powrót

Adam Łyszkowicz

Milimetrowe dokładności w geodezji

GPS dla początkujących, część II

W tym celu zostały opracowane odpowiednie procedury obserwacyjne, stosowne metody obliczeniowe, a nawet skonstruowane zostały specjalne odbiorniki GPS. Jeśli ktokolwiek chce uzyskać pozycję z milimetrową dokładnością, to musi używać geodezyjnych odbiorników GPS. Odbiorniki te oprócz elementów, jakie posiadają nawigacyjne odbiorniki GPS, wyposażone są w dodatkowe zespoły elektroniczne i dlatego są bardzo drogie.

1. Wyznaczanie pozycji metodą różnicową
W pomiarach geodezyjnych należy stosować co najmniej dwa odbiorniki, gdyż pozycja jest wyznaczana metodą różnicową (differential positioning). Jeśli ktokolwiek używa pojedynczego odbiornika do wyznaczenia pozycji statku, samolotu lub punktu na powierzchni ziemi, to taki sposób wyznaczania pozycji zwany jest metodą absolutną lub metodą pojedynczego punktu (absolute lub point positioning). Niestety metoda pojedynczego punktu jest mało dokładna, gdyż 95% obserwacji wykonanych tą metodą daje dokładność pozycji w granicach 100 metrów, co dla celów geodezyjnych nie jest wystarczające. Aby uzyskać milimetrowe dokładności, należy używać co najmniej dwóch odbiorników. W takiej sytuacji zamiast oddzielnej pozycji każdego z odbiorników wyznaczana jest odległość między odbiornikami (pozycje jednego odbiornika względem drugiego).
Zapewne wielu dręczy pytanie, dlaczego wyniki pomiarów GPS metodą różnicową są bardzo dokładne? Jak wiemy, każda obserwacja geodezyjna jest obarczona licznymi błędami. Wielkość tych błędów jest zmienna, a my nie umiemy określić ich w momencie obserwacji. W przypadku gdy dwa odbiorniki GPS stojące na różnych punktach (ale w niewielkiej odległości od siebie) obserwują jednocześnie, to wówczas obydwa zbiory obserwacji są obarczone prawie takimi samymi błędami. Ogromną zaletą metody różnicowej jest to, że nie wnika, czy źródłem błędów są satelity, zegary odbiorników czy też któraś z warstw atmosfery, ale wykorzystuje fakt, że błędy w prawie ten sam sposób wpływają na oba zbiory obserwacji. Sytuacja ta jest analogiczna do znanych nam pomiarów niwelacyjnych, w których czytamy łaty wstecz i wprzód. Ponieważ każdy z odczytów obarczony jest tym samym błędem, tak więc różnica wysokości obliczona z różnicy odczytów uwolniona jest od tego błędu. Taka sama zasada eliminacji błędów stosowana jest przy pomiarach GPS.

2. Fazowe pomiary GPS
Pomiary różnicowe nie są jedyną receptą na podniesienie dokładności pomiarów GPS. Aby uzyskać milimetrowe dokładności, musimy zrezygnować z pomiaru pseudoodległości, gdyż jest on zbyt mało dokładny, i znaleźć sposób na precyzyjny pomiar odległości do satelity. W tym celu niezbędne jest dokonanie pomiaru pewnej nowej wielkości, a mianowicie fazy sygnału dochodzącego do odbiornika.

Pełna treść artykułu w styczniowym wydaniu miesięcznika GEODETA

powrót