6 napos mérőgyakorlat tematika

6 napos mérőgyakorlat tematika

Alaphálózatok mérõgyakorlat BALATONKENESE

6 napos mérőgyakorlat tematika hét Ea/Gy Témakör 1. nap Délelőtt: Hallgatók fogadása, balesetvédelmi oktatás, műszervizsgálatok. Délután: Meghatározási terv készítése, IV rendű alappont meghatározás, mérés vasbeton mérőtoronyban. Mérési jegyzőkönyvek leadása. 2. nap Délelőtt: Toronymérés. Mérési jegyzőkönyvek leadása. Délután: Hosszúoldalú sokszögvonal mérése mérőállomással. Mérési jegyzőkönyvek leadása. 3. nap Délelőtt: Hosszúoldalú sokszögvonal mérése mérőállomással. Mérési jegyzőkönyvek leadása. Délután: Statikus GPS mérés. 4. nap Délelőtt: Statikus GPS mérés, RTK mérés. Mérési eredmények kiolvasása a műszerekből. Délután: Felsőrendű szintezés. Mérési jegyzőkönyvek leadása. 5. nap Délelőtt: Felsőrendű szintezés. Mérési jegyzőkönyvek leadása. Délután: GPS mérések feldolgozása. Számítás dokumentálása. 6. nap Délelőtt: IV. rendű vízszintes koordináták számítása, magasságmérés számítása. Megbízhatósági mérőszámok meghatározása. Számítás dokumentálása. Délután: Az elvégzett mérési és számítási munka dokumentálása műszaki leírásba összefoglalva. Műszaki leírás leadása. Mérőgyakorlati egyéni és csapat munka értékelése.

1-1

Óravázlat az Alaphálózatok mérőgyakorlat foglalkozásaihoz

1-2

1. feladat: Negyedrendű alappontsűrítés hosszúoldalú szabatos sokszögeléssel

1. feladat:

Negyedrendű alappontsűrítés hosszúoldalú szabatos sokszögeléssel

Feladat: Balatonkenese és Papkeszi községek külterületén IV. rendű alappontsűrítés végrehajtása hosszúoldalú szabatos sokszögeléssel. A IV. rendű alappontsűrítés munkaszakaszai közül az irodai előkészítést és tervezést, a szemlélést és kitűzést, továbbá az alappontok állandósítást már elvégezték, csupán egy- két sokszögpontot kell újra kitűzni, alapvetően a feladat a mérés és a számítás. A három kitűzött sokszögvonal egy csomópontban találkozik (1. ábra). A felhasznált alappontok között két magasponton: az 54-3072 számú Papkeszi református temlomtoronyban és a 44-1012 számú Sér-hegy vasbeton mérőtornyon kell méréseket végezni, ezért a feladat kiegészül a torony elmozdulásvizsgálatával és a nyugati toronyablakban létesített műszerálláspont koordinátáinak meghatározásával, továbbá a vb. mérőtorony külpontossági elemeinek meghatározásával.

Munkaszakaszok: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Toronymérés A toronymérés eredményeinek feldolgozása Vízszintes iránymérés és magassági szögmérés Távmérés Sokszögpontok koordinátáinak számítása Sokszögpontok magasságainak számítása

1. Toronymérés Délután a mérést a toronyablakban kell kezdeni. A mérőcsoport jeltárcsát állít az 543302 számú ponton és a Ny-i toronyablakban, cövekkel megjelöli a III és IV pontokat. A toronyablakból mérendő irányok: 44-1012 vb. mérőtorony és az 54-3302 jeltárcsa, majd ugyanabban a fordulóban, de az előzőektől elkülönítve a II, III és IV jeltárcsa. Az iránymérést egy fordulóban kell végrehajtani, ezután az 54-3302 számú pontra trigonometriai magasságmérés következik, szintén egy fordulóban. A műszer- és jelmagasságokat minden esetben meg kell mérni és fel kell jegyezni. A mérés befejezése után jeltárcsát állítanak a műszer helyére a toronyablakba, és a mérés az őrhálózati pontokon folytatódik. A toronyablakban végzett méréssel egyidőben a csoport másik fele az őrhálózati pontokon méri a 2. ábrán feltüntetett irányokat két fordulóban. A gömb alatti nyak két szélét külön-külön kell irányozni. Az iránymérés befejezése után a II, III és IV jelű pontokról trigonometriai magasságmérést végeznek a Ny-i toronyablakban létesített műszerállásponton elhelyezett jeltárcsára. Mindhárom őrhálózati pont (illetve a pontokon álló műszerek fekvőtengelyeinek) magasságát szintezéssel kell meghatározni a templom déli falában elhelyezett, 4071102 számú, falicsappal állandósított magassági alappontból kiindulva. Végül a II számú ponton felállított elektronikus mérőállomással mérni kell a III, II-III és II-IV jelű alapvonalak hosszait.

2-1

Óravázlat az Alaphálózatok mérőgyakorlat foglalkozásaihoz A helyszínen elvégzendő ellenőrzés A mért háromszögek belső szögeit ki kell számítani. A háromszögzárásoknak 20”-en belül kell lenni. Ellenőrizni kell, hogy minden műszermagasság illetve jelmagasság rögzítésre került-e.

Toronymérés és magaspont-levezetés a papkeszi templomtoronyban (54-3072)

IV III r

Ny y eg r-h 12 é S -10 44

O

ε

1

2

II

I

1. ábra

Kitűzési vázlat és meghatározási terv

54-3072

54-3302

1

54-1104 43

-2

0

01

54-3303

54-3301

FK

4401

Bö gre -he gy

4

0 3-2

2

101

2

Sér-hegy 44-1012

3 44-1012 20 4 3-

2. ábra

2-2

44-1102

44-1012/a

01

44-1103

1. feladat: Negyedrendű alappontsűrítés hosszúoldalú szabatos sokszögeléssel

2. A toronymérés eredményeinek feldolgozása A torony mozdulatlanságának ellenőrzése A 54-3072 számú templomtoronynak az azonosságát az őrpontokon végzett irányméréssel ellenőrizni kell. Az őrhálózatban végzett mérések felhasználásával először a II-központ (torony) közös oldal számítandó. A két háromszögből számított távolság eltérése 3 cm-nél nem lehet nagyobb. A továbbiakban a két eredmény középértékével kell számolni. Ezután össze kell hasonlítani az 1, 2, jelű szögek mért értékeit az őrhálózat létesítésekor mért értékekkel. Ki kell számítani a szögeltéréseket és a lineáris eltéréseket az ismert távolságok felhasználásával. Ha a számított lineáris eltérések bármelyike a 3 cm-t meghaladja, a torony koordinátáit módosítani kell, a változást a koordináta-jegyzékben át kell vezetni. A külpont koordinátáinak meghatározása Először a II-III-külpont (Ny-i toronyablak) és a II-IV-külpont háromszögek közös oldalának hosszát kell kiszámítani (II-külpont). A két háromszögből kapott távolság eltérése 3 cm-nél nem lehet nagyobb. A külpontossági elemeket alapvonalméréssel kell meghatározni. A II-III és a II-IV alapvonalak (bázisok) felhasználásával számítjuk a külpontossági elemeket: a külpontosság tájékozási szögét ( ε ), és a külpontosság lineáris mértékét, más néven a külpont-központ távolságát ®. A külpontossági elemek ( ε , r) meghatározása után, a külponton (toronyablak) végzett iránymérés eredményeit nem kell központosítani, hanem a külpont koordinátáit a központ (torony) koordinátáiból kell kiszámítani. A függetlenül számított két-két (y, x) koordinátapár eltérése 2 centiméternél nem lehet nagyobb. Végeredményként a koordináták középértékét kell elfogadni és bevezetni a koordináta-jegyzékbe. A külpont (toronyablak) magasságát három független trigonometriai magasságmérés eredményeiből kell számítani. A háromféleképpen számított magasság eltérése nem lehet nagyobb 2 cm-nél. Végeredményként a középértéket kell elfogadni és bevezetni a koordináta-jegyzékbe.

3. Vízszintes iránymérés és magassági szögmérés A mérést megelőzően a 44-1012 számú vasbeton torony műszerasztalára a központot fel kell vetíteni, valamint a betetőző gúlafő jelét le kell vetíteni. Meg kell határozni a gúlafő külpontosságát, továbbá meg kell mérni a műszerasztal és a kő felső lapja közötti távolságot. Ha a trigonometriai magasságméréskor a henger felső szélét irányozzuk, akkor meg kell mérni ennek magasságát a műszerasztal felett. Ha a trigonometriai magasságméréskor a középrúd felső szélét irányozzuk, akkor ennek a magasságát kell megmérni a műszerasztal felett. Vízszintes iránymérés és magassági szögmérés végrehajtása Az alábbi szabályok a „klasszikus” negyedrendű alappontsűrítésre vonatkoznak, ahol a mérést optikai-mechanikai teodolittal végezték és a mérések eredményeit kézzel írt mérési jegyzőkönyvbe rögzítették. - A mérést két fordulóban kell végrehajtani, 90o 11’ értékkel elforgatott limbusszal -

Kettőnél több irány esetén horizontzárást kell végezni. A záróirány és a kezdőirány irányértéke 4”-et meghaladó mértékben nem térhet el.

2-3

Óravázlat az Alaphálózatok mérőgyakorlat foglalkozásaihoz -

A két fordulóban mért irányértékek különbségei, a különbségek átlagától 4”-et meghaladó mértékben nem térhetnek el. A magassági szögmérési jegyzőkönyvben rajzilag ábrázolni kell a irányzás helyét. Magassági szögméréskor az indexhiba legfeljebb 10” lehet.

A gyakorlaton a hosszúoldalú szabatos sokszögelés mérését a Geodimeter 422LR tipusú elektronikus mérőállomással végzik a hallgatók. A mérőállomás minden mérési eredményt (vízszintes és magassági körleolvasás, térbeli ferde távolság, műszer és jelmagasság, valamint a pont száma és jele) automatikusan tárol a belső memóriájában (internal memory), következésképpen nem kell mérési jegyzőkönyveket vezetni a terepen. A Geodimeter 422LR hagyományos teodolitként is használható. Irányok egy távcsőállásban mérhetők, az irányvonal, az index és a fekvőtengely hibáinak automatikus kiküszöbölésével. Ha a szabályzatok két távcsőállásban való mérést írnak elő, természetesen az is elvégezhető. A toronymérést THEO O10A típusú optikai-mechanikai teodolittal végzik a hallgatók, a klasszikus mérésre vonatkozó szabályok szerint. A mérési eredményeket szögmérési jegyzőkönyvben rögzítik.

4. Távmérés A Geodimeter 422LR elektronikus mérőállomással a távmérés csak az I. távcsőállásban lehetséges. A II. és I. távcsőállásban mérve minden irányérték mindkét távcsőállásban tárolódik a műszerben. A mérés után minden érték regisztrálható távolsággal vagy anélkül.

5. Sokszögpontok koordinátáinak számítása A koordináták számítása előtt a mért térbeli ferde távolságokat redukálni kell. Mért ferde távolság redukálása a vízszintesre:

t v = t f sin z ahol: t v a vízszintes távolság tf a ferde távolság z a zenitszög Vízszintes távolság redukálása az alapfelületre (tengerszintre):  H  s = t v 1 − k  R  

ahol: s az alapfelületi hossz, Hk a vonal közepes tengerszint feletti magassága, R = 6 379 743 m az alapfelületi gömb sugara.

2-4

1. feladat: Negyedrendű alappontsűrítés hosszúoldalú szabatos sokszögeléssel Alapfelületi hossz redukálása EOV vetületre:

t=ms ahol: s az alapfelületi hossz m a hossztorzulási tényező 2

m = m0 + ex k + f∆x 2 + gx k

4

m0 =0,99993, a vetületi méretarány-tényező. Az EOV X koordinátáról át kell térni a x vetületi koordinátára: x = X – 200 000 m. xk =

x1 + x 2 ; 2

∆x = x 2 − x1

xk =

x1 + x 2 ; 2

∆x = x 2 − x1

e = + 1,228 553 *10-14 ; f = + 1,023 79 *10-15 ; g = +2,5 *10-29. A hossztorzulási tényező számításához a sokszögpontok előzetes koordinátáit használjuk, mivel a végleges koordináták még nem ismertek. A sokszögelési csomópont koordinátáinak számítása

A kezdőpontokon mért tájékozóirányokból kiindulva számítjuk a csomóponton mért tájékozóirány előzetes tájékozott irányértékét, amit felhasználunk az egyes sokszögvonalak szögzáróhibáinak elosztásához. Ha a csomóponton tájékozóirány nem mérhető, akkor a csomópontba csatlakozó leghosszabb sokszögoldalt használjuk erre a célra. Az egyes tájékozott irányértékek súlya: p =100/n, ahol n a törésszögek száma. A tájékozott irányértékek súlyozott középértéke (CSomópont Tájékozópont):

(δ )CST

=

Σ( pi (δ i )) Σp i

Az sokszögvonalak szögzáróhibái, az előző középérték felhasználásával: ∆ϕ i = (δ )CST − (δ i )CST

A szögzáróhiba megengedett értéke:

(∆ϕ i ) ≤ 5

n

ahol: n a törésszögek száma. A szögzáróhibát a törészögekre egyenlően kell ráosztani. A törésszögek javításai: vβ i =

∆ϕ i n

2-5

Óravázlat az Alaphálózatok mérőgyakorlat foglalkozásaihoz A javított törésszögekkel először a sokszögoldalak tájékozott irányértékeit számítjuk, majd a mért és redukált oldalhosszak felhasználásával a csomópontok előzetes koordinátáit. Mivel előzetes koordinátákról van szó, a közbenső sokszögpontok koordinátáit számítani (kiírni) - a beillesztett sokszögvonal előzetes számításához hasonlóan - nem kell. A csomópont végleges koordinátáit az előzetes csomópont koordináták súlyozott középértékeként kell számítani: YCS =

Σ( pi Yi ) Σp i

X CS =

;

Σ( p i X i ) Σp i

A súly: pi =

100 ΣT ΣTi + i mi Σm

ahol: Ti az i-edik sokszögvonal hossza km-ben mi az i-edik sokszögvonal oldalainak száma ΣTi és Σmi pedig a csomópontba befutó sokszögvonalak hosszának, illetve oldalak számának az összege.

A sokszögelési csomópont végleges koordinátáinak felhasználásával számítjuk a közbenső sokszögpontok koordinátáit. A hosszzáróhiba megengedett értéke:

(d ) = 6 + 4

Ti

cm

ahol: Ti az i-edik sokszögvonal hossza km-ben A koordináta számítások után minden sokszögponton a mért iránysorozatokat véglegesen tájékozni kell. Az irányeltérés megengedett értéke: (e ) ≤ 12 t másodperc, ahol t a távolság kilométerben. Kiszámítandó továbbá a vetületi síkra redukált és a számított távolságok különbsége. A távolságeltérés megengedett értéke: (E ) ≤ 4 t cm, t a távolság kilométerben. Az új pontok számított koordinátáit a koordináta-jegyzékbe be kell vezetni.

6. Sokszögpontok magasságának számítása A vízszintesre redukált távolságok valamint a trigonometriai magasságmérési eredmények felhasználásával számítjuk a szomszédos pontok magasságkülönbségeit. A magasságkülönbségek számításakor a földgörbület és a refrakió együttes hatását az

t2 (1 − k ) r= 2R összefüggés alapján számítjuk,ahol - a refrakció koefficiens értéke: k= +0,13 - a Földet helyettesítő gömb sugara: R= 6 379 743 m.

2-6

1. feladat: Negyedrendű alappontsűrítés hosszúoldalú szabatos sokszögeléssel Az oda-vissza mért magasságkülönbség akkor fogadható el, ha a két számított érték eltérése ≤ 20 t cm, ahol t a két pont közti távolság km-ben. A három ismert magasságú alappontból kiindulva az egyes oda-vissza mért magasságkülönbségeket felhasználva a csomópont előzetes magasságait számítjuk. A csomópont végleges magasságát az előzetes csomópont magasságok súlyozott középértékeként kell számítani.

M CS

ahol: -

 100  Σ 2 M i  T  =  i  100  Σ 2  T   

Mi az i-edik magassági vonalból számított csomópont magassága Ti az i-edik sokszögvonal hossza km-ben.

A magassági csomópont végleges koordinátáinak számítása után az egyes magassági sokszögvonalak számítása következik. A magassági záróhiba vonalanként megengedett 100 értéke ∆ = T cm. n ahol: -

T a sokszögvonal hossza km-ben n a sokszögoldalak száma.

A magassági záróhibát az egyes oldalak magasságkülönbségeire az oldalhosszak négyzetének arányában kell elosztani. Az egyes magasságkülönbségek javításai mv =

ahol: -

∆m * t i Σt i

2

2

∆m a vonal magassági záróhibája ti az i-edik oldal hossza 2

Σt i az oldalhosszak négyzetének összege.

Az új pontok számított magasságait a koordináta-jegyzékbe be kell vezetni. Az irányok tájékozása

A számítás végrehajtásához meg kell adni az ismert pontokról az ismeretlen új pontokra menő irányok tájékozott irányértékét. Ezeknek az irányoknak kétféle tájékozását végezhetjük el: a pont koordinátáinak számításához használt előzetes tájékozást és a pont már kiszámított koordinátáiból meghatározott végleges tájékozást. Az előzetes tájékozás végrahajtása attól függ, hogy az újonnan meghatározandó pontokon is végeztünk-e szögméréset vagy sem. Ha az új ponton nem végeztünk szögmérést, akkor az ismert álláspontokon végzett iránymérés eredményét –az irányok hoszzának figyelembe vételével – végezzük el a

2-7

Óravázlat az Alaphálózatok mérőgyakorlat foglalkozásaihoz középtájékozási szög kiszámítását, majd ezt hozzáadva az egyes mért irányok irányértékeihez, számítjuk az egyes irányok tájékozott irányértékeit. Ha azonban a tájékozni kívánt irányt az ismert (meghatározó) alappontokról is és az új (meghatározandó) pontról is mértük (oda-vissza mérést végeztünk), az előzetes tájékozást az oda-vissza mért irányok felhasználásával kell végezni. Az ismert (adott vagy meghatározó) alapponton végzett mérésből, kiszámítjuk a tájékozott irányértéket, majd ezeket az értékeket 180ş–kal megváltoztatjuk (180ş-ot hozzáadunk vagy levonunk). Ezt az értéket külső tájékozott irányértéknek nevezzük. Ezekből a külső tájékozott irányértékekből le kell vonni a meghatározandó új pontról visszamért megfelelő irányok irányértékeit és az így kapott egyes tájékozási szögekből – a távolság figyelembevételével – kell középtájékozási szöget számítani. Ezt a középtájékozási szöget hozzáadva a meghatározandó ponton visszamért irányok irányértékeihez, a belső tájékozott irányértékeket kapjuk. Az új pont számításához a külső és belső tájékozott irányértékek középértékének középértékét fogadjuk el a számításhoz felhasználandó előzetes tájékozási értékként.

Beadandó munkarészek -

Meghatározási terv Mérési és számítási jegyzőkönyvek illtve dokumentációk Műszaki leírás

Felhasznált irodalom

-

-

2-8

Krauter András: A „Felmérések” elnevezésű mérőgyakorlat alappontsűrítéssel foglalkozó részének mérési és számítási programja (tervezet), Budapest Németh Gyula - Busis György: Alappontsűrítés. EFEFFFK jegyzet, Székesfehérvár, 1993 Papp Erik Geodéziai alaphálózatok mérőgyakorlat segédlet kézirat, Budapest, 2003 Szabályzat az országos negyedrendű vízszintes alappontok létesítésére MÉM OFTH Budapest, 1977 A3 Szabályzat az országos negyedrendű vízszintes alappontok létesítésére MÉM OFTH Budapest, 1980.

2. feladat: Felsőrendű szintezés

2. feladat:

Felsőrendű szintezés

A felsőrendű szintezést a mérőtelep B épületének nyugati falába beépített magassági falicsap és az Árpádkút forrás lépcsőjében elhelyezett szintezési gomb között kell elvégezni. A méréseket napfelkelte után fél órával lehet megkezdeni, de legkésőbb hat órakor. A méréseket az alábbi műszerekkel kel végezni: - Wild N3 libellás szintezőműszer, - Ni 007 kompenzátoros szintezőműszer, - Na 3003 kompenzátoros, kódleolvasású szintezőműszer. A szintezés megkezdése előtt a szintezési szakasz kötőpontjait állandósítani kell (Hilti szegekkel) és ki kell mérni a műszerálláspontok helyét a kötőpontoktól egyenlő távolságra, majd festéssel megjelölni. A szintezést oda-vissza irányba kell műszerernyővel kell védeni a napsütés ellen.

végezni,

a

libellás

szintezőműszert

Az oda-vissza szintezés megengedett kilométeres középhibája: mkm= 1.2 * √ L [mm]

3-1

3. feladat: Alaphálózati GPS mérések

3. feladat:

Alaphálózati GPS mérések

Az alaphálózatok mérőgyakorlat keretében a hallgatók a hosszúoldalú sokszögelés esetén használt hálózatot GPS mérési technikákkal is meghatározzák. A GPS mérések célja, hogy bemutassuk a különféle GPS helymeghatározási technikák közül azokat, amelyek alaphálózatok létrehozására, azok fejlesztésére felhasználhatóak. Az alaphálózatok létrehozásakor, fejlesztésekor a pontossági előírások és igények behatárolják az alkalmazható GPS technikákat. Ezért jellemzően két GPS helymeghatározási technikát mutatunk be, az egyik az utófeldolgozott statikus helymeghatározás, míg a másik a valós idejű kinematikus (real-time kinematic) helymeghatározás. 1.1 A gyakorlatokhoz felhasznált GPS vevők, és azok rövid használati útmutatója 1.2 Trimble 4000 SE/SSI 1.3 Trimble 4600 1.4 Leica SR500 1.5 Topcon HiperPro

Statikus GPS mérések A mérések időszükséglete: 2 félnap A feldolgozás időszükséglete: 1 félnap A statikus mérések végrehajtása

Utófeldolgozott statikus GPS mérések esetén relatív helymeghatározási technikát alkalmazunk, amely segítségével első lépésben a hálózat azon pontjai közötti vektorok (bázisvektorok, bázisvonalak) adatait határozzuk meg, amelyeken GPS vevőket helyezünk el. A rendelkezésre álló vevőpark felhasználásával törekszünk arra, hogy minél több vevő mérjen egyidejűleg a hálózatban, így le lehet rövidíteni a hálózat észleléséhez szükséges időt. A gyakorlat előtt ismertetésre kerülnek a mérésekhez felhasznált GPS vevők. A vevők megismerése után a hálózatmérést a hallgatókkal együtt tervezzük meg. A tervezés során ki kell emelni a következő szempontokat: - A hálózat geometriája (törekedjünk arra, hogy a meghatározandó pontok lehetőleg ne legyenek a hálózat széleihez közel) - A mérőcsapatok szállításának megoldása (átállási idő becslése) - A mérési időszükséglet (egy frekvenciás műszerek használata esetén javasoljuk a 30 perc + 5perc/km, kétfrekvenciás műszerek esetén a 20 perc + 2 perc/km „ökölszabályt”). - A bázisállomás(ok) elhelyezésének kérdése - A GPS antennák elhelyezésének kérdéseit (tájolás, fáziscentrum külpontosság, antenna-magasságok mérése, mérések külponton) - A műszerek paramétereinek beállítása (10 fokos kitakarási szög, 15 másodperces integrálási idő) - A mérőgyakorlat időkorlátai miatt sem a statikus, sem az RTK mérések esetében nem vizsgáljuk a műholdgeometria hatását. Mindezek ellenére a feldolgozáskor a hallgatók figyelmébe ajánljuk az ehhez szükséges szoftvereket.

3-1

Óravázlat az Alaphálózatok mérőgyakorlathoz A GPS mérések tervezésének végeredményeképpen egyrészt egy olyan táblázatot kell összeállítanunk, amelyben minden csoporthoz hozzárendeljük a: - Felhasznált GPS vevőt, - A mérési intervallumok definícióját (session), - A mért pontot. Másrészről készítenünk kell egy vázlatot a mért hálózatról, hogy leellenőrizhessük, hogy minden szükséges vektort megmérünk-e az alkalmazott mérési programmal, illetve azért is, hogy egyértelmű legyen, hogy melyik csoport a hálózat mely pontján észlel az adott időpontban. Az 1. táblázatban a mérési intervallumok definíciójára láthatunk egy példát, míg az X. ábra a mért vektorokat mutatja be a 2007. évi gyakorlat során végzett mérések alapján. Csoport / Műszer 5 4 3 2 1 Leica Trimble Topcon Topcon Leica 4000 2 1 2 1 SSI 9.00-9.35 1 CS T SER 3 10.00-10.35 2 CS T SER H 11.00-11.35 PAP 3 T SER H 15.00-15.35 PAP ? T 2 ? 1. táblázat: Mérési terv a statikus GPS mérésekhez Mérési intervallum

6 Trimble 4600 H 1 CS -

X. ábra A statikus GPS mérésekkel mért hálózat A statikus mérések elvégzéséhez minden mérőcsapatnak az alábbi felszerelésre van szüksége: - 1 db Wild műszerállvány v. pillértalp - 1db műszertalp + csonk - 1 db GPS vevő + antenna - 1db adapter (ha nem a vevőhöz tartozó gyári műszertalpat használjuk) - 1db zsebszalag v. mérőeszköz az antennamagasság meghatározásához

3-2

3. feladat: Alaphálózati GPS mérések -

cövek, kalapács, mérőállomás, prizma bottal (amennyiben külponton történik a mérés) rádió jegyzőkönyvek (lsd. X. melléklet)

A mérések elvégzése után az irodai feldolgozás előkészítéseként kiolvassuk a rögzített adatokat, majd elvégezzük a szükséges konvertálásokat is RINEX formátumba. Ezeken felül a hallgatók elkészítenek egy összesítő táblázatot, amely tartalmazza a mérési időket, a műszerek és az antennák adatait, a fájlneveket illetve az antennamagasságokat. Az összesítő táblázat megtalálható az X. mellékletben. A statikus mérések feldolgozása

A statikus mérések feldolgozása bármelyik rendelkezésre álló feldolgozóprogrammal történhet. Mivel a tárgy keretében elsősorban a Trimble Geomatics Office (TGO) feldolgozóprogramot használjuk, ezért a fejezetben található ábrák mindegyike erre a szoftverre vonatkozik. A statikus mérések feldolgozásának előkészületeként már a mérési program során elkészítettük a feldolgozószoftver által megkívánt adatokat. Abban az esetben, ha a feldolgozószoftver közvetlenül fogadja a műszer által rögzített fájlokat, akkor nem történik konverzió. Abban az esetben azonban, ha a műszer adatait nem tudjuk közvetlenül beolvasni, akkor azokat RINEX formátumba kellett konvertálnunk. Ennek eredményeképpen minden észlelési intervallumra és mért pontra rendelkezésünkre áll az észlelési fájl gyári vagy RINEX formátumban. A statikus GPS mérések feldolgzását mindig egy projekt létrehozásával kezdjük meg. A projekt létrehozásakor be kell állítanunk néhány fontos paramétert. Ilyen például az alkalmazott mértékegységek (méter), az alkalmazott koordináta-rendszer (EOV), az alkalmazott geoid modell (nincs). Geoid modellt azért nem alkalmazunk a feldolgozás során, mivel a feldolgozó szoftverekben található geoid modellek jellemzően globális geoid modellek, így azok nem tudják az általunk megkívánt pontosságot biztosítani. Ezt követően az adatok importálását kell elvégeznünk. Az adatok importálását a TGO szoftver esetében külön kell elvégeznünk a gyári formátumban rendelkezésünkre álló fájlokra (.DAT) és a RINEX formátumú fájlokra. Az importálás során a TGO egy táblázatban megjeleníti az egyes fájlok adatait (mérési idő, műszer, antenna, antennamagasság, stb.). Az adatok kiolvasásakor elkészített összesítő táblázat alapján ellenőrizzük le az itt szereplő jellemzőket, és javítsuk őket, amennyiben az szükséges. Az adatok importálásának befejezése után a képernyőn megjelennek a mért bázisvonalak és az észlelt pontok. A GPS mérések feldolgozása során a hálózat egyik pontját megkötjük. Ezt célszerűen a három felhasznált alappont közül választjuk ki. A kiválasztott alappontra kattintva hozzáadunk az alapponthoz egy EOV koordinátát, illetve beállítjuk, hogy azokat alappontkoordinátaként használja tovább a program. Miután ezzel végeztünk elkezdődhet a bázisvonalak feldolgozása. A bázisvonalak feldolgozása során ki kell térnünk a ratio, reference variance és az RMS mérőszámokra, illetve az egyes megoldási típusokra (Iono-free fixed, L1 fixed, L1 float, stb.) Amennyiben a bázisvonalak között olyat találunk, ahol csak ún. float megoldást kaptunk, vagy a ratio érték túl alacsony, illetve a reference variance túl nagy, akkor meg kell kísérelnünk a rögzített mérési eredmények szűrését. A Timeline funkció segítségével 3-3

Óravázlat az Alaphálózatok mérőgyakorlathoz lehetőségünk van arra, hogy a magas zajjal vagy ciklusugrásokkal terhelt méréseket kikapcsoljuk. Így javíthatjuk a bázisvonalak feldolgozásának minőségét. A bázisvonalak feldolgozása után elvégezhetjük a hálózatméréseink ellenőrzését a háromszögzárások vizsgálatával. A háromszögzárások már nem csak a GPS méréseket terhelő hibák hatását, hanem pl. a pontraállási hiba hatását is tartalmazzák. Annak érdekében, hogy a pontraállási hiba hatását csökkenteni tudjuk, kiigazított optikai vetítővel ellátott műszertalpakat használunk, és a pontraállást minden mérési intervallumban újra elvégezzük. Amennyiben a háromszögzárások vizsgálata során nem találtunk hibás bázisvonalat, akkor elvégezhetjük a hálózat kiegyenlítését. A hálózat kiegyenlítése során még mindig csak egy pontot tartunk megkötve annak érdekében, hogy a hálózatot ne torzítsa el a kerethiba. A kiegyenlítést a WGS-84 koordinátarendszerben végezzük el. A kiegyenlítés végeredményeként a hálózatméréseink ellentmondásait a legkisebb négyzetek módszerének segítségével oldottuk fel. Ez azonban még nem jelenti azt, hogy megkaptuk volna a hálózati pontok végleges EOV koordinátáit. A projekt létrehozásakor ugyan kiválasztottuk a hazai EOV vetületi rendszert, mint koordinátarendszert, ez azonban a TGO esetében egy egységes országos transzformáción alapul, amelyet javítottak a transzformációval kapott ellentmondások interpolációjával. Tapasztalataink szerint ez a koordinátarendszer mintegy 2-5 cm-es maradék ellentmondással jellemezhető, de ez az érték helyenként ennél nagyobb is lehet. Annak érdekében, hogy az országosan egységes transzformációval elérhetőnél megbízhatóbb eredményeket kapjunk, lokális transzformációt hajtunk végre. A lokális transzformációt a GPS Site Calibration menüpont segítségével végezzük el. Itt meg kell adnunk a WGS-84 és az EOV rendszerben adott közös pontok koordinátáit, melyek felhasználásával a transzformáció elvégezhető. A közös pontok kiválasztásához – amennyiben az idő engedi - több megoldást is összehasonlíthatunk: - Annak érdekében, hogy a hosszúoldalú sokszögeléssel összehasonlítható eredményeket kapjunk, közös pontként a 3 felhasznált alappontot használhatjuk fel. - Közös pontként felhasználhatjuk a környező OGPSH alappontokból néhányat. Az így elvégzett transzformáció összehasonlítható a FÖMI/KGO által készített – és hivatalos transzformációs eljárásnak tekinthető - (EHT)2 program eredményeivel. A vízszintes koordináták meghatározása után át kell térnünk a magasságok meghatározására. Ehhez a tanszéken fejlesztett GeoINT programot használjuk fel, amely lokális geoidmegoldások felhasználásával állítja elő a pontbeli geoidunduláció értékét. A Balti alapszint feletti magasságok előállításához első lépésben a TGO kiegyenlítési jelentése alapján gyűjtsük ki a pontok geodéziai koordinátáit (Φ,Λ), majd a GeoINT program segítségével határozzuk meg a geoidunduláció értékét (N) az egyes pontokban. Ezt követően az ellipszoidi magasság (h) ismeretében a Balti alapszint feletti magasság (H) előállítható az alábbi egyszerű összefüggéssel:

H =h−N . Beadandó munkarészek

A statikus GPS mérésekkel kapcsolatban az alábbi munkarészeket kell beadni: - Csoportonként: 3-4

3. feladat: Alaphálózati GPS mérések -

-

Hálózat kiegyenlítésének eredményei (Network Adjustment Report) Transzformációs paraméterek és ellentmondások (Site Calibration Report) Pontok EOV koordinátái és ellipszoid feletti magasságai (TGO-ból) Számított geoidundulációk és Balti alapszint feletti magasságok Az összes meghatározott koordináta egy közös összefoglaló táblázatban (kiegyenlítésből származó Φ, Λ, h; YEOV, XEOV, H, N) Egyénenként: - Műszaki leírás a mérés és a feldolgozás végrehajtásáról, valamint a kapott eredmények értékeléséről

Valós idejű kinematikus (RTK) mérések A mérés időszükséglete: 1 félnap A feldolgozás időszükséglete: 1 félnap Az RTK mérések nagy előnye a statikus mérésekkel szemben, hogy csak minimális utólagos feldolgozást igényelnek. Így a hétköznapi gyakorlatban egyre többen alkalmazzák a technikát alappontok meghatározására is. A program célja, hogy bemutassuk a technika alkalmazhatóságának lehetőségeit és korlátait az alaphálózatok fejlesztésében. Mivel napjainkban már adottak a feltételek a hazai aktív hálózat felhasználására, ezért alapvetően két különböző mérési technikát fogunk alkalmazni: - RTK mérések saját bázissal - RTK mérések hálózati korrekciókkal A mérések végrehajtásának sajátosságai

Annak érdekében, hogy az alaphálózatoktól elvárható pontosságot biztosítani tudjuk az RTK technikával, a következőkre különös figyelmet kell szentelnünk. Transzformáció

Mivel az RTK rendszerek alapvetően WGS-84 koordinátákat határoznak meg, így azokat transzformálnunk kell az általunk kiválasztott vetületi rendszerbe. Ezt az RTK rendszerek beállításával el tudjuk érni. A mérések előkészítése során létrehozunk egy lokális transzformációs paramétersort a környező OGPSH pontok segítségével. Ez a lokális paramétersor fogja biztosítani, hogy a meghatározott koordinátáink az országosan egységes transzformációnál pontosabban illeszkedjenek a vízszintes alaphálózatunkba. Mérési idő tervezése

RTK méréseknél (különösen kizárólag GPS holdak felhasználása és városi környezet esetén) fontos, hogy a mérést mikor hajtjuk végre. Ezért megismertetjük az RTK mérések időbeli ütemezésének kérdéseit. Ehhez bármilyen mérés-tervezésre alkalmas szoftvert felhasználhatunk. A tervezés során figyelembe vesszük a kitakaró objektumok elhelyezkedését és azok kitakaró hatását is. Pontraállás

Alaphálózati méréseket nem végezhetünk a mozgó vevőhöz tartozó mérőbot segítségével, hiszen annak hossza miatt az antenna jelentős elmozdulásokat szenvedhet. Ezért minden állásponton a vevőket műszerállványon helyezzük el, így biztosítva azok

3-5

Óravázlat az Alaphálózatok mérőgyakorlathoz mozdulatlanságát. A pontraállás hatásának csökkentésére minden ponton legalább két észlelést végzünk, melyek között a pontraállást megismételjük. Antennák fáziscentrumának külpontossága

Hagyományos RTK méréseknél nem szokás az antennák külpontosságának a figyelembe vétele. Alaphálózati méréseknél azonban ügyeljünk arra, hogy az antennákat mindig észak felé tájoljuk, hogy az antennák fáziscentrumának korrekcióját a feldolgozó modulok helyesen vehessék figyelembe. A műholdgeometria hatása

Alappontmeghatározás esetén az RTK méréseket minden ponton legalább kétszer, lehetőleg eltérő műholdgeometria mellett kell elvégeznünk. Ezért a hálózat egyes pontjain kétszer végzünk észleléseket, oly módon, hogy az észlelési sorrend ne változzon. A hálózati kerethibák hatása / helymeghatározás ellenőrzése

A hálózati kerethibák hatásának csökkentése érdekében a mozgó vevőnek nem csak a meghatározandó alappontokon, hanem a hosszúoldalú sokszögeléshez felhasznált összes alapponton észlelnie kell. Így a mérések feldolgozása során egy helyi transzformációval elérhetjük, hogy eredményeink konzisztensek legyenek a hosszúoldalú sokszögeléssel kapott eredményekkel. A felhasznált alappontokon történő észlelés ahhoz is segítséget nyújthat, hogy ellenőrizni tudjuk az RTK helymeghatározást. A mérések elvégzése

A mérések előkészítése során elvégezzük a mérések tervezését a kitakaró objektumok figyelembevételével, valamint meghatározzuk a felhasználandó transzformációs paramétereket. A méréseket oly módon hajtjuk végre, hogy felállítunk legalább 1 rádióval ellátott bázisállomást a felhasznált alappontokon, majd a mozgó vevővel egyenként felkeressük a meghatározandó alappontokat és a hosszúoldalú sokszögeléshez felhasznált alappontokat. Minden egyes ponton műszerállvánnyal állunk pontra és az antennákat észak felé tájoljuk. Ezt követően elvégezzük a helymeghatározást az általunk telepített bázisállomás és a FÖMI/KGO által üzemeltetett hazai aktív GPS hálózat segítségével is. Miután az összes ponton egyszer már észleltünk, megismételjük az észlelét ugyanabban a sorrendben, mint ahogy azt az első forduló esetén tettük. A mérésekhez szükséges eszközök: - RTK vevőpár (min. 1 db) - Wild műszerállvány (2 db vevőpáronként) - Mérőszalag (műszerenként 1db) - Tájoló (1 db) - PDA, mobiltelefon a hálózati korrekciók vételéhez (amennyiben a vevőpár nem képes közvetlenül a hálózati korrekciók vételére) A mérések feldolgozása

Az eredmények kiolvasása után, a két fordulóban végzett észleléseket átlagoljuk, ezáltal csökkentve a műhold geometria és a pontraállás hibájának hatását. Ezt követően 3-6

3. feladat: Alaphálózati GPS mérések összehasonlítjuk a hálózati RTK-val és az önálló bázisállomással kapott eredményeket. A hosszúoldalú sokszögeléssel történő összehasonlításhoz a felhasznált alappontok adott illetve mért koordinátái segítségével egy kétdimenziós lokális transzformációt hajtunk végre. A pontok magasságainak meghatározásához ismét felhasználhatjuk a GeoINT program által számított geoidunduláció értékeket. Beadandó munkarészek

Az RTK mérésekkel kapcsolatban az alábbi munkarészeket kell beadni: - Csoportonként: - A meghatározott pontok EOV koordinátái és magasságai Balti alapszint felett (önálló RTK, hálózati RTK eljárásokkal) - Transzformációs paraméterek és ellentmondások (a felhasznált alappontokat mint közös pontokat definiálva) - A meghatározott pontok EOV koordinátái (transzformáció után) - Számított geoidundulációk és Balti alapszint feletti magasságok - Az összes meghatározott koordináta egy közös összefoglaló táblázatban (YEOV, XEOV, H) önálló RTK (YEOV, XEOV, H) hálózati RTK (YEOV, XEOV, H) transzformált önálló RTK (YEOV, XEOV, H) transzformált hálózati RTK Balti alapszint feletti magasságok (geoidundulációk figyelembevételével) - Egyénenként: - Műszaki leírás a mérés és a feldolgozás végrehajtásáról, valamint a kapott eredmények értékeléséről

3-7