Po co nam ASG+?

Wojskowa Akademia Techniczna wspólnie z Uniwersytetem Przyrodniczym we Wrocławiu oraz Uniwersytetem Warmińsko-Mazurskim w Olsztynie realizują projekt ASG+ mający wspomagać moduły czasu rzeczywistego ASG-EUPOS. Co dzięki nim zyskamy?

W przeszłości współrzędne punktów osnowy geodezyjnej wyznaczane były raz i traktowane jako wartości stałe, niezmienne. Obecnie osnowa realizowana za pomocą stacji permanentnych GNSS pozwala na wyznaczanie i aktualizację współrzędnych na podstawie ciąg­le gromadzonych obserwacji. W Polsce obowiązuje system ETRS89 i realizujący go układ ETRF2000, który jest przenoszony przez stacje ASG-EUPOS należące do sieci EPN i zagęszczany za pomocą pozostałych stacji ASG-EUPOS. Wiąże się to z wprowadzeniem wymagań dokładnościowych stawianych współrzędnym tych stacji.

Technika GNSS diametralnie zmieniła sposób definiowania i przede wszystkim realizacji globalnych systemów odniesienia. Wieloletnie obserwacje prowadzone na permanentnych stacjach GNSS stanowią podstawę wiarygodnego wyznaczenia nie tylko współrzędnych, ale także ich zmian w czasie, czyli prędkoś­ci. Sieci permanentne traktowane są jako czwarty, nieformalny segment GNSS (obok segmentów: kos­micznego, kontrolnego i użytkownika). Technika ta wnosi znaczący wkład w tworzenie globalnego układu odniesienia ITRF zarówno przez wykorzystanie rozwiązań z wybranych stacji, jak i wartości naziemnych, lokalnych powiązań między różnymi technikami (local ties).
Permanentne obserwacje GNSS umożliwiły także stworzenie globalnego pola prędkości pozwalającego na weryfikację stosowanych do tej pory modeli teoretycznych. Globalne pole prędkości jest zagęszczane rozwiązaniami z sieci regionalnych i lokalnych, takich jak EPN i ASG-EUPOS. To powoduje, że układy odniesienia stały się układami kinematycznymi lub quasi-kinematycznymi, a wiarygodne wyznaczenie prędkoś­ci poszczególnych punktów jest kluczowe dla konserwacji tych układów.

Stacje sieci globalnej IGS gromadzą obserwacje od 1 stycznia 1994 roku, stacje EPN od 1996 roku, a polska sieć ASG-EUPOS została uruchomiona 2 czerwca 2008 roku, choć niektóre stacje (m.in. wybrane należące do EPN) funkcjonowały już wcześniej. Dłuższe obserwacje oznaczają wyższą dokładność i wiarygodność wyznaczanych współrzędnych i prędkości. Są one mniej wrażliwe na okresowe nieprawidłowości pojawiające się na stacjach czy pojedyncze rozwiązania znacznie różniące się od pozostałych. Niestety, praktycznie każda wymiana anteny wiąże się z nieciągłoś­cią w szeregach czasowych rozwiązań i koniecznością ponownego wyznaczenia współrzędnych. W rejonach aktywnych sejsmicznie nieciągłości takie często są powodowane przez trzęsienia ziemi. Przyjmuje się, że do wyznaczenia wiarygodnych prędkoś­ci potrzeba co najmniej 30 miesięcy obserwacji. Dłuższy okres oznacza więcej danych zwiększających stabilność realizacji systemu odniesienia. Obserwacje prowadzone w sposób ciągły pozwalają na konserwację układu odniesienia, czyli na ponowne wyznaczanie współrzędnych i ich monitorowanie. Bieżące rozwiązania stacji EPN publikowane są na stronie www.epncb.oma.be, a rozwiązania ASG-EUPOS na oficjalnej stronie systemu oraz na www.cgs.wat.edu.pl.

Prowadzenie obserwacji GNSS nie wymaga znaczących kosztów ani dużego zaangażowania, stąd wiele stacji funkcjonuje nieprzerwanie od ich uruchomienia. Stacje te są szczególnie cenne i przeważnie pełnią funkcję stacji realizujących układ globalny ITRFYY/IGSYY. Permanentne stacje o wiarygodnie wyznaczonych prędkościach doprowadziły do wprowadzenia do powszechnego użycia układów kinematycznych i quasi-kinematycznych, w których prędkość jest nie mniej ważna niż współrzędne stacji. Układ taki pozwala wyznaczyć współrzędne stacji na wybraną epokę przy założeniu liniowej zmiany współrzędnych. Jest to szczególnie istotne dla krajów, na terenie których występują znaczące ruchy litosfery.



Ważną cechą stacji GNSS jest ich referencyjność, czyli możliwość wyznaczenia pozycji względem nich. Stacje IGS umożliwiają wyrażenie współrzędnych sieci regionalnych GNSS w układzie globalnym ITRFYY/IGSYY, a stacje EPN w analogiczny sposób stanowią nawiązanie dla sieci narodowych i pozwalają wyznaczyć współrzędne w układzie europejskim ETRFYY. Stacje ASG-EUPOS z kolei pełnią funkcję referencyjną dla pomiarów satelitarnych wykonywanych na terenie Polski. Oprócz konserwowania układu, ASG-EUPOS świadczy usługi umożliwiające proste określenie położenia punktów pomiarowych w układzie odniesienia będącym realizacją ETRS89. Stacje ASG-EUPOS mogą stanowić nawiązanie pomiarów opracowywanych w trybie postprocessingu polegające na wspólnym opracowaniu plików obserwacyjnych ze stacji permanentnych i punktów pomiarowych oraz narzuceniu odpowiednich wag na współrzędne stacji nawiązania wyznaczone zgodnie z zaleceniami IGS i EUREF na podstawie wieloletnich obserwacji. Częściej jednak geodeci wykorzystują stacje nawiązania do wyznaczenia swojej pozycji w czasie rzeczywistym za pomocą techniki RTK przy uwzględnieniu serwisów wysyłanych przez system do odbiornika. Dokładność wyznaczenia współrzędnych maleje wraz ze wzros­tem odległoś­ci od stacji referencyjnej, stąd usługa świadczona jest zwykle z wykorzystaniem kilku stacji referencyjnych (rozwiązanie sieciowe). Błędy współrzędnych stacji referencyjnych mają wpływ na dokładność współrzędnych wyznaczanych z wykorzystaniem tych stacji...

Pełna treść artykułu Karoliny Szafranek, Andrzeja Araszkiewicza oraz Mariusza Figurskiego w lipcowym wydaniu GEODETY

Redakcja