AEROFOTOTOPOGRAFIJA, KOSMINĖ GEODEZIJA IR

GEOPOZICINĖS SISTEMOS

Aeronuotrauka

Aeronuotraukos vykdymas

Išilginis aeronuotraukųpersidengimas siekia iki

70 %

Skersinis aeronuotraukųpersidengimas siekia iki

30 %

Aeroradiotolimačiai

Realaus, geodo ir elipsoido paviršiaus padėties nustatymas, naudojant kosminę nuotrauką

GPS palydovų orbitos

GPS (angl. Global Positioning System) – visuotinė padėties nustatymo sistema (Globali pozicionavimo sistema). Ji leidžia nustatyti objekto koordinates bet kurioje Žemės paviršiaus vietoje. Sistemos pagrindas – interaktyvių telekomunikacinių technologijų sąveika su planetą gaubiančiu GPS palydovų tinklu. Tai viena iš palydoviniųnavigacinių sistemų.

GPS matavimų principai paremti labai tiksliu signalo, siunčiamo iš palydovo, laiko fiksavimu. Žinant elektromagnetinės bangos judėjimo greitį ir laik ą, galima nustatyti atstumą tarp palydovo ir ant Žemės paviršiaus esančio imtuvo. GPS sistemoje pritaikytas trilateracijosprincipas, leidžiantis nustatyti taško koordinates, absoliutų aukštį ir labai tiksliai realų laiką. Visi parametrai fiksuojami WGS – 84 referencelipsoide.

GPS sistemą sukūrė ir palaiko JAV Gynybos departamentas, o GPS imtuvus gamina komercinės firmos. Taigi, GPS sistema yra atvira ir laisvai prieinama.

GPS sistemoje naudojami 24 palydovai, priklauso JAV palydovinės navigacijos sistemai NAVSTAR (Navigation Satellite Time and Ranging). Pirmasis GPS palydovas buvo paleistas 1978 m. Visa 24 palydovų sistema pradėjo funkcionuoti 1994 metais. GPS palydovai skrieja 6 orbitin ėmis trajektorijomis (po 4 kiekvienoje). Orbit ų aukštis nuo žemės paviršiaus –apie 20180 km.

Kiekvienas GPS palydovas radiosignalais į Žemę perduoda informacij ą apie savo buvimo vietą (koordinates), tikslų laiką ir identifikavimo kodą.

GPS sistemą sudaro dvi dalys: kosminė ir antžeminė. Kosminės dalies palaikymas labai brangus. Pastoviai turi būti paleidžiami nauji palydovai, keičiantys tuos, kurių orbitos pakito ar jie patyr ė avarijas.

Šiuo metu eksploatuojami penkių kartų GPS palydovai:

1. SVN1 - SVN11 palydovai. Jų privalumai: tur ėjo 3 labai tikslius atominius laikrodžius: 1 cezio ir 2 rubidžio. Šios kartos GPS palydovai jau nebenaudojami.

2. SVN13 – SVN21 palydovai. Jų privalumai: skleid ė labai stiprius ryšio signalus, galėjo 14 parų skrieti griežtai nustatyta orbita be papildomųkorekcijų.

3. SVN22 – SVN40 palydovai. Jų privalumai: gal ėjo palaikyti selektyvaus priėjimo sistemą (SA), 180 parų skrieti griežtai nustatyta orbita be papildomų korekcijų, turėjo 4 labai tikslius atominius laikrodžius – 2 cezio ir 2 rubidžio, gyvybingumo intervalas siekė 10 – 11 metų.

4. SVN41 – SVN62 palydovai. Jų privalumai: gal ėjo 14 parų skrieti griežtai nustatyta orbita be papildomų korekcij ų, naudodami autonominęnavigacijos sistemą, turėjo tarpusavio ryšio ir tarpusavio atstumų matavimo galimybę, 3 labai tikslius atominius rubidžio laikrodžius, galimybę palaikyti selektyvaus priėjimo sistemą, (SA), gyvybingumo intervalas siekė 9 – 11 metų.

5. IIR-M palydovai. Jų privalumai: geresnė signalo kokybė, lazeriniai veidrodžiai, integracija į kitas Žemės stebėjimo sistemas, tarpusavio ryšio ir tarpusavio atstumų matavimo galimybė, gyvybingumas siekia 11 metų.

Be GPS sistemos paviršiaus taškų padėčiai ir aukščiui nustatyti naudojamos GLONASS (Rusija), Galileo (ES), IRNSS (Indija), Beidou irBeidou 2 (Kinija).

Vietovės geopozicinėspadėties nustatymo

prietaisų kompleksas

GPS kosminė ir antžeminėdalys

GPS imtuvai. Tai prietaisai, priimantys signalus iš GPS palydovų. GPS imtuvus naudoja vartotojai, esantys Žemės paviršiuje, pasaulinio vandenyno paviršiuje ir aviacijai tinkamame atmosferos sluoksnyje, savo buvimo koordinatėms nustatyti. GPS imtuvą paprastai sudaro dvi pagrindinės dalys – imtuvas ir taikomoji vartotojo programa.

Koordinačių nustatymas. GPS imtuvas priima signalus iš 3 – 5artimiausių GPS palydovų, esančių tiesioginio matomumo zonoje. Mažiausias stebimų palydovų kiekis – 3. Po to, algoritmais apdoroja gautus signalus ir pateikia tokias vartotojo buvimo vietos koordinates:

Platumą.Ilgumą. Aukštį virš j ūros lygio.Judėjimo greit į. Judėjimo krypt į. Grafin ė ir tekstin ė informacija vartotojui pateikiama į ekraną.

Imtuvas dažniausiai jungiamas prie nešiojamo kompiuterio.GPS palydovų siunčiami signalai pasiekia bet kurią Žemės

paviršiaus vietą, bet kuriuo paros laiku, nepriklausomai nuo oro temperatūros.

Koordinačių tikslumas. Šiuo metu GPS imtuvo vietos nustatymo tikslumas gali siekti nuo 100 metrų iki 1 cm. Tai priklauso nuo naudojamo imtuvo preciziškumo, naudojamų matavimo ir apskaičiavimo priemoniųbei metodų. Civilin ės paskirties arba buitiniais GPS imtuvais nustatomųkoordinačių paklaida siekia apie 3 – 5 m. Naudojant EGNOS – ji gali sumažėti iki 1 – 1,5 m.

Ten, kur reikia didelio tikslumo, prie GPS imtuvo yra naudojamaspapildomas diferencialinis GPS imtuvas (Differential GPS, DGPS). Jis skirtas panaikinti iškraipomo GPS signalo netikslumams. Signalai iškraipomi dėl trukdži ų atmosferos sluoksniuose – jonosferoje ir troposferoje. Taip pat signalai gali būti iškraipomi specialiai. Toks tyčinis GPS signalo pabloginimas atliekamas į jo transliavimą įvedantpseudoatsitiktines paklaidas. GPS tikslumas yra tyčia sumažinamas iki maždaug 100 metrų atstumui ir 5 km/h greičiui. Tam naudojama selektyvaus priėjimo sistema SA (Selective Availability). SA naudoja GPS sistemos kūrėjai ir savininkai.

DGPS imtuvas koordinačių tikslumą gerina antžeminės stoties pagalba. Antžeminė stotis, priėmusi palydovo signalą, apskaičiuoja jo paklaidą ir kitu radijo dažniu siun čia „patikslint ą“ signalą DGPS imtuvui. DGPS sistema, priklausomai nuo imtuvo tipo ir veikimo metodų, vartotojui leidžia buvimo vietą apskaičiuoti nuo kelių metrų iki 1 cm tikslumu. DGPS sistemos paprastai priklauso GPS sistemų savininkams.

GPS eksploatacija. Vartotojo koordinačių nustatymo kokybėpriklauso nuo GPS transliuojamos informacijos tikslumo, signalo pri ėmimo sąlygų bei GPS imtuvo kokybės. Saugumo sumetimais GPS transliuojama civilin ė informacija iškraipoma specialiai, įvedant paklaidas. Tuoj po rugsėjo 11 įvykių sutriko automobilini ų GPS navigacijos aparatų darbas visoje Europoje. Priežastis – ženkliai padidinta pozicionavimo informacijos paklaida, kuri vėliau buvo atstatyta.

Signalo priėmimo sąlygas gali gadinti atmosfera bei aukšti objektai šalia imtuvo: kalnai, tankus miškas, pastatai, tuneliai. Kai erdvėje tarp imtuvo ir GPS palydovo lyja ar sninga, tai neturi juntamos įtakos priimamam GPS signalui. Tačiau signalo priėmimą gali gerokai pabloginti sniegas ir ledas, susikaupę ant GPS imtuvo išorinės priėmimo antenos.

GPS imtuvams kenkia elektros iškrovos - žaibai. Jei žaibo iškrova įvyksta šalia, imtuvas gali būti visiškai sugadintas.

Normaliam darbui GPS imtuvas turi fiksuoti mažiausiai bent 3 palydovus. Pastatui užstojus kelis palydovus iš vienos pusės, darbas nesutriks, jei aparatas tuo metu fiksuos daugiau palydovų. Uždaruose daugiaaukščių kiemuose situacija pablogės, darbas visiškai sutriks tunelyje.

Automobiliniuose GPS navigacijos aparatuose būna ne mažiau 12 GPS imtuvų kanalų. Atviroje Lietuvos teritorijoje šiuo metu portatyvin iai aparatai fiksuoja iki 20 palydovų, o ypatingai tikslūs stacionarūs – iki 30 palydovų.

Kai kurie navigacijos aparatai turi viduje giroskopus, kurie palaiko vidinį sistemos pozicionavimą dingus GPS ryšiui. Tokie prietaisai naudojami markšreideriniuose geodeziniuose matavimuose (darbai požemyje).

Praktinis pritaikymas. GPS sistema su papildoma įranga yra pritaikoma navigacijoje – apskaičiuojamas maršrutas tarp pasirinktųtaškų, rodomas objekto judėjimas monitoriuje, pateikiama informacija kaip įveikti art ėjančias kryžkeles, sankryžas ar posūkius, o nukrypus –kaip vėl sugrįžti į maršrutą. Pritaiso parodymų klaida gali siekti iki keliųmetrų.

GPS navigacija taikoma transporto, logistikos, navigacijos, turizmo ir kitose srityse. Paprastai GPS programinėje įrangoje yra naudojami stambaus mastelio žemėlapių virtual ūs vaizdai. Šiuo metu visai Lietuvos teritorijai yra sukurtas smulkaus mastelio GPS sistemoje naudojamas virtualus žemėlapis.

Labai didelio tikslumo GPS sistema yra naudojama kariniams tikslams, aviacijoje, geodezijoje, aero ir kosminiuose tyrimuose.

Informacijos pertvarkymas sudarant žemėlapius