مقدمه
در این گزارش مطالب مربوط به عملیات برداشت مشاهدات توسط GPS دو فرکانسه مدل LEICA SR530 (12 L1 + 12L2 )و پردازش اطلاعات خام در نرم افزار LEICA Geo Office Combined پرداخته است.
روشهای مهم اندازه گیری
1-استاتیک Static
2- کینماتیک Kinematic
3-نیمه کینماتیک
4- شبه کینماتیک
5- استاتیک سریع Rapid Static
Static یک روش متعارف و استاندارد در اندازه گیری GPS است و ما در این گزارش به معرفی این روش می پردازیم.
تجهیزات اندازه گیری :
شکل-1
1- آنتن Antenna (AT 502 Tripod و شلاقی)
2- فلانژ Flange
3- ترابراگ (کالیبره) Tribrach
4- گیرنده Resiver
5- الگرو با صفحه کلید آلفانومریک Terminal
6- کابل رابط بین گیرنده و آنتن ،گیرنده به منبع تغذیه Cable
7- سه پایه Tripod
8- کارت حافظه PC-Card (8MB 16MB 96MB )
9- رادیو Radio Modem
10- باطری (GEB 121 یا صحرایی)
11- متر Height Hook
انجام مشاهدات
برای انجام یک پیمایش و تعیین موقعیت نقاط ، باید دستگاه روی نزدیکترین نقطه Base به محل تعیین موقعیت مستقر ، سانتراژ و تمام کابلها متصل ( ترمینال به آنتن ،باطری ورادیو) شود .روش تهیه اطلاعات و مختصات نقطه مبنی که از سازمان نقشه برداری( NCC ) خریداری می شود به این صورت است که با پرداخت 1/( 3)مبلغ به سازمان از موقعیت و صحت ایستگاه اطلاع حاصل کرده که در صورت صحت خرید انجام می شود .
باید سعی شود ترابراگ که فلانژ و آنتن روی آن Fix شده است در بالاترین ارتفاع روی سه پایه قرار گیرد.بعد از استقرار دستگاه را روشن کرده تا سیگنالهای موج L1 و L2 با گشت زمان دریافت شود و سپس علامت در قسمت ( <100m Navigation )
بالای نمایشگرالگرو ظاهر می شود که می توان کار را شروع کرد.
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
شکل -2
1- وضعیت دقت (شکل -3)
2- روش تعیین موقعیت
3- تعداد ماهواره های قابل رویت
4- تعداد ماهواره هایی که سیگنال های موج L1 , L2 را می فرستند
5- وضعیت رادیو(در حال ارسال)
6- وضعیت GSM (در ایران کاربرد نداردبجز شهر تهران سیستم هدی)
7- وضعیت حافظه
8- وضعیت ثبت مشاهدات
9- وضعیت ثبت خودکار موقعیت
10- زمان محلی
11- وضعیت باطری
شکل -3
اولین منو گزینه های
1- برداشت Surveying
2- پیاده کردن Stake Out
3- برنامه ها Applications
4- برنامه کاربردی Utilities
5- جاب Job
6- پیکر بندی Configure
7- انتقال مختصات Transfer
شکل-4
ما در این عملیات به توضیح برداشت نقاط می پردازیم.بعد از انتخاب گزینه برداشت باید یک Mode انتخاب یا یک Mode جدید بسازیم.
انواع Mode
1- Static
2- Satelite Reference
3- RTK
4- RTK-Reference
5- Stop and Go
شکل -5
که ما Static را انتخاب می کنیم بعد از Set کردن Config نوبت به انتخاب Job یا ساختن یک Job جدید و انتخاب بیضوی مرجع (WGS 84 Geodetic)و نوع آنتن (AT 502 Tripod شکل -6) می رسد.سپس F1 ( Continue) را زده و نام ایستگاه Base را وارد کرده وارتفاع دستگاه Hi را با متر ( 36 سانتیمتر Offset نسبت به مرکز فاز آنتن ) بدست آورده و وارد میکنیم.در نهایت F1 ( OCUPY) را زده و شرو به برداشت مشاهدات می کنیم.
شکل -6
با زدن دکمه F8 وارد یک منو برای تنظیمات می شویم
زمان اسیتادن روی ایستگاه Time at Point
زمان رفتن Time to Go البته به جز زمانی که برای Fix شدن لازم است (10 دقیقه+ 1 دقیقه به ازای هر کیلومتر با حداقل 6 ماهواره )
خطای مداری ماهواره ها نسبت به هم Cycle Slip
دقت هندسی در موقعیت و زمان GDOP که بهتر است روی عدد 6 باشد.
] *یکی از عوامل محدود کننده در تعیین موقعیت GPS مسئله ترکیب هندسی ماهواره های مورد ردیاب با نقطه استقراراست و کمیتی که با آن بتوان این اثر را محاسبه کرد DOP (Dilution Of Precision) است و عبارت است از نسبت تعیین موقعیت به دقت اندازه گیری یعنی اگر در تعیین موقعیت با GPS دقت اندازه گیری 5 متر باشد و مقدار DOP برابر 2 باشد دقت تعیین موقعیت 10 متر خواهد بود
DOP = (موقعیت تعیین دقت)/(گیری اندازه دقت)
2 = X/5
X=10 M
که به صورت زیر است :
PDOP دقت در موقعیت سه بعدی
VDOP دقت در موقعیت ارتفاعی
HDOP دقت در موقعیت مسطحاتی
GDOP دقت هندسی در موقعیت و زمان ( هر چه حجم هرم متشکل از ماهواره ها در گیرنده بیشتر باشد GDOP کمترین مقدار و در نتیجه بهترین دقت برای تعیین موقعیت حاصل می شود)
TDOP دقت در زمان[
پکیج هایی که دستگاه می گیرد Static Observation
Observation Rate = 5 Sec
بعد از شروع دریافت مشاهدات روی نقطه Base که آنتن در حال دریافت و ارسال Signal است به سراغ نقطه Rover1 می رویم.
در نقطه Rover1 به همان صورت نقطه Base دستگاه را روی نقطه مستقر و سانتراژ کرده و Job را معرفی و Pt ID را هم وارد می کنیم.
بعد از 15 دقیقه برداشت مشاهدات به سراغ نقطه ROVER 2 می رویم و پس از سانتراژ و انتخاب JOB مربوطه شروع به برداشت مشاهدات می کنیم.در نهایت لوپ بسته تشکیل شده و آماده پردازش می شود.
نکات و کلید های کاربردی
*کلید STATUS گزینه Satellite می توان آرایش هندسی و سلامت ماهواره ها را کنترل کرد .
شکل-7
*کلید Config برای تنظیمات است مثلاٌ انتخاب یکی از کلید ها برای میانبر .
*برای از بین بردن خطای Multipath (چند مسیری) از آنتن های Choke Ring مدل AT 504 ,AT 503 استفاده می شود.
شکل -8
*آرایش فضایی ماهواره ها در طول روز متفاوت است.معمولاً ساعت 11.30 تا 16.30 زمان خوبی برای برداشت مشاهدات نیست.
*خطای یونسفری در شب به دلیل کاهش اثر یونسفریک کمتر خواهد بود.
*شبکه به صورت LOOP دقت بالاتری دارد.
*پیاده کردن نقاط STAKE OUT : برای پیاده کردن توسط GPS II باید نقاط را به صورت یک فایل با فرمت ASCII تهیه و وارد حافظه دستگاه کرده و با توجه به فرمت نقاط در دستگاه ، نقاط را با منوی STAKE OUT پیاده می کنیم.دقت پیاده کردن 10MM+1PPM است.
*برای دیدن مختصات نقاط روی دستگاه از کلید STATUS گزینه POSITION را انتخاب کرده که به صورت X,Y و f,l به ما نشان می دهد.
*روش RTK: به این صورت است که رادیو و باطری و آنتن شلاقی را در داخل کوله پشتی مخصوص قرار داده و الگرو و آنتن بیرون از کیف روی ژالون قرار داده و با انتخاب MODE RTK شروع به برداشت نقاط می کنیم.
پردازش اطلاعات
بعد از اتمام برداشت مشاهدات و تخلیه آنها بر روی PC نوبت به پردازش اطلاعات می رسد که این مرحله از اهمیت زیادی بر خوردار است.
برای پردازش در نرم افزار LEICA Geo Office Combined ابتدا بیضوی مرجع را معرفی می کنیم
Management=>Coordinate systems=>Projections=>New
شکل – 9
Management=>Coordinate systems=>New
شکل- 10
در ادامه پروژه را معرفی می کنیم
Management=>Projects=>New
شکل – 11
شکل- 12
در پنجره Code list Template مدل دستگاه را معرفی می کنیم.
شکل- 13
بعد از ایجاد پروژه جدید اطلاعات خام که از GPS تخلیه شده است را وارد پروژه می کنیم که ابتدا اطلاعات نقطه Base (شکل -14) و سپس Rover (شکل -15)را وارد می کنیم.
Import raw data=>Import=> Assign
شکل – 14
شکل- 15
شکل – 16
بعد وارد کردن نقاط باید مختصات نقطه Base که از سازمان (NCC) خریداری شده را به عنوان نقطه کنترل زمینی وارد کنیم.
در پنجرهView/Editروی نقطه کلیک کرده تا آبی شود بعد از نقطه Properties گرفته و مطابق با شکل -17 کامل می کنیم.
شکل- 17
حال می توان Process نقاط را انجام داد
در پنجره GPS-Proc
شکل – 18
نقطه Base را با رنگ قرمز و نقاط Rover را با رنگ سبز مشخص کرده (شکل -18).در ادامه نوار ابزار Process را زده و Store می کنیم .
شکل- 19
باید دقت کرد که حتماً وضعیت Stored باید yes باشد.در ادامه نقاط Base و Rover که با یکدیگر هم زمانی دارند را عوض می کنیم.همانطور که در شکل -20 می بینید Baseline های S1S2 و S1S3کامل شده است .برای تکمیل پیمایش بسته Baseline S2S3 را کامل می کنیم.
شکل – 20
شکل- 21
شکل- 22
همانطور که در شکل – 23 می بینیم Baseline ،S2S3 هم کامل شده است.
شکل- 23
حال در نوار ابزار Adjustment پردازش اولیه را انجام می دهیم.(شکل -24)
شکل – 24
محاسبه شبکه(شکل – 25)
شکل – 25
محاسبه لوپ(شکل- 26)
شکل- 26
همانطور که می بینید نقاط به صورت Adjusted شده در آمدند.
شکل – 27
گزارش گرفتن از شبکه
Adjustment=> Results=>Network
شکل- 28
یکی از راهای بالا بردن دقت در پردازش ، حذف کردن ماهواره هایی است که در هنگام انتقال داده ها ارتباطشان با گیرنده قطع شده است .برای این کار در پنجره GPS-PROC روی امواج ماهواره ها کلیک راست کرده و گزینه Satlite Windows را انتخاب کرده.
شکل – 29
همانطور که در شکل – 29 می بینید ماهواره G10 ,G13,G17,G19 قطع ارتباط داشته و بایدبا کلیک راست آنها را Exclud کنیم.
برای محاسبه Scale Factor روی پنجره View/Edit تمام نقاط را گرفته تا به رنگ آبی تبدیل شوند
شکل – 30
سپس کلیک راست و گزینه Compute Ave Combined Factor را زده
شکل – 31
در پنجره فوق از بالا به پایین به ترتیب 1- ضریب مقیاس 2- مقیاس ارتفاعی 3-ضریب توام 4- شیفت Y 5- شیفت X
برای محاسبه کردن مقدار Shift در پنجره Point مختصات نقاط با یک Shift ذخیره شده و همانطور که در شکل – 32 می بینید X,Y نقطه کنترل با X,Y تصحیح شده نقطه کنترل مغایرت دارند و باید این جابجایی را محاسبه کرد.
شکل – 32
برای محاسبه ابتدا از کل نقاط یک خروجی با فرمت txt گرفته و فایل txt را در نرم افزار Excel باز کرده و X Dو YD
نقطه کنترل را نسبت به مختصات تصحیح شده (Modified) بدست می آوریم.
شکل – 33
شکل – 34
مقدار بدست آمده را در قسمت Compute Ave combined Factor وارد کرده و باید به – ،+ مقدار شیفت دقت کرد.
شکل- 35
و همانطور که در شکل – 36 می بینید X,Y نقطه کنترل با X,Y تصحیح شده برابر شده است و سیستم Local به UTM تبدیل شده و برای استفاده نقاط در کارهای زمینی نیازی به وارد کردن Scale Factor در دوربین نیست.
شکل – 36
برای پیدا کردن بهترین زمان برای کار با GPS باید با استفاده از موقعیت جغرافیایی،Alamance (هر 6 روز Up Date می شود)خریداری شده (شکل -37)و نرم افزار اقدام کرد و در نرم افزار در قسمت Satllite Availability ، آلاماناک را Import کرد.
شکل – 37
شکل -38
شکل -39
همانطور که در شکل زیر می بینید می توان بهترین زمان را با توجه به ارسال سیگنال ماهواره ها پیدا کرد.
شکل – 40
در شکل زیر می توان مسیر حرکت ماهواره ها را دید.
شکل – 41
در شکل زیر نمودار GDOP بر حسب زمان نشان داده شده است.
شکل – 42