SZTE TTIK Földrajz-Földtani Tanszékcsoport Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék
Thales Mobile Mapper CE térinformatikai vevı pontosság-vizsgálata, valamint mérési segédlet a Mobile Mapper CE térinformatikai GPS használatához
Összeállította: Dr. Szatmári József egyetemi adjunktus
[email protected]
Szeged, 2007. szeptember
Tartalom
Tartalomjegyzék
1. Bevezetés
3
3. Tesztmérések a Mobile Mapper CE térinformatikai GPS-szel
14
3.1 A vevı bemutatása
14
3.2 Térinformatikai mérési módszerek, pontossági tesztek…
16
3.3 Korrekció nélküli mérések
17
3.4 DGPS mérések
18
3.5 Utófeldolgozásos mérések
24
3.5.1 Deszk, Árpád utcai alapponton végzett mérések
26
3.5.2 BME K épület: felsırakparti mérés
29
3.5.3 Mérések a maroslelei belvízmonitoring területen
30
3.5.4 Mérések a szegedi hajókikötı területén
31
3.5.5 Talajvízkutak mérése röszkei munkaterületen
35
3.5.6 Hol található Magyarország legmélyebb pontja?
36
3.5.7 Mérési eredmények összesítése
41
4. Összefoglalás
43
Irodalomjegyzék
46
Melléklet Mérési segédlet a Mobile Mapper CE térinformatikai GPS vevıhöz földrajz-földtudományi felhasználók részére
2
Bevezetés
1. Bevezetés A következı feladatok megoldását tőztem ki célul:
1. Szeged környékén, alapvetıen a SZTE geográfus-geoinformatikus hallgatóinak képzési tervében szereplı mérési gyakorlatok, valamint monitoring jelleggel végzett kutatási feladataink (belvizes területek és árvízi elöntések hordalék-lerakódásainak felmérése) végrehajtásához alappontok kijelölése és alap-ponthálózat létesítése geodéziai pontosságú GPS-technika segítségével. 2. A geoinformatikai térképezési munkákhoz mérési módszerek kidolgozása
Thales
Mobile Mapper CE térinformatikai vevıhöz, valamint e mérési módszerekkel pontossági tesztmérések elvégzése differenciális korrekciós és utólagos feldolgozási technikákkal. 3. A mérések feldolgozása különbözı programokkal, valamint a kapott eredmények értékelése. 4. Mérési segédlet elkészítése a földtudományi szakterületen dolgozó munkatársak és a geoinformatikus hallgatók számára.
3
Bevezetés
3. Tesztmérések a MobileMapper CE térinformatikai GPS-szel
3.1 A vevı bemutatása A MobileMapper™ CE (MM CE, 3.1 ábra) a néhány évvel ezelıtt megjelent új generációs, kompakt terepi térinformatikai GPS eszközök egy korai képviselıje, melyek sorát a Thales Navigation (újabban Magellan) vevıi mellett a Trimble cég nyitotta a GeoExplorer sorozattal és amelyhez napjainkban csatlakozott – többek között – a Topcon cég GMS-2 készülékével (GPSMagazin 2005, 2007). A MM CE készülék nyitott programozási felülete Microsoft® Windows® CE .NET alapú. Támogatja a már létezı Windows CE alapú térinformatikai programokat – többek között az általunk is használt hazai fejlesztéső Digiterra Explorer, valamint a világon leginkább elterjedt ArcPad programot –, és sok más mobil térképészeti vagy navigációs alkalmazást.
3.1 ábra Thales MobileMapper CE kijelzıjén a gyári GPS-kezelıprogram (balra), jobbra a Digiterra Explorer térinformatikai adatgyőjtı és feldolgozó program
A MM CE szolgáltatásai: méteres pontosságú, valósidejő GPS helymeghatározás EGNOS vagy egyéb helyi differenciális korrekcióval (RTCM SC-104 szabványú valós idejő korrekció vétele, RTCM verzió 2.1), szubméteres helymeghatározás utófeldolgozással (opcionálisan beszerezhetı aktiváló kód és ingyenes MM Office utófeldolgozó program segítségével),
4
Bevezetés
beépített vezeték nélküli Bluetooth® adatkapcsolat, cserélhetı SD memóriakártya, napfényben is olvasható érintıképernyı, beépített alfanumerikus billentyőzet, Quadrifilar helix antenna, a többutas jelterjedés okozta hiba-csökkentéssel, Lemo koaxiális külsı antenna aljzat. A beépített 14-csatornás GPS vevınek és a többutas jelterjedésbıl adódó mérési hibákat mérséklı technológiának köszönhetıen a készüléket – a gyártó szerint – kifejezetten a szők nagyvárosi utcák ipari alkalmazásaira és a sőrő növényzettel borított terepi körülményekre optimalizálták. A vevıkészülék terepálló burkolattal rendelkezik, 1 méter mély vízben 30 percen át vízálló, 1,5 méter magasról, szilárd burkolatra sérülés nélkül leejthetı és -10°C +60°C közötti hımérsékleti tartományban mőködik. A korrekció nélküli és a DGPS méréseket legegyszerőbben a gyári GPSStatus kezelıprogramban lehet szöveges NMEA állományként menteni. A másodpercenkénti mérések WGS-84 földrajzi koordinátáinak és az ellipszoidi magasságok kiolvasásához (GGA sorok, Segédletek [4]) és az EEHHTT program számára megfelelı formátumú állományként történı mentéséhez egy segédprogramot írtunk (3.2 ábra), így más akadálya már nem volt, hogy akár statisztikai, akár térinformatikai feldolgozó programjaink számára a szükséges EOV mérési eredményeket elı tudjuk állítani (Piszák 2006). A fázismérések rögzítését és feldolgozását a 3.5 fejezetben részletezem.
3.2 ábra Az NMEA állományokból a WGS-84 koordináták kiolvasását végzı segédprogram
5
Bevezetés
3.2 Térinformatikai mérési módszerek és pontossági tesztek meghatározása A földrajzi-földtudományi alkalmazásokban – a terepi térképezési munkák, adatfelvételek – során az utóbbi években merült föl az igény a térinformatikai GPS vevık használatára és az ezeknek megfelelı – méteres, szubméteres – mérések végrehajtására. Az elızıekben ismertetett MM CE vevı a gyári leírások szerint hardveresen alkalmas volt erre a célra már korábban is, viszont 2006-os év végéig – a közvetlen NTRIP kliens program és a fázismérések RINEX állományainak kiolvasásához készített segédalkalmazás megjelenéséig – ennek a szoftveres feltételei nem voltak adottak. Továbbá a készülékhez mellékelt használati útmutató is igen szőkszavú volt, mérési ajánlásokat, segédletet nem tartalmazott, sem a mérési módszereket, sem a mérési idıket illetıen, s így természetszerőleg a készülékkel elérhetı mérési pontosságokról sem szólt. Az utófeldolgozásos mérésekhez ezután kiadott segédletek adtak ugyan némi támpontot a mérések végrehajtásához (Segédletek [2-3]), de például a 3.3 ábrán látható ponthibaintervallumok teljesülése az addigi saját mérések tükrében nehezen elképzelhetınek tőnt.
3.3 ábra Az MM CE vevıvel történt gyári tesztmérések eredményei (Segédletek [2])
A Digiterra Kft. által kiadott mérési segédletek és frissítései [1], már több támpontot adtak az utófeldolgozásos mérések megfelelı végrehajtásához, de a cég fejlesztıi és geoinformatikus csapatunk véleménye szerint is a mérési módszerek jelentıs finomítására, különbözı technikák kidolgozására és az ezeknek megfelelı mérési pontosságok tesztelésére volt szükség. A térinformatikai vevıvel – miután a kezelıprogramban nincs lehetıség külön a mérési módszerek beállítására – csak a mérési pontonkénti periódusidı regisztrálásával (és nem a térinformatikai állományba történı rögzítési idı, „occupation time” a 3.3 ábrán, alkalmazásá-
6
Bevezetés
val!), a mérések utófeldolgozásával, valamint kiértékelésével (azaz kísérletezgetéssel) kínálkozik megoldás mérési technikák kidolgozására (az utófeldolgozáshoz ajánlott elnevezéseket a 3.5 fejezetben részletezem). Tehát célkitőzésünk a pontossági tesztmérések végrehajtásával az volt, hogy a földrajz-földtudományi alkalmazásokban, geoinformatikai adatgyőjtésekben megkívánt pontossági elvárásokhoz (méteres, szubméteres, ritkábban deciméteres horizontális, vertikális és térbeli ponthibák) dolgozzunk ki mérési módszereket. Az MM CE vevıvel történı geodéziai pontosságú (centiméteres) adatgyőjtés, ennek lehetséges módszerei és pontossági tesztelése nem volt az alapvetıen kitőzött célok között, erre irányuló kísérletet korábban Takács B. (2005) publikált.
3.3 Korrekció nélküli tesztmérések Az MM CE vevıvel az elsı tesztméréseket 2005 ıszén és 2006 tavaszán korrekció nélkül és SBAS (EGNOS) korrekciókkal végeztük az egyetemi épület és a JATIK környékén. A 3.1 táblázatban és az 3.3 ábrán a geodéziai GPS-szel mért (2.1 fejezet) pozíciókhoz képest tapasztalt eltérések tanulmányozhatóak. 3.1 táblázat MM CE vevı korrekció nélküli mérési eredményei a JATIK épülete elıtt csavar száma tik1 tik2 tik5 tik6 tik7 tik8 tik9 tik10 tik11 tik12 tik13 tik20 tik21 tik22 tik23 tik24 tik27 tik28 tik29 tik33 tik34 tik36
Horizontális koordinátahiba d2D (m) d2D<2 d2D<1 d2D<1 d2D<2 d2D<6 d2D<2 d2D>9 d2D<6 d2D<1 d2D>9 d2D<6 d2D<6 d2D<2 d2D<6 d2D<1 d2D<6 d2D>9 d2D<6 d2D<6 d2D>9 d2D>9 d2D<2
A 3.1 táblázat alapján látható, hogy a mérési pontosság a tik9-tik10 pontoknál hirtelen jelentısen leromlott, hiszen – amint a 3.4 ábrán is tanulmányozható – ezektıl a mérési pon-
7
Bevezetés
toktól kezdve a vevı a szők utcában az épület takarásába került, így a látható mőholdak száma 4-5-re, a helymeghatározáshoz minimálisan szükséges érték közelébe csökkent.
3.4 ábra MM CE vevı által a JATIK takarásában mért koordináták (piros keresztek): azonosító balról jobbra növekszik tik1-tik36 a 3.1 táblázatban, TOPCON TS II. gyors statikus és stop and go mérései (sárga pontok)
Kiegészítésként megjegyzem, hogy a GPS World 2007.3. számában egy érdekes tanulmányra bukkantam (Montillet et al. 2007), amely a szők „városi kanyonok”-ban szükséges felmérési munkáknál alkalmazható, GSM bázisállomásokkal támogatott hibrid helymeghatározási megoldást mutat be arra az esetre, ha a látható mőholdak száma 4 alá esik (Szatmári 2007).
3.4 DGPS mérések Ebben a fejezetben az EGNOS és az NTRIP korrekciós méréseket együtt tárgyalom, mert a tesztmérések során minden alkalommal, amikor az technikailag lehetséges volt, egy-
8
Bevezetés
mást követıen végrehajtottam a méréseket mindkét módszerrel, valamint néhány alkalommal a korrekció nélküli helymeghatározási eredményeket is mellékelem. További EGNOS korrekciós méréseket a 3.5 fejezetben, az utófeldolgozásos módszerrel kapott eredmények értékelésénél is bemutatok, mert ezeknél a méréseknél, szinte kivétel nélkül, a terepadottságok lehetıvé tették az SBAS alkalmazását. Az NTRIP korrekciós DGPS módszert 2006 júliusában volt lehetıségünk elsı alkalommal kipróbálni a szakmérnöki képzés balatonkenesei terepgyakorlatán. Ekkor még be kellett iktatni egy HP IPAQ zsebszámítógépet a GPRS képes mobiltelefon és az MM CE vevı közé, mert ebben az idıben még nem állt rendelkezésre az NTRIP kliens segédprogram a vevı operációs rendszeréhez (Win CE .net 4.2). Az eredményeket itt külön nem közlöm, a gyakorlati jegyzıkönyvben ezek megtalálhatók. Értékelésként megjegyzem, hogy a mérési pontosság az NTRIP és az EGNOS korrekciók esetében lényegében megegyezett (a legnagyobb horizontális hiba 1,5 m, a vertikális 3 m volt). Ez év elején a Thales cég elkészítette és publikussá tette az említett kliensprogramot, így azt a vevıre töltve, majd a GPS-t Internet hálózathoz kapcsolva elvileg nem volt akadálya a GPSnet.hu által szolgáltatott DGPS korrekciók alkalmazásának. További problémaként merült föl, hogy a vevı a saját pozícióját nem tudja a korrekciókat szolgáltató szervernek elküldeni, így hónapokig nem mőködött ebben az üzemmódban a vevı, mert így nem tudta a rendszer a legközelebbi permanens állomás méréseibıl számított RTCM korrekciókat a vevıhöz hozzárendelni. Ezt a helyzetet a GNSS Szolgáltató Központ szakemberei úgy orvosolták, hogy az országos hálózat közepéhez legközelebb esı Monor állomás DGPS korrekcióit szolgáltatják az ilyen típusú térinformatikai vevıknek. A honlapon található tájékoztató szerint ekkor
1-2
m-es
a
várható
mérési
pontosság
Szeged
környékén
(www.gpsnet.hu/valosido.html). A méréseket a tetın létesített alapponton és a JATIK melletti csatorna „fedlap” ponton végeztem (2.1 fejezet). Az NTRIP korrekciók vételéhez – kihasználva, hogy a tanszéki WLAN router jele mindkét ponton vehetı – a vevıt hordozható számítógéphez kapcsoltam (3.5 ábra).
9
Bevezetés
3.5 ábra DGPS mérés az egyetemtetı alapponton. Az NTRIP korrekciók a GNSS Szolgáltató Központból vezeték nélküli internetes hálózaton a laptopon keresztül érkeznek a vevıbe
3.4.1 DGPS mérések az egyetemtetı alapponton A tetı alapponton többször egymás után – ideális mérési körülmények között: 8 látható mőhold, PDOP<2 – 10-15 perces méréseket végeztem. Az 3.6 ábra a-b-c grafikonjain ábrázoltam azt a mérést, amikor egymás után, egy NMEA állományba mentve NTRIP, korrekció nélküli és EGNOS korrekciós helymeghatározást végeztem. Az ábrák vízszintes tengelymetszeteinél kapjuk az alappont pontos pozícióját, így – fıként a b és c ábrán, vagyis az EOV x és h értékeknél – jól látható a mérési pontosság leromlása a középsı, korrekció nélküli szakaszban. A vízszintes- / magasságmérés pontossága mindkét korrekciós módszernél 1 / 2 m-en belül volt, míg korrekciók nélkül 1,5 / 3-4 m-re romlott. Egy következı mérés horizontális koordinátáit térinformatikai programban (ArcView) dolgoztam föl (3.7 ábra). Mindhárom módszerrel a mért pontok tulnyo-mórészt az alappont körül írt 2 m-es sugarú körbe esnek és egyértelmően látható, hogy a legpontosabb az NTRIP (1-1,5 m-es pontosság), utána az EGNOS korrekciós (1-2 m közötti pontosság), majd a korrekció nélküli mérések következnek (kb. 2 m-es pontosság). A magasságmérés pontossága– alappont magassága a tengelyek metszéspontja – ennél a mérésnél NTRIP korrekcióval és anélkül is kb. 1,5 m, míg az EGNOS vétel közben a 3-4. percben valószínőleg probléma lehetett a rendszerrel és ez okozhatta a 10 m körüli mérési hibát (3.7b ábra).
10
Bevezetés
734293 734292,8 734292,6 734292,4 734292,2 734292 734291,8 734291,6 734291,4 0
200
400
600
800
1000
1200
100885,6 0
200
400
600
800
1000
1200
a 100887 100886,8 100886,6 100886,4 100886,2 100886 100885,8
100885,4 100885,2
b 106,5 105,5 0
200
400
600
800
1000
1200
104,5 103,5 102,5 101,5 100,5
c 3.6 ábra NTRIP (0-250 mp), korrekció nélküli (250-800 mp), EGNOS korrekciós (800-1000 mp) mérések a tetı alapponton. Függıleges tengelyek (m) a: EOV y; b: EOV x; c: EOV h – Vízszintes tengelyek: mérési idı (mp)
3.4.2 DGPS mérések a fedlap alapponton A következı mérést a „fedlap” ponton végeztem, 7 folyamatosan látható mőhold mellett, 2-2,5 közötti PDOP értéknél. Ebben az esetben NTRIP-et használtam, valamint korrekció nélküli mérések történtek. A kb. 3 db. egyenként 5-10 perces DGPS mérés (DGPS_2-3-4), valamint a korrekció nélküli mérés (DGPS_1) eredményei a 3.2 táblázatban és a 3.9 ábrán láthatók. A horizontális pontosság mindhárom NTRIP mérésnél 1 m-en belüli volt, míg korrekció nélkül 1-4 m-es pontosságot tapasztaltam. A magasságmérés pontossága korrekcióval ugyancsak 1 m-en belül volt, míg korrekció nélkül 2 m-nél nagyobb hibák is elıfordultak. A 300-600 db. másodpercenkénti mérésbıl
11
Bevezetés
átlagolt értékek térbeli eltérései a referencia pont hibátlan koordinátáitól (3.2 táblázat szürkével kiemelt része) sorrendben 2,9 – 0,6 – 0,5 – 0,5 m volt, azaz ebben az esetben, néhány perces átlagolt, NTRIP korrekciós mérésekkel, 0,5 m körüli pontosság adódott. 107,5 107 106,5 106 105,5 0
100
200
300
400
500
105 104,5 104
a 106 0
100
200
300
400
500
400
500
104 102 100 98 96 94
b 105,1 105
0
100
200
300
104,9 104,8 104,7 104,6 104,5 104,4 104,3
c 3.7 ábra Vertikális mérési pontosság a tetı alapponton különbözı mérési módszerekkel. a: NTRIP; b: EGNOS; c: korrekció nélkül. Függıleges tengelyek (m): EOV h – Vízszintes tengelyek: mérési idı (mp) 3.2 táblázat A „fedlap” ponton végzett korrekció nélküli (DGPS_1) és NTRIP korrekciós (DGPS_24) mérések eredménye
No_korr DGPS_2 DGPS_3 DGPS_4 Fedlap
min
EOV y max
átlag
min
EOV x max
átlag
min
734322,05
734323,30
734322,75
100851,61
100854,61
100853,06
81,12
83,19
82,31
0,44
734322,03
734322,79
734322,45
100850,89
100851,54
100851,14
79,93
81,42
80,47
734322,09
734322,67
734322,40
100849,65
100851,06
100850,22
80,55
81,42
81,04
734322,08
734322,75
734322,41
100850,04
100850,52
100850,24
80,71
81,33
81,06
734322,31
100850,60
12
EOV h max átlag
80,80
dy
dx
dh
2,46
1,51
0,14
0,54
-0,33
0,09
-0,38
0,24
0,10
-0,36
0,26
Bevezetés
3.8 ábra Horizontális mérési pontosság a tetı alapponton különbözı mérési módszerekkel
3.9 ábra NTRIP korrekciós (DGPS_2-4), valamint korrekció nélküli (DGPS_1) mérések eredménye a „Fedlap” pontnál
13
Bevezetés
3.5 Utófeldolgozásos mérések Az MM CE térinformatikai vevı az L1 frekvencián fázisméréseket is rögzít, de ezekhez adatokhoz 2006 ıszéig nem lehetett hozzáférni. A cég fejlesztıi által raw állományoknak nevezett, nyers mérési adatok győjtésére és feldolgozására azóta van lehetıség, amennyiben a felhasználó további anyagi áldozatokra hajlandó a nagyobb pontosság érdekében. A nyers méréseket hazánkban a vevıhöz opcionálisan megvásárolható aktiváló kód teszi elérhetıvé az ESRI ArcPad és a DigiTerra Explorer (DTE) mobil térinformatikai alkalmazások számára. Munkánkhoz a DTE programot választottuk, amely úgy árát, mint tudását tekintve ideális megoldásnak bizonyult. A szoftver kétféle állományt rögzít: 1. Nyers mérések: *.raw fájlok, 2. Korrekció nélküli, vagy EGNOS korrekciós mérési fájlok különbözı térinformatikai – pl. az ajánlott az ArcView *.shp – formátumokban. A DTE programmal tehát utófeldolgozást nem lehet végezni, a GIS program a terepi térképezési feladatok végrehajtására szolgál, megadhatók benne az adott mérésre vonatkozó paraméterek, így a mérés típusa: pont, pontsor, terület; továbbá a mérés integrálási idıtartama, vagyis a mérendı pontok száma. Meghatározhatjuk továbbá, hogy mért pontjaink milyen vonatkoztatási (pl. WGS-84), vagy vetületi rendszerben (pl. UTM, EOV) kerüljenek be a .shp állományba. Természetesen még nagyon sok beállítási lehetıség van a programban, de az itt említettek alapvetıen fontosak, hogy a méréseket el lehessen kezdeni. A GPS-re vonatkozó beállításokat itt is a gyári kezelıprogramokban érhetjük el. Az utófeldolgozási mőveleteket elvégzésére két eljárást alkalmaztam: 1. A gyártó cég ingyenes desktop programot, a MobileMapper Office-t (MMO) ajánlja az adatfeldolgozáshoz. Minden olyan esetben, amikor töréspontok gyors egymásutánban történı felmérése a feladat, a feldolgozás – tudomásom szerint – csak ezzel a szoftverrel lehetséges, mert a mérési idı kizárólag az .shp állományokban mentıdik el, amelyeket a raw fájlokkal együtt az MMO képes feldolgozni. 2. A hosszabb idejő (20-40 perces), egy ponton történt méréseket kétlépéses konverzió után a Trimble Geomatics Office (TGO) programmal dolgoztam föl. Az MM CE raw állományokból a fájlnevek és kiterjesztések megfelelı átnevezésével input állományokat hoztam létre a Rinex Converter (3.10 ábra) nevő alkalmazás számára (az ötletet Takács B. 2005-ös elektronikus tanulmányából merítettem), amellyel az így már for-
14
Bevezetés
mailag is Ashtech GPS output állományok RINEX formátumba konvertálhatóak.
3.10 ábra Az MM CE raw állományok RINEX konverziójához használt alkalmazás
Mindkét eljáráshoz a bázisállomás adatait egyrészt a FÖMI KGO vezetıjének engedélyével a GNSS Szolgáltató Központ szerverérıl töltöttem le, másrészt az egyetemi tetın lévı alapponton elhelyezett Topcon Turbo S-II geodéziai GPS-szel, mint saját bázissal mértem.
Térinformatikai GPS-mérési módszerek meghatározása A következıkben, az MM CE vevıvel szerzett elızetes mérési tapasztalatok alapján, az utófeldolgozásos térinformatikai (egyfrekvenciás-, relatív-, fázis-) mérési módszerek elnevezésére – az egyszerőbb fogalmazás és érthetıség miatt – teszek kísérletet. A geodéziában – az egyfrekvenciás vevıkkel történı méréseknél – megszokott fogalmakhoz (Ádám 2004. 5. fejezet) hasonlóan, de eltérı szóhasználattal határozom meg a különbözı mérési módszereket a félreértések elkerülése miatt (3.3 táblázat). A bázis-rover legnagyobb távolság nappali tesztméréseim során ~11 km volt, azaz elnevezési próbálkozásaim csak erre a vektor hosszúságra, illetve rövidebbre értelmezhetık.
15
Bevezetés
3.3 táblázat A geodéziában alkalmazott (Ádám 2004) és a térinformatikai vevıhöz ajánlott elnevezések a mérési módszerekre [saját mérési tapasztalati értékek] Geodéziai (egyfrekvenciás vevı) elnevezés
pontossági tegória
– gyors statikus – félkinematikus valódi kinematikus
– cm – cm [dm] cm – [dm]
Mérési periódus idıtartama T (perc)
30 < T <60 15 < T <45 10 < T < 30 1
ka-
Térinformatikai elnevezés
pontossági kategória
helyhez kötött, hosszú = Hh – helyhez kötött, rövid = Hr álló, mozgó = Ám mozgó = M
[cm – dm] – [dm – szubm] [szubm – m] [m]
3.5.1 Deszk, Árpád utcai kerti alapponton végzett mérések A pontossági tesztmérések közül kettıt emelek ki. Az elsı egy Hh (3.3 táblázat) mérés volt, amikor a vevı 54 percig győjtötte a másodpercenként érkezı adatokat. Az utófeldolgozást MMO és TGO programokkal is elvégeztük, referenciaként a szegedi permanens állomás adatait használtuk. TGO: a 8,3 km hosszú vektoron végzett 54 perces mérést a program rövidnek találta, mert a ratio csak 2.5 volt. A számított (EOV) ponthibák: ∆y=6 cm, ∆x=5 cm, ∆h=3 cm; ∆3D=8 cm alapján megállapítható, hogy a vevı – bár alapvetıen nem erre a célra fejlesztették ki – Hh módszerrel és geodéziai feldolgozó programmal – centiméteres, szubdeciméteres mérési pontosságot szolgáltat. MMO: a Hh mérés közben a vevı DTE programjában 30”-60”…-150”-es részméréseket definiáltam, amelyek az NMEA log file elemzése alapján EGNOS DGPS mérések voltak. Az 3.10 ábrán látható, hogy ezek pontossága 1-3 m közötti, míg az utófeldolgozott pozíció térbeli eltérése az alapponttól 30 cm volt az elsı feldolgozás alapján, valamint függetlenül az integrálási idıtıl a pontok utófeldolgozott koordinátája megegyezett. Ismerve a TGO-val kapott eredményt, kerestem a két szoftver által számított, az y koordinátában jelentkezı 30 cm-es eltérés okát, így újra lefuttattam az MMO utófeldolgozást. Ismételten leellenırizve a referenciaállomás korábban beírt koordinátáit azt tapasztaltam, hogy a helyesen beírt EOV y értéket a szoftver minden alkalommal automatikusan lecsökkenti 0,37 m-rel, amelyet hozzáadva a referenciaállomás elsı koordinátájához és lefuttatva az utófeldolgozást a 3.4 táblázatban közölt
16
Bevezetés
értékeket, valamint a hibátlan koordinátától 10 cm alatti eltéréseket kaptam1. A táblázatban látható „Horizontal, Vertical Error” a szoftver által becsült várható hibaérték, amely ebben az esetben a számított valós hibával (2D, dh) közel megegyezı. A további méréseknél sajnos ezt nem tapasztaltam, így itt véletlen egyezésrıl lehet szó. A program meglehetısen szőkszavú segédlete nem tesz említést errıl az értékrıl. 3.4 táblázat MM CE Hh mérés eredménye a deszki alapponton (MMO riportfájl részlete), valamint a mért és hibátlan pozíció eltérése (dy, dx, dh, 2D)
ID
Easting
Northing
Height
Num. Sat.
1421
742581,06
98040,09
80,68
8
PD OP 1,6
Date/ Time 2007.05.14 19:43
Duration
0:48:03
Horiz. Error (m)
Vert. Error (m)
dy
dx
dh
2D
0,11
0,05
0,09
0,06
0,08
0,11
3.10 ábra Az alappontnál végzett 30-150”-es DGPS mérések (csillag), valamint a bekarikázott csillaggal jelölt utókorrigált pozíció (megegyezik a különbözı integrálási idejő mérésekre)
A második méréssel (3.11 ábra) a célom az volt, hogy a terepi méréseknél a geodéziai mőszerrel már megszokott és általunk leggyakrabban alkalmazott félkinematikus (stop and go) módszernek technikailag megfelelı metódust (Ám) és ehhez optimális adatrögzítési idıt találjak, valamint ennek pontosságát vizsgáljam. A térinformatikai Ám méréshez az alappont körüli 3 m sugarú körvonalon cövekekkel jelöltem meg töréspontokat, amelyeknél a méréseket végeztem (3.12 ábra). 1
Az elızıekben leírt furcsa jelenség vagy szoftverhiba, vagy a fejlesztık szándékosan ezzel az apró trükkel gondolták elérni a szubdeciméteres (geodéziai) helyett egy GIS vevıtıl elvárható, csak szubláb (térinformatikai) nagyságrendő pontosságot.
17
Bevezetés
Az eredmények alapján azt mondhatjuk, hogy a megfelelı körülmények (7-8 mőhold, 2
3.11 ábra A MMO munkaablaka a „körmérés” utófeldolgozott eredményével
3.12 ábra Az alappont körüli cövekeknél (piros keresztek) végzett Ám mérések korrigált eredményei
18
Bevezetés
3.5.2 BME K épület: felsırakparti tesztmérés A BME felsırakparti mérési pontsorozatának kijelölése és az ott elvégzett pontossági teszt valójában egy próbamérésnek indult: a Topcon RTK mőszerrel történı pontmeghatározás módszerének elsajátítását és gyakorlását tőztük ki célul, de közben a geodéziai mőszerrel bemért pontokon a MM CE-vel pontossági mérési eredmények is születtek. A 3.13 ábrán tanulmányozható pontsorozatból a 8-as számú pontot határoztuk meg hálózati RTK méréssel a BUTE referencia állomásról, majd errıl a pontról mérıállomás alkalmazásával kaptuk a többi, 8 db. koordinátát (3.5 táblázat). A térinformatikai vevıvel Ám méréseket végeztem, elıször hosszabb, 5 perces adatrögzítési idıvel (ID: 1xxx), majd egyre rövidebb 30-60”-es integrálási idıket választottam (ID:2xxx), valamint a 4. ponton 19’-es Hr mérést hajtottam végre (30043 pont).
3.13 ábra A BME felsırakparti pontsorozata, háromszög jelöli a hibátlan pozíciókat, csillag a hoszszabb (5 perc), míg kereszt a rövidebb (<2 perc) MM CE méréseket. A körök sugara 0,5 m
A 3.5 táblázat adataiból levonható következtetések: a hosszabb és rövidebb Ám mérések pontossága között is eltéréseket tapasztaltam: az 5’-es mérések horizontális hibája 0,15-0,5 m közötti, az 1’-es méréseké pedig 0,1-1,2 m közötti. A hosszabb mérések vertikális hibája átlagosan alig haladja meg a 0,1 m-t, míg a rövidebb méréseké 0,5 m körüli, így a térbeli ponthiba az 5’-es méréseknél minden esetben 50 cm alatti volt, amely megközelíti a gyártó által ígért értéket (szubláb), a Hr mérés horizontálisan a vártnál kissé pontatlanabb eredményre vezetett (d2D = 0,24 m), a mérést terhelı hibahatást a megnövekedett PDOP érték is jelzi.
19
Bevezetés
3.5 táblázat BME pontokon végzett MM CE Ám (1’-es és 5’-es: 10xx pontok kiemelve) és Hr (30043) mérések eredménye (MMO riportfájl és számított koordináta hibák) ID 2011 2001 1014 2012 2002 2013 2003 1011 2014 3004 3 2004 2015 2005 1009 2005 6 2016 1008 2006 1007 2017 2007 1005 2018 2008 1003
Num Sat. 9 9 8 9 9 9 9 7 9
PDOP 1,8 1,7 1,8 1,8 1,7 1,7 1,7 1,9 1,7
Duration (hh:mm:ss) 0:01:20 0:02:10 0:10:24 0:01:08 0:00:43 0:01:18 0:00:44 0:07:16 0:01:17
Horizontal Error (m) 0,57 0,52 0,29 0,62 0,59 0,64 0,60 0,32 0,67
Vert. Error(m) 0,49 0,41 0,24 0,50 0,47 0,50 0,47 0,24 0,52
dy 0,11 -0,07 -0,17 0,18 0,01 0,23 0,00 -0,06 0,41
dx 0,02 0,33 0,47 -0,37 0,21 -0,37 0,17 0,42 -0,49
dh -0,45 -0,45 -0,08 -0,49 -0,44 -0,5 -0,42 -0,13 -0,52
2D 0,11 0,34 0,50 0,41 0,21 0,43 0,17 0,43 0,63
8 9 9 9 7
2,5 1,7 1,7 1,7
0:19:11 0:00:41 0:01:15 0:00:47 0:05:22
0,18 0,60 0,68 0,59 0,35
0,15 0,48 0,53 0,48 0,24
0,17 0,04 0,45 0,02 -0,08
-0,09 0,09 -0,59 0,14 0,35
0,15 -0,42 -0,54 -0,45 -0,13
0,24 0,10 0,74 0,14 0,36
9 9 8 9 9 9 9 8 9 9 8
1,7 1,7 1,7 1,7 1,6 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7
0:00:49 0:01:14 0:00:24 0:00:48 0:04:43 0:01:20 0:00:47 0:05:30 0:01:25 0:01:53 0:06:38
0,58 0,78 0,44 0,60 0,36 0,79 0,60 0,36 0,89 0,55 0,34
0,48 0,53 0,32 0,49 0,25 0,53 0,49 0,24 0,53 0,46 0,22
0,01 0,42 0,03 0,06 -0,08 0,41 0,07 -0,08 0,73 0,05 0,11
0,20 -0,74 0,14 0,16 0,33 -0,87 0,08 0,33 -0,96 0,14 0,19
-0,49 -0,54 -0,18 -0,5 -0,16 -0,55 -0,55 -0,14 -0,55 -0,56 -0,13
0,20 0,85 0,15 0,17 0,34 0,96 0,11 0,34 1,21 0,15 0,21
3.5.3 Mérések a maroslelei belvízmonitoring területen A munkaterületen különbözı módszerekkel pontméréseket végeztünk, amelyek eredményét ld. a 3.6 táblázatban. Az A1 ponton MM CE Hr (~13’) módszerrel mértünk (3.14 ábra) a szegedi referencia állomásról (~11 km), a vascövekekkel kijelölt kezdıpontokon Ám, DGPS (EGNOS) és korrekció nélküli méréseket végeztünk. A mérési pontosságokra a következı megállapításokat tehetjük: a Hr 13’-es mérés horizontálisan centiméteres, vertikálisan és 3D-ban szubdeciméteres kategóriába került, míg az Ám mérések pontossága 5-75 cm között szórt, de lényegesen több (8/11 db.) esett a szubdeciméteres kategóriába, az EGNOS korrekciós vertikális mérések jellemzıen a méteres pontossági kategóriába tartoznak, a korrekció nélküli méréseknél a legnagyobb horizontális hiba 5 m körüli volt a DGPS és korrekció nélküli méréseknél jelentkezı durva vertikális eltérés szoftverhi-
20
Bevezetés
ba miatt jelentkezett. A mérés az elsı terepi tetsztmérés volt 2007. március 14-én, a magassági mérés hibáit jeleztem a DigiTerra munkatársának, azóta kétszeri DTE szoftver frissítés történt és ez a hiba nem jelentkezett. 3.6 táblázat A munkaterületen kijelölt kezdıpontok Hh (A1_Hh), Ám (ÁmB1-ÁmO1), DGPS (ID 4-18), korrekció nélküli (ID 111-121) mérések koordináta-hibái ID A1_Hh 18 121 ÁmB1 15 120 14 119 ÁmD1 13 118 ÁmE1 12 117 ÁmF1 11 116 ÁmG1 10 115 ÁmH1 9 114 ÁmI1 8 113 ÁmJ1 7 112 ÁmK1 111 6 ÁmL1 5 ÁmM1 4 ÁmO1
dy
dx
dh
d2D
d3D
0,05
0,03
0,13
0,06
0,14
0,20
-0,81
-5,33
0,83
5,39
1,70
-0,81
-5,83
1,88
6,13
-0,02
0,03
-0,03
0,04
0,05
0,40
-0,41
-6,22
0,57
6,25
5,40
-0,71
-5,52
5,45
7,75
-0,43
-0,03
-7,54
0,43
7,55
5,77
-0,33
-5,34
5,78
7,87
0,02
-0,02
-0,04
0,03
0,05
0,31
-0,38
-6,69
0,49
6,71
5,11
-0,68
-5,69
5,16
7,68
0,06
0,00
-0,04
0,06
0,07
0,76
-0,59
-6,65
0,96
6,72
0,96
-0,69
-5,65
1,18
5,77
0,04
-0,09
-0,09
0,10
0,13
0,58
0,06
-6,91
0,58
6,93
3,18
-0,54
-5,91
3,23
6,73
0,02
-0,09
-0,03
0,09
0,10
1,24
-0,65
-8,95
1,40
9,06
4,24
-1,15
-5,65
4,39
7,16
0,08
-0,01
-0,74
0,08
0,75
0,32
-0,77
-6,29
0,83
6,35
4,92
-1,27
-6,99
5,08
8,64
-0,01
-0,07
-0,08
0,07
0,11
0,45
-0,78
-5,93
0,90
6,00
5,15
-2,28
-7,83
5,63
9,65
-0,01
-0,02
-0,08
0,02
0,09
0,46
-1,51
-6,49
1,58
6,68
4,96
-2,01
-7,59
5,35
9,29
-0,49
-0,21
0,31
0,53
0,62
0,24
-1,38
-5,71
1,40
5,88
0,34
-0,88
-6,31
0,94
6,38
0,06
0,01
-0,09
0,06
0,11
0,58
-1,69
-6,73
1,79
6,96
0,00
0,03
-0,12
0,03
0,12
0,16
-0,88
-6,48
0,89
6,54
-0,17
-0,42
-0,06
0,45
0,46
3.5.4 Mérések a szegedi hajókikötı területén A szegedi hajókikötı területén rögzített és feldolgozott nagyszámú mérésbıl három eltérı jellegő munkaterületet (3.15-16 ábra), az ottani mérési körülményeket és a térinformatikai vevıvel elért mérési pontosságot emelem ki.
21
Tesztmérések
3.14 ábra Az A1 pont SZTE bázisról MM CE Hr méréssel meghatározott és TGO-val számított
koordinátái Ha a 3.17 ábrát és a 3.7 táblázatot együttesen tanulmányozzuk és értelmezzük, akkor érthetı, hogy milyen tényezık okozták az Ám méréseknél az utófeldolgozás után is jelentkezı, akár 3-4 m-es hibákat az AB1-AM1 pontoknál. Az ábráról is kitőnik minden egyéb statisztikai elemzés nélkül, hogy a nyers, korrekció nélküli (hiszen a geoszinkron mőholdakra nem volt rálátás a hullámtéri talajútról) mérésekhez képest az utókorrekció lényegesen nem javított a pontok többségénél az eredményeken.
3.15 ábra Mérés a mindkét oldalról akadályozott égboltláthatóságú kikötıi talajúton (balra), valamint a partfal tetején és alján, ahol a mőholdvétel kevésbé korlátozott (jobbra)
A táblázat elsı szakaszában látható, hogy 4-6 mőhold mellett, gyakran 4,5 fölötti PDOP értéknél a program által elırejelzett pozícióhiba is rendre meghaladta a 3 métert. A támfal tövében (Foka) a nyíltabb terep, a folyó galériaerdejétıl való nagyobb távolság miatt emelkedett a látható holdak száma és a PDOP is stabilabban 2-3 közötti értékeken mozgott, a becsült és a számított hiba is lecsökkent 1-2 méterre, az utólagos korrekció szinte minden pontmérést megjavított a nyers mérésekhez képest.
32
Bevezetés
A támfal tetején már lényegesen javultak a vételi viszonyok, 7 körüli mőholdszám mellett a PDOP is 2-re csökkent. Az itt végzett M (mozgás közbeni) mérés (3.17b ábra) utókorrekció nélkül – de már DGPS üzemmódban – is stabilan a 2 m-es hibasávon belül volt, a korrekció után a vízszintes hiba 0,5-1 m-re csökkent, míg a vertikális hiba 0,5 m alá. Ez a mérés olyan eredménnyel szolgált, amelyre valójában nem számítottunk, mert ez az általam M mérési módszernek nevezett technika nem szerepel a gyári leírásban, mint a térinformatikai vevıhöz ajánlott pontmérési módszer. 1.7 táblázat Utókorrigált mérési eredmények (MMO riport) a szegedi kikötı, és a „Foka” (mindkettı MM CE Ám mérés), valamint M mérés az árvízvédelmi töltés támfalán Felirat Num. Sat. PDOP
Duration (hh:mm:ss)
Horizontal Error (m)
Vertical Error (m)
Kikötı aa1 ab1 ac1 ad1 ae1 af1 ag1 ah1 ai1 aj1 ak1 al1 am1 z1
6 6 6 6 6 5 6 5 5 5 5 5 4 6
2,3 2,3 2,3 2,2 2,2 4,9 2,2 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4 5,5 2,4
0:01:24 0:01:21 0:01:09 0:00:22 0:01:09 0:00:00 0:01:11 0:01:06 0:01:25 0:00:00 0:01:30 0:01:31 0:02:37 0:01:16
2,2 2,2 2,2 3,2 2,9 2,9 3,5 3,1 3,0 3,2 2,4 2,4 2,2 2,2
1,9 1,9 2,0 2,1 2,0 2,1 2,0 2,0 1,9 2,1 2,5 2,5 2,3 2,0
Fóka fa1 fb1 fc1 fd1 fe1 ff1 fg1 fh1 fi1 fj1
6 6 6 7 7 6 6 6 7 6
2,9 2,9 2,9 2,2 2,2 3,0 3,0 3,0 2,4 2,7
0:01:23 0:00:49 0:00:54 0:01:00 0:01:03 0:00:56 0:01:03 0:01:07 0:01:49 0:02:06
1,2 1,2 1,2 1,2 1,4 2,0 2,0 1,8 1,1 1,0
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,9 0,9 0,9 0,9
Támfal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6 6 7 7 7 7 6 7 7 7
2,1 2,1 2,0 2,0 2,0 2,0 2,1 2,0 2,0 2,0
0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00
1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4
1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3
23
Bevezetés
3.16 ábra Az 1995-ös légifelvételen a kikötıi munkaterületen: talajút (balra) és a támfalnál mért pontok (jobbra) láthatók
a
b 3.17 ábra Utókorrigált mérések eredményeinek részlete a szegedi kikötı (a), a „Fóka” (b pontok) MM CE Ám, valamint az árvízvédelmi töltés támfalán és a jelölı cövekeken végzett M felmérésbıl (b vonal).
24
Bevezetés
3.5.5 Talajvízkutak mérése röszkei munkaterületen A következı, néhány mérésbıl álló vizsgálatot két okból iktattam be a méréssorozatok közé: 1. MM CE Hr (helyhez kötött, rövid), 27’-es mérés – Szeged referencia állomásról: ~11 km – földolgozása az MMO és TGO szoftverekkel, a két programmal kapott eredmény összevetése: az MMO szoftver utófeldolgozási pontosságának értékelése. 2. 4 db. talajvízkút pereménél szintezéssel és MM CE GPS-szel, Ám módszerrel mért terepmagasság értékek összevetése: a térinformatikai GPS magasságmérési pontosságának vizsgálata. A pontokon nem történt geodéziai mérés, azaz a vizsgálatok relatív pontossági értékeket tükröznek. A 3.18 ábrán az MMO és a TGO programmal végzett utófeldolgozási eredményeket tanulmányozhatjuk. A 8 mőhold, 1,6 PDOP érték mellett végzett Hr mérés kétféle programmal utófeldolgozott eredményében dy=0,08 m; dx=0,01 m; dh=0,1 m; d3D=0,13 m ponthibát tapasztaltam, amely néhány cm-rel haladja meg az EEHHTT transzformáció ellentmondását. 1. ID Easting Northing Height 1001 719781,95 94417,64 89,68
Num. Duration Horizontal Vertical Sat. PDOP Date/Time (hh:mm:ss) Error (m) Error (m) 8 1,6 2007.05.30 9:37 0:26:31 0.180 0.113
2. EEHHTT EUREF EOV HIVATALOS HELYI TÉRBELI TRANSZFORMÁCIÓ FOMI OGPSH 1991 ------> EOV Az átszámítandó pont száma és koordinátái az OGPSH rendszerben Pont FI LA he 1 46 11 26.5144 19 57 4.9454 133.310 Pont 1
X 4157674.662
Y Z 1509275.037
4580042.834
A transzformáció ellentmondásai a közös pontokban (EOV rendszer) Pont dy dx dH 27-3373 0.004 -0.022 0.027 26-4436 -0.038 0.039 0.018 17-1112 0.061 -0.064 0.015 16-2228 0.024 0.013 -0.024 27-3300 -0.008 0.001 -0.005 27-3136 -0.061 0.048 0.009 16-2114 0.026 0.008 -0.011 27-3229 -0.009 -0.023 -0.028 ________________________________________________________________ Középhiba: 0.049 0.047 0.027 Az átszamított új pont száma és koordinátái az EOV rendszerben: Pont 1
y 719781.869
x H 94417.652
89.775
3.18 ábra MMO (1.) és a TGO-EEHHTT (2.) programokkal végzett utófeldolgozási eredmények a röszkei munkaterületen
25
Bevezetés
3.19 ábra MM CE mérés és szintezés a röszkei munkaterületen: kisalappont (jobbra), talajvízkút (balra)
A 3.8 táblázat alapján a talajvízkutaknál végzett magassági mérések eredményei hasonlíthatók össze. Az aknafedı kisalappontról indított szintezést hibátlan értéknek tekintve a 7 látható mőhold, 2-2,2 PDOP értékek melletti 3-5 perces MM CE Ám magasságmérések pontossága a szubméteres pontossági intevallumba sorolható. 3.8 táblázat Röszkei MM CE Ám magasságmérések eredményei Mérési pontok
Szintezés MM CE GPS Tszf.-i magasság (m)
Aknafedı
Eltérés (m)
89,68
1V
89,74
89,38
0,36
2V
90,18
89,61
0,57
K
90,65
90,12
0,53
3V
90,62
90,61
0,01
3.5.6 Hol található Magyarország legmélyebb pontja? Magyarország hivatalos földrajzi adatai között szerepel a „legmélyebb pont” az egyéb nevezetes helyek fölsorolásában2, de hibás értékkel (78 m). Ez alapján a terület a Tisza jobb partja és a szerb határ közelében, Gyálarét és Röszke települések között található (3.20 ábra). Ezt támasztja alá az 1:10000-es topográfiai térképen jelölt pont magassági értéke is: 75,80 m tszf. (3.22 ábra). Szegeden és környékén azonban szinte mindenki úgy tudja, hogy ez a nevezetes pont éppen a Tisza másik oldalán, Tiszasziget község határában található, ahol már évti-
2
http://www.magyarorszag.hu/orszaginfo/adatok/tarsadalom/foldrajz.html
26
Bevezetés
zedekkel ezelıtt megjelölték egy kerítéssel körbevett faragott faoszloppal (3.21 ábra). Az utóbbi években a falu kialakított itt egy kiránduló, pihenı helyet és emlékmővet helyeztek el, ugyancsak a 75,8 m-es értéket jelölve. Sokakat érdekelt ez a kérdés (és a pontos mérésen alapuló válasz természetesen), a részletes problémafelvetés már régóta megtalálható a magyar geocaching oldalakon is3.
3.20 ábra Geodéziai és térinformatikai GPS mérés Magyarország valódi legmélyebb „pontja” környékén, Gyálarét külterületén
A méréseket mindkét területen geodéziai (Topcon Turbo S-II) és térinformatikai (MM CE) mőholdas helymeghatározó eszközzel is elvégeztük. A térképen és az emlékhelyen megjelölt pontokon referenciaként geodéziai statikus és gyors statikus, valamint térinformatikai Hh méréseket végeztünk, míg néhány 100 m-es környezetükben – a topográfiai térképszelvényeken ábrázolt 76 m-es szintvonalakon belül – geodéziai stop and go és térinformatikai Ám méréssel határoztuk meg egy-egy metszet mentén a pontok magasságát. Az 1 Hz-es mérésekrıl rögzített NMEA fájlt, amely EGNOS DGPS mérés volt ugyancsak mellékelem és értékelem a Gyálaréti területre.
3.21 ábra A faoszloppal megjelölt régi és az új mélypont emlékmő Tiszasziget mellett
3
http://www.geocaching.hu/caches.geo?id=1541
27
Bevezetés
3.22. ábra A hivatalos legmélyebb pont jelölése az 1:10000-es topográfiai térképen a DigiTerra Explorer desktop térinformatikai program munkaablakában a DGPS mérés pontsorozatával
Az 3.23-24 ábrákon az NMEA log fájlból kapott DGPS mérés eredménye látható, a két metszetben a magasságméréseket értékelem összehasonlítva a pontonkénti utófeldolgozott, geodéziai statikus (8. sz. „mélypont”) és félkinematikus (1-7. sz. pontok) mérések eredményeivel (3.25 ábra). A DGPS magasságmérések a 75,5-78,5 m intervallumban szóródtak, a mérési pontokon a hibátlannak tekintett geodéziai értékekhez képest az eltérésük a 0,5-2,5 m hibaintervallumba esett. A térinformatikai GPS utófeldolgozott Ám méréseinek eltérése a hibátlan értékektıl a 0,05-0,57 m-es értékek közé, vagyis a szubméteres pontossági kategóriába sorolható. A Hr mérés eltérése magassági értelemben 0,08 m volt, amely megegyezett az eddigi tapasztalatokkal, azaz a 10 percnél hosszabb MM CE mérések pontossága nagy valószínőséggel a deciméteres (5-20 cm) pontossági osztályba tartozik (3.9 táblázat).
3.23 ábra Az ÉD-i és KNy-i irányú MM CE DGPS (EGNOS) mérések Gyálaréten
28
Bevezetés
Balti tengerszint feletti magasság (m)
79 78,5 78 77,5 77 76,5 76 75,5 75 729280
729300
729320
729340
729360
Nyugat
729380
729400
729420
EOV y (m)
729440
729460
Kelet
a Balti tengerszint feletti magasság (m)
79 78,5 78 77,5 77 76,5 76 75,5 75 92715
92725
92735
92745
Dél
92755
92765
EOV x (m)
92775
92785
Észak
b 3.24 ábra A DGPS (EGNOS) mérések eredménye; a: K-Ny-i, b: É-D-i metszet
Balti tengerszint fölötti magasság (m)
78,5 78,0 77,5 77,0 76,5 76,0 75,5 1
2
3
4
5
6
7
8
Mérési pontok MM_CE_pp
MM_CE_EGNOS
Topcon
3.25 ábra A gyálaréti területen térinformatikai Hr (8. pont) és Ám D(1-7. pont) mérések utófeldolgozott (pp), differenciális (EGNOS) és geodéziai (Topcon) statikus (8. pont) és félkinematikus (1-7. pont) magassági mérések
29
Bevezetés
3.9 táblázat A gyálaréti területen geodéziai (Topcon), térinformatikai utófeldolgozott (pp), differenciális (EGNOS) magassági mérések összehasonlítása; dh: eltérés a Topcon h magassági értéktıl Mérési pontok 1 2 3 4 5 6 7 8
MP1 MP2 MP3 MP4 MP5 MP6 MP7 Mélypont
Topcon TS-II h 76,97 75,87 75,88 75,75 75,77 75,89 75,85 75,81
MM CE pp h 76,4 75,88 75,77 75,86 75,64 75,94 na. 75,89
dh -0,57 0,01 -0,11 0,11 -0,13 0,05 0,08
MM CE SBAS (EGNOS) h 77,9 76,7 76,4 76,2 76,4 77,7 78,3 76,9
dh 0,93 0,83 0,52 0,45 0,63 1,81 2,45 1,09
A tiszaszigeti munkaterületen ugyancsak 8 ponton végeztünk összehasonlító méréseket 3.26 ábra; 3.10 táblázat). A TP2 ponton geodéziai statikus módszerrel (44 perc integrálási idıvel) és Hh módszerrel, térinformatikai vevıvel mértünk, valamint az adatokat földolgoztuk a MMO és a TGO programmal is. A két feldolgozó program által szolgáltatott végeredmények az eddigi tapasztalatoknak megfelelıen csak elhanyagolható mértékben tértek el egymástól, az MMO szoftver használhatóságát bizonyítva ezzel. A mérési pontosságban a Hh mérés a deciméteres pontosságot szolgáltatta (3.10 táblázat MM_CE_hh). Az Ám mérések – a rendkívül kedvezı vételi körülmények ellenére: 8-9 mőhold; 1,5-1,7 PDOP – többségében a 0,5-1 m-es intervallumba estek. Az alapkérdésre, vagyis hol található hazánk balti tengerszint fölött mért legkisebb magasságú pontja, az 3.27 ábrán adtam meg az egyszerő választ. A topográfiai térképen ábrázoltaknak megfelelıen Szegedtıl délre a Tisza jobb partján – a folyótól néhány száz méterre – Gyálarét és Röszke települések között helyezkedik el e nevezetes pont.
3.26 ábra A tiszaszigeti munkaterület
30
Bevezetés
3.10 táblázat A tiszaszigeti munkaterületen végzett mérések pontossági összehasonlítása ID TP_2 MM_CE_Hh(MMO) MM_CE_Hh(TGO) MM_CE_Ám23 TP_1 MM_CE_Ám2 TP_3 MM_CE_Ám20 TP_5 MM_CE_Ám5 MM_CE_Ám18 TP_6 MM_CE_Ám6 MM_CE_Ám11 TP_7 MM_CE_Ám7 MM_CE_Ám12 MM_CE_Ám15 TP_8 MM_CE_Ám8 MM_CE_Ám13
dy
dx
dh
d2D
d3D
0,07 0,06 0,59
-0,17 -0,11 0,11
0,06 0,01 0,00
0,18 0,13 0,60
0,19 0,13 0,60
0,70
-1,16
0,41
1,36
1,42
-0,40
0,38
-0,10
0,55
0,56
0,46 -0,93
0,44 0,27
-0,04 -0,03
0,64 0,97
0,64 0,97
0,20 0,18
-0,48 0,32
-0,13 -0,04
0,52 0,36
0,54 0,36
0,37 -0,02 0,09
-0,35 -0,20 -0,02
-0,09 -0,08 -0,02
0,51 0,20 0,10
0,51 0,21 0,10
-0,17 0,15
-0,86 -0,10
-0,24 0,01
0,88 0,18
0,91 0,18
3.5.7 Mérési eredmények összesítése A következı táblázatban az elızıekben bemutatott mérések alapján megkísérlem öszszegezni a különbözı mérési módszerekkel tapasztalt ponthiba értékeket, hozzárendelve a mérési körülményekre utaló kategóriákat (kiváló, megfelelı, rossz). A mérési módszereknél használom a 3.2 fejezetben indokolt és a 3.5 fejezetben definiált, általam a MM CE térinformatikai vevıhöz javasolt elnevezéseket. Mérési módszer javasolt elnevezése Hh (helyhez kötött, hosszú) Hr (helyhez kötött, rövid) Ám (álló, mozgó)
M (mozgó) DGPS (NTRIP) DGPS (EGNOS) Korrekció nélküli *
Mérési periódus idıtartama T (perc)
horizontális
magassági
30 < T <60
0,08-0,18
10 < T < 30 1
T = 1 mp (1 epocha) T = 1 mp (1 epocha) T = 1 mp (1 epocha) T = 1 mp (1 epocha)
Tapasztalt ponthiba-intervallum (m)
Pontossági kategória
térbeli
Mérési körülmények*
0,01-0,06
0,08-0,19
M
deciméteres
0,06-0,08 0,1-0,24 0,1-1,2 1-1,2 1-3,5 0,5-1
0,1-0,13 0,1-0,15 0,16-0,5 1 2-2,5 0,5-1,5
0,13-0,14 0,15-0,35 0,2-1,3 1-1,3 3-5 0,7-2
K M K M R M
deciméteres szubméteres szubm – mrs méteres többméteres méteres
0,1-1,5
0-2
0,2-2,5
K,M
0-3
0-3 (10!)
0,5-3,5
K,M
-
-
0-6 6<
K,M R
méterestöbbméteres méterestöbbméteres méterestöbbméteres
K: kiváló (PDOP<2; Mh 8-9) M: megfelelı (2
31
Bevezetés
76,7 m 75,8 m
3.27 ábra A gyálaréti és tiszaszigeti „mélypontok” és a balti tengerszint feletti – geodéziai mőholdas helymeghatározó mőszerrel mért – magassági értékeik
32
Összefoglalás
4. Összefoglalás
A Thales (Magellan) Mobile Mapper CE GPS vevı és mobil térinformatikai térképezı kézi számítógép a tesztek során teljesítette a vele szemben támasztott elvárásokat és kis pontosításokkal a gyártó által – a különbözı mérési módszerekre – megadott mérési pontossági paramétereket. Korrekció nélkül jelentısen pontosabb méréseket végeztünk a vevıvel, mint az egyszerő navigációs GPS készülékekkel, amelynek oka a jobb minıségő antennában és a méréseket zavaró hatások szőrésére alkalmazott megoldásokban keresendı. A DGPS (EGNOS) mérések pontossága (1-3 m) a méteres-többméteres pontossági kategóriák határára becsülhetı. Néhány esetben tapasztaltunk jelentısebb – 5-10 m-es –mérési hibákat, amelyet valószínőleg a még mindig nem 100%-an mőködı SBAS okoz. A vizsgált vevıvel jelenleg megvalósítható valós idejő NTRIP korrekciós DGPS mérési módszer és ennek pontossági teszteredményei (0,5-2,5) nem teszik e technika földtudományi-földrajzi alkalmazását számunkra egyértelmően indokolttá. Munka-területeinken az EGNOS és az NTRIP korrekciókkal kapott mérési pontosságban olyan jelentıs eltérést egyelıre nem tapasztaltunk, hogy az gazdaságossá tegye a földi korrekciók rendszeres használatát. Városi alkalmazásoknál, szők utcákban, ahol a kevés látható mőhold mellett az EGNOS korrekció sem mőködik indokolt lehet az NTRIP korrekciós DGPS megoldás, mert enélkül a mérési pontosság akár 10 m fölé is mehet, amely már azt is lehetetlenné teszi, hogy az utca helyes oldalát meghatározza a felmérı (pl. vezetékek térképezése, szennyezések-, szivárgások lokalizálása, stb. esetén). A térinformatikai GPS utófeldolgozott, Ám mérései –amennyiben a mérési idı megközelítette az 5 percet – nagyrészt a szubméteres (20-50 cm) pontossági kategóriába sorolhatók, rövidebb mérési idıtartamok (1 perc) esetében tapasztaltunk 0,5-1,3 m közötti hibákat. A Ám méréseknél kissé félrevezetı a gyárilag megadott 30-60 másodperces mérési idı, mert a stabil szubméteres méréseket csak a hosszabb, 3-5 perces integrálási idejő mérésekkel lehetett biztosítani. A Hr és Hh mérések egyaránt a deciméteres-szubméteres (5-35 cm) pontossági osztályba tartoznak. A Hr mérésekhez szükséges a legkevesebb 10 perces mérési idı, míg 40-60 perces mérésekkel ez az egyfrekvenciás vevı biztosítani tudja a centiméteres-deciméteres pontosságot. A mozgás közbeni (M) módszer nem szerepel a gyári leírásban, mint a térinformatikai
33
Összefoglalás
vevıhöz ajánlott alkalmas felmérési módszer, de méréseink alapján azt látjuk, hogy az alkalmazásra ajánlott utófeldolgozásos módszerek közé ezt a technikát is besorolhatjuk, mert a tesztek során ebben az üzemmódban közel szubméteres mérési pontosságot sikerült elérni. Az MMO és a TGO programmal több különbözı pontra végzett utófeldolgozási eredményeket összevetve 5-10 cm-es eltérést tapasztaltunk, amely csak néhány cm-rel haladja meg az EEHHTT transzformáció ellentmondását, azaz a MMO ingyenes program a térinformatikai alkalmazások számára kielégítı pontosságot szolgáltat.
További feladatok
A „városi kanyonok” – amelyek a térinformatikai vevık ipari alkalmazásának tipikus területei – lehetnek a további pontossági tesztmérések legfontosabb helyszínei, amennyiben egyrészt az MM CE vevıhöz elkészülnek a legközelebbi permanens állomás valós idejő DGPS korrekcióit fogadni képes frissítések, másrészt sikerül a vevıvel kompatibilis, GPRS képes telefonmodem beszerzése, amely a „laptopos” megoldásnál lényegesen egyszerőbbé teszi az NTRIP korrekciók átvitelét. A jövıre nézve, a földrajz-földtudományi szakemberek számára, a legfontosabb feladat e precíz mobil térinformatikai eszköz alkalmazásával a leghatékonyabban megoldható problémák, terepi térképezési feladatok megtalálása, kidolgozása és megvalósítása.
34
Köszönetnyilvánítás
Irodalom Ádám J., Bányai L., Borza T., Busics Gy., Kenyeres A., Krauter A., Takács B.: Mőholdas helymeghatározás. Mőegyetemi Kiadó, 2004. p. 458. Bába K. 2007. Szikes formák és a növénytakaró kapcsolatának összefüggései a Hortobágyon. Szakdolgozat, SZTE. Konzulens: Szatmári J. www.geo.u-szeged.hu/~joe/pub/GPS/ babak_szakdolgozat.pps Bódis K.–Szatmári J. 2005. Geoinformatikai döntéstámogatás síkvidéki tározók tervezéséhez. Térinformatika. 2005/5. pp.12-13. Forián-Szabó Márton 2007. GPS-technika és ortofotóról történı adatnyerés alkalmazása az 1:25 000 méretaránynak megfelelı digitális térképészeti adatbázis elıállítása során. Diplomamunka. BME Budapest, p. 68. GPS Magazin 2005. Térinformatikai GPS vevık. http://www.kutyu.hu/index.php?option=com_ content&task=view&id=336&Itemid=47 GPS Magazin 2007. Topco GMS-2: szubméteres GPS és Glonassz vevı. http://www.gpsmagazin.hu /content/view/471/65/ Kovács, F.–Szatmari, J.–Rakonczai, J. 2006. Assessment of the special soil degradation (bench erosion) with GIS methods from the Great Hungarian Plain - in.: J. Suarez - B. Márkus (ed.) Shaping the future of Geographic Information Science in Europe. Proceedings of 9th AGILE Conference on Geographic Information Science. pp.29-35 Mezısi G.–Mucsi L.–Szatmári J. 2000. Flood analysis using areal photography. GEOEUROPA 9: (3) 37-38 Mezısi G.–Barta K. –Bódis K. – Kiss T. –Mucsi L.–Szatmári J. 2004. Árinfo – a Tiszai árvízvédelmi információs rendszer néhány geotudományi szegmense. Szeged 6. 26-33 Montillet, J.P. et al. 2007. Mapping the Underworld. GPS World 2007. 3. www.gpsworld.com Mucsi L.–Kiss R.–Szatmári J.–Bódis K.–Kántor Z.–Dabis G.–Dzsupin M. 2003. Vezetéklyukadások légi felderítése hıkamerával. Térinformatika 2003/7 pp. 18-19. Mucsi L.–Kiss R.–Szatmári J.–Bódis K.–Kántor Z.–Dabis G.–Dzsupin M. 2004. Felszín alatti vezetékek környezetszennyezõ hatásainak felmérése távérzékeléses technológiával. The analysis of contamination deriving from the leakage of subsurface pipeline networks via remote sensingGeodézia és Kartográfia LVI. évf. 4. szám pp. 3-8. Mucsi L. –Szatmári J.–Bódis K.–Barta K. 2004. Vadlerakók felderítése távérzékeléssel Gyulán és külterületén. Tanulmány a KÖRKÖFE számára. Kézírat. Piszák T. 2006. Geodéziai és térinformatikai mőszerek adatainak feldolgozása. Évfolyamdolgozat, SZTE. Témavezetı: Szatmári J., Zádori A. p. 15, programmelléklettel. Rakonczai J. et al., 2000: Csongrád megye kistérségi komplex környezetvédelmi programja. Szeged. Kézirat. http://www.geo.u-szeged.hu/kornyprog/csongrad Rakonczai J.–Csató Sz.–Mucsi L.–Kovács F.–Szatmári J. 2003. Az 1999. és 2000. évi alföldi belvízelöntések kiértékelésének gyakorlati tapasztalatai - Vízügyi Közlemények Különszám - Tiszavölgyi ár- és belvizek a XX. és XXI. század fordulóján. IV. kötet: Elemzı és módszertani tanulmányok az 1998-2001. évi ár- és belvizekrõl, VITUKI 2003. (szerk.: Szlávik L.) pp. 317-336. Sickle, J.V. 1996. GPS for Land Surveyors. Ann Arbor Press. Chelsea. p. 209. Szatmári J. 2007. Építımérnöki alkalmazások: válogatás a GPS Magazin, a GPS World és az
32
Irodalom
InsideGNSS szakcikkeibıl. Elektronikus publikáció: http://www.geo.u-szeged.hu/~joe/pub/GPS/Geod_alkalm_SZJ.htm Szatmári J. 2007. Akkor hol is van Magyarország legmélyebb pontja? Elektronikus publikáció: http://www.geo.u-szeged.hu/~joe/pub/deep_end.html Takács B. 2005. Geodéziai és térinformatikai adatgyőjtés Thales AC12 vevıvel, elektronikus publikáció: http://www.agt.bme.hu/staff_h/bence/ac12/index.html Dr. habil Tamás János – Dr. Lénárt Csaba: Terepi Térinformatika és a GPS Gyakorlati Alkalmazása. Litográfia Kft. Debrecen, 2003. p. 199. Tancsik O. 2006. A Thales MM CE térinformatikai vevı. Évfolyamdolgozat, SZTE. Témavezetı: Szatmári J.. p. 28. Tobak Z. 2005. Navigációs GPS vevık és a mobil GIS alkalmazásának lehetıségei a terepi adatgyőjtésben. Diplomadolgozat, SZTE. Témavezetı: Szatmári J.. p. 65.
Segédletek, felhasználói kézikönyvek [1] DigiTerra Explorer v4 felhasználói kézikönyv: http://www.digiterra.hu/dev/index.php?option=com_wrapper&Itemid=69 [2] Achieving Sub-Foot Accuracy With the GPSDifferential™ Module. White Paper: http://www.digiterra.hu/dev/images/stories/hirek/GPSDifferentialModule_White_Paper.pdf [3] Optimizing accuracy with MobileMapper CE (09 01 2007) [4] MMCE NMEA output.pdf [5] Takács B.: Segédlet a Trimble Geomatics Office (TGO) használatához. http://www.geod.bme.hu/tantargyak/gpselm/TGOguide.pdf
36
Melléklet
A „Mérési segédlet a Mobile Mapper CE térinformatikai GPS vevıhöz földrajzföldtudományi felhasználók részére” megtalálható a SZTE TTIK Földrajz-Földtudományi Tanszékcsoport Alkalmazott Geoinformatikai Labor (AGIL) dokumentumtárában. Elérhetıségek SZTE AGIL 6722 Szeged, Egyetem u. 2-6. T/F: 62/544-156 E-mail:
[email protected]
37
SZTE TTIK Földrajz-Földtani Tanszékcsoport Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék
Mérési segédlet a Mobile Mapper CE térinformatikai GPS használatához
Összeállította: Dr. Szatmári József egyetemi adjunktus
[email protected]
Szeged, 2007. szeptember
38
Tartalomjegyzék
I. Ajánlott mérési módszerek 3
II. Mobile Mapper CE térinformatikai GPS vevı kezelése 5 GPS Utilities Mission Planning GPS Settings DGPS Configuration GPSStatus Mérés rögzítése GPSStatus programban NMEA .txt mérési állományok feldolgozása
III. DigiTerra Explorer térinformatikai adatgyőjtı és feldolgozó program kezelése 7 Utófeldolgozásos mérések végrehajtása Tanácsok az utófeldolgozásos mérésekhez
IV. GPS mérések utófeldolgozása (MobileMapper CE Utófeldolgozás felhasználói kézikönyv verzió 4.6.1.25 alapján aktualizálva) 9 Utófeldolgozás a THALES MobileMapper Office programmal 1. Koordináta (vetületi) rendszer definiálása 2. Mérési - és fázisadatokat tartalmazó fájlok betöltése 3. Bázisadatok letöltése 4. Utó- feldolgozás megkezdése a letöltött bázisadatok felhasználásával 5. A feldolgozott mérések kezelése, exportja
V. DigiTerra Explorer v4 felhasználói kézikönyv 13 Segédletek, felhasznált irodalom [1] DigiTerra Explorer v4 felhasználói kézikönyv [2] Achieving Sub-Foot Accuracy With the GPSDifferential™ Module. White Paper [3] DigiTerra Explorer v4 & MobileMapper CE Utófeldolgozás felhasználói kézikönyv verzió 4.6.1.25 [4] Szatmári J. 2007. Thales Mobile Mapper CE térinformatikai vevı pontosságvizsgálata. Diplomamunka. BME, p. 48. www.geo.u-szeged.hu/~joe/pub/GPS
39
I. Ajánlott mérési módszerek A földrajzi-földtudományi alkalmazásokban – a terepi térképezési munkák, adatfelvételek – során az utóbbi években merült föl az igény a térinformatikai GPS vevık használatára és az ezeknek megfelelı – méteres (0,5 – 1,5 m), szubméteres (0,2 – 0,5 m) – mérések végrehajtására. Az MM CE vevı a gyári leírások szerint hardveresen alkalmas erre a célra, viszont 2006-os év végéig – a közvetlen NTRIP kliens program és a fázismérések RINEX állományainak kiolvasásához készített segédalkalmazás megjelenéséig – ennek a szoftveres feltételei nem voltak adottak. A készülékhez mellékelt gyári használati útmutató is igen szőkszavú volt, mérési ajánlásokat, segédletet nem tartalmazott, sem a mérési módszereket, sem a mérési idıket illetıen, s így természetszerőleg a készülékkel elérhetı mérési pontosságokról sem szólt. Az utófeldolgozásos mérésekhez ezután kiadott segédletek adtak ugyan némi támpontot a mérések végrehajtásához, de a táblázatban látható, az igen rövid mérési idıkhöz rendelt ponthiba-intervallumok teljesülése az addigi saját mérések tükrében nehezen elképzelhetınek tőnt.
Az MM CE vevıvel történt gyári tesztmérések eredményei (Segédletek [2])
A Digiterra Kft. által kiadott mérési segédletek és frissítései [Segédletek 1,3], már több támpontot adtak az utófeldolgozásos mérések megfelelı végrehajtásához, de a cég fejlesztıi és geoinformatikus csapatunk véleménye szerint is a mérési módszerek jelentıs finomítására, különbözı technikák kidolgozására és az ezeknek megfelelı mérési pontosságok tesztelésére volt szükség. A térinformatikai vevıvel – miután a kezelıprogramban nincs lehetıség külön a mérési módszerek beállítására – csak a pontonkénti teljes mérési idı regisztrálásával (és nem a térinformatikai állományba történı rögzítési idı, „occupation time” alkalmazásával!), a mérések utófeldolgozásával, valamint kiértékelésével (azaz kísérletezgetéssel) kínálkozik megoldás mérési technikák kidolgozására. Tehát célkitőzésünk a tesztmérések végrehajtásával az volt, hogy a földrajz-földtudományi alkalmazásokban, geoinformatikai adatgyőjtésekben megkívánt pontossági elvárásokhoz (méteres, szubméteres, ritkábban deciméteres horizontális, vertikális és térbeli ponthibák) dolgozzunk ki mérési módszereket és a kollégák számára ezek alapján állítsuk össze a mérési segédletet. Térinformatikai GPS-mérési módszerek meghatározása A következıkben, az MM CE vevıvel szerzett elızetes mérési tapasztalatok alapján, az utófeldolgozásos térinformatikai (egyfrekvenciás-, relatív-, fázis-) mérési módszerek elnevezésére – az egyszerőbb fogalmazás és érthetıség miatt – teszek kísérletet. A geodéziában – az egyfrekvenciás vevıkkel történı méréseknél – megszokott fogalmakhoz hasonlóan, de eltérı szóhasználattal határozom meg a különbözı mérési módszereket a félreértések elkerülése miatt [Segédletek 4].
40
Geodéziai (egyfrekvenciás vevı)
Mérési periódus idıtartama T (perc) 30 < T <60 15 < T <45 10 < T < 30 1
Térinformatikai
elnevezés
pontossági kategória
elnevezés
pontossági kategória
– gyors statikus – félkinematikus valódi kinematikus
– cm – cm [dm] cm – [dm]
helyhez kötött, hosszú = Hh – helyhez kötött, rövid = Hr álló, mozgó = Ám mozgó = M
[cm – dm] – [dm – szubm] [szubm – m] [m]
A geodéziában alkalmazott és a térinformatikai vevıhöz ajánlott elnevezések és pontossági kategóriák a mérési módszerekre [saját mérési tapasztalati értékek]
A következı táblázatban [Segédletek 4] összegeztük a különbözı mérési módszerekkel tapasztalt ponthiba értékeket, hozzárendelve a mérési körülményekre utaló kategóriákat (kiváló, megfelelı, rossz). Mérési módszer javasolt elnevezése Hh (helyhez kötött, hosszú) Hr (helyhez kötött, rövid) Ám (álló, mozgó)
M (mozgó) DGPS (NTRIP) DGPS (EGNOS) Korrekció nélküli *
Tapasztalt ponthiba-intervallum (m)
Mérési körülmények*
Pontossági kategória
0,08-0,19
M
deciméteres
0,1-0,13 0,1-0,15 0,16-0,5 1 2-2,5 0,5-1,5
0,13-0,14 0,15-0,35 0,2-1,3 1-1,3 3-5 0,7-2
K M K M R M
deciméteres szubméteres szubm – méter méteres többméteres méteres
0,1-1,5
0-2
0,2-2,5
K,M
0-3
0-3 (10!)
0,5-3,5
K,M
-
-
0-6 6<
K,M R
méterestöbbméteres méterestöbbméteres méterestöbbméteres
Mérési periódus idıtartama T (perc)
horizontális
magassági
térbeli
30 < T <60
0,08-0,18
0,01-0,06
10 < T < 30
0,06-0,08 0,1-0,24 0,1-1,2 1-1,2 1-3,5 0,5-1
1
T = 1 mp (1 epocha) T = 1 mp (1 epocha) T = 1 mp (1 epocha) T = 1 mp (1 epocha)
K: kiváló (PDOP<2; Mh 8-9) M: megfelelı (2
41
II. Mobile Mapper CE térinformatikai GPS vevı kezelése 1. Vevı elindítása (piros gomb) 2. Adatgyőjtı program kiválasztása GPSStatus (gyári adatgyőjtı program): ajánlott, ha nyers mérési adatokat (NMEA txt állományok) akarunk rögzíteni autonóm és DGPS módban DigiterraExplorer (terepi térinformatikai adatgyőjtı és feldolgozó program): ajánlott, ha mérési adatokat térinformatikai (pl. shp) állományba akarunk rögzíteni. Az utófeldolgozásos mérésekhez feltétlenül szükséges!
3. GPS vevı alapbeállításai Programs | GPS Utilities | Mission Planning: vételi körülmények ellenırzése, ajánlott a teljes mérési idıtartam alatt a legalább 5 látható mőhold és a 4-nél kisebb PDOP érték!
| GPS Reset: ha valamilyen okból a vevı indítása után 3-4 perccel sincs vétel, akkor kell ezt a parancsot kiadni.
| GPS settings Válasszuk ki a munka-területnek megfelelı környezeti beállítást Open sky: nyílt terep Tree Canopy: fás-erdıs terep Urban Canyon: épületek között
városi
mérésnél, magas
Custom: egyéni beállítások, pl. PDOP>4, magassági szög>10-15
42
| DGPS Configuration Select Mode None: autonóm, korrekció nélküli mérés SBAS: DGPS mód - EGNOS korrekciók *
NTRIP : DGPS mód - földi korrekciók a GPSNET.hu hálózatról (GPRS képes, bluetooth-os telefonmodem szükséges) *
Megjegyzés: jelenleg az NTRIP üzemmód korlátozottan használható, kidolgozása folyamatban!
| GPS Status Sig/Nav - Azmth/Elev: Ellenırizzük a mérési körülményeket, beállításokat! Ha DGPS EGNOS üzemmódban akarunk mérni (DGPS Config), az ablak alján Differential GPS kijelzés legyen! Tools | Stats | Enable: az 1 mp-es pozíciók átlagolásának beállítása | Stats: az átlagolt pozíció megjelenítése
4. Mérés a GPS Status programmal Tools | Log | Start: hozzunk létre új állományt lehetıleg egy, az SD kártyán lévı mappába (használható még a /MyDevice/ mappa is)! Tools | Log | Stop: a mérés rögzítésének befejezése
5. NMEA .txt mérési állományok feldolgozása ⇒ Másoljuk át a *.txt mérési fájlt az asztali számítógépre (MS ActiveSync program szükséges), ⇒ Töltsük be a *.txt mérési fájlt a GPS_ Converter_3D programba, 2 A *.out koordináta-állományt számítsuk át EOV-be EHT szoftverrel!
43
_ ♦ ♦ ♦
CD melléklet:
MS ActiveSync GPS_ Converter_3D 2 EHT
III. DigiTerra Explorer térinformatikai adatgyőjtı és feldolgozó program kezelése ⇒ Indítsuk el a programot! ⇒ Hozzunk létre egy új <*.shp> réteget az SD kártyán!
Utófeldolgozásos mérések végrehajtása
⇒ Indítsuk el (ellenırizzük) a GPS vevıt! | Aktivál | Beállítások: az utófeldolgozásos mérésnél a nyers (Raw) adatok győjtéséhez a jobb alsó sarokban lévı kapcsoló beállítása:
⇒ GPS mérés
⇒ Válasszuk ki a rögzítendı objektum-típust: pont, vonal, terület, pontsor
⇒ Állítsuk be az objektum méréséhez a választott átlagolási idıt! Átlag: 30, 60, 90,… sec. ⇒ Indítsuk a mérést a piros mentsünk! ⇒ Mérés leállítása a kék
●
gombbal, a rögzítési idı végén
■ gombbal történik.
44
Tanácsok az utófeldolgozásos mérésekhez Az utófeldolgozásos mérésekhez is – ha a terepadottságok engedik – használjuk az SBAS EGNOS korrekciókat, ezért az elsı objektum rögzítése elıtt 4-5 perccel már indítsuk el a vevıkészüléket, hogy a vevı le tudja tölteni a diffrenciális korrekciókhoz szükséges elsı mőholdas adatcsomagot. A nyers (Raw) adatgyőjtést kezdjük és zárjuk le egy-egy olyan pozíció rögzítésével, amely nem tartozik a mérendı objektumok közé (ez a két mérés általában az utófeldolgozásnál „elveszik”! Az objektumokat akkor kell rögzíteni, amikor a vevıkészülék folyamatosan legalább 5 mőholdat lát és 4-nél alacsonyabb a PDOP. A nyers (Raw) adatrögzítés minimális ideje 20 perc kell legyen! Egy objektum méréséhez csak egyetlen GPS átlagolt pozíciót kell rögzítenünk, de legalább 20 percen át kell tartson a Raw adatrögzítés ahhoz, hogy az utófeldolgozásban méter alatti pontosságú eredményt kapjunk. Egy munkafájl 20 perces idıtartama alatt rögzített minden objektum korrigálható közel méter alatti pontosságig (ha végig megfelelıek voltak a mérési körülmények, ld. Bevezetı táblázatai). A bevezetıben részletezett mérési periódusidık (a hozzárendelt mérési módszerekkel és pontosságokkal) az egy mérendı pozíción mozdulatlanul eltöltött rögzítési idıt jelentik! Azaz deciméteres pontosság akkor érhetı el, ha egy mérendı ponton legalább 10-15 percet tölt a vevı (legalább 20-30 perces nyers (Raw) adatfájl rögzítése mellett)! A gyors – méter alatti pontosságú – mérésekhez is a mérendı ponton állni kell legalább 1-2 percet (érdemes 2 db. 30”-es átlagolt pozíciót győjteni pontonként)! Tapasztalataink szerint a DTE programmal maximálisan rögzíthetı nyers (Raw) adatfájl hossza 50-60 perc (szoftverfüggı idıtartam). Ha egy projektben pl. egy órán keresztül mérünk, és elveszítjük a GPS mőholdak vételét (ezáltal megszakad a folyamatosság) a 20. és a 40. percben, attól még az utófeldolgozásban méter alatti pontosságot fogunk kapni, hiszen 20 percen keresztül folyamatosan érkeztek a GPS jelek a rögzítéshez. Ha viszont a 60 perces mérésben a 20. 30. 40. percben veszítjük el a mőholdvételt, minden bizonnyal nem lesz méter alatti pontosságú a 20. és a 40. perc között rögzített egységek utófeldolgozása, mert csak 10 perc folyamatos mérés történt ez alatt az idı alatt. Ha a folyamatos mőholdvétel rövidebb 5 percnél, akkor pontosabb eredményt kaphatunk SBAS korrekciós pozícióval. Nagyon fontos, hogy azonnal megnyissuk a mérési projektet, amint olyan pozícióban vagyunk, hogy egy ideig jó a mőholdvétel, és legkorábban 20 perccel késıbb zárhatjuk be a projektet (a méter alatti pontosság eléréséhez). Az is negatívan befolyásolja a pontosságot, ha egy sor nyers (Raw) GPS mérési fájlt rögzítünk egyetlen helyett. Ha viszont szükség van több nyers mérési fájl megnyitására és bezárására, ajánlatos akkor elkezdeni a nyers GPS mérések rögzítését, mielıtt az elsı SHP fájlban adatokat rögzítünk, és megszakítani a nyers mérések rögzítését, ha az utolsó shape fájl már be van zárva.
45
V. GPS mérések utófeldolgozása (MobileMapper CE Utófeldolgozás felhasználói kézikönyv verzió 4.6.1.25 alapján aktualizálva) Utófeldolgozás a THALES MobileMapper Office programmal ⇒ Terepi méréseinket a (a raw és a térkép fájlt) utólag irodában az MMCE vevırıl áttöltjük PC- re. ⇒ A Thales MobileMapper Office program, mérési fájlainkat ESRI shape formátumban tudja fogadni, ezért DigiTerra Exlporer programunk PC-s változatával ezeket ilyen formátumba kell mentenünk (Rétegek/Mentés másként), ha az MM CE készülék DTE programjában más formátumba mentettünk! ⇒ Célszerő az *.shp és *.raw fájlokat egy mappába másolnunk, hogy ezek egymás mellett legyenek.
Az MMCe készülék által győjtött utófeldolgozásra alkalmas *.raw és *.shp állományokat az ingyenes THALES MobileMapper Office szoftverrel lehet utó-feldolgozni egy maximum 100km távolságra lévı GPS bázisállomás vagy egyéb bázisvevı által rögzített referencia adatok alapján. Magyarországon a FÖMI KGO GNSS Szolgáltató Központ szerverérıl lehet a permanens GPS bázisállomások méréseihez hozzájutni (regisztrálni kell, fizetıs!): www.gpsnet.hu
⇒ Telepítsd a MM Office utófeldolgozó programot!
46
_
CD melléklet: MMOffice3_4
1. Koordináta (vetületi) rendszer definiálása A méréseinkhez szükséges EOV rendszer paramétereit kell beállítanunk, majd elmentenünk a programban. ⇒ Options/Browse Coordinate Systems menüben, az Add nyomógombra kattintva kérhetünk új koordináta rsz- t. ⇒ Az EOV rendszerhez a következı paramétereket kell megadnunk:
47
2. Mérési - és fázisadatokat tartalmazó fájlok betöltése ⇒ |Options/Select Coordinate Systems menübıl válasszuk ki az általunk definiált EOV rendszt. ⇒ |File/MobileMapper CE Post- processing meüre kattintva tudjuk megadni a mérési adatainkat tartalmazó *.shp, és a fázisadatokat tartalmazó *.raw fájlt. Ekkor megjelennek az általunk mért objektumok a térképnézeten.
3. Bázisadatok betöltése ⇒
gombra kattintva válasszuk ki bázisállomás RINEX állományait!
A bázisadatok elızetes konzultáció után a mérés pontos helyének, kezdési és befejezési idejének (Dátum: óra/perc/mp) közlése után a
[email protected] címen E-mailben kérhetık!
48
4. Utófeldolgozás megkezdése a letöltött bázisadatok felhasználásával ⇒
gombra kattintva ellenırizzük a bázisállomás koordinátáit!
⇒
gombra kattintva indítsuk el al az utófeldolgozást!
5. A feldolgozott mérések kezelése, exportja
Az utófeldolgozás lefuttatása után a képernyı jobb oldalán található Feature Properties panelen megjelennek a feldolgozott objektumok tulajdonságai, leíróadatai.
⇒ EOV koordináták: EOV y (Easting); : EOV x (Northing); Balti tszf. magasság (Height). A magasság valódi érétkének kiszámításához vegyük figyelembe az antenna-magasságot! ⇒ Ezen a panelen tudjuk vizsgálni az utó-
feldolgozott mérések Accuracy Estimation
megbízhatóságát:
⇒ | File/Export: a feldolozott méréseket mentsük új fájlként valamely térinformatikai (pl. *.shp formátumban), vagy *.csv szöveges állományként, amelyet Excel-ben továbbszerkeszthetünk.
49
