Problematika výsledků získaných pomocí GNSS vzdělávací seminář

Transkript

vzdělávací seminář VUGTK
(Praha, 25. května 2014)
Problematika
výsledků
získaných pomocí GNSS
Ing. Pavel Taraba
ČESKÝ ÚŘAD
ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ
Metody využití GNSS pro měření s přesností v cm - mm
-
statická metoda
rychlá statická metoda (fast static, rapid static)
kinematická metoda Stop and Go se statickou inicializací
kinematická metoda Stop and Go s inicializací za pohybu (On the Fly)
RTK - měření v reálném čase
permanentní stanice a uskupení jednotlivých permanentních stanic
síť permanentních stanic s produktem „síťové řešení“
-
metoda PrecisePointPosition (single point + precise orbits data)
dostatečně dlouhé autonomní měření na určovaném bodě je zpracováno „ad
post“ spolu se zahrnutím přesných drah družic
observační doba
dlouhá - umožňuje data přijatá během jediné observace zpracovat i statistickými
nástroji a tak identifikovat a vyloučit odlehlé hodnoty
krátká - data přijatá během jediné observace není možné statisticky vyhodnotit,
výsledek může být snadno zatížen systematickým vlivem
ČESKÝ ÚŘAD
Systematická chyba - její vznik a působení v observaci GNSS
ČESKÝ ÚŘAD
ČESKÝ ÚŘAD
ČESKÝ ÚŘAD
ČESKÝ ÚŘAD
ČESKÝ ÚŘAD
ČESKÝ ÚŘAD
ČESKÝ ÚŘAD
KONTROLOVAT VÝSLEDKY
a) vhodným měřickým postupem
b) jinou měřickou metodou
c) opakovaným měřením za nezávislých podmínek (počasí, konfigurace družic, centrace,
urovnání, výška antény…)
PŘEDCHÁZET všem možným překážkám a vlivům, které by mohly měření
a) poškodit
b) zatížit systematickou chybou
ad a) zákryty a překážky způsobující roztříštění nebo úplnou ztrátu signálu
negativní vliv počasí - kumulace el. potenciálu v atmosféře před bouřkou
- hustá sněhová oblaka, sněžení
ad b) zákryty a překážky způsobující odraz a vícecestné šíření signálu
při polární metodě určení polohy bodu (ať při RTK nebo při postprocessingu)
je nejvhodnější kontrolou opakované !! nezávislé !! měření za jiných obs. podmínek
a jiné výšce antény.
ČESKÝ ÚŘAD
PŘÍNOS SÍTÍ PERMANENTNÍCH STANIC
-
pro dosažení výsledku měřických prací postačí pouze jedna aparatura
-
při provádění měřických prací odpadá nutnost zřízení vlastní stanice
a organizační problémy spojené s jejím provozem, přesuny a zabezpečením
dozoru.
-
při využití produktů a služeb tzv. síťového řešení:
- měřič není omezen svojí polohou v rámci území, které síť pokrývá
- přesnost výsledků není závislá na vzdálenosti od nejbližší stanice
ÚSKALÍ
-
žádná síť permanentních stanic nedokáže zcela eliminovat obecně platné
negativní vlivy na měření GNSS, které vyplývají z konfigurace systému a
obecně platných jevů fyzikální povahy působících na elektromagnetické vlnění
-
žádná síť permanentních stanic nedokáže řešit problémy způsobené kvalitou
příjmových podmínek na určovaném bodě
ČESKÝ ÚŘAD
Permanentní stanice GPS/GNSS na území České republiky
(k 31.5.2010)
ČESKÝ ÚŘAD
nekonzistentní data v souboru dat z VRS (Virtuální Referenční Stanice)
příjem L1 a L2 na určovaném bodě
měřeno 10.10.2007
využito produktu VRS sítě CZEPOS
elevační maska 15°
generované L1 a L2 pro VRS
rozsah L1 a L2 zahrnuté do výpočtu
ČESKÝ ÚŘAD
Souřadnice v hlavičkách souborů ve formátu Rinex
vždy je třeba se přesvědčit zda:
- jsou uvedeny epochové (navigační) souřadnice, které je nutno při výpočtech v ETRS89
nahradit přesnými souřadnicemi
- jsou uvedeny přesné souřadnice, které souhlasí s výsledky nezávislého monitoringu
ČESKÝ ÚŘAD
Geocentrický souřadnicový systém
počátek
v těžišti Země
osa X
průsečnice roviny rovníku
a
nultého poledníku
osa Y
průsečnice roviny rovníku
a
poledníku 90° v.d.
osa Z
směřuje do severního pólu
ČESKÝ ÚŘAD
WGS84
geocentrický souřadnicový systém realizovaný pomocí technologií GPS,
satelitů na oběžné dráze a sledovacích stanic rozmístěných po celé zeměkouli.
Vlivem driftu kontinentálních desek se souřadnice v systému WGS84 v čase mění
pro všechny body,
i když se nezměnila jejich poloha vůči kontinentální desce, na které se
nacházejí.
Pro Evropu je hodnota tohoto posunu přibližně 2,5 cm / rok severovýchodním směrem.
ETRS89
geocentrický souřadnicový systém totožně definovaný a se stejnými parametry
jako WGS84,
ale rámec ETRS89 je realizovaný pomocí souřadnic bodů = stanic
rozmístěných pouze na evropské části euroasijské kontinentální desky.
ČESKÝ ÚŘAD
Hlavní charakteristiky souřadnicových systémů
WGS84
ETRS89
S-JTSK
systém
geocentrický
geocentrický
elipsoid
WGS-84
GRS 80
6 378 137 m
6 378 137 m
6 377 397,15508 m
1:298,257223563
1:298,257222101
1:299,152812829
velká poloosa
zploštění
rovinný + oddělená výška
Besselův
ČESKÝ ÚŘAD
Volba transformačního postupu
- podle požadované výsledné přesnosti
- podle možnosti určení vztahů na identických bodech
k transformaci do S-JTSK pro účely katastru nemovitostí lze využít pouze
programy k tomuto účelu schválené.
Schvalovací proces sestává z nezávislého testování výsledků transformačního
programu, které nezávisle a jednotným postupem provádí VÚGTK.
Úspěšné testování poskytuje záruku, že testovaný program poskytuje takové
výsledky, které jsou dostatečně shodné s výsledky již schválených programů
(mxy = 0,02 m
a
mH = 0,04 m).
schválené programy jsou uveřejněny na:
http://www.cuzk.cz
dle konkrétního zadání pak můžeme použít programy:
a)
pro zpřesněnou globální transformaci mezi konkrétní realizací ETRS89 a S-JTSK
bez volby identických bodů
(využívají obecných zobrazovacích rovnic a tabelovaných oprav)
b)
programy schválené pro transformaci z WGS84 nebo ETRS89 do S-JTSK
pomocí výpočtu místních transformačních parametrů
na základě volby identických bodů
a) sedmiprvková transformace
b) vyrovnání na elipsoidu + převod do roviny + dovyrovnání výšek
schválené programy na http://www.cuzk.cz
ČESKÝ ÚŘAD
ČESKÝ ÚŘAD
Prvotní realizace systému ETRS89 v České republice
souřadnicový systém ETRS89 byl v ČR realizován v letech 1991 – 2006 v několika
etapách:
- 1991
kampaň EUREF-CS/H-91
- 1992
kampaň NULRAD
- 1993
kampaň CS-BRD-93 („jen“ propojení s „NULRAD“ v SRN)
- 1993-1994
kampaň DOPNUL
- 1996-2006
program výběrová údržba trigonometrických bodů
celkem bylo zaměřeno 3096 TB na celém území ČR
dosažená konfigurace byla zhuštěna:
- 2008
projekt Zhuštění ETRS89 na území ČR
preferována metoda RTK s využitím VRS sítě CZEPOS
celkem změřeno dalších 789 bodů (66 TB + 723 ZhB) =
= navýšení na 125,5%
odstraněna potřeba doměřování identických bodů v terénu = snížení objemu
polních prací = snížení zátěže podnikatelských subjektů i resortních organizací
pro potřeby výzk. úkolu VÚGTK:
- 2009
projekt Zhuštění ETRS89 na území Hl. m. Praha
preferována metoda RTK s využitím VRS sítě CZEPOS
celkem změřeno dalších 37 bodů (TB)
Na území ČR celkem 3922 bodů se souř. v ETRS89 (včetně zničených)
souřadnice jsou veřejně dostupné zdarma na http://www.cuzk.cz
ČESKÝ ÚŘAD
kampaň EUREF-CS/H-91
3 body v ČR ( 6 bodů v ČSFR)
ČESKÝ ÚŘAD
kampaň CS-NULRAD-92
10 bodů v ČR ( 18 bodů v ČSFR)
ČESKÝ ÚŘAD
kampaň CS-DOPNUL – měřické práce v 9 kampaních v r. 1993 a 1994
176 bodů na celé území ČR
ČESKÝ ÚŘAD
údržba vybraných TB – měřické práce v průběhu
11-ti let
3096 bodů na celém území ČR
(1996 až 2006)
ČESKÝ ÚŘAD
údržba vybraných TB – konfigurace bodů v ETRS89 k 31.12.2006
ČESKÝ ÚŘAD
Zhuštění ETRS89 na území ČR – konfigurace bodů v ETRS89 k 31.12.2008
ČESKÝ ÚŘAD
Nová realizace systému ETRS89 v České republice
- zavedena k 2.1.2011 (0:00:00,00 GMT), GPS week 1617
- akceptuje doporučení IAG nahradit v souřadnicovém systému ETRS89
starší rámec (frame) ETRF89 novějším rámcem ETRF2000
- nové navázání na rámec ETRF2000 pomocí dat z permanentních stanic
- nové souborné zpracování všech měření GNSS provedených na TB a ZhB
v letech 1997-2009
- změny souřadnic v ETRS89 všech stanic sítě CZEPOS
- nové hodnoty souřadnic v ETRS89 všech bodů, kterým byly určeny a byly uvedeny
v DBP (databázi bodových polí)
- množina takových bodů rozšířena na 10-ti násobek (na cca 40 000 bodů),
- je k dispozici zpřesněná globální transformace použitelná i pro body PPBP
(pro transformaci mezi novou realizací ETRS89 a S-JTSK nelze použít programy
pro zpřesněnou globální transformaci ETRFJT01, ETRFJT07 a všechny, které z
nich vycházejí, neboť tyto jsou platné pro vztahy mezi prvotní realizací ETRS89,
s rámcem ETRF89, a S-JTSK)
ČESKÝ ÚŘAD
Zpřesněná globální transformace mezi ETRS89 (s ETRF2000) a S-JTSK
- nově vyrovnaná veškerá měření provedená v základním polohovém bodovém poli
a souboru Zhušťovacích bodů na území ČR v návaznosti na opěrné stanice EPN
(EUREF Permanent Network)
- nový „rovinný“ souřadnicový systém (pracovní název „S-JTSK05“)
vztah mezi ETRS89 a „S-JTSK05“ je definován pomocí
standardního matematického postupu (vzorci, rovnicemi a konstantami)
- vztah mezi „S-JTSK05“ a S-JTSK (poloha) definován pomocí převodních tabulek
oprav oprav s velikostí ok mřížky 2 x 2 km; dosažená přesnost: mxy = 0,025 m
- vztah mezi ETRS89 a Bpv (výška) definován pomocí modelu kvazigeoidu CR2005;
dosažená přesnost: mH = 0,030 m
- návaznost na ustanovení bodu 9 přílohy k vyhl. č. 31/1995 Sb. je do doby její
novely zdůrazněna textem na www-Úřadu:
ČESKÝ ÚŘAD
Kvazigeoid CR2005
zobrazeny vztažné body = nivelačně připojené TB výběrové údržby
ČESKÝ ÚŘAD
od GPS week 1617
TL, ve kterých při práci v PPBP nebylo možné použít zpřesněnou globální transformaci
při aplikaci verze 1005 převodních tabulek
ČESKÝ ÚŘAD
od GPS week 1695
dnešní stav možného použití zpřesněné globální transformace i v PPBP po aplikaci
zpřesněných převodních tabulek verze 1202 - uvolněno do praxe od 1.7.2012
ČESKÝ ÚŘAD
místa rozdílů mezi verzemi 1005 a 1202 převodních tabulek
ČESKÝ ÚŘAD
místo s nalezenou hrubou chybou ve verzi 1202 převodních tabulek
ČESKÝ ÚŘAD
Potřeba kontroly připojení měření GNSS do ETRS89
Axiom
správného provedení
transformace:
souřadnice bodů
určovaných (nově zaměřených)
i
pro transf. identických
musí být ve stejném
souřadnicovém systému
a jeho realizaci
viz
učebnice
podchyceno v:
písm. bd) bod 9 přílohy
a
písm. a) bod 9 přílohy
vyhl. č. 31/1995 Sb.
ČESKÝ ÚŘAD
Axiom
transformace:
souřadnice bodů
i
a jeho realizaci
viz
učebnice
podchyceno v:
a
vyhl. č. 31/1995 Sb.
ČESKÝ ÚŘAD
Axiom
transformace:
souřadnice bodů
i
a jeho realizaci
viz
učebnice
podchyceno v:
a
vyhl. č. 31/1995 Sb.
ČESKÝ ÚŘAD
Axiom
transformace:
souřadnice bodů
i
a jeho realizaci
viz
učebnice
podchyceno v:
a
vyhl. č. 31/1995 Sb.
ČESKÝ ÚŘAD
Axiom
transformace:
souřadnice bodů
i
a jeho realizaci
viz
učebnice
podchyceno v:
a
vyhl. č. 31/1995 Sb.
ČESKÝ ÚŘAD
Úskalí při využití dat a služeb z neověřené permanentní stanice
-
různý rozsah a kvalita poskytovaných, dat, jejich produktů a služeb
-
absence nebo nejednotnost sledování stability stanice
!
-
různým způsobem určeny souřadnice stanic
- v národní realizaci ETRS89 připojením na více nejbližších bodů sítě DOPNUL
- v národní realizaci ETRS89 připojením na jeden TB z výběrové údržby
- v ETRS89 připojením pouze na GOPE a zahraniční stanice EPN
- metodou PrecisePointPosition (single point + precise orbits data)
- neurčeny (data obsahují epochové souřadnice ve WGS84)
!!!
ČESKÝ ÚŘAD
Český úřad zeměměřický a katastrální v r. 2008 pověřil VÚGTK, v.v.i.
vypracováním jednotné metodiky pro
--- ověřování permanentních stanic GNSS a sledování jejich stability --Nezávislý monitoring permanentních stanic GNSS - výstupy
-
-
jednotným způsobem určené souřadnice stanic v národní realizaci ETRS89
- jednotný způsob připojení ke geodetickým základům ČR
- jednotný technologický postup pro zaměření stanice a následné početní
zpracování
jednotným způsobem zpracovávané časové řady denních souřadnic stanice
(sledování stability stanice)
přínos
- je možné aplikovat nástroj, který bez nutnosti provádění kontrolních měření
v terénu zajistí, že připojení měření GNSS do systému ETRS89 je korektní,
což představuje výrazné snížení zátěže při provádění měřických prací
stav
- 2008 (léto)
- 2009
- 2010 (1.9.)
stanoven záměr, konzultace s provozovateli stanic (armáda, Geodis,
Geotronics, ÚSMH AV ČR)
vytvoření metodiky a odzkoušení na vzorku stanic CZEPOS (VÚGTK)
vyhlášení zahájení monitoringu (výsledky na www-Úřadu)
ČESKÝ ÚŘAD
Nezávislý monitoring permanentních stanic GNSS
1) stanice využitelné dle bodu 9.10 písm. c) přílohy k vyhl.č. 31/1995 Sb.
stanice aktivně zapojené do nezávislého monitoringu
vypočteny souřadnice + denní sledování
- CZEPOS (včetně externích stanic)
- Trimble VRS Now Czech
- VÚGTK
síť 28 stanic se síťovým řešením
uskupení 2 stanic (Kunžak, Lysá Hora)
2) stanice nevyužitelné dle bodu 9.10 písm. c) přílohy k vyhl.č. 31/1995 Sb.
a) stanice pasivně zapojené do nezávislého monitoringu
pouze vypočteny souřadnice
a dále monitoringem nesledovány
- TopNet
b) stanice do monitoringu zcela nezapojené
- všechny ostatní, výše nejmenované, stanice
pozn.: nezapojení stanice do nezávislého monitoringu nemá degradující vliv
na její kvalitu ani nijak nedegraduje kvalitu dat, která stanice poskytuje,
při jejím využití je však vždy nutné kvalitu připojení do ETRS89 ověřit
měřicky pomocí kontrolního měření na bodě o známých souřadnicích.
ČESKÝ ÚŘAD
Nezávislý monitoring permanentních stanic GNSS
Připojení do ETRS89 využitím virtuální referenční stanice (VRS)
- její souřadnice volí uživatel (počtář) a data na tyto souřadnice „vyrábí“ software
- v případě měření v RTK je modelace VRS záležitostí konkrétního software řešení
a zvolené metody modelace dat
-
pro kontrolu připojení do ETRS kontrola hodnot souřadnic VRS nic nepřináší a
pro tento účel nemá smysl ji provádět
(u postprocessingu však lze ze souřadnic VRS zkontrolovat, zda nebyla
zvolena příliš daleko; to se projeví i nevhodnou délkou vypočtených vektorů)
pro kontrolu připojení do ETRS je nutné provést výkony v souladu s bodem
9.10 přílohy k vyhl. č. 31/1995
- nejlépe pomocí kontrolního měření na bodě o známých souřadnicích,
- použitím nezávisle monitorované stanice nebo VRS ze sítě takových stanic
- konkrétní stanice je ověřena v případě, že její status = „Ověřeno“
- VRS je ověřena jestliže je ověřeno alespoň 60% stanic
té sítě, která použitou VRS vytvořila
viz text na www-Úřadu:
http://www.cuzk.cz/Dokument.aspx?PRARESKOD=998&MENUID=0&AKCE=DOC:1
0-GNSS-nezavisly-monitoring
(odkaz: GNSS/Permanentní stanice/Nezávislý monitoring…/Další podrobnosti…)
ČESKÝ ÚŘAD
Transformace - volba identických bodů
-
zajistit dostatečnou hustotu a vhodnou konfiguraci na území celé lokality
-
při dalších pracích v téže lokalitě je vhodné použít stejné transformační vztahy
-
pokud pracujeme v ETRS89 lze využít Databáze trigonometrických a
zhušťovacích bodů (http://dataz.cuzk.cz).
-
pokud není z databáze nebo předchozích prací k dispozici potřebný počet
vhodně rozložených identických bodů je nutné zbývající body doměřit,
vždy však ve shodném souřadnicovém systému,
v případě WGS84 i ve shodné realizaci.
-
výsledky transformace, především hodnoty oprav na identických bodech, je
potřeba vždy pečlivě vyhodnotit
V případě transformace výsledků měření GNSS do S-JTSK se vlastně jedná
o „správné zdeformování“
výsledků měření GNSS do realizace našeho souřadnicového systému.
ČESKÝ ÚŘAD
Transformace - volba identických bodů (nadmořská a elipsoidická výška)
3303
3423
Bpv
ETRS89[97-06]
33230240
656,22
701,41
34230270(niv.)
307,92
352,76
∆H
348,30
348,65
rozdíl ∆H (ETRS89 – Bpv)
0,35 m
ETRS89[2007]
701,41
352,70
348,71
0,41 m
ČESKÝ ÚŘAD
Transformace - volba identických bodů (lokální deformace S-JTSK)
1904
1905
2024
2019
2014
2025
2020
2015
ČESKÝ ÚŘAD
lokalita „východ“
bod
20140160
20140280
20140370
20190080
20190240
20190330
20190370
20200090
20200150
20200270
∆Y
-0,022
-0,006
+0,007
-0,026
-0,002
+0,021
+0,019
+0,009
+0,023
+0,019
∆X
-0,004
-0,009
-0,011
+0,006
+0,010
-0,020
+0,082
-0,038
-0,028
+0,012
∆H
-0,006
-0,031
-0,007
+0,014
+0,014
+0,002
-0,009
-0,005
+0,002
+0,027
stř. chyby transformačního klíče
my = 0,017
mx = 0,032
mH = 0,015
ČESKÝ ÚŘAD
lokalita „východ“
bod
20140160
20140280
20140370
20190080
20190240
20190330
20190370
20200090
20200150
20200270
∆Y
∆X
∆H
-0,011 -0,007 -0,008
-0,005 -0,004 -0,003
+0,003 -0,022 +0,001
-0,005 +0,014 +0,004
+0,009 +0,021 +0,008
-0,014 -0,001 -0,005
vyloučen
+0,004 -0,022 -0,005
+0,016 -0,001 +0,000
+0,003 +0,023 +0,035
my = 0,009
mx = 0,016
mH = 0,016
ČESKÝ ÚŘAD
lokalita „střed“
bod
20190160
20190240
20190330
20190370
20200090
20200150
20240220
20240390
20250070
20250150
∆Y
∆X
∆H
-0,033 -0,004 +0,019
-0,011 -0,001 +0,028
-0,026 -0,032 +0,001
+0,019 +0,069 -0,029
+0,005 -0,043 -0,009
+0,024 -0,035 -0,019
-0,017 +0,042 -0,002
+0,002 +0,022 -0,001
+0,026 -0,002 +0,008
+0,012 -0,016 +0,005
my = 0,020
mx = 0,034
mH = 0,016
ČESKÝ ÚŘAD
lokalita „střed“
bod
20190160
20190240
20190330
20190370
20200090
20200150
20240220
20240390
20250070
20250150
∆Y
∆X
∆H
-0,030 +0,003 +0,021
-0,007 +0,004 +0,027
-0,023 -0,025 -0,001
vyloučen
+0,006 -0,038 -0,016
+0,024 -0,028 -0,023
-0,013 +0,051 +0,000
+0,004 +0,032 -0,004
+0,027 +0,009 +0,003
+0,012 -0,008 -0,003
my = 0,019
mx = 0,027
mH = 0,016
ČESKÝ ÚŘAD
lokalita „západ“
bod
19040090
19040330
19050130
20190370
20240110
20240220
20240370
20240390
20250070
20250150
∆Y
+0,022
-0,042
-0,004
+0,011
+0,067
-0,037
-0,016
-0,010
+0,018
-0,018
∆X
-0,006
-0,002
-0,016
+0,039
+0,018
-0,003
-0,014
+0,005
+0,000
-0,023
∆H
-0,001
+0,018
-0,008
-0,005
+0,009
+0,017
+0,001
-0,013
-0,020
+0,012
my = 0,030
mx = 0,017
mH = 0,011
ČESKÝ ÚŘAD
Shrnutí
měření:
- dodržení náležitostí zvoleného měřického postupu (kvalita aparatury a zprac. sw)
- dodržení observační doby, PDOP a nezávislosti jednotlivých měření
- výpočet finálních hodnot souřadnic vypočtených z více (dvojice) nezáv. měření
připojení do ETRS89 (není nutné; umožňuje odbourat observace na ident. bodech):
- souřadnice konkrétních připojovacích bodů (nebo permanentních stanic)
- při použití VRS neřešit její souřadnice (není kontrolou připojení do ETRS89)
- doložit použití schválené permanentní stanice (i VRS) v souladu s nezávislým
monitoringem (statut „ověřeno“), nebo kontrolní měření na známém bodě
transformace:
- použití schváleného transformačního programu
- při transformaci „místním klíčem“ konfigurace identických bodů (přehledka)
a hodnoty jejich souřadnic v obou souřadnicových systémech
- při transformaci „globálním klíčem“
- zda transf. program odpovídá realizaci ETRS89 platné v době měření
- nevyhotovovat přehledku identických bodů
- progr. ETRFJT01, ETRFJT07 apod. - pro měření před 2.1.2011
pouze pro transformaci podrobných bodů (přímo měřených GNSS)
- progr. s verzí 1005 převodní tabulky - pro měření od 2.1.2011 do 31.12.2012
měření podrobných bodů na celém území ČR bez omezení,
měření pomocných bodů a v PPBP na celém území ČR s výjimkou 18 TL
- progr. s verzí 1202 převodní tabulky - pro měření od 1.7.2012 na celém území ČR
(podařilo se odstranit výjimku tzv. „problém 18 TL“)
ČESKÝ ÚŘAD
Shrnutí
kontrolní prvky v množině bodů určených pomocí GNSS:
- nezávislá měření jsou pouze taková měřeni, která byla provedena za změněných
observačních podmínek,
- v případě GNSS je nezávislost měření obecně zajišťována požadavkem
na časový odstup observačních dob jednotlivých opakovaných měření
!!! min. 1 hodina !!! tím je zajištěna:
- změna atmosférických podmínek
- změna konfigurace satelitů (geometrie jejich postavení na obloze)
- zpravidla i nová centrace a horizontace antény (vertikalizace výtyčky)
- pokud nejsou dva body (více bodů) určeny pomocí GNSS nezávisle,
pak nelze jako kontrolní prvek použít:
- přímo či nepřímo měřenou délku mezi nimi
- úhel sevřený spojnicemi z jednoho bodu na dva další body
- uzávěr v obrazci, který byl změřen více aparaturami najednou
!!! délka, úhel nebo uzávěr v takovém případě „ohlídá“ pouze vzájemnou
geometrii bodů, nikoliv jejich umístění v prostoru !!!
grafické znázornění délky mezi lomovými body hranice:
- pokud jsou souřadnice lomových bodů hranice určeny GNSS dvojicí nezávislých
měření, pak je postačující v GP uvádět oměrnou vypočtenou ze souřadnic,
hodnota délky pak musí být zapsána v kulaté závorce
ČESKÝ ÚŘAD
Základním předpokladem
pro
zajištění kvality výsledků
zeměměřických činností
prováděných ve veřejném zájmu pro účely katastru nemovitostí
jsou
právní a technické předpisy,
které danou oblast upravují
je žádoucí aby jejich znění odpovídalo:
- potřebám zabezpečení jednotné správy katastru nemovitostí ČR,
- dosažené úrovni technologického rozvoje,
- možnostem, které tento rozvoj přináší.
ČESKÝ ÚŘAD
K činnostem, které zastřešuje resort ČÚZK, se váží dva prováděcí předpisy:
- vyhláška č. 357/2013 Sb., kterou se provádí zákon č. 256/2013 Sb., o zápisech
vlastnických a jiných práv k nemovitostem, ve znění pozdějších předpisů, a zákon
č. 344/1992 Sb., o katastru nemovitostí České republiky (katastrální zákon), ve znění
pozdějších předpisů.
upravuje: náležitosti výsledků zeměměřických činností pro účely katastru
nemovitostí.
- vyhláška č. 31/1995 Sb., kterou se provádí zákon č. 200/1994 Sb., o zeměměřictví
a o změně a doplnění některých zákonů souvisejících s jeho zavedením, ve znění
pozdějších předpisů.
upravuje: oblast bodových polí, státních mapových děl, základní báze
geografických dat ČR, náležitostí výsledků zeměměřických činností
ověřovaných fyzickou osobou, úředního oprávnění, rozdílových
zkoušek a zkoušek odborné způsobilosti, využití GNSS.
ČESKÝ ÚŘAD
Aktualizace vyhlášky č. 31/1995 Sb.
dosavadní novely předpisu (nabytí účinnosti novely):
- k 29. 9.1995
- k 1.11.2001
- k 2. 3.2005
na základě této poslední novely, která umožnila využití technologií GNSS
ke geodetickým měřením pro účely katastru nemovitostí, byla zrušena
„Pravidla Českého úřadu zeměměřického a katastrálního pro přejímání a
hodnocení výsledků určení bodů podrobného polohového bodového pole a
podrobných bodů technologií GPS“.
- na www-Úřadu ponechány jako studijní pomůcka,
- k 1.10.2009
reakce zejména na aktuální stav rozvoje informačních a telekomunikačních
technologií (ICT) a dosažené úrovně možností využití GNSS v geodézii.
ČESKÝ ÚŘAD
Aktualizace vyhlášky č. 31/1995 Sb. – reakce na současný vývoj technologií
využívajících GNSS
- hlavním cílem bylo umožnit využití GNSS v co nejširší míře a při tom s dostatečnou
jistotou, že i v místech, kde může být tato technologie „zranitelná“, bylo
měřením dosaženo výsledku s požadovanou kvalitou.
- text přiměřeně sleduje linku vzniku výsledku zeměměřické činnosti:
- vlastnosti přístrojů a zpracovatelských programů,
- volba měřické metody, náležitosti provedení měření a vyhodnocení kvality,
- požadavky na případné připojení do ETRS89,
- náležitosti a vyhodnocení kvality transformace do S-JTSK,
- nejdůležitější změny bodu 9 přílohy:
- text ustanovení je koncipován obecně, tj. platí pro využití GNSS v oblasti
všech bodových polí (základního, ZhB, podrobného) i podrobného měření,
- je kladen důraz na shodu opakovaných měření (shoda výsledků dvojice
nezávislých měření upřednostněna před charakteristikou PDOP),
- zkrácen interval mezi dvojicí opakovaných měření ze 3 na 1 hodinu,
- zaveden požadavek na použití „nadbytečných veličin“ při:
- připojení do ETRS89, příp. shodné realizace WGS-84,
- transformaci do S-JTSK pomocí volby identických bodů,
- s ohledem na specifické vlastnosti měření s využitím GNSS definovány
geometrické prvky, které nejsou dostatečnou kontrolou měření GNSS.
ČESKÝ ÚŘAD
Přetrvávající „omyly“ při používání GNSS
- v loňském roce ČÚZK obdržel a řešil vícero dotazů, které se týkaly i zcela zásadních
otázek spojených s používáním technologie GNSS
Z dotazů bylo patrné, že nejsou výjimkou případy, kdy technologie GNSS, která
je pouze jednou z více možných měřických metod, je považována za neomylnou
a je opomíjeno, že i u této technologie platí stejné obecné měřické zásady a
kontrolní mechanizmy jako u terestrických měření.
- ČÚZK dotazy vyhodnotil a odpovědi následně shrnul do metodické pomůcky
rozeslané v lednu 2014 na všechny KÚ a ZKI s cílem:
- napomoci resortním zaměstnancům při posuzování výsledků získaných GNSS
- sjednotit v oblasti GNSS práci resortních zaměstnanců
- skrze práci, znalosti a přístup resortních zaměstnanců poskytnout pomoc
i zpracovatelům, kteří ve své praxi využívají GNSS
- k osvětě byly využity i:
- semináře uspořádané vzdělávacím střediskem ODIS VÚGTK
(3.12.2013 a 29.5.2014)
- uživatelské konference prodejců geodetických přístrojů a technologií
- externí přednášky na středních odborných školách s výukou geodézie
(SPŠ Stavební v Brně, SPŠ Zeměměřická v Praze)
ČESKÝ ÚŘAD
Přetrvávající „omyly“ při používání GNSS
- podceňovány observační podmínky na zaměřovaných bodech
(zákryty, multipath, konfigurace satelitů)
- opomíjeno úskalí spolehlivosti výsledku jedné krátké observace GNSS
- opomíjeno úskalí ověření výsledků jediných krátkých observací GNSS
na určovaných bodech pomocí změření pouze oměrných mezi nimi
- druhá nezávislá observace GNSS na určovaném bodě (ověření kvality rajonu)
často nahrazována
observací na bodě o známých souřadnicích (ověření kvality připojení do ETRS89
a kvality procesu transformace)
- opomíjena problematika převodu výšky elipsoidické (ETRS89)
na nadmořskou (Bpv)
- přílišné spoléhání na obslužné software a další zpracovatelské programy
ČESKÝ ÚŘAD
Použití formulářů pro měření pomocí GNSS („protokol určení…“)
řešeno v rámci spisu 1809/2012-22 (všem KÚ a ZKI):
Vzhledem k množícím se dotazům ohledně vyplňování a odevzdávání protokolů dle § 12a vyhlášky č.
31/1995 Sb., kterou se provádí zákon č. 200/1994 Sb., o zeměměřictví a o změně a doplnění některých
zákonů souvisejících s jeho zavedením, ve znění pozdějších předpisů, v případech, kdy v rámci jednoho
měření s využitím technologií GNSS byly společně zaměřeny body PPBP a podrobné body, sdělujeme:
V případě, kdy v rámci jednoho měření s využitím technologií GNSS jsou zaměřovány body PPBP
společně s podrobnými body, je postačující odevzdat jediný protokol, a to „Protokol určení bodů
podrobného polohového bodového pole technologií GNSS“
(http://www.cuzk.cz/Dokument.aspx?PRARESKOD=10&MENUID=10004&AKCE=DOC:10-prejimanivysledku-GNSS) s tím, že v poli „poznámka“ bude uvedeno, že body PPBP i body podrobné byly
zaměřeny v rámci společného měření pomocí technologií GNSS a dále budou uvedeny všechny podstatné
rozdíly mezi tím, jak bylo postupováno při zaměřování bodů PPBP a podrobných bodů (např. rozdíl v
délce observační doby použité pro bod PPBP a pro podrobný bod …). Tento protokol obsahuje veškeré
údaje, které jsou obsaženy v řádně vyplněném „Protokol určení podrobných bodů technologií GNSS“,
rozšířené o další údaje, které se váží k zaměření bodů PPBP. Z povahy měření s využitím technologií
GNSS vyplývá, že není zásadního rozdílu mezi měřickými postupy a výstupy z měřických aparatur
použitými pro určení souřadnic bodů PPBP nebo pro určení souřadnic podrobných bodů. Má se tedy za to,
že v případě zaměření bodů PPBP i podrobných bodů v rámci společného měření technologiemi GNSS by
údaje o zaměření podrobných bodů uváděné současně i na samostatném protokolu byly dokládány
duplicitně.
ČESKÝ ÚŘAD
Problematika výšek v polohových polích
metody používané pro určení nadmořské výšky geodetických bodů:
- trigonometricky
mH = 0,10 m; t = 2,5
v GÚ bez indexu
(pro TB i ZhB stanovena v bodě 2.8 a 3.7 přílohy k vyhl. č. 31/1995 Sb.)
- nivelací (technickou)
mH = 0,01 m
v GÚ s indexem „niv.“
(při délce připojovacího pořadu do 0,5 km a zvýšené přesnosti měření)
- pomocí měření GNSS
mH = 0,06 m
v GÚ s indexem „gps“
nelze dosáhnout při transformaci na identické body (místním klíčem),
pokud nadm. výška všech identických bodů není určena nivelací
!!! transformace nevylepší nejistotu výšky na identických bodech !!!
ČESKÝ ÚŘAD
Problematika výšek v polohových polích
odvození přesnosti nadmořské výšky uvedené v GÚ s indexem „gps“
1)
- výchozím bodem je bod s nadmořskou výškou určenou nivelací
- observací GNSS se určí elipsoidické převýšení mezi vých. a určovaným bodem
- elipsoidické převýšení se opraví o rozdíl hodnot převýšení elipsoidu
nad kvazigeoidem
mH = √(mHniv2 + mhgps2 + mkvaz2) = √(0,012 + 0,052 + 0,032) = 0,06 m
2)
- observací GNSS s připojením do ETRS89 se přímo určí elipsoidická výška
určovaného bodu
- elipsoidická výška se opraví o hodnotu převýšení elipsoidu nad kvazigeoidem
mH = √(mhgps2 + mkvaz2) = √(0,052 + 0,032) = 0,06 m
3)
- připojovacím bodem je bod s nadmořskou výškou s indexem „gps“
- převýšení mezi výchozím a určovaným bodem se určí nivelací
mH = √(mHgps2 + mhniv2) = √(0,062 + 0,012) = 0,06 m
ČESKÝ ÚŘAD
Dotazy a Příklady z praxe:
dotaz:
„V příloze 9.5 vyhlášky č. 31/1995 Sb., je uveden hrozivý vzoreček pro výpočet nezávislého času měření.
Chci Vás poprosit, zda byste byl tak moc laskav a převedl mi ho do hovorové řeči…. …Máme tu na KP
rozdílné názory na to, zda je to denně 4 minuty + nebo -.“
řešení:
- oběžná doba NAVSTAR-GPS je 11 hod. 58 min.
(GLONASS 11 hod. 15 min.)
- Země se za 12 hod. pootočí pouze o 180°
za 24 hodin ji tedy
satelit obletí 2x a kousek
- dva oblety NAVSTAR-GPS trvají 23 hod. 56 min.
(GLONASS 22 hod. 30 min.)
- rychlost satelitů je vyšší než rychlost rotace Země
satelit je rychlejší
a Zemi předbíhá
- stejná konfigurace se tedy posouvá dopředu („předbíhá se“)
ČESKÝ ÚŘAD
hrozivé vzorce pro časový odstup observací:
bod 9.5 přílohy k vyhlášce č. 31/1995 Sb.: „…opakované měření nesmí být provedeno v čase, který se
vůči času ověřovaného měření nachází v intervalech:
˂ -1 + n . k; n . k + 1 ˃
kde: k je počet dní a může nabývat pouze hodnot nezáporných celých čísel
n = 23,9333 hod. (23 hod. 56 minut) pro americký systém GPS-NAVSTAR
a 22,5000 hod. (hod. 56 minut) pro ruský systém GLONASS.“
řešení:
je třeba přivyknout (osvojit si) převod šedesátinného dělení času (hodin)
na desetinné dělení a po obdržení výsledku zase naopak
-
hledáme-li čas pro konkrétní den:
- je oprávněné výslednou hodnotu redukovat o celočíselný násobek 24
(počet dní v hodinách; čas se po půlnoci vždy „vrací“ znovu
na hodnotu 0,0000 hod. = 0 hod. 00 minut )
- zbytek je občanský čas pro konkrétní den
- část za desetinnou pak jsou
po převedení do šedesátinného dělení jeho minuty
ČESKÝ ÚŘAD
hrozivé vzorce pro časový odstup observací:
bod 9.5 přílohy k vyhlášce č. 31/1995 Sb.: „…opakované měření nesmí být provedeno v čase, který se
vůči času ověřovaného měření nachází v intervalech:
˂ -1 + n . k; n . k + 1 ˃
kde: k je počet dní a může nabývat pouze hodnot nezáporných celých čísel
n = 23,9333 hod. (23 hod. 56 minut) pro americký systém GPS-NAVSTAR
a 22,5000 hod. (hod. 56 minut) pro ruský systém GLONASS.“
příklad (zjednodušeno pro neduální aparaturu – pouze GPS-NAVSTAR):
1. observace: 1. ledna v 10:00 (10,0000)
2. observace: 8. ledna v ??:??
výpočet „nebezpečného času“ pro observaci po 7 dnech:
nebezpečný čas
= čas 1. observace + vypočtený posun
+/- 1,0 hod.
7 x 23.9333 hod. (7 x 23:56)
= 167,5331 hod. (167:32)
po redukci o 6 x 24 hod. tj. o 144,000 hod.
=
23,5331 hod. (23:32)
nebezpečný čas
= čas 1. observace + vypočtený posun
+/- 1,0 hod.
= 10,0000 (10:00) + 23,5331 (23:32)
+/- 1,0 hod.
= 33,5331 (33:32)
+/- 1,0 hod.
= 33,5331 – 24,0000 (33:32 – 24:00)
+/- 1,0 hod.
= 9,5331 (09:32)
+/- 1,0 hod.
= 8 hod. 32 minut až 10 hod. 32 minut
(8:32 – 10:32)
ČESKÝ ÚŘAD
dotaz:
„…je při použití duální aparatury (GPS + GLONASS) postačující, aby časový odstup pro opakované
měření vyhovoval pouze požadavku pro GPS-NAVSTAR?“
otázka k dotazu: Proč zrovna pouze pro GPS, a proč ne pouze pro GLONASS?
řešení:
je potřeba, aby konfigurace satelitů byla nezávislá jak pro GPS-NAVSTAR,
tak i pro GLONASS
časový odstup observací musí vyhovovat vzorcům pro oba dva systémy
příklad:
1. observace: 21. ledna v 14:00, 2 satelity GPS-NAVSTAR + 5 satelitů GLONASS
2. observace: 23. ledna v 11:08
„nebezpečný čas“ pro 2. observaci po 2 dnech:
- pro GPS-NAVSTAR
12:52 – 14:52
čas 11:08 vyhovuje
konfigurace: jiné satelity GPS
- pro GLONASS
10:00 – 12:00
čas 11:08 nevyhovuje
konfigurace: stejná pozice stejných 5 satelitů GLONASS
ČESKÝ ÚŘAD
příklad z praxe:
Použitím technologie GNSS v režimu RTK bylo provedeno 1. měření a následně dle všech pravidel pro
nezávislost dvojice měření i měření druhé (opět GNSS, metodou RTK). Výsledky obou měření se
v dopustných mezích shodovaly. Za konečný výsledek pak byly prohlášeny souřadnice získané
při 1. měření s tím, že jejich hodnoty byly ověřeny 2. měřením.
otázka k příkladu: Proč zrovna ty z 1. měření, a proč ne ty ze 2. měření?
řešení:
- výše popsaný postup je nesprávný
- výuka vyrovnávacího počtu:
v případě více výsledků získaných s přibližně stejnou přesností, které se shodují
v dopustných mezích, je nesprávné dát jednomu z nich přednost,
je potřeba pracovat s aritmetickým průměrem,
nebo s váženým aritmetickým průměrem
ČESKÝ ÚŘAD
příklad z praxe:
Na všech nově určovaných bodech byla provedena pouze jedna observace GNSS a následně byla
provedena jedna observace na kontrolním bodě o známých souřadnicích, pro který se zjistilo, že
jeho „měřené“ souřadnice souhlasí s danými.
z toho vyplývá:
- kontrolní bod zřejmě není poškozen a v pořádku je zřejmě i základnová stanice
- měření je správně připojeno do ETRS89 a výsledek správně převeden do S-JTSK
- není žádná kontrola toho, že na některém nově určovaném bodě nedošlo
při jediném měření GNSS k nějaké hrubé nebo systematické chybě
ČESKÝ ÚŘAD
příklad z praxe:
Na každém nově určovaném bodě byly provedeny nejméně dvě nezávislé observace GNSS a výsledné
souřadnice byly do systému ETRS89 transformovány pomocí zpřesněné globální transformace mezi
ETRS89 a S-JTSK, aniž by bylo možné doložit, že měření GNSS bylo korektně připojeno do
ETRS89.
z toho vyplývá:
- měřené veličiny byly určeny správně
- není jisté, zda získané výsledky nebyly do S-JTSK „natransformovány“ s nějakou
chybou (ta má v tomto případě systematický charakter)
pozn.:
? jaké jsou u GNSS měřené veličiny ?
metody RTK:
postprocesní metody:
hodnoty geocentrických souřadnic
hodnoty souřadnicových složek vektorů,
ze kterých se geocentrické souřadnice vypočítávají
ČESKÝ ÚŘAD
resumé:
-
měření pomocí GNSS je pouze jednou z více možných měřických metod, kterou
se určuje hodnota měřených veličin.
-
i u měření GNSS platí, stejně jako u terestrických metod, že určí-li se hodnota
měřené veličiny pouze jedenkrát, nemůžeme si být její hodnotou jisti
a je potřeba ji:
- buď ověřit jiným způsobem
(jako např. u terestrických metod zaměřením oměrných nebo jiných
kontrolních měr),
- nebo určit ji ještě alespoň jedním dalším a nezávislým měřením.
jen jedenkrát určené souřadnice pomocí GNSS mají obdobnou spolehlivost jako:
- délka měřená pouze jedním přiložením pásma
- úhel měřený přístrojem bez elektronických kompenzátorů
a pouze v jedné osnově o jediné skupině obsahující jen jednu řadu
měřených směrů
- převýšení určené jen jednou záměrou nivelačního přístroje
ČESKÝ ÚŘAD
resumé:
-
spolehlivé vyloučení co největšího počtu možných systematických chyb zajistí
pouze úplná nezávislost obou (resp. všech) měření použitých pro určení
výsledných hodnot souřadnic (u postprocesních metod pak hodnot složek
vektorů, ze kterých se souřadnice počítají).
-
u měření GNSS s krátkou observační dobou, zejména při měření RTK,
je vyhodnocení alespoň dvojice nezávislých měření
nejjednodušším a nejspolehlivějším kontrolním mechanizmem,
který zajistí, že hodnoty geocentrických souřadnic jsou určeny správně.
-
transformace výsledků měření GNSS do S-JTSK je další (samostatnou) operací,
jejíž správné provedení je nutné také zkontrolovat (samostatně).
-
protokoly o měření GNSS slouží pro snadnou kontrolu pro GNSS jedinečných
údajů, jejichž naplnění zaručuje dodržení potřebné kvality výsledků měření.
je nutné posuzovat odděleně:
- část, která se vztahuje k observaci, tedy k určení měřených veličin,
- část, která se vztahuje k provedení transformace do systému S-JTSK.
(náležitosti viz bod 9 přílohy k vyhlášce č. 31/1995 Sb.)
pokud jsou výsledky získané technologií GNSS použity k dalšímu zpracování,
např. k vyhotovení geometrického plánu, pak je potřeba, aby celkový elaborát
obsahoval nejen protokoly o měření GNSS, ale i další náležitosti podle
katastrální vyhlášky (viz např. bod 16.19 její přílohy).
-
ČESKÝ ÚŘAD
děkuji za pozornost
[email protected]

Problematika výsledků získaných pomocí GNSS vzdělávací seminář

Transkript

Podobné dokumenty

Nová realizace ETRS 89, S

Leica Geo Office

M¥°ení statické p°esnosti GPS s £ipem SiRF III Daniel Bárta

U_4 - Katedra speciální geodézie - České vysoké učení technické v

Hototi, rexi a jiné zajímavosti - Zakrslý hototský bílý králík

Globální navigační satelitní systémy

Příloha

Příloha výroční zprávy organizace za rok 2014 ke stažení zde

Vícestránkový dokument - Úřad pro mezinárodněprávní ochranu dětí

Implementace standardu Sensor Observation Service

Přednáška 6

Goniometrie – základní pojmy - Fred

Microsoft Word Viewer 97 - 1_kapitola

3D model památkově chráněného areálu

Graficky modul - Zmeny

Zde - TopNET

TERÉNNÍ VÝUKA PŘEDMĚTU GENMB Polygonový pořad (PP)

prezentace

Diplomová práce - úvod - Západočeská univerzita

mjr. Ing. Petr Janus - Vojenský geografický obzor

Nastavení

4. ročník - Digitální technologie v geoinformatice, kartografii a