 0.032 0.021 0.038 5 0.001 0.014 0.011 0.014 0.018 5-0.003 0.016 0.022 0.016 0.027 6 0.001 0.009-0.003 0.009 0.010 6-0.005 0.014 0.022 0.015 0.027 7 0.001 0.009-0.004 0.009 0.010 7-0.002 0.008 0.017 0.008 0.019 8 0.000 0.013 0.011 0.013 0.017 8-0.003 0.010 0.021 0.010 0.023 9-0.002 0.013 0.012 0.013 0.018 9-0.003 0.010 0.016 0.010 0.019 10-0.002 0.009 0.000 0.009 0.009 10-0.003 0.005 0.008 0.006 0.010 11 0.000 0.007-0.003 0.007 0.008 11-0.002 0.001 0.006 0.002 0.006 12-0.001 0.004-0.004 0.004 0.006 12 0.000-0.001 0.005 0.001 0.005 13-0.001 0.004-0.003 0.004 0.005 13 0.000 0.000 0.003 0.000 0.003 14-0.001 0.002-0.006 0.002 0.006 14 0.001-0.002 0.002 0.002 0.003 15 0.000 0.003-0.010 0.003 0.010 15-0.001-0.001 0.004 0.001 0.004 16 0.000 0.003-0.011 0.003 0.011 16 0.000 0.000 0.001 0.000 0.001 17 0.000 0.002-0.010 0.002 0.010 17 0.000 0.000 0.004 0.000 0.004 18 0.000 0.003-0.010 0.003 0.010 18-0.001 0.000 0.003 0.001 0.003 19-0.001 0.003-0.011 0.003 0.011 19-0.001 0.000 0.003 0.001 0.003 20 0.000 0.004-0.008 0.004 0.009 20-0.002 0.000 0.005 0.002 0.005 21 0.001 0.003-0.007 0.003 0.008 21-0.002 0.000 0.005 0.002 0.005 22 0.001 0.002-0.006 0.002 0.006 22-0.001 0.000 0.005 0.001 0.005

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق... / 31 جدول 6: نتایج اختالف مختصات حاصل از تكنیکهای PPP استاتیک و نسبی استاتیک برای هر سه مولفۀ مختصاتی SNDJ, برای ایستگاههایTORQ N, E, U SNDJ TORQ Time(Hr) N(m) E(m) U(m) 2D 3D Time(Hr) N(m) E(m) U(m) 2D 3D 0.17-0.041-0.770 4.882 0.771 4.943 0.17 0.109 0.371 1.487 0.387 1.536 0.33 0.056 0.028 0.935 0.063 0.937 0.33-0.005 0.115 0.574 0.115 0.585 0.5 0.014 0.112 0.301 0.113 0.321 0.5-0.079-0.114 0.533 0.139 0.551 0.67-0.005 0.116 0.109 0.116 0.159 0.67-0.064-0.089 0.127 0.110 0.168 0.83-0.006 0.103 0.088 0.103 0.136 0.83-0.024 0.040 0.054 0.047 0.071 1-0.019 0.075 0.066 0.077 0.102 1-0.023 0.029 0.003 0.037 0.037 2-0.001 0.012 0.013 0.012 0.018 2-0.011 0.061 0.059 0.062 0.086 3 0.000 0.017 0.012 0.017 0.021 3-0.011 0.035 0.057 0.037 0.068 4 0.000 0.010 0.016 0.010 0.019 4-0.004 0.010 0.025 0.011 0.027 5-0.001 0.005 0.012 0.005 0.013 5-0.006 0.008 0.022 0.010 0.024 6 0.000 0.005 0.011 0.005 0.012 6-0.004 0.005 0.006 0.006 0.009 7-0.001 0.010 0.016 0.010 0.019 7-0.004 0.003 0.006 0.005 0.008 8-0.001 0.012 0.010 0.012 0.016 8-0.003 0.003 0.004 0.004 0.006 9-0.001 0.011 0.006 0.011 0.013 9-0.005 0.003 0.008 0.006 0.010 10-0.001 0.009 0.005 0.009 0.010 10-0.005 0.002 0.003 0.005 0.006 11 0.000 0.006 0.003 0.006 0.007 11-0.005 0.002-0.001 0.005 0.005 12-0.001 0.005 0.003 0.005 0.006 12-0.004-0.002-0.005 0.004 0.007 13-0.001 0.003 0.002 0.003 0.004 13-0.005-0.001-0.009 0.005 0.010 14 0.000 0.002 0.001 0.002 0.002 14-0.004-0.002-0.009 0.004 0.010 15-0.001 0.003-0.002 0.003 0.004 15-0.004-0.001-0.011 0.004 0.012 16 0.000 0.004-0.004 0.004 0.006 16-0.004 0.000-0.011 0.004 0.012 17-0.001 0.003-0.005 0.003 0.006 17-0.003 0.001-0.012 0.003 0.012 18-0.001 0.004-0.005 0.004 0.006 18-0.003 0.001-0.012 0.003 0.012 19-0.002 0.004-0.004 0.004 0.006 19-0.004 0.001-0.011 0.004 0.012 20-0.001 0.004-0.002 0.004 0.005 20-0.004 0.001-0.009 0.004 0.010 21-0.002 0.004-0.001 0.004 0.005 21-0.004 0.001-0.008 0.004 0.009 22-0.001 0.004 0.000 0.004 0.004 22-0.003 0.002-0.009 0.004 0.010

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) دوره 26 شماره 104 زمستان 96 Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) Vo.26,No.104, Winter 2018 / 32 PPP کینماتیک و نتایج حاصل از شیوۀ کینماتیک نسبی را روی هر سه مؤلفۀ N,E,U که متناظر با عرض طول و ارتفاع ژئودتیکی هستند را مشاهده نمایید. و از تصاویر فوق نیز برمیآید رسیدن به دقت میانگین بهتر از 10 سانتیمتر در حالت دو بعدی و سه بعدی با استفاده از تکنیک PPP میسر است. البته همانطور که انتظار میرود چنانچه فقط هدف تعیین مختصات مسطحاتی باشد دقت تکنیک PPP به طور قابل مالحظهای نسبت به حالت سه بعدی بهتر خواهد بود. جدول 7: نتایج عددی مقایسۀ تكنیکهای PPP نسبی و کینماتیک نسبی سه بعدی (3D) دو بعدی (2D) کمیت 0/036 0/080 میانگین 0/023 0/044 انحراف معیار 0/165 0/316 بیشترین مقدار 0/003 0/006 کمترین مقدار به طور کلی با توجه به اینکه در کاربردهای کینماتیک تعیین مختصات در هر اپک مد نظر است لذا میتوان گفت که دقت تکنیک PPP در حالت کینماتیک با صرفنظر کردن از اپکهای آغازین و چنانچه تمامی اثرات به خوبی مدل شده باشند در حالت سه بعدی بهتر از دو دسیمتر و در حالت دو بعدی بهتر از یک دسیمتر خواهد بود. البته تمامی این دقتها همانند حالت استاتیک در مقایسه با نتایج حاصل از تکنیک نسبی که در آخرین چارچوب مرجع ماهوارهها )به عنوان نمونه )ITRF2008 حاصل شدهاند بیان میشوند. لذا ممکن است در مقایسه با چارچوب مرجع محلی این دقتها حاصل نشود که در آن صورت استفاده از پارامترهای ترانسفورماسیون برای تبدیل مختصات از چارچوب مرجع جهانی (ITRF2008) به چارچوب مرجع محلی و یا بالعکس امری ضروری خواهد بود. نگاره 4: اختالف مختصات حاصل از تكنیکهای PPP کینماتیک و نسبی کینماتیک برای هر سه مؤلفۀ مختصاتی )محورهای افقی و عمودی به ترتیب نمایانگر شمارۀ اپکهای مشاهداتی و میزان اختالف به واحد متر هستند( همچنین در نگاره 5 این اختالف در حالت دو بعدی یا مسطحاتی )2D( و سه بعدی )3D( نمایش داده شده است. نگاره 5: اختالف مختصات دو بعدی و سه بعدی تكنیکهای PPP نسبی و نسبی کینماتیک )محورهای افقی و عمودی به ترتیب نمایانگر شمارۀ اپکهای مشاهداتی و میزان اختالف به واحد متر هستند( نتایج عددی مقایسۀ فوق را نیز میتوانید در جدول 7 مشاهده نمائید. همانطور که در این جدول مشاهده میشود 5- نتیجهگیری و پیشنهادات در این مقاله کارایی تکنیک PPP به عنوان جایگزینی

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) ارزیابی کارایی تعیین موقعیت مطلق دقیق... / 33 برای روشهای نسبی یا تفاضلی از دو منظر دقت و سرعت همگرائی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از دو دسته مشاهدات استاتیک و کینماتیک استفاده شد. مشاهدات استاتیک مربوط به 4 ایستگاه دائمی AHVA, SFHN, SNDJ, به نامهای IPGN از شبکۀ GPS TORQ بوده درروز 90 از سال 2014 با نرخ 30 ثانیه هستند. این مشاهدات با در نظر گرفتن کلیۀ تصحیحات الزم و با استفاده از محصوالت دقیق IGS به دو روش PPP استاتیک و نسبی استاتیک و با استفاده از نرمافزار ب رنیز پردازش شده و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شدند. برای بدست آوردن موقعیت دقیق این ایستگاهها به روش نسبی استاتیک از 10 ایستگاه IGS اطراف ایران استفاده شد. همچنین برای دستیابی به مدت زمان بهینۀ برداشت مشاهدات در روش PPP برای رسیدن به اختالف کمتر از 10 سانتیمتر با روش نسبی مشاهدات این چهار ایستگاه با بازههای زمانی متفاوت پردازش شدند. در نهایت مشخص شد که برای رسیدن به دقت بهتر از 10 سانتیمتر در تعیین موقعیت به روش PPP مشاهدات با مدت زمان بیش از 1 ساعت نیاز است که این موضوع خود عمدهترین نقطه ضعف تکنیک PPP نسبت به روشهای نسبی است. در بخش بعد با استفاده از مشاهدات یک روز گیرندۀ مستقر روی هواپیما در یک عملیات پرواز به مدت زمان حدودی 6 ساعت کارائی تکنیک PPP در حالت کینماتیک مورد بررسی قرار گرفت. در این بخش نیز مشاهدات GPS به دو روش PPP کینماتیک و نسبی کینماتیک و با اعمال کلیۀ تصحیحات الزم و با استفاده از نرمافزار ب رنیز پردازش شدند. از مقایسۀ نتایج مشخص شد که چنانچه هدف از تعیین موقعیت فقط تعیین مؤلفههای مسطحاتی باشد )مانند اکثر عملیاتهای هیدروگرافی( میتوان دقتی بهتر از 10 سانتیمتر و چنانچه هدف تعیین مؤلفههای سه بعدی باشد )مانند عملیات فتوگرامتری( دقتی بهتر از 20 سانتیمتر با استفاده از تکنیک PPP قابل دستیابی خواهد بود. در نهایت برای مطالعات بعدی پیشنهاد میگردد به منظور باالبردن سرعت همگرائی و دقت نتایج PPP نسبت به روشهای نسبی از مشاهدات سامانههای ناوبری دیگر نظیر GlONASS و BeiDou استفاده گردد. 6- تشكر و قدردانی در پایان از مسئولین سازمان نقشهبرداری کشور بخصوص مهندس رجبزاده معاونت محترم فنی سازمان و مهندسین ادارۀ عملیات عکسبرداری هوائی و ادارۀ ژئودزی و ژئودینامیک که امکان انجام این تحقیق را میسر نمودند کمال تشکر و قدردانی را داریم. همچنین از مسئولین محترم نشریۀ اطالعات جغرافیایی )سپهر( که زحمات زیادی را در مراحل داوری پذیرش و چاپ این مقاله متحمل شدند نیز تشکر و قدردانی میگردد. 7- منابع و مآخذ 1. Altamimi, Z.,Collilieux, X. & Métivier, L. (2011). ITRF2008: An improved solution of the international terrestrial reference frame. Journal of Geodesy, 85(8), 457-473. 2. Anderle, R.J. (1976). Point positioning concept using precise ephemeris. Proceedings of the International Geodetic Symposium, Las Cruces, New Mexico, 47-75. 3. Bakker, P.,Van Der Marel, H. & Petovello, M. (2012). Single-versus dual-frequency Precise Point Positioning. Inside GNSS, 7(4): 30-35. 4. Caissy, M., Agrotis, L., Weber, G., Hernandez- Pajares, M. & Hugentobler, U. (2012). Innovation: The International GNSS Real-Time Service. GPS World, 23 (6): 52-58. 5. Dach, R.,Hugentobler, U.,Fridez, P. & Meindl, M. (2007). Bernese GPS Software Version 5.0 User Manual. University of Bern, Switzerland. 6. Gao, Y. & Kongzhe, C. (2004). Performance analysis of Precise Point Positioning using real-time orbit and clock products. Journal of Global Positioning Systems,

فصلنامه علمی - پژوهشي اطالعات جغرافيايي ( ) دوره 26 شماره 104 زمستان 96 Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) Vo.26,No.104, Winter 2018 / 34 5005-5017. 18. http://www.igs.org/products 19. http://www2.unb.ca/gge/resources/ppp/onlineppps. html. 3(1-2), 95-100. 7. Gao, Y. (2006). Precise Point Positioning and its challenges.inside GNSS, 1(8), 16-18. 8. Grinter, T. & Janssen, V. (2012). Post-processed Precise Point Positioning: A viable alternative?.proc. APAS2012, Wollongong, Australia, 83-92. 9. Grinter, T. & Roberts C. (2013). Real Time Precise Point Positioning: Are We There Yet?. International Global Navigation Satellite Systems Society. IGNSS Symposium 2013 10. Hernández-Pajares, M., Juan, J. M., Sanz, J., Aragon- Angel, A., Ramos-Bosch, P., Samson, J., Tossaint, M., Albertazzi, M., Odijk, D., Teunissen, P. J., G, de., Bakker, P., Verhagen, S., & van der Marel, H. (2010). Wide area RTK: High precision positioning on a continental scale. Inside GNSS, 5(2), 35 46. 11. Juan, J. M., Hernández-Pajares, M., Sanz, J., Ramos-Bosch, P., Aragón-Àngel, A., Orús, R., Ochieng, W., Feng, S., Jofre, M., Coutinho, P., Samson, J., & Tossaint, M. (2012). Enhanced Precise Point Positioning for GNSS Users. IEEE., 0196-2892 12. Rizos, C., Janssen, V., Roberts,C. &Grinter,T.(2012a). Precise Point Positioning: Is the Era of Differential GNSS Positioning Drawing to an End?.presented at FIG Working Week 2012, Italy. 13. Rizos, C.,Janssen,V., Roberts, C.& Grinter,T. (2012b). PPP versus DGNSS.Geomatics World, 20 (6), 18-20. 14. salam, A. (2005). Precise Point Positioning Using Un-Differenced Code and Carrier Phase Observations. Ph.D thesis, University of Calgary, Canada. 15. Subirana, J.,ZornozaJ.J. &Hernández-Pajares, M. (2013). GNSS DATA PROCESSING.European Space Agency(ESA). 16. Zumberge, J., Watkins, M. M., Webb, F. H. (1997a). Characteristics and applications of precise GPS clock solutions every 30 seconds, Journal of Navigation, 44(4), 449-456. 17. Zumberge, J., Heflin, M., Jefferson, D., WatkinsM.&WebbF.(1997). Precise Point Positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks.journal of Geophysical Research, 102(3),