ORGANIZAREA LUCRĂRILOR DE OBSERVAŢII GPS PRIN METODASTATICĂ. STUDIU DE CAZ – STAŢIUNEA ARHEOLOGICĂ

BUDUREASCA, JUD. PRAHOVA

Lect.univ.dr. TUDOR BORŞAN, Universitatea “1 Decembrie 1918” din Alba IuliaIng.drd. AURELIAN STELIAN HILA, ing.drd. ZOLTAN FERENCZ,

Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină Veterinară din Bucureşti

ABSTRACT: Organisation of observations work GPS using static method. Case study- Budureasca Archaeological Site, Prahova County. GPS data collected for high precisionapplications (excluding data collected using RTK methods) must be post-processed to providemillimeter to meter level precision. Typically, the post-processing involves differentialprocessing relative to a fixed base location. For more robust data collection methods suchas static surveys, data processing in the field is not required. For many high accuracyapplications final data processing in the field is not possible. A common process is to fieldprocess data as a quick quality check, then spend more time back in the office to rigorouslydevelop the final results.

Keywords: GPS, static method, relative positioning, PDOP, planning observations,postprocessing, vectors datum

1. Introducere

Sistemul de poziţionare GPS areaplicabilitate în topografie prin determinareacoordonatelor pentru punctele reţelelor deîndesire sau chiar pentru determinareacoordonatelor punctelor de detaliu.

Precizia determinării GPS poate varia dela zeci de metri până la milimetri, în funcţiede echipament şi metoda folosită.

Principiul de funcţionare al antenei GPSconstă în măsurarea timpului de parcurgerea unui semnal radio emis de aceşti sateliţi şicapătul unui receptor pus pe punctul a căruipoziţie trebuie determinată.

Pe lângă aceasta trebuie să se recurgă latehnici foarte sofisticate pentru a ţine seamade aceste măsuri şi pentru a le corecta, înlimitele posibilului, inevitabilele erori,datorată fie impreciziilor care se introduc înmăsura timpului fie faptul că semnaleleprovenite de la sateliţi în traversareaatmosferei terestre (Ionosferă şi Troposferă),suferă întârzieri mai mult sau mai puţinmari, care trebuie evaluate şi compensate.

2. Planificarea observaţiilor GPS

Când o determinare este realizată cuajutorul tehnologiei GPS, vizibilitatea dintrereceptoare nu constituie o cerinţă amăsurătorii, întrucât aceste receptoare nutransmit şi nu recepţionează semnale întreele, ci le primesc de la sateliţii care se mişcăîn jurul Pământului. Singura condiţie cetrebuie îndeplinită pentru a putea recepţionaaceste semnale se referă la obţinerea unuiorizont liber spre cer.

Semnalele emise de sateliţii GPS suntasemenea razelor solare, astfel încât, oriceobstacol aflat în calea acestora, reduceconsiderabil intensitatea semnalului, putândchiar împiedica recepţionarea lui.

Prima fază a planificării se referă laalegerea unei perioade pentru efectuareamăsurătorilor, care se va subdivide în sesiunide lucru.

Perioada optimă este caracterizatăprintr-un număr suficient de mare de sateţiivizibili şi o valoare a geometriei constelaţieisatelitare (GDOP) cât se poate de mică (între

58 T. Borşan, A. S. Hila, Z. Fertencz

1 şi 5). Un alt criteriu de alegere a perioadeioptime de lucru se referă la influenţarefracţiei atmosferice, care, noaptea este multmai redusă decât ziua.

La stabilirea sesiunilor de lucru înpoziţionarea relativă trebuie luaţi înconsiderare 4 factori:

– lungimea bazei;– numărul sateliţilor vizibili;– geometria constelaţiei satelitare

(GDOP);– raportul semnal/zgomot pentru

semnalul satelitar.

3. Pregătirea şi ocupareareceptoarelor GPS pe puncte fixe

pentru sesiunea de observaţii

Un asemenea echipament este format, îngeneral, din aparatul propriuzis, ce conţine:procesorul, o antenă cu simplă sau dublăfrecvenţă, un controler cu tastatură şi afişaj

necesar pentru pornirea operaţiunii, cablul deantenă care conectează senzorul la antenă şiaccesoriile ce cuprind o ambază cu sistemoptic de centrare şi butoane de calare, unpilastru detaşabil care se ataşează pe ambazăşi pe care se montează antena, o ruletăspecială pentru măsurarea înălţimii antenei,setul de acumulatori de rezervă şi un trepied.

Particularizând, în această sesiune deobservaţii s-a utilizat echipamentul Leica SR510 cu simplă frecvenţă.

Înainte de a crea un nou job de lucru, saude a înregistra datele, se procedează la

formatarea cardului PCMCIA care constituiememoria detaşabilă a sistemului. Acest paseste necesar atât în situaţia în care avem uncard nou sau dacă dorim să ştergem dateleexistente.

Un grup de configurări (Config Set) esteo colecţie de parametri precişi ai senzorilornecesari pentru a realiza operaţii precise,

Fig. 1. Fereastră de planificare a observaţiilor GPS

59Organizarea lucrărilor de observaţii GPS prin metoda statică.

precum: rata de înregistrare a datelor,formatul datelor, tipul antenei, metodele decodare, etc.

Există câteva grupuri de configurăridefault (predefinite) care oferă un scenariustandard de măsurare.

Practic, după stabilirea setului nou deconfigurare care să rezoneze cu metoda demăsurare aplicată în teren, se poate verificaîn fereastra de măsurare dacă sunt marcaţiparametri iniţiali.

Fig. 3. Aplicarea seturilor de configurare pe fondul observaţiilor în modul static

Fig. 2. Ocuparea staţiilor cu echipamentul Leica SR 510

60 T. Borşan, A. S. Hila, Z. Fertencz

4. Prelucrarea observaţiilor GPS cu ajutorul programului depostprocesare date GPS, Leica Ski Pro

Ski_Pro conţine următoarele componente:

Componentele Raw Data Import permitimportarea datelor GPS culese în teren înSki-Pro prin selectarea opţiunii Import –

Import GPS Raw Data, iar din subdirectorulFIXA al directorului BUDUREASCA_DATE se selectează fişierul raw.

Fig. 4. Verificarea parametrilor de configurare într-o etapă anterioarăînceperii măsurătorilor

Tabel 1. Componentele software-ului Ski Pro

Fig. 5. Asignarea datelor brute importate şi vizualizarea punctelor în formulă de navigaţie

61Organizarea lucrărilor de observaţii GPS prin metoda statică.

Acelaşi lucru se va petrece şi în ceea cepriveşte fişierul raw din subdirectoareleMOBIL 1 ŞI MOBIL 2. După importuldatelor se va deschide o fereastră de dialog(Assign) care permite vizualizarea punctelorîn poziţie navigată (autonomă). Dupăimportul de date raw se pot vizualizapunctele în cadrul ferestrei graficeView/Edit.

Pentru crearea liniilor de bază (vectori)se iniţializează fereastra de procesare DataProcessing, în cadrul căreia se va afişa o listăa tuturor intervalelor de observaţii şi oreprezentare grafică a timpului de observarepentru fiecare interval. Se vor înregistraastfel liniile de bază în concordanţă cuspecificaţiile metodei de poziţionare relative.

În acest moment se pot examina şiînregistra liniile de bază procesate. Toatepunctele Rover sunt listate împreună cucoordonatele, calitatea şi ambiguitatea(Ambiguity Status), ultimele fiind selectateautomat.

Datumul local se materializează lanivelul proiectului prin înscriereaparametrilor de transformare din sistemul de

referinţă geocentric WGS 84 în sistemul dereferinţă Krassovski 42 utilizând modelulBursa Wolf, iar proiecţia în plan se asigurăprin apelarea unui executabil care implicăparametri proiecţiei Stereo 70, iar sistemulde coordonate plane este definit prinextragerea selecţiilor la nivelul parametrilorde transformare şi a celor de proiecţie.

Fig. 6. Procesarea vectorilor

Fig. 7. Transformarea datumului geocentric în datum local

62 T. Borşan, A. S. Hila, Z. Fertencz

Atribuirea clasei de control pentrupunctul considerat fix (referinţă) presupuneintegrarea setului de coordonate cunoscute,după definirea şi aplicarea datumului localpunctului ocupat de receptorul fix.

În continuare, considerând că punctulBUD F este cunoscut prin coordonate însistem local, se procedează la completareaspaţiilor destinate coordonatelor (easting,northing, height) cu datele cunoscute prin

înlocuirea t ipului de coordonateLocal-Grid-Orthometric.

La final datele se pot exporta în formateASCII, GIS/CAD, RINEX, cu menţiunea căprioritare sunt exporturile către formate detip text, cele către GIS/CAD utilizându-se îngeneral în cadrul metodelor de măsurarecinematice. De asemenea, exporturile cătreRINEX satisfac reprelucrări de date pe alteplatforme de procesare date GPS.

Fig. 9. Exportul datelor în format ASCII

Fig. 8. Constrângerea punctului de referinţă şi pregătirea exportului de date

63Organizarea lucrărilor de observaţii GPS prin metoda statică.

5. Concluzii

Pentru cei mai mulţi utilizatori, preciziamaximă dată de tehnologia GPS nu estecerinţă imperativă. În funcţia de problemacare urmează să fie rezolvată - trebuie să sealeagă o metodă de măsurare de măsurarecare să asigure un rezultat de precizie mare.

Datorita preciziei ridicate care se cere îngeodezie, nu intra în atentie decât metodelerelative de pozitionare, cu ajutorulmasuratorilor de faza asupra undelorpurtatoare. În practică este de multe oriavantajos, ca metodele de măsurare sa fiecombinate. De exemplu, metoda statică poatefi utilizată pentru a determina unele punctede referinţă în zona de lucru, care apoi săconstituie puncte de plecare pentrumasuratorile cinematice si/sau pseudo-cinematice. Metoda statică presupuneexistenţa a minim două receptoare GPSamplasate pe două puncte materializate peteren. Cele două receptoare primesc semnalde la aceiaşi mimin patru sateliţi şi au timpulde staţionare comun. Parametrul distanţăeste legat de vizibilitatea celor patru sateliţicomuni, practic cu cât distanţa este maimare, cu atât timpul de staţionare este maimare.

În cazul sesiunii de observaţii prezentatemai sus s-au utilizat trei receptoare, situaţieîn care pot exista mai multe variante:

1. staţionarea receptorului care rămânefix pe un punct cunoscut iar celelalte două seamplasează pe punctele de determinat şipentru verificare;

2. staţionarea a două receptoare fixe pedouă puncte de coordonate cunoscute, iarunul din receptoare, mobil, se deplasează pefiecare punct nou;

3. staţionarea receptorului fix pe oricaredin punctele noi, celelalte două staţionândcel puţin un punct cu coordonate cunoscuteşi toate punctele noi;

4. staţionarea a două receptoare fixe pepuncte noi, celălalt receptor staţionând perând toate punctele noi şi cel puţin un punctcu coordonate cunoscute;

5. staţionarea a două receptoare fixe unulpe un punct nou, unul pe un punct cucoordonate cunoscute, celălalt receptorstaţionând pe rând celelalte puncte noi.

Întrucât numărul receptoarelor a acoperitpoziţiile punctelor într-o singură sesiune demăsurători s-a acceptat şi validat primavariantă conceptuală din lista de mai sus.

În cazul bazelor sub 10 km, în raport,după fiecare bazã calculatã trebuie verificatca întotdeauna numărul sateliţilor să fieminim patru, valoarea RMS float (înainte defixarea ambiguităţilor) şi valoarea RMS fix(valoarea dupã fixarea ambiguitãtilor)trebuie sã nu depăşeascã pragul RMS stabilitiniţial.

BIBLIOGRAFIE

1. 1. Borşan, T., Voicu, G.E., Geodezie satelitară-Îndrumător de laborator, Seria Didactica,Alba Iulia, 2009.

2. Boş, N.; Iacobescu, O., Topografie modernă, Editura C. H. Beck, Bucureşti, 2007.3. Brebu, F.M.; Bertici, R.; Bălă, A.C., Using modern Topo-Geodetic Technologies in the

process of monitoring Building’s Deformations, 12-th International MultidisciplinarScientific Geoconference, Albena, Bulgaria, 2012, ISSN 1314-2704, pg 821-829.

4. Dima, N., Geodezie, Editura Universitas, Petroşani, 2005.5. Grecea, C., Introducere în geodezia satelitară, Editura Mirton, Timişoara, 1999.6. Neuner, J., Sisteme de poziţionare globală, Editura Matrixrom, Bucureşti, 2000.7. Oprea, L., Ienciu, I., Voicu, G.E., Tudoraşcu, M., Introducerea cadastrului general

într-un teritoriu administrativ, Pangeea 13, Editura Aeternitas, Alba Iulia, 2013.8. Păunescu, C., Mocanu, V., Dimitriu, S, Sistemul global de poziţionare G.P.S., Ed.

Universităţii din Bucureşti, Bucureşti, 2012.