Hoe en wat doen surveyers met gpd? - Leerzame pages en documenten

[Prof. Y. Lupardi]

Zoekend naar de gevolgen van wat de heren Lambert en Hayfort gedaan hebben kwam ik hetvolgende document tegen van de European Petroleum Survey group:

http://www.ihsenergy.com/epsg/guid7.pdf

Hierin wordt (Engels) van alles uitgelegd over Coordinate Conversions and Transformations including Formulas. Een greep uit de inhoud:

Map Projection (Coordinate Conversion) Formulas

1.4.1 Lambert Conic Conformal

1.4.2 Lambert Conic Near-Conformal

1.4.3 Krovak Oblique Conic Conformal

1.4.4 Mercator

1.4.5 Cassini-Soldner

1.4.6 Transverse Mercator

1.4.7 Oblique Mercator

1.4.8 Stereographic

1.4.9 New Zealand Map Grid

1.4.10 Tunisia Mining Grid

1.4.11 American Polyconic

1.4.12 Lambert Azimuthal Equal Area

1.4.13 Albers Equal Area

1.4.14 Equidistant Cylindrical (Plate Carrée)

[Prof. Y. Lupardi]

Zo goed als iedere natie in de Welvarende Wereld heeft inmiddels een nationaal referentie netwerk voor accurate GPS metingen voor iedereen. De USA heeft CORS(Continuously Operating Reference Stations), de Zweden hebben SWEPOS, de Duitsers doen het met SAPOS en wij hier hebben AGRS.

Veelal blijft de service beperkt tot de mogelijkheid van downloaden van data via het internet (tegen betaling voor commercieele bedrijven in ons land en gratis voor wetenschappelijk onderzoek) waarna de gebruiker via postprocessing zijn punten tot op de paar centimeter kan plaatsen. Een en ander natuurlijk afhankelijk van de afstand tot het basistation.

Nu Galileo gaat komen is het dus niet zo gek om een Europeees Netwerk te hebben. En dat is er al gedeeltelijk: EUREF. Maar ja, sommige landen hebben hun download aanbod gewoon vrij voor iedereen gesteld maar anderen blijven geld vragen.

Dan zijn er nog netwerken die grote organisaties (in Duitsland heb je Ruhrgas met een landelijk dekkend netwerk (ascos) b.v. vanwege zijn gaspijpen) of landmeetbedrijven zelf opzetten en onderhouden.

Bij mij in de buurt b.v. houdt http://www.lnrglobalcom.nl/site/general LNR er ruim tien stations op na.

 

Maar in deze tijden wil men direct resultaten zien. Landmeters willen GPS met RTK en dan is óf een GSM mobieltje met GPRS datapakketten gewenst óf een radioverbinding.

Maar het probleem is (dat speelt met postprocessing niet zo) dat het voor RTK niet zo gestandariseerd is. Aansluiting van de diverse netwerken aan elkaar is niet zonder meer mogelijk. Leica gebruikers hebben een Leica netwerk met Leica referentiestations, Leica protocollen enz. Hetzelfde heb je met Topcorn, Trimble, Thales, Ashtech enz.

Neem het voorbeeld van Ruhrgas met ascos netwerk. Je kunt daarmee alleen maar cm-precisie halen als je RTK installatie VRS en FKP correcties kan aannemen. En dat kan niet iedereen.

Het Duitse SAPOS netwerk (van de staat) heeft zijn stations zo om de 50 km staan over geheel Duitsland waarmee je een nauwkeurigheid van 5 cm haalt en als je dichtbij bent (

Bij Ashtech hebben ze tegenwoordig Internet Enabled Continuous Geodetic Reference Stations die 5 users tegelijk via TCP-IP kan voorzien van data. En als je dus in het veld loopt met je rover-station dan kan je met een mobieltje die internet-geschikt is je data binnen krijgen. Moeten de stations in het Europese netwerk ook deze mogelijkheid gaan bieden?

Met andere woorden: hoe zorg je dat je in de toekomst niet komt te zitten met een outmoded 2-de rangs netwerk?

 

De laatste jaren is er ook vooruitgang geboekt met 'Virtual Reference Stations'. O.a. in Delft wordt ermee geëxperimenteerd. Uit de gegevens van diverse basisstations (of afstanden van zo'n 50 km van je vandaan) wordt berekend wat een station zou ontvangen als die op een positie bij jouw in de buurt zou staan. Zou later 'virtuele stations maken' een functie van het netwerk moeten zijn?

 

Al met al: er komt steeds meer behoefte aan integratie en koppeling van stations; regionaal, nationaal en Europees. Het is dwaasheid on b.v. in de randstad drie netwerken te hebben van drie firma's; eentje met Leica, eentje met Trimble e.d. Als ze nu elkaars stations konden gebruiken zou dat stukken schelen in hun kosten.

En er is inmiddels software om hele grote realtime reference stations netwerken met heel verschillende apparatuur toch voor de gebruiker als reciever independent voor te stellen.

Maar er is 1 hele strikte regel voor iedereen die wil meedoen: men moet accoord gaan met de verplichting om Galileo signalen te gaan gebruiken (als die er zijn).

 

Het heeft niets met bovenstaande te maken maar neuzend bij http://www.thalesnavigation.com/en/news/re...ease.asp?id=238 Thales vond ik een tekst over geocaching en trash-in/out day. Hoe ze daar op komen? Gewoon omdat ze de eigenaar zijn van Magellan.

[Prof. Y. Lupardi]

Lezend over de Japanse QZSS ( een extra stel satellieten die de GPS aanvullen) kwam ik wat statistieken tegen over GPS in Japan.

Vanaf 1993 zijn er 9,6 miljoen auto-navigatie units met GPS verkocht. Ieder jaar is de omzet aan nieuwe units ongeveer 2 miljoen (4 miljoen nieuwe auto's per jaar), stijgend naar 2,7 miljoen.

Dan hebben we nog mobieltjes in Japan die GPS aan boord hebben (zijn wij in Europa nog niet aan toe?). Er zijn er 3,8 miljoen van in gebruik (op een totaal van 70 miljoen).

Op bootjes (maritiem) zijn er 10.000 in gebruik en als de spoorwegen moderniseren dan komen er daar 30.000 units in gebruik.

Het aantal GPS referentiestations die vooral gebruikt worden voor tijdpulsen (CDMA telecommunicatie) bedraagt 9000.

Het gebruik van GPS door landmeters is niet zo geweldig groot. Er zijn zo'n 3000 professionele ontvangers in gebruik. Het Japanse GeoNet van het Geographical Survey Institute GSI bestaat uit 1200 referentiestations waarmee de voordurende bewegingen van de bodem worden gemeten. Japan beweegt nog al veel namelijk.

[Prof. Y. Lupardi]

Willen wij weten waar we precies met onze GPS staan dan is het ook nodig om te weten waar de satellieten zijn. Daarvoor zijn baangegevens nodig of met een mooi woord: ephemeriden. Deze baangegevens worden door de satelieten zelf uitgezonden (Broadcast Ephemeris) en zo kan je GPS gaan uitrekenen (Kepler wetten) waar de satelliet is op een moment. Sinds de laatste golfoorlog wordt iedere dag een nieuwe ephemeris samengesteld uit de gegevens van een aantal observatiestations.

En hoe nauwkeurig is het? Ongeveer 260 centimeter en de kloknauwkeurigheid is 7 nanoseconden.

Ik heb me altijd erover verbaasd dat zo'n grote afwijking maar zo weinig in je eigen landmeter-positie doorwerkt (je baseline). De oplossing zit in de wiskunde. De bijdrage van de fout is de verhouding tussen de lengte van de baseline en de afstand naar de satelliet maal de fout. Een rekenvoorbeeld: baseline is 10 km, satelliet op 20.000 km en de fout is 260 cm. 10k/20.000k *2.6=0,1 mm

In voorgaande tijden kon de afwijking van de satellietpositie wel 20 meter zijn en dan zat je met een fout van 1 cm in dit voorbeeld.

Tegenwoordig zijn het eigenlijk alleen maar wetenschappers die de 'echte' satellietbanen willen hebben omdat ze met baselines van >50 km werken. Dat duurt dan een paar weken voordat alle gegevens over de satellietbanen zijn verzameld, bewerkt etc. Maar dan heb je ook klokcorrecties per 15 minuten, positie op 5 cm en klok op 0.1 nanoseconde

Dat ze zo nauwkeurig kunnen meten komt door verbeteringen in de klokken op aarde en de ontwikkeling van lasers waarmee ze speciale reflectoren op de satelieten kunnen aanstralen.

[Lex]

Inderdaad verbazingwekkend dat de onzekerheid in de satellietpositie maar zo weinig invloed heeft. Geldt dat eigenlijk alleen voor het werken met een basistation of ook voor een eenvoudige GPS?

 

Maar wat is een baseline? Ik heb geen idee. Het enige wat ik kan verzinnen is de afstand tot een basisstation, maar wellicht zit ik er helemaal naast.

 

Kan dat misschien uitgelegd worden?

 

10k/20.000k *2.6=0,1 mm

Nee hoor, zegt de muggenzifter, dat is ruim 1 mm.

Een hele orde van grootte meer, maar natuurlijk nog steeds verbazingwekkend weinig!

 

++ Lex ++

[Prof. Y. Lupardi]

Stel ik zet twee GPS onvangers ergens neer en die gaan gelijktijdig meten. Na afloop ga ik die gegevens bewerken - postprocessing heet dat - en kan zo heel precies de afstand tussen beide antennes berekenen. Dat is een baseline. En het leuke is: je kan ook de richting uit de data halen.

Ik denk, het experiment is nog niet gedaan, dat met 2 stuks GPS12 op zo'n 10 kilometer afstand van elkaar ik tot op de halve meter kan meten wat de afstand is. Met een (1) echt ontvangststation lukte het me tot op zeg 20 cm over 15 km.

De vraag is: hoe erg werkt die fout door als je een stand-alone positie maakt?

Bij onze handhelds is de grootte-orde gelijk aan die van alle andere technische foutenbronnen zoals : de hik van het oscillator kristal en zijn temperatuur.

En met zijn allen zijn die ongeveer 30 procent van de fout. De rest is de ionosfeer.

Dus ik zou zeggen: een paar decimeter is die fout zeker wel. Maar niet zo groot dat het zinnig is om er wat tegen te doen.

[Lex]

Dus als ik het goed begrijp is een baseline de verbindingslijn van twee ontvangers waar van beide geen uitgemeten positie bekend is. De lengte en richting van die baseline kunnen met postprocessing zeer nauwkeurig worden bepaald, maar de exacte positie van de baseline is dus onbekend.

De onzekerheid in de satellietpositie (2,6 m) werkt hierin wel volledig door.

Maar door in het netwerk een uitgemeten punt op te nemen kan van alle punten de positie met grote nauwkeurigheid worden bepaald.

 

Graag correctie als deze samenvatting niet juist is.

++ Lex ++

[Prof. Y. Lupardi]

Zijn er nu veel referentie stations in ons land?

Er is een lijst van providers te vinden bij http://www.geo.tudelft.nl/mgp/cors/ en daar zie je dat er voor de Betuwe lijn iets speciaals is opgezet.

Leuk is het kaartje van Hans van der Marel op http://www.geo.tudelft.nl/mgp/cors/gpsmapsm.gif waar je ze allemaal ziet.

 

In de USA hebben ze natuurlijk veel meer. Daar komen er 6 stations per week bij op het moment. En het leuke is: voor certificering is het onontkoombaar om mee te doen aan het nationale CORS netwerk. http://www.ngs.noaa.gov/CORS/

Daar staat "NGS checks positional coordinates monthly" en "Participant makes associated GPS data publicly available in RINEX format (30 days minimum on-line)". Het is een soort uitruil waarbij in ieder geval de postprocessing data kostenloos iedereen ter beschikking komt.

Maar die CORS heeft nog een openbare dienst: OPUS. Daar stuur je je data heen voor postprocessing en vaak nog dezelfde dag krijg je een rapport terug. Zie

http://www.ngs.noaa.gov/OPUS/Solutions.html

 

En veel dingen die in de USA gebeuren waaien altijd over naar hier toe. En ja, er zijn indicaties dat ze hier dezelfde kant op gaan, te lezen uit opmerkingen als "Stations worden vaak gedeeld met andere netwerken (AGRS.NL, EPN, IGS) of zijn/worden in (bilaterale) samenwerkings verbanden opgezet. "

Maar voorlopig zullen we het als amateurs moeten doen met AGRS stations: "ftp-server ftp://agrs3.geo.tudelft.nl voor uurlijkse en dagelijkse RINEX files (t.b.v. automatische verwerking) ALLEEN VOOR ONDERWIJS EN ONDERZOEKS DOELEINDEN Aanmelding vereist "

 

Ik heb vorig jaar heel wat data opgezogen vanaf de Delftse server. Ik kwam nog een oud prijslijstje tegen voor de kosten bij commercieel gebruik: "Op verzoek kan data met een hogere sample rate worden geleverd. Kosten: Fl 1200,-/jaar plus Fl 1,-/minuut ".

En ik had tientallen series van 90 minuten.

[Prof. Y. Lupardi]

GPS in Japan: QZSS

Satellite Positioning System using Quasi-Zenith and Geostationary Satellites.

 

Kwa ligging op de wereldbol kan je in Japan ongeveer dezelfde ontvangstcondities rekenen als bij ons.

Maar Japan is vol met bergen en als het ergens een beetje vlak is dan staat het vol met hoge gebouwen. Dus een GPS in de auto in Japan valt bar tegen.

De situatie zou verbeteren als er wat hoog aan de hemel staande satellieten bij kwamen. Maar de USA staat niet te trappelen voor nog meer. Gezien de onverwacht lange levensduur van diverse satellieten zitten we met een volle bak zal ik maar zeggen.

Nu is er een heel vernuftige oplossing bedacht. Zet een stel GPS-satellieten in een langerekte elliptische baan met een omlooptijd van 24 uur en het baanvlak met een hoek met de evenaar (45 graden, misschien wel 53 graden in dit geval).

En als je dan die baan projecteert op onze aardbal wat zie je dan? Alsof de satelliet een 8-baantje trekt. Boven Japan zit die in het 'verre'deel van de ellips (dus is die lang zichtbaar) en komt die een eind boven de zuidelijke horizon te staan maximaal.

Berekeningen wijzen uit dat een paar extra satellieten een slok op een borrel schelen in stedelijke omgevingen.

In de zomer van 2004 hopen ze eruit te komen wie wat gaat doen en vooral waar het geld vandaan zal komen.

Wil je meer te weten komen of plaatjes kijken die e.e.a. illustreren, surf dan naar

http://www.gpsworld.com/gpsworld/article/a...il.jsp?id=61200