VÚGTK 13 219
Klein, Günter
Sledování SAPOS® - stanice v Bavorsku
[Monitoring der SAPOS® - Stationen in Bayern]
/Günter Klein, Manfred Klette. - In: Mitt. DVW Bayern. - ISSN 1613-3064. - Roč.57, č.3 (2005), s.401-424 : 24 obr. - Lit.5.
Přeložil J. Rambousek (zkráceno)
Zdiby : VÚGTK, 2005. - 3 s.
Klíčová slova: určování polohy z družic, síť družicových bodů, Bavorsko
Shrnutí
Stanice SAPOS (Služba určování polohy družic - Satellitenpositionierungsdienst) vytvářejí od zavedení souřadnic z vyrovnání 42. týdne roku 2002 rámec pro vztažné prostorové systémy spolkových zemí. Software pro vytváření sítí služby SAPOS klade velké nároky na přesnost a stejnorodost souřadnic stanic SAPOS. Proto se musí souřadnice stále kontrolovat.
Spolkový úřad pro kartografii a geodezii (BKG) provádí pro všechny spolkové země výpočty souřadnic pro celé Německo. Z organizačních důvodů je lze však uskutečňovat jen jednou za čtvrtletí.
V Bavorsku se zavedlo permanentní sledování, které každodenně počítá staniční souřadnice všech stanic v bavorské sítí SAPOS. Z výsledků se odvozují relativní pohyby stanic a analyzují pomocí deformačního programu. Tak lze odhalit významné změny polohy u jednotlivých stanic. Výsledky vedou k poznatku o významném vlivu antén GPS a jejich kalibračních metod. Některé vysoce cenné antény silně reagují na rozličné okolí, to se projevuje zejména při výpočtu výškové složky.
1. Úvod
Podle závěru Pracovního společenství zeměměřických správ (AdV-Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen) o "Diagnostickém vyrovnání souřadnic stanic SAPOS v systému ETRS89" zavedl BKG společné vyrovnání měřických dat 42. kalendářního týdne roku 2002 všech referenčních stanic SAPOS v Německu. To poskytlo základ pro nový referenční systém ITRF2002/EUREF. Za připojovací body se zvolilo sedm stanic Wettzell (VLBI,SLR, GPS), Graz (SLR, GPS), Zimmerwald (SLR, GPS), Potsdam (SLR, GPS), Kootwuk (SLR,GPS), Onsala (SLR, GPS), Borowiec (SLR, GPS) a stanice EUREF Brusel. Po praktických úvahách se transformovaly dosavadní souřadnice referenčního systému DREF. Řešení transformované do EUREF vykazovalo největší rozdíly 4 mm vpravo, 9 mm nahoru a 8 mm pro výšku.
Převod dosavadních souřadnic ETRS89/DREF na nový systém ETRS89/SAPOS se uskutečnil v celé spolkové republice. V Bavorsku to bylo na 250 000 bodů, přepočtených od listopadu 2003 do února 2004.
Stále pracující stanice poskytují pozorovací řady umožňující výpočet aktuálních souřadnic. Pro rozbory třeba brát v úvahu hlavně tři hlediska:
- chování všech stanic SAPOS při srovnání se základními stanicemi a stanicemi GREF na evropské desce,
- homogenitu souřadnic dané epochy všech stanic SAPOS při srovnání s úředně zavedenými souřadnicemi ETRS89/SAPOS,
- vztah systému SAPOS k poli pevných stabilizovaných bodů.
Antény stále činných stanic SAPOS se vyskytují v potřebné výšce převážně na střechách budov. Mohou je silně ovlivňovat vícecestné jevy a to je pro stálou službu on-line SAPOS velice špatné. Pomocí programu Wasoft/Multipath se v Bavorsku každoročně nebo podle potřeby na tento jev ověřují jednotlivé stanice. Ukázalo se, že někdy bylo nutné přemístění antény, ba i stanice celé. Tak se stanice Eichstatt (SAPOS-ID 0277) v roce 2001 přemístila o několik metrů.
2. Odvození souřadnic pro danou epochu pro stanice SAPOS v Bavorsku
Souřadnice se získávají třístupňovým sledováním:
- monitorování on-line jako součást softwaru vytváření sítě (odkrývající krátkodobé změny souřadnic),
- krátkodobé sledování denních změn (čtyřiadvacetihodinové pozorovací řady) v následném zpracování,
- vysoce přesné sledování týdenních řešení (pozorování z jednoho týdne v následném zpracování).
Od samého počátku služby pro sledování poloh družic organizované od roku 1996 Zemským úřadem pro zeměměřictví a geoinformatiku (Landesamt für Vermessung und Geoinformatik) se vyrovnávání uskutečňovalo pomocí programu Bernese-Software univerzity v Bernu, do něhož se firmou Terrasat/Trimble v roce 2000 vložila i technologie Kalmanových filtrů. Soustavné denní a týdenní sledování všech stanic bavorské sítě SAPOS se koná od počátku roku 2004.
3. Určování relativních posunů referenčních stanic SAPOS pomocí deformační
analýzy
K analýze slouží iterativní transformace programem DEFANA/PANDA (Niemaier). Helmertova metoda nejmenších čtverců pro určení transformačních parametrů souřadnic mezi dvěma epochami se zde nejeví jako nejvhodnější.
Jádrem analýzy iterativního transformačního postupu je celková zkouška shodnosti (kongruence). Uskuteční se transformace S a příslušná matice kofaktorů se předá na referenční body. Nejprve se vyhledají významné posuny uvnitř sítě SAPOS a takové body dočasně odstraní. Redukovaná síť se znovu ověří a nedochází-li k rozporům, připojují se postupně dočasně odstraněné body. Na konci zkoušky shodnosti se získá pro dané datum nová síť.
4. Stanice SAPOS na eurasijské desce
Poměrně stejnoměrný pohyb posunující se eurasijské desky ve střední Evropě lze velmi dobře v Německu sledovat pomocí souřadnic stanic SAPOS vztažených k různým epochám. Pro zajištění antén mají v blízkosti každé stanice v Bavorsku dva body místní stabilizace přibližně jeden metr pod povrchem země žulové přibetonované desky s polokulovou trojrozměrnou značkou mající souřadnice v systému ITRF 2000.
5. Sledování všech stanic SAPOS v Německu na podkladě čtvrtletních výsledků
Podle připravovaných směrnic AdV se mají změnit souřadnice referenčního bodu, překročí-li poloha z pozorování družic 15 mm (v elipsoidické výšce), popř. 10 mm (v polohovém vektoru). To by v Bavorsku nyní znamenalo změnu souřadnic nejméně u tří stanic. Na stanici Schönsee-028 lze nadto pozorovat neobvyklou změnu. Kontrolu na místě se zjistilo, že anténa nebyla řádně připevněna, a tím docházelo k chybám výsledků.
6. Sledování bavorských stanic SAPOS
Při zpracovávání pozorování GPS na bavorských stanicích SAPOS se získávají informace o výškové a azimutální závislosti změn středů fází všech antén kalibrovaných od roku 1998. Vlastnosti antén získané absolutní kalibrací za užití robota vychází, že pouze antény Choke-Ring si uchovávají své vlastnosti ve změněném prostředí.
Obr.: Anténa Choke-Ring
7. Homogenita referenční sítě SAPOS a sítě pevných bodů v Bavorsku
K bavorské síti SAPOS patří také některé sousední referenční stanice v Rakousku a Švýcarsku. Týdenními řešeními se souřadnice těchto stanic zapojují do systému. Výsledky sledování a porovnávání s výsledky jednotlivých národních referenčních systémů (při rozdílné realizaci systému ETRS89 v poměrně nepřesném EUREF) se se sousedními zeměmi sledují.
Body základní geodetické sítě mají sloužit k zabezpečení fyzické realizace a zajištění trojrozměrného prostorového přiřazení a stát se základem pro uložení souřadnic referenčních stanic sítě SAPOS. Podle připravovaných Směrnic AdV mají mít takové body základní sítě tyto vlastnosti:
- maximální vzdálenost bodu 30 km,
- jednoznačné určení polohy a výšky stabilizace,
- nejméně dva zajišťovací body (doporučuje se trojrozměrná stabilizace),
- poloha určená z pozorování družic v ETRS89/SAPOS,
- přesnou nivelací určená fyzikální výška v systému NHN,
- určení tíže v systému DSGN94.
8. Závěr
Získané souřadnice referenční stanice je třeba spolu s údaji o použitém typu antény, způsobu její kalibrace, přijatém modelu troposféry, způsobu zavádění vah pozorovaných hodnot (váhy závislé na převýšení) a v neposlední míře i definice sítě pro dané datum (souřadnice výchozích bodů) se sestaví jako základní listina. Případné změny souřadnic při výměně antén lze vzít v úvahu u softwaru pro vytváření sítě během zpracování.
Tím bude možno lépe započíst opravy z ionosféry a geometrie. Pro přesné dodatečné zpracování třeba sdělit nové změněné souřadnice, při praktické koordinaci lze však zanedbat proměnlivé vlivy antén. Při významných posunech třeba přikročit ke změně souřadnic. Třeba zajisté i nadále sledovat změny fází antén a jejich vliv na pozorování.
