NZK c.4 /03 - Münch, G.

Novinky zeměměřické knihovny č.4/2003

*MÜNCH, Gerhard*	VÚGTK 13 138
Jednofrekvenční GPS systém Sokkia : Zkušenosti
[Das Ein-Frequenz-GPS-System von Sokkia : Ein Erfahrungsbericht]

Přeložil P. Vyskočil (zkráceno).
Zdiby: VÚGTK, 2003. - 2 s.
In: Vermess.-Ing. - ISSN 0042-4099. - Roč.54, č.3 (2003), s.192-195 : 1 tab., 6 obr.

Klíčová slova: geodezie, Sokkia, určování polohy, GPS, souřadnice, měření, zpracování, přesnosti, zkušenosti

1. Zkušební oblast

Zkušební měření s daným přístrojem bylo provedeno v oblasti bývalého území řádu hraběte Bismarka v Gelsenkirechen. Území má rozlohu asi 80 ha. Východo-západní rozpětí činí 1,2 km, severojižní pak 0,8 km. Ze stran je území ohraničeno jednak kanálem Rýn-Herne, jednak sídlištěm nebo silnicemi. Ve středu je umístěna měnírna a s tím spojená vedení vysokého napětí. Oblast je určena ke smíšené zástavbě. Na oblast navazuje připojení na plánovanou dálnici BAB 42 a předpokládají se i další stavební práce. Z těchto důvodů jsou měření prováděna ve zvláštním souřadnicovém systému. Území je pahorkovité a z větší částí zalesněné.

2. Výchozí poloha souřadnic, hustota bodů a cíl měření

V oblasti je několik mapovacích bodů, které však svou kvalitou jsou pochybné, a proto byla katastrálním úřadem založena nová síť s použitím GPS. Mapovací body jsou ve vzdálenosti asi 150 m. Výškové body jsou na obvodu území a budou nově určeny přesnou nivelací. Pro dosažení jednotných plánovacích podkladů bude vytvořen obvodový polygon s opěrnými body, určenými GPS.

3. Plánovací fáze: terestrické měření nebo jednofrekvenční systém GPS?

Opěrné body mají být určeny družicovou technikou, zatímco zhušťovací body terestricky, totální stanicí. Při otevřeném horizontu je výhodnější užití GPS, v zalesněných částech je pak efektivnější užití terestrických metod. Jednofrekvenční přijímače jsou při nákupu vhodnější než přijímače L1/L2 a poskytují ve všech třech směrech dobré výsledky v oblasti mm. Navíc náklady na zpracovatelský software jsou jen částí ceny softwaru pro dvoufrekvenční přijímač.

4. GPS system Stratus

Stratus je geodetický přijímač s anténou a baterií v jediném kompaktním přístroji váhy asi 1,3 kg (viz obr.).

Technická data:

vnitřní kapacita 4 MB
napájení 2 BDC6 A
(nabíjecí baterie - provoz do 55 hodin)
rozhraní infračervené / RS232

Dosažitelná přesnost:

Statické měření -
horizon.p.: 5 mm+2 ppm
vertik.p.: 10 mm+2 ppm

Kinematické měření -
horiz.p.: 12 mm+2,5 ppm
vertik.p.: 15 mm+2,5ppm

Záznam údajů počíná automaticky po zapnutí přijímače. Při práci s přijímačem Stratus je důležitý "ukazatel času měření", pravý LED ukazatel v poli ukazatelů přijímače. Tento ukazatel indikuje, kdy je pozorování pro mm úroveň postačující. Další LED ukazatele indikují dostatečnost času pozorování pro základnu do 5 km, počet sledovaných družic, stav baterie a současnou kapacitu paměti. Zásobení proudem postačuje pro základní stanici celý týden. Roverské stanice musejí být nabíjeny každých osm až deset dnů.

5. Měření

Měřická souprava pro užití Stratus sestává ze tří přijímačů, tří stativů, optické olovnice, měřického pásma, kompasu a jednoho ručního přijímače GPS. Tento přijímač (Garmin ruční přijímač) slouží ke zjištění otevřenosti horizontu a dodatečné kontrole přijímaných signálů. Pro plánování nejlepšího času pozorování slouží plánovací software Sokkia "Planning 3.2" a data, získaná při prvním nasazení na místě (Almanachová data přijímače Stratus).

Geometrie družic je pro měření v daném případě optimální mezi 8 až 13 hod. Se dvěma přístroji se zaměřují současně dva body, při jejich vzájemném prostřídání. Měřické práce jsou prováděny dvoučlennou skupinou, protože vedle měření GPS je prováděno tachymetrické mapování. Před každým měřením GPS jsou zaznamenány údaje o výšce stativu, čísle bodu a času pozorování. Před měřením musí být přístroj orientován k severu.

Měření se počíná na pevném bodě uprostřed oblasti. Odtud je zaměřována celá oblast hvězdicovým způsobem až po okrajové body. Z rohů jsou observovány segmenty s dlouhými připojovacími směry. Výhodou této metody je, že i při omezeném počtu družic, počet společných družic postačuje. Další výhodou jsou krátké vzdálenosti a krátký čas měření.

Časy pozorování s přijímačem L1 jsou silně závislé na délce základny. Při základně 2 km je třeba počítat s měřením v trvání 30 min. V mezičase se může měřická skupina zabývat jinými úkoly. Počet zaměřených bodů za den je rozdílný a v průměru lze za půl dne zaměřit deset bodů. Současný projekt počítá s 15 čistými dny měření GPS. Vyrovnání je prováděno systémem KAFKA a "volná síť".

6. Následné zpracování v kanceláři

Údaje jsou každý den kontrolovány v kanceláři. Po každém měřickém dni jsou vypočteny výsledky a zhodnoceny odchylky. Body jsou také srovnány podle čísel. Následné zpracování je pak provedeno se softwarem Spectrum Survey, který je jednoduchý ke zvládnutí. Postup zpracování se pak sestává z přenesení dat z přijímače do PC, automatického zpracování a transformace. Pro základní stanici jsou užívány stále její výchozí souřadnice. Transformace se zachovává v místním systému.

7. Zvláštní zkušenosti při měření

Každý přijímač musí mít při velmi přesných měřeních "viditelný kontakt" s co možno nejvíce družicemi. S tím nelze počítat např. na kraji lesa. Zvláštností je přímé měření pod vedením vysokého napětí. Při kolísání napětí dochází pak k přerušení kontinuální registrace. Při malém vzdálení se od vedení jen o několik metrů, přináší již softwarové ošetření dobré výsledky. Dalším zajímavým poznatkem je, že osobní auta, stojící vedle přijímače, nebo se jen pomalu pohybují, mohou rušit pozorování.

8. Přesnosti

Roverské body stejné základny nemusejí být dvojitě zaměřeny. Mohou být kombinovány s různými dalšími základnovými body a vyrovnány hvězdicovou metodou. Se zbytky přesnosti centrací každého postavení dostáváme pro délku po vyrovnání standardní odchylku 8 mm + 2 ppm a pro směry 0,8 mgon (při délce vektoru do 2 km). Celkově je zaručen centimetr pro bod určený systémem Stratus v poloze i výšce.

9. Závěr

Práce se systémem Stratus přináší velké úspory času při současně vysoké přesnosti na velkých měřických oblastech. Odpovídající přesnosti nejsou při použití terestrických metod (v otevřeném terénu) dosažitelné a polygonové pořady mezi pevnými body patří tedy minulosti. S L1 příjímačem Sokkia lze přímo každý bod s volným horizontem určit s centimetrovou přesností. Cena celé soupravy tří přijímačů s příslušenstvím je 10 000 Euro. Stratus se při této ceně vyplatí, i když je využíván pouze 5% pracovního dne.