Geoida w praktyce

NUMERUS

GPS i geoida w praktyce

Wraz z upowszechnianiem się techniki GNSS, a zwłaszcza rozwojem serwisu ASG-EUPOS, pojawiło się ożywione zainteresowanie krajowym modelem quasi-geoidy. Szczególne zainteresowanie wykazują posiadacze odbiorników RTK/RTN, co jest zrozumiałe, ponieważ właściwy model geoidy wgrany do kontrolera decyduje o jakości pomiarów wysokościowych. 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:

W pewnym okresie zauważalny był prawdziwy wysyp różnego rodzaju tzw. modeli geoidy, jednak brak było oficjalnej decyzji, który z nich powinien być stosowany w produkcji geodezyjnej. Wyglądało na to, że zdecydować ma użytkownik sprzętu, ale przeciętny geodeta był skazany na to, co otrzymał od sprzedawcy odbiornika GPS. Dystrybutorzy sprzętu zwykle wgrywali klientom do kontrolera jakiś model geoidy, często nazwany enigmatycznie "GeoidaPL" ale potem większość właścicieli odbiorników GPS rozkładała ręce na pytanie, którym konkretnym model quasi-geoidy posługują się.

Zgłoś się do nas jeśli potrzebujesz plik obowiązującej geoidy w formacie GSF dla swojego odbiornika GPS
Dociekliwy użytkownik mógł zauważyć, że różnice w undulacji pomiędzy poszczególnymi modelami w niektórych rejonach kraju znacznie przekraczają ich deklarowane, rzekomo centymetrowe dokładności. W praktyce wysokość pomierzona na reperach kontrolnych mogła istotnie różnić się od wartości katalogowej. Użytkownik miał więc prawo odczuwać irytację z powodu praktycznych objawów jakby grubego błędu pomiaru.
Modele geoidy dostarczane z niektórymi modelami odbiorników były okrojone i zupełnie zawodziły w rejonach przygranicznych lub nad morzem.
Pliki geoidy nie mogą być przenoszone z jednego typu odbiornika GPS do drugiego, ponieważ ich producenci stosują własne, unikalne formaty zapisu. Wyjątkiem jest rodzina odbiorników wykorzystujących model geoidy w formacie .GSF.

Zobacz również
Program H2H-pl

Chyba pierwszym, publikowanym, ale nieoficjalnym numerycznym modelem quasi-geoidy dla obszaru Polski był model pn. GUGiK-2001 dołączony do projektu Instrukcji technicznej G-2.
Bardzo pomocne w kierunku normalizacji sytuacji było rozporzadzenie Rady Ministrów z dnia 15 października 2012 r. w sprawie państwowego systemu odniesień przestrzennych. Jego skutkiem było opublikowanie przez GUGiK modelu quasi-geoidy pn. PL-geoid2011 w układzie PL-KRON86-NH (styczeń 2014 r.), a potem w układzie PL-EVRF2007-NH (grudzień 2019r.). Ostatnio opublikowano model pn. PL-geoid2021 (kwiecień 2022 r.) w układzie PL-EVRF2007-NH, który w tej chwili jest modelem obowiązującym.
Tym razem geodeta ma jasność jakiego modelu powinien używać. Warto również doceniać, że jest to już model numeryczny zintegrowany wysokościowo z systemem ASG-EUPOS.

Odniesienie ostatnich modeli do układu PL-EVRF2007-NH związane są jest z systematycznym przechodzeniem naszej służby geodezyjnej na układ wysokościowy PL-EVRF2007-NH.

Ewentualnie źle dobrany model geoidy na pewno ma negatywny wpływ na dokładność rzędnych wyznaczanych metodą GNSS. W poniższej tabeli dla kilkunastu przykładowych punktów rozrzuconych po obszarze kraju podano wartości różnic undulacji N pomiędzy modelm PL-geoid2011 (w układzie PL-KRON86-NH) oraz poprzednim modelem pn. GUGiK-2001. Jak widać w kolumnie [ 7 ] w niektórych rejonach różnice modeli są bardzo istotne. Różnice pomiędzy modelami PL-geoid2011 (w ukladzie PL-EVRF2007-NH) i modelem PL-geoid2021 są już statystycznie mniejsze - na większości terenu Polski spodziewać się należy różnicy w zakresie +/-3cm, tylko na południu kraju mogą to być różnice większe.

Współrzędne punktu		Undulacja N			Różnica N [5]-[4]	Różnica N [3]-[4]
B	L	GUGiK-2001	PL-geoid-2011 siatka 1' x 1'	PL-geoid-2011 siatka 0.01^o x 0.01^o	Różnica N [5]-[4]	Różnica N [3]-[4]
1	2	3	4	5	6	7
49 13 05.12	19 53 08.62	43.032	43.030	43.0309	0.0009	0.002
49 29 17.34	20 34 10.11	39.646	39.560	39.5593	-0.0007	0.086
49 44 03.65	19 00 26.73	42.300	42.247	42.2477	0.0007	0.053
49 35 19.44	21 22 14.72	37.303	37.212	37.2121	0.0001	0.091
49 14 12.29	22 15 02.72	37.420	37.353	37.3539	0.0009	0.067
54 15 24.05	16 04 09.47	33.540	33.565	33.5658	0.0008	-0.025
54 15 15.55	20 45 21.27	28.116	28.041	28.0410	0.0000	0.075
53 44 20.42	22 15 04.45	28.542	28.462	28.4614	-0.0006	0.080
52 26 10.65	22 52 03.40	28.736	28.655	28.6548	-0.0002	0.081
51 45 07.32	22 41 15.29	29.586	29.503	29.5028	-0.0002	0.083
49 45 11.72	21 49 06.30	35.662	35.589	35.5885	-0.0005	0.073
49 48 01.49	19 59 11.33	40.298	40.232	40.2323	0.0003	0.066
51 51 03.41	14 39 12.23	40.331	40.351	40.3510	0.0000	-0.020
53 50 25.17	15 10 24.63	35.051	35.005	35.0054	0.0004	0.046
54 30 32.11	18 11 32.83	30.051	30.010	30.0103	0.0003	0.041
54 05 41.23	22 31 26.70	27.852	27.804	27.8035	-0.0005	0.048
52 31 31.32	14 42 15.38	37.868	37.848	37.8481	0.0001	0.020
52 13 23.52	19 25 07.53	32.277	32.249	32.2495	0.0005	0.028
51 11 24.08	15 42 10.67	41.569	41.550	41.5499	-0.0001	0.019

Dodatkowo w kolumnie 6 pokazano wartość undulacji wyliczonej przy zastosowaniu dla geoidy siatek interpolacyjnej o interwale 1'x1' oraz interwale 0.01^ox0.01^o. Pierwszy interwał był stosowany w modelu GUGiK-2001 i zazwyczaj jest używany w oprogramowaniu kontrolerów GPS. Drugi, mniejszy interwał siatki jest przypisany orginalnej postaci modeli PL-geoid2011 i PL-geoid2021. Jak widać interwał siatki interpolacyjnej nie ma istotnego wpływu na dokładność undulacji w zastosowaniach praktycznych, ponieważ różnica z dużym zapasem mieści się w zakresie dokładności odbiornika GPS. Jednakże ma dość istotny wpływ na wielkość pliku odbiornikowego pliku geoidy - plik z interwałem siatki 0.01^ox0.01^o jest ok. 3 razy wiekszy niż plik z interwałem 1'x1'.

Zamów plik wycinka geoidy w formacie GSF

Istnieje możliwość zamówienia pliku obowiązującego modelu quasi-geoidy PL-geoid2021 w układzie PL-EVRF2007-NH w formacie GSF. Osoby zainteresowane proszone są o kontakt e-mailowy.
Będzie to stosowny wycinek modelu przystosowany do rejonu typowej działalności zamawiającego. Przyjęto zasadę, że wycinek geoidy może obejmować obszar konkretnego powiatu wraz z jego powiatami sąsiednimi. W wiekszości przypadków odpowiada to potrzebom klientów, ponieważ jest wystarczające do typowej aktywności przeciętnego geodety.

Ewidentną korzyścią posługiwania się odpowiednio dobranym plikiem wycinka geoidy będzie przyspieszenie pracy rejestratora, ponieważ mniejszy plik oznacza angażowanie mniejszych zasobów procesora kontrolera, które, jak wiadomo, przy tego typu urządzeniach nie są zbyt duże. Każde powiększenie obsługiwanego 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.

Do realizacji wzajemnych przeliczeń pomiędzy różnymi układami wysokości polecamy program H2H-pl.