Úvod do oblasti zpracování přesných GNSS měření. Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 1.

Podobné dokumenty
Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Hornicko-geologická fakulta Institut geodézie a důlního měřictví GEODÉZIE II

Globální navigační satelitní systémy a jejich využití v praxi

Permanentní sítě určování polohy

Zdroje dat GIS. Digitální formy tištěných map. Vstup dat do GISu:

Globální navigační satelitní systémy 1)

GNSS korekce Trimble Nikola Němcová

Seznámení s moderní přístrojovou technikou Globální navigační satelitní systémy

Ing. Jiří Fejfar, Ph.D. GNSS. Globální navigační satelitní systémy

Síťové řešení s využitím dvojitých diferencí. Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 8.

Data v GNSS a jejich formáty. Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 4.

2012, Brno Ing.Tomáš Mikita, Ph.D. Geodézie a pozemková evidence

Technika Precise Point Positioning (PPP) Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 7.

Moderní technologie v geodézii

Střední průmyslová škola zeměměřická GNSS. Jana Mansfeldová

Permanentní GNSS stanice Kunžak rozšíření o sledování systému Galileo. Dokumentace funkčního vzorku

Další metody v geodézii

Oblasti využití přesných zpracování GNSS měření. Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 10.

Signály a jejich kombinace, předzpracování surových observací. Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 5.

Permanentní GNSS stanice pro sledování systému Galileo pro projekt IGS MGEX. Dokumentace funkčního vzorku

GLONASS v GIS. Ing. Karel Trutnovský 1

Permanentní GNSS stanice pro sledování systému QZSS pro projekt JAXA MGM. Dokumentace funkčního vzorku

Současné mezinárodní iniciativy v oblasti geodetického určování polohy

Jevy a chyby ovlivňující přesnost GNSS měření. Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 2.

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

CZEPOS a jeho úloha při zpřesnění systému ETRS v ČR

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky

Global Positioning System

Souřadnicové soustavy a GPS

HLAVNÍ MEZNÍKY VÝVOJE GEODETICKÝCH APLIKACÍ GNSS V UPLYNULÝCH 20 LETECH

SOUČASNÉ TRENDY VE VYUŽITÍ GNSS V GEODETICKÉ VĚDĚ A NĚKTERÉ INTERDISCIPLINÁRNÍ APLIKACE

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Moderní přístrojová technika. Vybrané kapitoly: GNSS

Globální navigační satelitní systémy (GNSS)

GEODÉZIE VYŠŠÍ ODBORNÁ ŠKOLA STAVEBNÍ STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ VYSOKÉ MÝTO. Přípravný kurz k vykonání maturitní zkoušky v oboru Dopravní stavitelství

9 MODERNÍ PŘÍSTROJE A TECHNOLOGIE V GEODEZII

Karta předmětu prezenční studium

14. Elektronická navigace od lodní přes leteckou po GPS principy, vlastnosti, technické prostředky

Geodézie Přednáška. Globální navigační satelitní systémy (GNSS)

zpřesněná globální transformace mezi ETRS89 a S-JTSK, přetrvávající omyly při využití GNSS

Komunikace MOS s externími informačními systémy. Lucie Steinocherová

GPS - Global Positioning System

6.14. Elektronické měření - ELM

Globální polohové a navigační systémy

K PROBLEMATICE KONTROLY PŘESNOSTI APARATUR GNSS

Galileo evropský navigační družicový systém

Globální navigační satelitní systémy a jejich využití v praxi

ZÁZNAM PODROBNÉHO MĚŘENÍ ZMĚN

SYSTÉM GALILEO. Jakub Štolfa, sto231

ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI BODŮ URČENÝCH METODOU RTK

Nové technologie pro určování polohy kontejneru na terminálu

GPS přijímač. Jan Chroust

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Protokol určení bodů podrobného polohového bodového pole technologií GNSS

Nové technologie pro určování polohy kontejneru na terminálu

Prostorové a časové referenční systémy v GNSS. Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 3.

ZÁZNAM PODROBNÉHO MĚŘENÍ ZMĚN

Využití GPS pro optimalizaci pohonu elektromobilů

Protínání vpřed - úhlů, směrů, délek GNSS metody- statická, rychlá statická, RTK Fotogrammetrické metody analytická aerotriangulace

ˇ CESK E VYSOK E Uˇ CEN I TECHNICK E V PRAZE FAKULTA STAVEBN I DIPLOMOV A PR ACE PRAHA 2014 Matˇ ej KUˇ CERA

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Permanentní stanice GPS sítě EUREF na Fakultě stavební VUT v Brně

Geoinformační technologie

8. Další geodetické metody

Propojení permanentních a epochových GNSS sítí pro účely výzkumu recentní geodynamiky Moravy Otakar Švábenský

TECHNICKÁ ZPRÁVA. Geodetické zaměření Neštěmického potoka Geodetické zaměření Neštěmického potoka v úseku 0-3,632 ř. km.

Petr Štěpánek, Vratislav Filler, Michal Buday

Akce na GNSS rovery a SmartStation, novinky

KUPNÍ SMLOUVA SMLDEU /2018

Testování GNSS aparatur Trimble GeoXR na etalonu VÚGTK Skalka. Testing of GNSS receivers Trimble GeoXR at the VÚGTK standard Skalka

ZÁZNAM PODROBNÉHO MĚŘENÍ ZMĚN

154GEY2 Geodézie 2 3. Moderní geodetické měřické technologie (GNSS, 3D skenování, DPZ, Fotogrammetrie).

České, slovenské a maďarské polohové geodetické základy v Evropském referenčním rámci EUREF

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) Prezentace do předmětu Geografické informační systémy

Stanovení odtokových poměrů na vozovce a v jejím blízkém okolí metodou mobilního laserového skenování

Skupina družicové navigace. Katedra radioelektroniky K13137 ČVUT FEL

TESTOVÁNÍ SÍTĚ CZEPOS

Globální navigační satelitní systémy (GNSS)

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE DIPLOMOVÁ PRÁCE

MĚŘENÍ VELIČIN POHYBU V APLIKACÍCH MOBILNÍ ROBOTIKY

6. přednáška ze stavební geodézie SG01. Ing. Tomáš Křemen, Ph.D.

Globální navigační satelitní systémy a jejich využití v praxi

Novinky z SKPOS. Ing. Miroslav Roháček, Ing. Karol Smolík, Ing. Branislav Droščák, PhD., Bc. Miroslav Steinhübel, Ing.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ DIFERENCIÁLNÍ GPS DIPLOMOVÁ PRÁCE

13. Elektronická navigace od lodní přes leteckou po GPS principy, vlastnosti, technické prostředky

GPS přijímač a jeho charakteristiky P r e z e n t a c e 1 1 KONSTRUKCE GPS PŘIJÍMAČŮ A JEJICH CHARAKTERISTIKY

Úvod do mobilní robotiky AIL028

Principy GPS mapování

Obsah. Kapitola 1 Co je GPS Kapitola 2 Typy přijímačů GPS Kapitola 3 Automobilová navigace Úvod... 7

GNSS navigační systémy


Testování přesnosti RTK měření v závislosti na vzdálenosti od referenční stanice

Používané technologie, software a technika

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

Geodetické základy ČR. Ing. Hana Staňková, Ph.D.

Globální družicový navigační systém

8. Další geodetické metody

Evropský navigační systém. Jan Golasowski GOL091

6c. Techniky kosmické geodézie VLBI Aleš Bezděk

Nové služby sítě CZEPOS

1. Možnosti polohových satelitních systémů

Národní doplnění Evropské kombinované geodetické sítě (ECGN) v České republice

Transkript:

Úvod do oblasti zpracování přesných GNSS měření Ing. Michal Kačmařík, Ph.D. Pokročilé metody zpracování GNSS měření přednáška 1.

Osnova přednášky Globální navigační družicové systémy Důvody pro zpracování / post-processing GNSS měření, princip Obecné metody měření Referenční stanice Přehled software pro zpracování GNSS měření IGS, EUREF

Globální navigační družicové systémy k určení polohy, času, rychlosti pohybujícího se objektu a navigace kdykoli a kdekoli na Zemi a v jejím přilehlém okolí existující systémy: - Navstar GPS (USA, vývoj od 1973, provoz od 1995, vojenský) - Glonass (Rusko, vývoj od 1976, provoz od 1995, vojenský) - Galileo (Evropská Unie, vývoj od 2000, provoz od 2022?, civilní) - Beidou 2 / Compass (Čína, vývoj od 2000, provoz 2020?, vojenský)

Důvody pro pokročilá zpracování GNSS měření Za účelem zvýšení dosažené kvality výsledků u GNSS měření nejčastěji pro dosažení vyšší přesnosti určení polohy místa měření = souřadnic další důvody: monitorování změn souřadnic místa měření v čase (zemětřesení, dlouhodobé změny vlivem pohybu kontinentů, ) výpočet parametrů troposféry, ionosféry = kvantifikace vlivu atmosféry na GNSS měření a využití této znalosti pro další účel stanovení přesných efemerid družic, korekcí hodin na družicích apod. zpracování statistik o kvalitě provedených měření

Pokročilá zpracování GNSS měření z pohledu času Existují dvě základní varianty: post-processing (PP) = opětovné zpracování dat uskutečněné až po jejich sběru (hodinu, den, rok po měření) real-time (RT) = přesná měření některou z technik prováděná přímo v reálném čase = ihned získáváme přesné souřadnice či jiné produkty u některých aplikací je častá také varianta near real-time (NRT), kdy provádíme post-processing, ale co nejdříve je to možné (obvykle do několika desítek minut od observací limitujícím faktorem je typicky rychlost získání dat z jiných přijímačů pro výpočet korekcí či síťového řešení)

Princip pokročilých zpracování GNSS měření 1. pořízení surových dat měření polohy bodu v terénu (obvykle autonomní měření o různé délce trvání sekundy až desítky hodin) 2. získání dodatečných dat potřebných pro zpřesnění prvotních souřadnic / výpočet parametrů spojených s GNSS měřeními (přesné efemeridy družic, korekce hodin, data z jiných přijímačů, apod.) 3. zpracování dat ve specializovaném software přímo v přijímači či na externím PC vybranou technikou (RTK, PPP, síťové řešení, )

Obecné metody měření s GNSS Autonomní vyžaduje jediný přijímač Diferenční jeden přijímač, který měří jeden nebo více referenčních přístrojů, které poskytují korekce

Autonomní metoda měření Klasická metoda měření 1 přijímač využití nejčastěji kódových měření na 1 frekvenci využití palubních oběžných drah družic (efemeridy družic) a korekcí chyb hodin družic z navigační zprávy průměrování = několikanásobné změření bodu a výpočet výsledné polohy průměrováním

Autonomní metoda měření Precise Point Positioning (PPP) 1 přijímač využití kódových + fázových měření na 2 frekvencích (případně na 1 frekvenci) využití přesných efemerid družic (oběžné dráhy), oprav chyb hodin družic, korekcí vlivu ionosféry, případně korekcí dalších nepříznivých vlivů stále častěji využívaná metoda!

Diferenční metoda měření 1 přijímač stabilizován na bodě o známých souřadnicích, umožňuje výpočet korekcí (BASE) 1 přijímač se pohybuje v terénu a slouží k měření bodů (ROVER) princip = měření prováděná ve stejném čase a v relativní vzájemné blízkosti, prováděná ke stejným družicím, jsou zatížena stejnými/podobnými chybami! vzdálenost mezi BASE a ROVER ideálně < 30 km

Diferenční metoda měření Jak vnést korekce do měření? zpracováním po měření (Post-processing) naměřené souřadnice zpřesňujeme až po měření potřeba software pro zpracování přesnější v reálném čase (typicky metoda RTK) naměřené souřadnice zpřesňujeme přímo v terénu při měření potřeba spojení se zdrojem korekcí (internet / rádiová komunikace) náročné na infrastrukturu

Diferenční metoda měření Zdroje korekcí vlastní BASE dočasně stabilizovaná na známém bodě neplatíme za korekce náročné na vybudování permanentní referenční stanice trvale stabilizovaná referenční stanice za korekce platíme v ČR aktuálně 3 komerční sítě referenčních stanic

Permanentní referenční stanice Trvale stabilizovaný geodetický GNSS přijímač, jehož souřadnice jsou určeny s vysokou přesností provádí kontinuální měření (obvykle v 1s intervalu) jejím primárním účelem je možnost stanovení korekcí pro diferenční metodu měření pro geodetickou komunitu korekce jsou poskytovány v reálném čase typicky s využitím NTRIP a surová data jsou pro post-processing ukládána ve formátu RINEX či nativním formátu výrobce přijímače

Permanentní referenční stanice v ČR Současně celkem 5 sítí referenčních stanic (celkem 106 stanic na území ČR): Vesog (Výzkumná a experimentální síť pro observace s GNSS) = vědecká síť, 11 stanic, http://oko.pecny.cz/vesog/index.html Geonas (Geodynamická síť Akademie věd České republiky) = vědecká síť, 22 stanic, http://www.geonas.irsm.cas.cz/ Czepos (Česká síť permanentních stanic pro určování polohy) = komerční síť provozovaná ČÚZK, 23 stanic, http://czepos.cuzk.cz/ TopNET = komerční síť provozovaná společností GB-geodezie, 21 stanic, http://topnet.gb-geodezie.cz/topnet/ Trimble VRS Now Czech = komerční síť provozovaná společností Trimble, 29 stanic, http://geotronics.cz/produkty/gnss-korekce/ositi/

Permanentní referenční stanice v ČR

EUREF Permanent Network Evropská síť referenčních stanic 318 aktivních stanic (únor 2018) data ze stanic jsou zdarma k dispozici ve formátu RINEX (některé stanice poskytují data i v reálném čase) kromě observačních dat je poskytována i podpora v podobě: přesných souřadnic referenčních stanic (pravidelná týdenní řešení, dlouhodobé souřadnice + velocity) korekce vlivu atmosféry (pravidelná týdenní řešení) korekce palubních efemerid a chyb hodin v reálném čase re-processing řešení souřadnic a korekce vlivu troposféry od roku 1996

EUREF Permanent Network

IGS International GNSS Service Mezinárodní civilní asociace pro podporu GNSS měření tvořená desítkami přispívajících organizací (z ČR pouze VÚGTK Pecný) podporuje vývoj a výzkum v oblasti GNSS zdarma poskytuje služby: přesné efemeridy družic (primárně GPS a GLONASS) korekce chyb hodin družic a chyb hodin vybraných přijímačů sítě IGS přesné souřadnice referenčních stanic sítě IGS parametry rotace Země korekce vlivu ionosféry, atmosféry korekce palubních efemerid a chyb hodin v reálném čase

Síť referenčních stanic IGS Zdroj: http://igscb.jpl.nasa.gov/images/maps/all_world.png

Družicové systémy pro zpřesňování polohy Systémy pro regionální zpřesňování určení polohy a času = Satellite Based Augumentation Systems (SBAS) princip = pozemní síť přesných GNSS přijímačů slouží k výpočtu korekcí -> ty jsou přenášeny na geostacionární družice a následně přijímány běžnými GNSS přístroji SBAS umí používat velká část low-end zařízení (turistické, automobilové přijímače) přesnost určení polohy = cca 1 m

Družicové systémy pro zpřesňování polohy zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/gnss_augmentation

Shrnutí metod a jejich řádově dosažitelných přesností Metoda měření Typická přesnost určení polohy Potřeba korekcí Autonomní 3 10 m Ne Autonomní s SBAS 1 m Ano (globální) DGPS (kódová měření) 60 cm Ano (lokální) DGPS (fázová měření), RTK, síťové RTK PPP post-processing/v reálném čase* Síťové zpracování, post-processing, NRT <15 cm Ano (lokální) <5 cm/<30 cm Ne <5 cm Ne * Aktuálně předmět vývoje a testování

Programové prostředky pro zpracování GNSS měření dva hlavní typy aplikací: pro geodetickou komunitu = primárně pro diferenční metodu měření (umožňují vnášet korekce do měření ROVERu a zpřesnit určení jeho polohy, pokud máme k dispozici surová data z BASE pro čas měření), některé umožňují zpracování technikou PPP; obvykle komerční aplikace vyvíjené výrobci GNSS přijímačů (Topcon Tools, GPS Pathfinder Office, Giodis, Waipoint, ) vědecké aplikace = pro techniku Precise Point Positioning / dvojitých diferencí; specializované aplikace pro komplexní zpracování GNSS měření; kromě výpočtu přesných souřadnic umožňují výpočet parametrů atmosféry, přesných efemerid družic, apod.; aplikace komerčního charakteru vyvíjené obvykle vědecko-výzkumnými institucemi (Bernese GPS, Gamit, Gipsy- Oasis, RTKLib, )

Magnet Office Tools Komerční modulární software pro zpracování měření ze všech zařízení společnosti Topcon Post-processing GNSS měření je jen malou částí SW, který je celkově široce orientován Vývoj: Topcon možnost zahrnutí přesných efemerid družic při zpracování https://www.topconpositioning.com/magnet-productivity-suite/magnetoffice-solutions/magnet-office-tools

GPS Pathfinder Office Komerční software pro zpracování měření z GNSS přijímačů společnosti Trimble vývoj: Trimble podpora post-processing DGPS pro statická a kinematická měření na základě kódových či kombinace kódových a fázových měření pro GPS i GLONASS měření http://www.trimble.com/mappinggis/pathfinderoffice.aspx

Giodis Komerční komplexní software pro zpracování měření z GNSS přijímačů vývoj: Javad zpracování s využitím nediferencovaných či dvojitědiferencovaných observací v rámci síťového řešení (řešení ambiguit pro základny s délkou až 2 000 km) kromě výpočtu souřadnic možnost stanovení parametrů troposféry, ionosféry, korekcí chyb hodin přijímačů a družic http://javad.com/jgnss/products/software/giodis.html

Waypoint Komerční software pro zpracování měření z GNSS přijímačů, možnost kombinace s daty z inerciálních čidel vývoj: Novatel zpracování s využitím nediferencovaných či dvojitědiferencovaných observací v rámci síťového řešení pro statická i kinematická měření možnost zahrnutí přesných efemerid družic a korekcí chyb hodin při zpracování podpora redukce vlivu troposféry, ionosféry http://www.novatel.com/products/software/

Bernese GPS SW Komerční komplexní vědecký software pro zpracování měření z GNSS přijímačů vývoj: Astronomický institut univerzity v Bernu - provozuje také CODE (Center for Orbit Determination in Europe) publikující přesné produkty efemerid, atd. aktuálně verze 5.2 základem je síťové řešení s využitím dvojitých diferencí, implementováno je však také PPP řešení obojí pro statická i kinematická měření zpracování dat ze systémů GPS, GLONASS, GALILEO 1 i 2 frekvenční měření řešení ambiguit pro observace z velmi dlouhých základen (> 2 000 km)

Bernese GPS SW možnost zahrnutí těchto vlivů/parametrů: - přesné efemeridy družic a korekce chyb hodin družic / přijímačů - aktuální parametry rotace Země - externí data pro redukci vlivu troposféry, ionosféry - korekce slapových vlivů - korekce pohybu tektonických desek - korekce fázových center antén družic a přijímačů kromě výpočtu souřadnic možnost stanovení parametrů troposféry, ionosféry, přesných efemerid družic, korekcí chyb hodin, parametrů rotace Země http://www.bernese.unibe.ch/

RTKLib Open source komplexní software pro zpracování měření z GNSS přijímačů podpora DGPS, PPP (statické, kinematické) v režimu post-processingu i v reálném čase (RTCM streamy) možnost zpracování dat ze systémů GPS, Glonass, Galileo, Beidou, SBAS modelování vlivu troposféry, ionosféry, slapových vlivů možnost zahrnutí přesných efemerid družic, korekcí chyb hodin, korekcí fázových center antén přijímačů http://www.rtklib.com/

Gamit komplexní vědecký software pro zpracování měření z GNSS přijímačů (dostupný zdarma pro nekomerční účely) vývoj: Institut technologií v Massachusetts (MIT) zpracování dat s využitím síťového řešení a dvojitýchdiferencí možnost zahrnutí přesných efemerid družic a korekcí hodin, kalibračních parametrů antén přijímačů, možnost výpočtu parametrů troposféry, přesných efemerid družic, korekcí hodin, parametrů rotace Země verze jen pro OS UNIX/Linux http://www-gpsg.mit.edu/~simon/gtgk/

Gipsy-Oasis komplexní vědecký software pro zpracování měření z GNSS přijímačů (dostupný zdarma pro nekomerční účely) vývoj: Jet Propulsion Laboratory (NASA) zpracování dat technikou PPP (statické, kinematické) možnost zahrnutí přesných efemerid družic a korekcí chyb hodin, redukce vlivu troposféry a ionosféry, korekce slapových jevů, fázových center antén přijímačů, možnost výpočtu parametrů troposféry, přesných efemerid družic, korekcí chyb hodin https://gipsy-oasis.jpl.nasa.gov/

BKG Ntrip Client (BNC) Open source software pro oblast GNSS zaměřený na práci v reálném čase na vývoji se podílí ČVÚT Praha zpracování observací v reálném čase technikou PPP (statická x kinematická měření) příjem, zpracování, správa dat v reálném čase z RTCM streamů (případně z TCP či lokálního portu) generování korekcí pro palubní efemeridy družic a chyby hodin na družicích v reálném čase a jejich distribuce http://igs.bkg.bund.de/ntrip/download

Zdroje OOSA (The United Nations Office for Outer Space Affairs), Current and Planned Global and Regional Navigation Satellite Systems and Satellite-based Augmentations Systems, Rakousko, 2010 Dach, R. et al. Bernese GPS Software, Version 5.0, Astronomický institut univerzity v Bernu, Švýcarsko, 2007 Hofmann-Wellenhof, B. et al. GNSS Global Navigation Satellite Systems, Springer, 2008 http://geomatics.fsv.cvut.cz/research/gnss-center-software/