Novinky zeměměřické knihovny č.1-2/2003

Švédská síť permanentních referenčních stanic SWEPOS™ je určena pro měření v reálném čase (RTK), i pro postprocessing. Od podzimu 2000 je uživatelům k dispozici automatizovaná výpočetní služba pro přesné zpracování statických měření GPS. Využívá se softwaru Bernese vers. 4.2, data a výsledky se předávají po internetu. Je popsána struktura systému, použité výpočetní postupy, způsoby předávání dat a ukázky výsledků.

Systém SWEPOS

Účel výpočetní služby SWEPOS

Uživatelské rozhraní

Nastavení softwaru Bernese předpokládá interval odečtů 30 sekund. Jsou-li data měřena s vyšší frekvencí, dochází k jejich redukci, takže lze použít data s intervalem 5, 10 nebo 15 sekund. Interval odečtů 20 sekund dá po redukci interval 60 sekund (a z textu není jasné, co se v tomto přípdě stane - pozn. překl.).

Uživatelův soubor RINEX se pomocí ftp předá do SWEPOS, kde se nejprve provede kontrola úplnosti dat v hlavičce. Po výpočtu se výsledek v podobě textového souboru uloží na webovskem serveru a zašle e-mailem uživateli.

Uspořádání systému

Obr. 1. – Zjednodušené uspořádání výpočetní služby SWEPOS

Pro transformaci souřadnic z referenčního systému SWEPOS (SWEREF 99) do národních systémů RT 90 a RH 70B se užívá speciálně vyvinutý software Gtrans.

Inicializace

Bernský software

• Převod dat do (interního) formátu Bernese a redukce na interval odečtů (vzorkování) 30 sekund.
• Určení drah na základě efemerid z CODE, obsahujících polohy po 15 minutách. Dráhy se počítají numerickou integrací v nebeském systému, po transformaci z terestrického. Dráhy vypočtené v nebeském ("celestial") systému se pak transformují zpět do systému terestrického.
• Následuje určení korekcí hodin přijímače. Děje se tak pro každou epochu, cestou určení absolutních poloh (z pseudovzdáleností, pomocí kódových měření - pozn. překl.).
• Výpočet diferencí (odečtů fází). Základny se definují hvězdicově od určovaného bodu k pěti stanicím SWEPOS.
• Vytvářejí se trojné diference, po základnách se čistí data. Zjišťují se fázové skoky a špatná měření se vylučují.
• Provádí se předběžné řešení dvojnými diferencemi ("float solution") pro získání lepších přibližných souřadnic určovaného bodu.
• Po jednotlivých základnách se určují ambiguity strategií QIF (Quasi Ionosphere-Free).
• Konečné řešení je "bez vlivu ionosféry", ionosphere-free výpočet se (zčásti) fixovanými (celočíselnými) ambiguitami. Troposférické parametry se určují po tříhodinových intervalech (při kratším měření se určují 1-2 parametry pro stanici). Konečným řešením je společné vyrovnání pěti základen.
• Podobnostní transformace z okamžité epochy ITRF do SWEREF 99 se provádí s pomocí užitých 5 bodů SWEREF.
• Pro testovací účely se dělají některé další výpočty - pro různé minimální elevace, výpočty bez určování troposférických parametrů aj.

Všechny výpočty se provádějí v aktuálním ITRF. Teprve na konci je převod do systému SWEREF 99.

Výpočetní rutina pro krátké doby měření

Upravená rutina se se od standardní liší takto:

• Užívá 15-ti sekundový interval odečtů pro GPS data, namísto 30-ti sekundového.
• Neurčují se troposférické parametry.
• Neřeší se celočíselné ambiguity.
• Nevyužívá se korelace mezi základnami.
• (Tvoří se některé další testovací řešení.)

Výsledky zpracování měření s krátkými časy nejsou tak dobré, jak by se dalo čekat. Hlavní příčinou je skutečnost, že vlastní výpočetní software nebyl vyvinut pro takové krátké seance.

Transformace výsledků

Dokončení zpracování

Výsledek

Výsledek představovaný textovým souborem obsahuje vybrané části ze zpracování sofrwarem Bernese:

• Identifikaci zakázky, datum a čas zpracování.
• Jméno a e-mailovou adresu uživatele.
• Jméno uživatelova observačního souboru a bodu.
  Datum a čas observace.
• Typ antény a její výšku.
• Stanice SWEPOS užité při zpracování a též navazovací stanice.
• Výsledek ověřování kvality vstupních dat (počty nominálních epoch a skutečných měření).

V dalším oddílu jsou souřadnice určovaného bodu:

• V soustavě SWEREF 99.
• Rovinné souřadnice (RT 90) a výšky v národním systému (RH 70B).

Následující oddíl popisuje kvalitu výpočtu:

• Střední chyby (RMS) podle základen a počty vyřešených ambiguit, jejich průměrné hodnoty a RMS výsledného řešení.

RMS pro složky a směrodatnou odchylku pro jednotku váhy v Helmertově transformaci do SWEREF 99.

Směrnice pro hodnocení výsledků

Na základě jistého počtu pokusů byla zformulována následující doporučení pro hodnocení výsledků výpočtů:

Observační seance 1-3 hodinové

Při hodnocení výsledků těchto měření znamená "vyhovující výsledek" střední chybu přibližně 1 cm v polohových souřadnicích a 1,5-2 cm ve výšce pro anténu Dorne Margolin T a o něco více pro jiné antény. A dále:

• Podíl vyřešených ambiguit více než 30 %.
• RMS řešení pro více stanic menší než 3 mm.
• Směrodatná odchylka pro jednotku váhy v Helmertově transformaci je menší než 10 mm.

Krátké observační seance

Pro krátké seance je třeba očekávat přesnost výsledků spíše v decimetrech nebo metrech, než v centimetrech. Velmi omezené testování ukázalo, že očekávaná přesnost může být pro seance v délce ...

• 5 min - lepší než 1 m
• 10 min - lepší než 0,5 m
• 15 min - lepší než 0,3 m
• 30 min - lepší než 0,2 m

Analýza výsledků ze služby postprocessingu

Obrázky 2 a 3, a také tabulka 1 ukazují některé výsledky testování služby postprocessingu systému SWEPOS. Je třeba připomenout, že střední chyba vyrovnání skupiny stanic (multi-station adjustment) neříká mnoho o kvalitě výsledků; je tu velké riziko přijetí špatných a vyřazení vyhovujících. Je-li RMS podobnostní transformace z ITRF do SWEREF 99 kolem 1 cm nebo méně, je výsledek na úrovni centimetrové přesnosti.

Statistika využívání

SWEPOS výpočetní služba postprocessingu byla dána k užívání na podzim roku 2000. Předpokládala se testovací, bezplatná fáze v trvání asi jednoho roku. Od poloviny října 2001 je služba v plném provozu.

Obr. 2. – Chyba v poloze (2D) a ve výšce ve funkci počtu měření pro všechny testovací výpočty observačních seancí v délce 1-3 hodin.

Statistika využívání zahrnuje období od podzimu 2000 do září 2002, tj. zkušební i provozní fázi. Za tu dobu bylo zpracováno pro

• externí uživatele (přibližně 70) více než 1200 výpočtů,
• geodetický výzkumný úsek více než 1000 výpočtů.

Tabulka 1. – Střední chyby [RMS] pro observační seance v délce 1-3 hodin (v metrech).

	2D	Výška	3D
RMS 1 hod.	0,033	0,029	0,046
RMS 2 hod.	0,008	0,009	0,012
RMS 3 hod.	0,003	0,006	0,007
RMS celkem	0,022	0,019	0,030

Obr. 3. – Prostorová chyba (3D) jako funkce podílu vyřešených ambiguit [%], střední chyby [RMS] výpočtu skupiny stanic a podobnostní transformace do systému SWEREF 99, pro observační seance v délce 1-3 hodin.

Zařazení do Severské služby určování polohy

Pro budoucnost se předpokládá vybudování společné Severské služby určování polohy ("A Nordic Positioning Sevice"), k čemuž by SWEPOS mohl být základem. Byl by výhodný zejména pro měření v blízkosti státních hranic, kde by se zmenšila nutnost extrapolací. Je k tomu nutné vybudovat společný systém stanic a umožnit transformace do národních systémů souřadnic.

---

Naposledy aktualizováno:1.7.2003