NUMERUS

GPS i geoida w praktyce

Wraz z upowszechnianiem się techniki GPS, a zwłaszcza rozwojem serwisu ASG-EUPOS, pojawiło się ożywione zainteresowanie krajowym modelem quasi-geoidy. Szczególne zainteresowanie wykazują posiadacze odbiorników RTK (ale nie tylko), co jest zrozumiałe, ponieważ właściwy model geoidy wgrany do kontrolera decyduje o jakości pomiarów wysokościowych w obowiązującym układzie wysokości. Jeszcze niedawno geoida była przedmiotem zainteresowania tylko wąskiej grupy specjalistów zajmujących się zagadnieniami geodezji wyższej, a gwałtownie stała się "chlebem powszednim" w najprostszych zastosowaniach produkcyjnych. Sprawa jest oczywista, ale w wymiarze praktycznym użytkownicy GPS-ów napotykali na niemałe problemy:

Zobacz również
Program ETRF2000

Bardzo pomocne w kierunku normalizacji sytuacji było rozporzadzenie Rady Ministrów z dnia 15 października 2012r. w sprawie państwowego systemu odniesień przestrzennych, którego skutkiem było opublikowanie przez GUGiK obowiązującego modelu quasi-geoidy pn. PL-geoid-2011, co nastapiło w styczniu 2014r. Warto doceniać, że jest to już model numeryczny zintegrowany wysokościowo z siecią ASG-EUPOS.
Ewentualnie źle dobrany model geoidy na pewno ma negatywny wpływ na dokładność rzędnych wyznaczanych metodą GNSS w oparciu o sieć ASG-EUPOS. Wartość systematycznego błędu zależy od miejsca pomiaru (współrzędnych).

W poniższej tabeli dla kilkunastu przykładowych punktów podano wartości różnic undulacji w stosunku do dotychczasowego modelu GUGiK-2001 .

Współrzędne punktuUndulacja N Różnica
[5]-[4]
Różnica N
[3]-[4]
BLGUGiK-2001 PL-geoid-2011
siatka 1' x 1'
PL-geoid-2011
siatka 0.01o x 0.01o
1234567
49 13 05.1219 53 08.6243.03243.03043.03090.00090.002
49 29 17.3420 34 10.1139.64639.56039.5593-0.00070.086
49 44 03.6519 00 26.7342.30042.24742.24770.00070.053
49 35 19.4421 22 14.7237.30337.21237.21210.00010.091
49 14 12.2922 15 02.7237.42037.35337.35390.00090.067
54 15 24.0516 04 09.4733.54033.56533.56580.0008-0.025
54 15 15.5520 45 21.2728.11628.04128.04100.00000.075
53 44 20.4222 15 04.4528.54228.46228.4614-0.00060.080
52 26 10.6522 52 03.4028.73628.65528.6548-0.00020.081
51 45 07.3222 41 15.2929.58629.50329.5028-0.00020.083
49 45 11.7221 49 06.3035.66235.58935.5885-0.00050.073
49 48 01.4919 59 11.3340.29840.23240.23230.00030.066
51 51 03.4114 39 12.2340.33140.35140.35100.0000-0.020
53 50 25.1715 10 24.6335.05135.00535.00540.00040.046
54 30 32.1118 11 32.8330.05130.01030.01030.00030.041
54 05 41.2322 31 26.7027.85227.80427.8035-0.00050.048
52 31 31.3214 42 15.3837.86837.84837.84810.00010.020
52 13 23.5219 25 07.5332.27732.24932.24950.00050.028
51 11 24.0815 42 10.6741.56941.55041.5499-0.00010.019

W tabeli pokazano wartość undulacji wyliczoną przy zastosowaniu dla geoidy siatki interpolacyjnej o interwale 1'x1' oraz interwale 0.01ox0.01o. Pierwszy interwał był stosowany w modelu GUGiK-2001 i zazwyczaj jest używany w oprogramowaniu kontrolerów GPS. Drugi, mniejszy interwał siatki jest przypisany orginalnej postaci modelu PL-geoid-2011. Jak widać z powyższej tabeli (kolumna 6) różnica interwału siatki interpolacyjnej nie ma istotnego wpływu na dokładność undulacji w zastosowaniach praktycznych, ponieważ z dużym zapasem mieści się w zakresie dokładności odbiornika GPS.

Format
pliku geoidy
Producent sprzętu
GSFOdbiorniki wykorzystujące software SurvCE
GGFTrimble
GFFTopcon, Sokkia
GDALeica
GEOAshtech

Istnieje możliwość zamówienia pliku nowej geoidy PL-geoid-2011 dla typów odbiorników jakie podano w tabeli obok. Osoby zainteresowane proszone są o kontakt e-mailowy. Będzie to stosowny wycinek modelu identyczny jak w programie Test_Geoidy.
Przyjęto zasadę, że pojedynczy plik geoidy odbiornikowej będzie dotyczył prostokąta o boku 1o x 1o lub rejonu równoważnego obszarowo zlokalizowanego w dowolnym miejscu na terenie kraju. Jego granice nie muszą pokrywać się z pełnymi stopniami siatki geograficznej. Zamiast wymiaru 60' x 60' może to być obszar obejmujacy na przykład 40' po szerokości oraz 1.5o po długości geograficznej. Daje to możliwość dopasowania geoidy do własnych potrzeb określonych rejonem działania. Jest to obszar dostatecznie duży, obejmujący w zależności od ustalonej proporcji boków prostokata ok. 7500 km2. W wiekszości przypadków sprosta potrzebom typowej aktywności przeciętnego geodety.
Przy zamówieniu proszę podać szerokość i długość geograficzną lewego, dolnego naroża interesującego nas prostokąta z dokładnością do jednej minuty oraz wymiary prostokąta dB i dL przy zachowaniu zasady dB x dL < 3600.

Ewidentną korzyścią posługiwania się odpowiednio dobranym, własnym plikiem geoidy będzie również przyspieszenie pracy rejestratora. Duży zakres terytorialny pliku geoidy obejmujący np. cały kraj jest związany z angażowaniem dużych zasobów procesora kontrolera, które przy tego typu urządzeniach nie są zbyt duże. Każde powiększenie obszaru powoduje powiększenie pliku geoidy w proporcji kwadratowej. Tak więc zmniejszenie obszaru do zakresu odpowiadającego faktycznym potrzebom zlikwiduje straty czasowe na ładowanie oraz przetwarzanie niepotrzebnych danych, co jest szczególnie odczuwane w przypadku softwaere'u odbiornikowego używajacego geoidy w formacie GSF. W przypadku niektórych rejestratorów na załadowanie pełnej geoidy dla całego kraju wymagany jest czas ok. 4 minut. Kosztowne czasowo będzie również posługiwanie się plikiem geoidy obejmujacym niepotrzebnie np. całe województwo. Tę każdorazową, przymusową stratę można wyeliminować posługując się fragmentem geoidy odpowiednio dobranym do zakresu terytorialnego swojej typowej działalności, bez zbędnego balastu powodujacego opóźnienie w gotowości do pomiarów. Geoida pokrywająca obszar równoważny 1o x 1o wydaje się być rozsądnym wyborem.

Jak wiadomo model geoidy pozwala na przejście z wysokości elipsoidalnych do wysokości normalnych w układzie Kronsztadt'86. Stanowi to pewien problem w zastosowaniu techniki GPS w rejonach, gdzie mapa jest prowadzona w układzie Kronsztadt'60. Do realizacji wzajemnych przeliczeń pomiędzy układami Kronsztadt'86 i Kronsztadt'60 użyteczny może być program H2H-pl. Na wielu obszarach kraju różnica pomiedzy Kronsztadtami jest istotna i nie można jej bagatelizować, ponieważ będzie to skutkować istotnym błedem wyniku pomiarów wysokości.

Copyright© NUMERUS Wiesław Kozakiewicz www.numerus.net.pl