Wektory GNSS

Wprowadzenie

Moduł "Wektory GNSS" służy do obliczenia wektorów między odbiornikami GNSS na podstawie fazowych obserwacji statycznych. Wykorzystuje on obserwacje z czterech systemów satelitarnych : GPS, GLONASS, GALILEO oraz BeiDou. Zgodnie z rozporządzeniem o standardach metoda technika pomiarów statycznych może być wykorzystywana do zakładania osnów pomiarowych zarówno poziomych oraz pionowych.

Okno główne programu zawiera górny pasek ikon pozwalający na wykonanie podstawowych działań takich jak:

1. nowe dane - usunięcie wszystkich danych pomiarowych oraz wyników obliczeń
2. wczytanie zadania
3. zapis zadania
4. parametry obliczeń wektorów na podstawie danych fazowych
5. przeprowadzenie obliczeń
6. zapis zadania wyrównania z obliczonymi wektorami GNSS
7. wydruk raportu
8. zapis raportu
9. sporządzenie rysunku punktów i wektorów

Dodawanie i edycja danych obserwacyjnych

Zakładka "Dane pomiarowe" służy do zarządzania danymi pomiarowymi. Umożliwia ona dodawanie nowych obserwacji w formacie RINEX (w chwili obecnej najlepiej z sieci ASG-EUPOS pobierać pliki w wersji 2.11 ponieważ dają zauważalnie lepsze wyniki obliczeń niż wersja 3.XX). Jeśli użytkownik posiada dane pomiarowe w innym formacie, należy je najpierw przekonwertować do formatu RINEX z wykorzystaniem narzędzi udostępnionych przez producenta odbiornika. W czasie importu program analizuje zapisane dane takie jak nazwę punktu, model odbiornika i anteny, wysokość anteny, czasy rozpoczęcia i zakończenia pomiaru oraz współrzędne punktu i wyświetla je w postaci tabeli. Należy pamiętać, że w momencie importu program jedynie zapamiętuje ścieżkę do plików z danymi i nie kopiuje ich np. do katalogu projektu, dlatego każde późniejsze przeniesienie danych pomiarowych w inne miejsce na dysku będzie powodowało niemożliwością obliczenia wektorów.

Wczytane do programu dane pomiarowe można edytować poprzez naciśnięcie odpowiedniej ikonki lub dwukrotne kliknięcie w wiersz tabeli. Z podstawowych danych zmianie może podlegać numer punktu, wysokość punktu oraz model anteny.

Wybór modelu anteny jest bardzo istotny, gdyż wpływa on na wartość przesunięcia centrum fazowego anteny względem jej podstawy, do której najczęściej mierzona jest jej wysokość. W momencie importu program porównuje nazwę wykorzystanej anteny z modelami zapisanymi w bazie danych programu, jeśli nie zostanie odnaleziony dokładnie taki sam model anteny, zostanie wybrany najbardziej zbliżony, a komunikat o modelu anteny z pliku RINEX zostanie napisany kolorem czerwonym.

W oknie edycji można również przeglądnąć i ewentualnie skorygować współrzędne punktu podane jako współrzędne kartezjańskie geocentryczne, elipsoidalne oraz na płaszczyźnie odwzorowania.

Możliwa jest również zmiana ścieżki do danych obserwacyjnych, można to wykonać ręcznie modyfikując zapisaną ścieżkę, ale również można zrobić dwuklik na polu edycyjnym, aby poprawić ścieżkę przez wskazanie właściwego pliku.

Wyszukanie najbliższych stacji referencyjnych

Podczas opracowywania pomiaru GNSS najczęściej niezbędne są dane z stacji GNSS o znanych współrzędnych. Z tego powodu przygotowano narzędzie do łatwego wyszukania najbliższych stacji referencyjnych. Po zaimportowaniu danych z własnych odbiorników należy uruchomić ikonkę radaru w celu wywołania okna przedstawiającego listę stacji referencyjnych z różnych sieci wraz z odległościami do średnich współrzędnych punktów pomiarowych. Listę stacji można filtrować, aby widoczne były jedynie stacje wybranego dostawcy.

Podsumowanie czasu pomiaru

W przypadku zamawiania danych z stacji referencyjnych należy znać czas początku i końca pomiaru w każdym dniu co przy dużej liczbie pomiarów wymaga dużej uwagi przy przeglądaniu danych. Aby ułatwić to zadanie przygotowano narzędzie podsumowania czasu pomiaru (ikonka zegara) które wyświetla listę dni pomiarowych wraz z godziną rozpoczęcia i zakończenia pomiarów. Dodatkowo wyświetlane są również średnie współrzędne punktów pomiarowych z każdego dnia, co może być przydatne przy zamawianiu danych z stacji wirtualnych (np. w przypadku sieci ASG-EUPOS).

Parametry obliczeń

Obliczenie składowych wektora na podstawie danych fazowych GNSS jest procesem złożonym na którego przebieg wpływa wiele parametrów. Najważniejsze z nich zostało zebrane w osobnym oknie, gdzie użytkownik ma możliwość ich edycji.

Pierwszą grupę opcji zebrano w grupie "Parametry przetwarzania danych GNSS", w której znajdują się następujące elementy:

1. minimalny wspólny czas obserwacji - program podczas automatycznej analizy możliwych do obliczenia wektorów odrzucać będzie wektory, których czas obserwacji jest zbyt krótki i nie będzie zapewniał odpowiedniej dokładności,
2. maksymalna długość wektora - dokładność wyznaczenia wektora jest zależna od wielu czynników zaburzających i są one często zależne od długości wektora (np. atmosfera), dlatego trudniej jest uzyskać całkowitoliczbową wartość nieoznaczoności pełnych odłożeń fali. Aby program nie próbował liczyć zbyt długich wektorów należy wprowadzić maksymalną ich długość.
3. interwał obserwacji - odbiorniki satelitarne mogą rejestrować obserwacje w różnych interwałach czasowych. Im częściej będą one zbierane, tym większe zbiory danych oraz czas obliczeń. W przypadku krótkich sesji obserwacyjnych warto ustawić wyższą częstotliwość rejestracji, jednak w przypadku sesji dłuższych niż ok 30 minut można ustawić interwał rejestracji np. na 5 sekund lub 10 sekund. Jeśli podczas pomiaru ustawiono wyższą częstotliwośćć niż jest to wymagane, użytkownik może w czasie obliczeń ustawić mniejszą wartość aby przyspieszyć czas obliczeń
4. maska elewacji - sygnał z satelitów znajdujących się nisko nad horyzontem jest bardziej zaburzony niż ten odebrany od satelitów znajdujących się wysoko na niebie, wynika to ze wzrostu odległości jaki sygnał pokonuje w atmosferze ziemskiej. Z tego powodu jest możliwość wyeliminowania niskich satelitów przez podanie minimalnego kąta pod jakim jest widziany satelita nad płaszczyzną lokalnego horyzontu.
5. kierunek przetwarzania danych - standardowo obserwacje przetwarzane są od początku do końca, jednak możliwe jest, iż nie uda się algorytmowi wyznaczyć całkowitoliczbowej wartości nieoznaczoności. W takim przypadku możliwe jest odwrócenie kolejności analizowanych danych.

Drugą grupą czynników wpływających na wynik obliczeń jest wybór modelu redukcji czynników atmosferycznych:

1. model jonosfery - standardowo wykorzystywany jest model Klobuchar, w razie potrzeb możliwe jest wybranie bardziej złożonych modeli takich jak: ionofree, sbas, estymowany lub z wykorzystaniem zewnętrznego modelu ionex tec,
2. model troposfery - domyślnie wybrany jest model Saastamoinen, ale użytkownik może również wybrać model transmitowany przez satelity sbas lub model estymowany na podstawie obserwacji

Dodatkowo użytkownik może wpływać na metodę obliczenia nieoznaczoności dla sygnałów pochodzących z następujących systemów satelitarnych:

1. GPS - w trybie ciągłym (najmniej wrażliwy na fałszywe ustalenie nieoznaczoności) oraz w trybie utrzymania raz obliczonej wartości nieoznaczoności
2. GLONASS
3. BeiDou

Obliczenia i raporty

Naciśnięcie przycisku obliczeń (lub użycie skrótu Ctrl+O) powoduje, iż program analizuje wszystkie zaznaczone dane obserwacyjne i wyznacza wszystkie możliwe wektory GNSS (biorąc pod uwagę minimalny czas obserwacji oraz maksymalną długość wektora), wypisuje je w zakładce "Wektory GNSS", a następnie próbuje dokonać obliczeń z wykorzystaniem ustawionych parametrów. W wyniku obliczeń uzupełniane są dane o typ rozwiązania, składowe wektora zrzutowane na poszczególne osie układu współrzędnych (geocentrycznych) oraz ich błędy średnie. Jeśli typ rozwiązania jest typu fixed, co oznacza że wyznaczono całkowitoliczbową wartość nieoznaczoności, wektor zostaje automatycznie zaznaczony np. w celu późniejszego eskportu do wyrównania. Wektory które nie zostały poprawnie obliczone można zostawić nie zaznaczone, albo usunąć z wykorzystaniem ikonki "-".

Po wykonaniu obliczeń, możliwe jest wygenerowanie raportu który zawiera podstawowe informacje o danych obserwacyjnych oraz obliczone wektory z charakterystyką dokładnościową.

Baza anten

Dostępne modele anten użytkownik może przeglądnąć w zakładce "Anteny". Ponieważ lista anten jest dość długa, użytkownik może wyszukać model anteny z wykorzystaniem pola edycyjnego znajdującego się nad listą anten. Jeśli użytkownik posiada antenę której brak w bazie programu, a znane są jej parametry kalibracyjne w formacie pliku ATX możliwa jest ręczna modyfikacja pliku "igs14.atx" znajdującego się w podkatalogu "BIN" programu C-GEO.

Wyrównanie wektorów

Po obliczeniu składowych wektorów łączących dwa odbiorniki GNSS należy przeprowadzić wyrównanie ścisłe całej sieci geodezyjnej. Wyniki obliczenia wektorów można przenieść do modułu wyrównania sieci 3D na 3 sposoby:

• zapisać zadanie wyrównania 3D aby później otworzyć je w module
• automatyczne otworzenie modułu wyrównania 3D wraz z wczytanymi danymi z otwartego okna modułu "Wektorów GNSS"

• w module wyrównania można dokonać importu zadania modułu "Wektorów GNSS", dzięki czemu można wyrównać łącznie wyniki obliczeń zapisanych w kilku plikach