Nauwkeurigheid van hoogtebepaling met GNSS. Pierre Voet

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Nauwkeurigheid van hoogtebepaling met GNSS. Pierre Voet"

Patricia van de Velden
8 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Nauwkeurigheid van hoogtebepaling met GNSS Pierre Voet

2 Nauwkeurigheid van hoogtebepaling met GNSS Pierre Voet

3 Inhoud Optimale situatie Foutenbronnen Resultaten van testen Dagdagelijkse realiteit Toestand van het waterpassingsnet Conclusies

De (bijna) ideale wereld Permanent waarnemingsstation 24/24 7/7 GNSS waarnemingen Gebruik van de meest gesofisticeerde hardware 5 mm Verwerking met de meest performante

4 De (bijna) ideale wereld Permanent waarnemingsstation 24/24 7/7 GNSS waarnemingen Gebruik van de meest gesofisticeerde hardware 5 mm Verwerking met de meest performante software Nauwkeurige baanparameters Allerlei correctiemodellen Correcties fasecentrum antenne Resultaten: de ruis op de hoogtecomponent is groter dan noord of oost 10 mm

5 Variatie van het fasecentrum van de antenne Positie van fasecentrum voor L1 en L2 t.o.v. ARP wordt door de constructeur opgegeven Kleine variaties i.f.v. elevatie en azimut van de satellieten Bij referentiestations moet dit in rekening worden gebracht Correctietabellen per type antenne of individueel Individuele kalibraties zijn duur, site-gebonden en niet 100% betrouwbaar Invloed van een beschermkap Correcte instelling type antenne vermijdt systematische fouten

6 Vervanging van de hardware

7 Maatregelen bij vervanging van hardware (1) Testsite op het NGI met 3 punten waarvan delta x,y, h nauwkeurig werd gemeten via klassieke meetmethodes

8 Maatregelen bij vervanging van hardware (2) Lokaal netwerk van meetnagels in de buurt van een referentiestation Wordt herhaaldelijk gemeten met totaal station Nuttig om eventuele problemen op te vangen: Bij het plaatsen van een nieuwe antenne Indien het gebouw niet stabiel is Is helaas niet overal uitvoerbaar

9 Opvolging coördinaten referentiestations De coördinaten van alle RTK-referentiestations worden wekelijks herberekend (zie en indien nodig aangepast 0,08 0,07 0,06 Hoogtecomponent Maasmechelen Periode juli 2004 oktober 2014 Regelmatig werd h coördinaat aangepast 0,05 0,04 0,03 0,02 Gemiddeld 8 mm/jaar 0, ,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0, , ,01

Multipath Verstorende indirecte satellietsignalen Kan veroorzaakt worden door: Gebouwen Bomen Wateroppervlak Grote metalen oppervlakken Grond Is dus zeer plaatsgebonden Directe signalen Weerkaatste

10 Multipath Verstorende indirecte satellietsignalen Kan veroorzaakt worden door: Gebouwen Bomen Wateroppervlak Grote metalen oppervlakken Grond Is dus zeer plaatsgebonden Directe signalen Weerkaatste signalen Gevolg: De ontvanger krijgt valse informatie over de afstand tot de satellieten, wat leidt tot een foutieve positiebepaling Remedies: Gebruik van geodetische antennes Filtertechnieken in de ontvanger Langdurige statische waarnemingen

11 Invloed van multipath Test uitgevoerd door Geo++ 48 uren waarnemingen 2 e ontvanger op het dak

12 Invloed van multipath Variatie van double difference op 1 satelliet gedurende 2 dagen 4 cm

13 Invloed van multipath 3 cm Waarnemingen gegroepeerd per minuut = GPS/RTK Waarnemingen gegroepeerd per 10 minuten Waarnemingen gegroepeerd per 30 minuten Effect van multipath wordt beter weggewerkt door statische metingen

14 Invloed van multipath Nieuwe getijmeter Oude getijmeter

Invloed van multipath Statische GNSS waarnemingen in Oostende nabij de getijmeters Op beide sites twee reeksen metingen, 1 week met geodetische antenne, 1 week met gewone antenne h (m) h (m) Delta h

15 Invloed van multipath Statische GNSS waarnemingen in Oostende nabij de getijmeters Op beide sites twee reeksen metingen, 1 week met geodetische antenne, 1 week met gewone antenne h (m) h (m) Delta h (mm) Oude getijmeter Nieuwe getijmeter Multipath Far-field: wordt weggewerkt door langdurige statische metingen Near-field: wordt NIET weggewerkt door langdurige statische metingen Extra testen moeten bevestigen dat de meetpijler near-field multipath veroorzaakt

Invloed van near-field multipath h = 50.

16 Invloed van near-field multipath h = m Bijkomend onderzoek is noodzakelijk 4.5 cm!! h = m h = m

17 Vergelijking hoogtebepaling via statische metingen en RTK Op 500 punten verspreid in België werden uitgevoerd: Statische metingen: 2 x 40 min., op verschillende dagen, met andere satellietconfiguratie RTK-metingen: gemiddelde van 10 sec., 1 oplossing met VRS, 1 oplossing met FKP

18 Vergelijking hoogtebepaling via statische metingen en RTK h RTK(VRS) h statisch h RTK(FKP) h statisch Gemiddeld (m) Standaard afwijking (m) Gemiddeld (m) Standaard afwijking (m) ,15 0,1 0,060 0,040 0,05 0,020 0, ,020-0,040-0,05-0,060-0,080-0,1-0,15 Grootste verschillen (m) Grootste Verschillen (m)

Test h met RTK Ontvanger (Leica SR530) gedurende vier dagen opgesteld op onze testsite in het NGI RTK-metingen automatiseerd gestuurd Om de 8 min.

19 Test h met RTK Ontvanger (Leica SR530) gedurende vier dagen opgesteld op onze testsite in het NGI RTK-metingen automatiseerd gestuurd Om de 8 min. inbellen naar GPSBru, na initialisatie, meting van 10 sec. en registratie resultaat Geen ideale, maar realistische locatie Totaal 900 metingen met kwaliteitsindicator < 3 cm Doel: nagaan herhaalbaarheid H via RTK

20 Test h met RTK /05 10/05 11/05 12/05 UITSCHIETERS

21 Test h met RTK /05 10/05 11/05 12/ % binnen 5 cm 10.3 cm

73.56 Resultaten test 73.54 73.52 Is er een verband tussen het resultaat en het aantal beschikbare satellieten? 73.5 73.

22 73.56 Resultaten test Is er een verband tussen het resultaat en het aantal beschikbare satellieten? Besluit: geen verband met aantal satellieten of VDOP Plot van het aantal zichtbare satellieten voor de dag met grootste variaties (11/05), rekening houdend met de hindernissen

23 Resultaten test RTK Spreiding van X-waarden: 3.9 cm Y-waarden: 6.4 cm 3 cm % binnen de 3cm

24 Atmosferische verstoringen Ionosfeer Vertraging van het satellietsignaal door vrije elektronen Wordt grotendeels opgevangen door metingen op meerdere frequenties Problemen door tijdelijke wijzigingen t.g.v. zonnewinden België ligt op een gunstige breedtegraad Hoogtepunt zonnecyclus is voorbij Troposfeer Vertraging van het satellietsignaal t.g.v. schommelingen in temperatuur, druk en luchtvochtigheid Gedeeltelijke correctie door toepassing van modellen Bij differentiële metingen naar dichtbijgelegen referentiestations is de invloed beperkter Oppassen bij sterk wisselende, zeer lokale weerfenomenen

25 Transformatie van ellipsoïdale (h) naar orthometrische hoogte (H) Correctierooster met N-waarden Topografisch opp. H N h Geoïde Ellipsoïde Correctierooster werd opgesteld in 2003, nauwkeurigheid: = 2 cm (absoluut) De fout binnen een kleine zone (< 10 km2) varieert weinig, maar kan een systematische fout introduceren bij de overgang van h naar H Momenteel worden er inspanningen geleverd om dit te verbeteren: Nieuwe verwerking van de bestaande zwaartekrachtgegevens door TU Delft Nieuwe GNSS-gewaterpaste punten

26 Tweede Algemene Waterpassing merktekens geplaatst Re-iteratie van 1980 tot 2000 Ligging en steekkaarten van de merktekens via Geodetische documentatie Nu nog ongeveer merktekens aanwezig

Activiteiten TAW van 2000 tot nu Volledige herziening is helaas niet meer mogelijk Optische waterpassing in probleemzones Kust Haven van Antwerpen Vroegere mijnzones Regio Dentergem

27 Activiteiten TAW van 2000 tot nu Volledige herziening is helaas niet meer mogelijk Optische waterpassing in probleemzones Kust Haven van Antwerpen Vroegere mijnzones Regio Dentergem Graag feedback indien u problemen vaststelt Het NGI focust zich nu op: Opstellen van een nauwkeuriger hoogtecorrectiemodel Opstellen van procedures voor nauwkeurige hoogtebepaling via GNSS

28 Conclusies Foutenbron Fasecentrum van de antennes Stabiliteit coördinaten referentiestations Far-field multipath Near-field multipath Signaalverstoringen in de atmosfeer Overgang van ellipsoïdale naar orthometrische hoogte Remedie Bij RTK-netwerkbeheerders: toepassen van offsets en correctietabellen Bij de gebruiker: toepassen van offsets Diverse controles door RTK-netwerkbeheerders en het NGI Geen betrouwbaar resultaat met RTK, wel met statische metingen (al dan niet herhaald) Verder onderzoek nodig Invloed meestal beperkt, behalve bij extreme weersomstandigheden of zonnecyclus-maximum Verbeterd hoogtecorrectiemodel

Vergelijkbare documenten

State Space Modellering binnen een RTK netwerk

State Space Modellering binnen een RTK netwerk Presentatie ir. Jean-Paul Henry www.06-gps.nl Workshop differentiële GPS netwerken NIN / GIN / HSB 18 februari 2005, TU Delft Workshop NIN/GIN/HSB 18 febr.