Documentatia Tehnica de Inscriere în Cartea Funciara a Parcului Dendrologic Arboretum Sylva din Localitatea Gurahont, Judetul Arad

PROIECT DE DIPLOMĂ

Documentația tehnică de înscriere în cartea funciară a parcului dendrologic „Arboretum Sylva” din localitatea Gurahonț, județul Arad

CUPRINS

CAPITOLUL I

Introducere

1.1.Lucrările topogeodezice din sectorul forestier

1.1.1.Importanța lucrărilor topogeodezice pentru sectorul forestier

În contextul dezvoltării durabile a pădurilor necesitatea utilizării tehnologiilor moderne corespunzătoare sectorului măsurătorilor terestre, pentru suprafețele ocupate cu vegetație forestieră este imperativă. Ca urmare, utilizarea unor tehnologii satelitare și terestre performante, a produselor cartografice corespunzătoare, a imaginilor satelitare de rezoluții ridicate, reprezintă mijloace moderne de studiu și analiză a fenomenului forestier în complexitatea sa.

Având în vedere condițiile speciale, complexe de lucru din cadrul sectorului forestier, lucrările topogeodezice care se realizează în cadrul suprafețelor ocupate cu vegetație forestieră prezintă o serie de particularități specifice.

Principiille actuale de gospodărire și administrare a pădurilor prezintă o serie de probleme, după cum urmează:

determinarea cu precizie a suprafețelor fondului forestier național;

gospodărirea durabilă a fondului forestier;

extinderea fondului forestie național de la 26,7 – 40% prin împăduriri anuale;

aplicarea unor măsuri în vederea realizării unei structuri funcționale;

gospodărirea durabilă în conformitate cu principiul continuității;

cunoașterea pădurilor ca întindere și structură;

asigurarea și menținerea integrității fondului forestier.

Mijloacele clasice de investigare a pădurilor presupun deplasări pe teren, pe termen lung și cu efort fizic având în vedere condițiile eterogene de lucru din teren.

În ultimele decenii s-au pus la punct mijloace moderne de investigare a realității obiective din teren, aparatură geotopografică performantă, metode aerofotogrametrice de ridicare, înregistrări satelitare și aeriene. Ca urmare se pot obține înformații cantitative și calitative referitoare la fondul forestier cu precizie superioară, într-un timp relativ scurt și respectiv cu un efort fizic și economic substanțial redus.

Toate aceste tehnologii sunt dublate de sisteme de calcul pentru culegerea, transferul, prelucrarea automatizată a datelor și interpretarea rezultatelor.

Privitor la primul obiectiv, baza cartografică a fondului forestier național a fost asigurată prin măsurători topografice, finalizate prin planuri mai mult sau mai puțin precise, funcție de aparatura disponibilă. Cu timpul, această aparatură s-a perfecționat, în plus în anii ’40 din secolul trecut s-a conturat metoda aerofotogrametrică, performantă care asigură în același timp o precizie echivalentă ridicărilor terestre, ca randament și eficiență economică, în cazul suprefețelor de teren mari.

În prezent, ridicările geo-topografice se execută cu aparatură performantă, folosind sistemele de poziționare GPS pentru punctele din rețelele geodezice, care pot asigura precizii superioare de poziționare, uneori subcentimetrice. În același timp, pentru rețelele de ridicare și respectiv pentru ridcarea detaliilor se folosesc stații totale, cu un grad ridicat de precizie și automatism, înclusiv stațiile inteligente care reunesc în aceeași unitate elemete de stație totală șirespectiv sistem GPS.

Mai recent, se utilizează scanere cu laser (laser scanner), capabile să poziționeze un nor de puncte din spațiu, cu aplicații directe în sectorul forestier.

În prezent, pe plan mondial, toate ridicările geo-topografice se realizează cu aparatură modernă, dispunând de un mod automat de înregistrare a datelor, de transfer, de prelucrare a datelor în unele situații direct pe teren și raportarea planurilor automatizat, utilizând softuri corespunzătoare, specializate pentru anumite aplicații.

Ridicările geotopografice care conduc la obținerea unor planuri și hărți tematice, reunite într-un sistem cartografic al pădurilor au fost ….. în trecut și sunt indispensabile în prezent pentru o gospodărire rațională, durabilă a pădurilor. Ele servesc în primul rând pentru inventarul fondului forestier național, în vederea menținerii integrității lui și în special pentru amenajarea pădurilor, pentru proiectarea parcelarului, pentru amenajarea bazinelor hidrografice, pentru proiectarea instalațiilor cu cablu, pentru proiectarea înstalațiilor de transport, pentru amenajarea fondurilor de vânătoare și pescuit, pentru cadastru forestier, pentru implementarea sistemului informatic geografic G.I.S. aferent sectorului forestier și pentru altele.

1.1.2.Importanța ridicărilor topogeodezice pentru sectorul forestier din România

În prezentul referat se analizează oportunitatea și necesitatea implementării fără echivoc a tehnicilor și tehnologiilor moderne de realizare a lucrărilor topogeodezice din cadastru forestier.

Lucrarile topogeodezice din cadrul sectorului forestier sunt caracterizate de o complexitate și respectiv de o diversitate ridicată (fig. 1.1) și se pot ierarhiza dupa cum urmează:

-ridicări pe suprafețe mari;

-ridicări pe suprafețe restrânse

Ridicările pe suprafețe mari se realizează în scopul identificării, poziționării și determinării fondului forestier, aspecte care sunt necesare desfășurării activităților din cadrul gospodăriei silvice.

Ridicările pe suprafețe restrânse deservesc o serie de activități specifice, respectiv anemajarea pădurilor, proiectarea instalațiilor de colectarea materialului lemnos, proiectarea instalațiilor de transport, corectarea torenților, ameliorarea terenurilor degradate, amenajarea fondurilor de vânătoare, cerecetare științifică, etc. În contextul aplicării legilor referitoare la refacerea dreptului de proprietate asupra terenurilor acoperite cu vegetație forestieră, în funcție de o serie de aspecte se realizează ridicări atât pe suprafețe mari cât și pe suprafețe restrânse.

Oportunitatea modernizării lucrărilor topogeodezice în sectorul forestier prezintă o serie de premise, cum ar fi:

-Necesitatea planurilor actualizate, la zi și de calitate corespunzătoare, în vederea realizării studiilor de amenajare a pădurilor în condiții optime;

-Reactualizarea planurilor fotogrametrice și realizarea lor în sistem digital, lucru care permite o gestionare optimă a acestora, respectiv reactualizarea, arhivarea acestora și realizarea unor baze de date aferente sistemelor GIS, utilizand softuri adecvate pentru realizarea acestor probleme;

-Realizarea unei evidențe clare și unitare la nivel de țară a suprafețelor ocupate cu vegetație forestieră care au fost cedate proprietarilor, în vederea asigurării integrității fondului forestier, indiferent de deținători;

-Introducerea cadastrului general și respectiv a cadastrului forestier conform Legii 7/1996 dacă va fi necesar, presupune obligatoriu întocmirea de planuri cadastrale moderne, digitale și respectiv realizarea GIS-ului aferent cadastrului general și implicit cadastrului forestier;

-Amplasarea suprafețelor de probă din cadrul sistemului europen și respectiv național de monitoring forestier.

Lucrările geo-topo-fotogrametrice aferente sectorului forestier sunt prezentate în fig. 1.

Odată cu aderarea țării noastre la Comunitatea Eoropeană necesitatea implementării tehnologiilor moderne de realizare a lucrărilor topogeofotogrametrice este imperativă.

Ca urmare, din considerente de ordin tehnic și economic sunt necesare a fi respectate o serie de condiții obligatorii, după cum urmează:

-Asigurarea unității lucrărilor geo-topo-fotogrametrice și integrarea rapidă a celor ulterioare în cadrul rețelei geodzice europene generic denumită EUREF prin intermediul rețelei geodezice naționale GPS;

-Produsele finale, planurile și hărțile să fie realizate în format numeric și digital, aspect ce permite o gestionare optimă a acestora;

-Calitatea produselor finale obținute, respectiv conținutul și preciziea hărților și planurilor este superioară în concordanță cu cerințele actuale și de viitor;

Figura 1.1 – Tipuri de lucrări geo-topo-fotogrametrice de interes forestier

(din Boș N., Chițea G., 2005)

-Evitarea suprapunerii lucrărilor prin implementarea unor tehnologii moderne în ceea ce privește realizarea lucrărilor topogeodezice, în vederea introducerii cadastrului general și implicit a cadastrului forestier, realizand o eficientă economică considerabilă, eliminand astfel o serie de cheltuieli inutile.

Pentru modernizarea lucrărilor topogeodezice din cadrul sectorului forestier este necesară satisfacerea a doua probleme:

-baza logistica ( problema de hard si problema de sof);

-problema de personal.

Ca urmare, pentru realizarea obiectivelor stabilite în vederea modernizării lucrărilor topo-geodezice sunt necesare o serie de dotări, după cum urmează:

-aparatură performantă – receptoare GPS,

-stații totale;

-nivele automate;

-camere fotogrametrice digitale performante;

-PC – uri performante;

-softuri adecvate pentru realizarea înregistrării datelor;

-softuri pentru transferul datelor;

-softuri pentru prelucrarea datelor și obținerea produsului final;

-softuri pentru gestionarea produsului final;

-periferice și softurile aferente necesare;

-imagini satelitare de înaltă rezoluție.

Pentru deservirea tehnologiilor necesare modernizării lucrărilor topo-geodezice din cadastru forestier este necesar un personal pregătit corespunzator în acest scop.

În prezentul referat se analizează posibilitatea modernizării lucrărilor pe suprafețe relativ restrânse, (specifice sectorului), realizându-se ridicări utilizând tehnologia GNSS și respectiv lucrări generic denumite convenționale, utilizând stațiile totale.

CAPITOLUL II

Poziționarea spațială a detaliilor cu tehnologii moderne

2.1. Introducere

Evoluția fulminantă a cunoștințelor și realizărilor din domeniile tehnice de vârf care include electronica și respectiv informatica a făcut posibilă apariția unei serii de tehnologii performante în domeniul măsurătorilor terestre.

Apariția diverselor sisteme de investigare a realității obiective de la distanță și respectiv crearea posibilităților multiple de rezolvare a unor probleme care până nu demult erau imposibil de soluționat, au produs o schimbare a mentalităților în ceea ce privește logistica în cadrul măsurătorilor terestre.

Ca urmare, s-au impus o serie de tehnici și tehnologii care oferă soluții eficiente și precise în condiții tehnico-economice și sociale favorabile. Astfel, sistemul global de navigație cu sateliți (GNSS), teledetecția satelitară, fotografia digitală, stațiile totale, teodolitele electronice, sistemele informatice, etc. sunt numai o parte din realizările cu impact pozitiv asupra sectorului de activitate reprezentat de măsurătorile terestre.

In continuare se vor prezenta o serie de tehnologii și instrumente care se folosesc la lucrările aferente lucrărilor din cadastrul forestier, respectiv Sistemul de Poziționare Globală GPS, stațiile totale și nu în ultimul rând teodolitele electronice.

2.2.Tehnologia GNSS

2.2.1.Prezentarea tehnologiei

Sistemul de poziționare globală NAVSTAR GPS

GPS reprezintă de fapt o parte din denumirea NAVSTAR GPS. Acesta este acronimul de la Navigation System with Time And Ranging Global Positioning System. Proiectul a fost demarat de către guvernul Statelor Unite la începutul anilor 70. Scopul principal îl reprezintă posibilitatea de a putea determina cu precizie poziția unui mobil în orice punct de pe suprafața pământului, în orice moment indiferent de starea vremii.

GPS este un sistem care utilizează o constelație de 30 de sateliți pentru a putea oferi o poziție precisă unui utilizator. Precizia trebuie înțeleasă în funcție de utilizator. Pentru un turist aceasta înseamnă în jur de 15 m, pentru o navă în ape de coasta reprezintă o mărime de circa 5 m, iar pentru un geodez precizie înseamnă 1 cm sau chiar mai puțin. GPS poate fi utilizat pentru a obține preciziile cerute în toate aplicațiile pomenite mai sus, singurele diferențe constând numai în tipul receptorului și a mei și a metodei de lucru utilizate.

Inițial GPS a fost proiectat numai pentru aplicații militare. Curând, după ce acest obiectiv a fost atins a devenit evident ca GPS va putea fi folosit și pentru scopuri civile păstrând totuși anumite proprietăți numai pentru domeniul militar. Primele două aplicații civile au fost navigația maritimă si măsurătorile terestre.

După lansarea primului satelit artificial al Pământului, Sputnik 7, la 04.10.1957, tehnica spațială s-a impus ca o nouă eră în dezvoltarea științifică si tehnologică, constituind un factor dinamizator al procesului tehnico-economic, în domenii de interes major ale activității umane. Domeniile de utilizare ale sateliților artificiali specializați sunt numeroase si deosebit de diversificate, printre acestea, de o deosebită importanță strategică în domeniul militar și de largă utilitate în domeniul civil fiind dezvoltarea tehnologiilor satelitare de navigație care permit poziționarea deosebit de precisă a mijloacelor de transport aeriene, maritime și terestre aflate în mișcare sau în repaus.

Această tehnologie și-a găsit, de asemenea, o largă aplicabilitate și în domeniul geodeziei și geodinamicii prin realizarea unor rețele geodezice la nivel global sau național, contribuind la determinarea formei și dimensiunilor Pământului și a câmpului său gravitațional, la determinarea

deplasărilor plăcilor tectonice, etc.

La ora actuală, funcționează în paralel două sisteme de poziționare globală, respectiv sistemul de poziționare Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System (NAVSTAR GPS), cunoscut sub denumirea GPS, realizat și gestionat de Statele Unite ale Americii și sistemul de poziționare Global Navigation Satellite System (GLONASS), realizat și gestionat de Federația Rusă.

Cele două sisteme sunt asemănătoare din punct de vedere al concepției, al modului de funcționare și al performanțelor ce le oferă utilizatorilor, lucrarea urmând a face referiri numai la sistemul american, GPS.

Sistemul GLONASS

Alături de NAVSTAR, o altă rețea globală de determinare a locului este GLONASS (Глoбальnая Haвиsачиoнная Cnўмникoвая Cиcтeма) exploatată de către Rusia. Scopul înființării ei a fost asigurarea, ajutarea îndatoririlor militare și sprijinirea geodeziei, meteorologiei, salvării, circulației. Este vorba despre un sistem asemănător cu NAVSTAR GPS. Numărul sateliților este de trei, sunt dispuși unul de altul la un unghi de 1200 (unghiul între raza ascendentă a orbitei și lungimea-lățimea geografică este de 1200), se rotesc pe o traiectorie cu înclinația de 64,80, potrivit planului pe câte un plan se rotesc 8 sateliți. Înălțimea sateliților deasupra suprafeței pământului este de: 19100 km, ceea ce corespunde unei perioade de rotație de 11 ore și 15 minute. Folosește două tipuri de semnale electromagnetice: SP = semnal standard de navigație și HP = semnal de navigație foarte exact. SP este accesibil pentru toată lumea.

Exactitatea determinării absolute a locului este de 99,7% în plan orizontal de 57-70 m, iar pe înălțime de 70 de m. Exactitatea determinării vitezei este de 15cm/s, exactitatea măsurării timpului: 1ms.

Frecvența semnalului SP, L1 = 1602 MHz +n*0,5625 MHz, unde n este numărul curent al canalului frecvenței, care este caracteristic câte unui satelit. Este o abatere esențială deci de la NAVSTAR, că aici sateliții emit pe frecvențe diferite. E posibil ca pe doi sateliți să fie frecvențe identice, dar acești doi sateliți nu se văd în același timp.

Centrul de comandă terestru al sistemului este în Golücino, lângă Moscova, stațiile de urmările sunt distribuite astfel pe teritoriul Rusiei: Sankt Petersburg, Ternopol,

Figura 2.1.- Satelit GLONASS (din Adam J. et. al., 2004)

Jenissejsk, Komsomolsk-na-Amure. Măsurătorile de urmărire (însoțire) sunt completate și cu măsurători cu laserul, pentru că pe sateliți au fost montate și prisme laser. Baza de timp a lui GLONASS este asigurată de ceasuri atomice cu hidrogen aflat în tabelul lui Mendeleev. Sistemul de timp al lui GLONASS este CIS, care corespunde lui UTC; în funcție de acesta se sincronizează cele trei ceasuri atomice montate pe sateliți.

Din 1994, pentru mărirea exactității absolute, bazându-se pe tehnici diferențiale, au fost elaborate infrastructuri pe trei nivele (WADS, RADS, LADS, global, regional, local). Sistemul WADS rectifică exactitatea până la 5-10 m din prelucrarea rezultatelor de măsurare sosite în centru de pe o suprafață mare (1500-2000 km), Cu nivelul al 2-lea RADS, luând în calcul și datele troposferice de pe suprafața regională (500 km), se poate ajunge la o exactitate de 3-5 m.

Nivelul al treilea LADS asigură pe plan local (de multe ori 10 km) o exactitate de decimetri. Aici se pot folosi și pseudoliți.

[pseudolite = satelit fals, montare terestră, stație ce emite semnal corespunzător formatului semnalului sistemului satelit]

Glonass din nefericire funcționează la minim în momentul de față, cu toate că apogeul l-a avut în 1996, dar sateliții îmbătrâniți nu au mai putut fi înlocuiți. În figura 2.1 se vede imaginea unui satelit. Din cei 24 de sateliți planificați, în general mai puțin de 10 sunt pe orbită. În vara 2003, pe orbita nr.1 în loc de 8 sateliți erau doar doi funcționali, orbita nr. 2. era goală, pe orbita nr. 3 în loc de 8 au funcționat 6 sateliți. Cu toate acestea mai mulți producători au fabricat receptoare potrivite pentru captarea sateliților GPS și a GLONASS (Ashtech GG-Surveyor), cu care au atins o îmbunătățire a exactității.

Sistemul GALILEO

Potrivit legislativului UE, în viitor în lume navigația prin satelit va fi mijlocul de navigare civil primordial. Determinarea prin satelit a locului și serviciul timpului, va fi parte componentă a circulației, a transmiterii la distanță și a sectorului energetic din Europa. Această previziune a îndemnat UE și Agenția Spațială Europeană (European Space Agency, ESA) pentru dezvoltarea sistemului Galileo. Galileo va fi primul sistem de satelit global de determinare al locului cu scop exclusiv civil, elaborat împreună de cele două structuri. Scopul înființări ei este demontarea rolului de monopol al sistemului american militar NAVSTAR GPS. De la acest lucru se așteaptă suspendarea rămânerii în urmă a pieței europene de la navigarea în dezvoltare prin satelin, deci se speră la un profit economic semnificativ.

Potrivit estimărilor, lipsa programului Galileo, locuri de muncă inexistente, echipamentele de captare, neoferirea vânzării serviciilor, etc., cauzează mai multe pierderi, decât prețul de dare în folosință. Cheltuielile estimate de 3,2 – 3,4 miliarde Euro sunt relativ mici (conține și cheltuielile de lansare a 30 de sateliți și cheltuielile de infrastructura rețelei ce servește pe pământ). Indicatorul de recuperare previzibil al investiției este mai bun decât al oricărei investiții infrastructurale din Europa.

După execuția sistemului de sateliți, se ia în calcul și investiția din sectorul privat ca și soluție financiară nouă (Public Private Partnership, PPP). Potrivit planurilor, Galileo

Figura 2.2. – Sateliți artificiali Galileo pe orbita

din jurul Pământului (foto imaginație, sursă: ESA) (din Adam J. et. al., 2004)

este foarte asemănător cu NAVSTAR GPS, este complementar lui, va fi un sistem compatibil cu el. Împreună cu GPS-ul modernizat, începând cu primii ani din 2010, aproape fiecare dorință a utilizatorului să fie împlinită, astfel învingătorii competiției să fie într-un final tot utilizatorii.

Potrivit planurilor, flota lui Galileo va consta din 30 (sunt esențial mai mici decât sateliții lui NAVSTAR, 650 kg, masa, de aceea sunt mai ieftini) de sateliți (27 sateliți funcționali, 3 rezerve, fig. 2.2.). Un alt fapt ce scade cheltuielile, că racheta purtătoare existentă, este potrivită pentru montarea o dată pe orbită a mai multor sateliți. Pe orbita înclinată la 560, ar avea loc câte 10-10 sateliți de tip diferit; cu aceasta ar oferi o acoperire mai bună decât cea a lui NAVSTAR până marginile geografice (astfel e partea cea mai nordică a Europei). Înălțimea de rotație este de 23600 km, iar perioada de timp de rotație ar fi de 14 ore. Maseri (asemănător cu laserul) cu hidrogen al asigura rolul frecvenței etalon de acoperire. Pentru determinarea exactă a locului, pe unii sateliți au fost montate și oglinzi de laser.

Membrii sistemului de sateliți vor emite 10 semnale diferite, pe o frecvență de patru benzi L. Frecvențele planificate pentru Galileo sunt: E5a (L5): 1176, 45 MHz; E5b 1207,14 MHz; E6 1278,75 MHz; L1 1572,42 MHz.

Sistemul de deservire terestru (determinarea orbitei, sincronizarea timpului, etc.) constă dintr-un centru de coordonare, 15 de stații de urmărire, 4 stații de telemetrie. La obișnuitul NAVSTAR GPS (dar și de calitate depășită), alături de serviciul deschis apar și servicii comerciale legete de plata unui abonament. Informațiile (coduri, mesaje de navigare, date de integritate și exactitate) sunt transmise receptoarelor tot așa prin modularea undelor transportoare. Din cauza accesibilității limitate a spectrului radio, parțial benzile de frecvență GPS și Galileo se suprapun.

De-a lungul planificării structurii semnalului s-au ales asemenea soluții, care reduc interferențele perturbatoare a semnalelor Galileo și GPS, totodată ușurează (face mai ieftin) utilizarea combinată a sistemului de determinare a locului prin satelit cu dispozitiv receptor combinat. Această ultimă posibilitate, va însemna un avantaj și va deschide drumul către utilizări noi. Serviciul este cu mult mai de încredere și se va putea întreține chiar și atunci dacă una din rețele devine nefuncțională. Cei patru sateliți ce se află la un moment dat pe orizont, aduc o corectare puternică navigației în mediile orășenești împovărate cu o descoperire importantă sau chiar în măsurarea cinematică exactă.

Între sistemul de referință terestru Galileo și GPS – ca și realizarea practică independentă a două sisteme de referință terestre internaționale – poate exista o abatere de maxim 1-2 centimetri. Sistemul de timp al lui Galileo va fi legat de timpul atomic internațional. O noutate importantă a subsistemelor stațiilor de urmărire terestre este serviciul de monitorizare independent (stații de urmărire automate, centru verificator, stații de transmitere a corecțiilor pe platforma satelitului), înființat pentru verificare integrității sistemului.

Potrivit planului, Galileo poate emite și informații de integritate (practic sunt numere de măsurare exactă referitor la unii sateliți, respectiv la data de referință a determinării), astfel în caz de defectare, utilizatorii află rapid (potrivit planurilor în 6 secunde) de defectare. (În lipsa monitorizării integrității, anumite utilizări critice GPS nu se pot face, de ex. a se folosi pentru navigarea aeriană civilă) o altă noutate este că Galileo este capabil pentru căutarea și înregistrarea datelor, în mod compatibil cu sistemul Cospas-Sarsat.

Potrivit planurilor actuale, de-a lungul perioadei de dezvoltare ce ține până în 2005, dacă s-ar construi o infrastructură deservitoare terestră minimă, s-ar pune pe orbită 2-4 sateliți artificiali. ESA a și început construirea a două echipamente cosmice experimentale, nu în ultimul rând ca să poate începe în termenul de timp folosirea frecvenței pentru sistemul de satelit de navigare european. Sateliții ce mai rămân se vor lansa, iar sistemul de stații de urmărire s-ar termina de extins până în 2008. Din încasările provenite din taxele de drept și cele de concesie, sistemul se poate întreține singur din punct de vedere economic.

Pentru programul Galileo, UE și ESA au ales o formă nouă de organizare. Au înființat în 2003 împreună o societate cu sediul la Bruxelles (Galileo Joint Undertaking), pentru a căror realizare practică a programului, a dezvoltării infrastructurii, răspunde pentru integrarea sectorului privat și al anunțării concursurilor. Față de Galileo un interes deosebit îl prezintă China, în afara țărilor membre UE și ESA: în octombrie 2003 China a aderat oficial la program și derulează negocieri și cu alte state.

Poziția sistemul NAVSTAR GPS în cadrul lucrărilor geodezice și topografice

Datorită particularităților tehnice pe care le prezintă tehnologia GNSS prin sistemul de poziționare globală – NAVSTAR GPS, aceasta oferă o serie de posibilități de lucru în cadrul lucrărilor geodezice și topografice.

Sistemul de poziționare globală oferă posibilitatea realizării rețelelor geodezice naționale și internaționale, realizării și îndesirii rețelelor de sprijin, realizarea rețelelor de ridicare a detaliilor.

Se pot realiza și o serie de ridicări speciale – trasarea unor elemente de construcții, reperaj fotogrammetrie, urmărirea comportării în timp a diferitelor construcții, etc.

în sectorul forestier, introducerea tehnologiei GPS va fi pe viitor o soluție pentru o serie de probleme referitoare la introducerea cadastrului forestier și la amenajarea pădurilor.

Având în vedere faptul că ridicările fotogrammetrice se vor realiza pe viitor cu succes datorită dezvoltării tehnologiei obținerii fotogramelor digitale și respectiv a logisticii aferente, ca urmare problema reperajului fotogrammetrie va fi rezolvată într-o oarecare măsură cu ajutorul tehnologiei de poziționare globală.

De asemenea, identificarea reperilor distruși, principial poate fi realizată folosind tehnologia de poziționare globală GPS. Având în vedere particularitățile reliefului și a vegetației forestiere și a tehnologiei GPS, în cele mai multe situații ridicările realizate cu tehnologia GPS sunt combinate cu ridicări realizate cu stațiile totale.

Structura sistemului de poziționare globală NAVSTAR GPS

Sistemul de poziționare globală NAVSTAR GPS s-a pus în mișcare începând cu anul 1973, sub coordonarea Joint Program Office din cadrul U.S. Air Force Command's, Los Angeles Force Base, fiind la origine un sistem de poziționare realizat în scopuri și pentru utilizare militară, care a devenit în scurt timp accesibil și sectorului civil, căpătând o utilizare extrem de largă în multe țări ale lumii, inclusiv în țara noastră după 1992.

Acest sistem de poziționare globală funcționează pe principiul recepționării de către utilizator a unor semnale radio emise de o constelație de sateliți de navigație, specializați, care se mișcă în jurul Pământului pe orbite circumterestre.

Sistemul a fost astfel proiectat încât permite ca în orice moment si oriunde pe suprafața Pământului, un mobil aflat în mișcare sau în repaus, să aibă posibilitatea ca utilizând un echipament adecvat, să își poată stabili în timp real poziția și viteza de deplasare pentru un mobil aflat în mișcare și numai poziția pentru un mobil aflat în repaus, într-un sistem de coordonate geocentric tridimensional, propriu sistemului de poziționare GPS.

Sistemul de poziționare GPS, este constituit din trei componente sau segmente principale care asigură funcționarea acestuia, după cum urmează:

– Segmentul spațial, constituit din constelația de sateliți GPS;

– Segmentul de control, constituit din stațiile de la sol, care monitorizează întregul sistem;

– Segmentul utilizatorilor, compus din utilizatorii civili și militari, care folosesc receptoare GPS dotate cu antenă și anexele necesare.

Segmentul spațial

Constelația de sateliți GPS a fost proiectată să conțină în faza finală un număr de 24 de sateliți (actualmente funcționează un număr de 30 sateliți), amplasați pe orbite aproximativ circulare față de suprafața Pământului. Planurile orbitale ale sateliților au o înclinație de 55° față de planul ecuatorial terestru, sateliții evoluând la o altitudine de cea. 20 200 km, câte 4 sateliți în fiecare dintre cele 6 planuri orbitale. Fiecare satelit face o rotație completă în jurul Pământului în 12 ore siderale, respectiv în 11 ore și 56 de minute locale, zilnic răsăritul și apusul fiecărui satelit făcându-se cu 4 minute mai devreme. Fiecare satelit are o durată de funcționare estimată la cca. 7 ani, durată care în general a fost depășită, asigurându-se astfel o siguranță în plus în exploatarea sistemului.

Segmentul spațial, care în prezent este complet, asigură ca la orice oră, în orice loc pe suprafața Pământului, indiferent de condițiile meteorologice, de perioada din zi sau din noapte, să se poată recepționa semnale radio de la minimum 4 sateliți dar și mai mulți, 6 sau 8, sub un unghi de elevație de 15° deasupra orizontului, condiții absolut necesare pentru poziționare.

Segmentul de control

Segmentul de control al sistemului GPS este constituit din stațiile specializate de la sol care actualmente sunt în număr de cinci si sunt dispuse aproximativ uniform în jurul Pământului, în zona ecuatorială.

Cele 5 stații la sol care formează segmentul de control al sistemului de poziționare GPS au următoarele clasificări și atribuții:

– stația de control principală (Master Control Station), amplasată la Colorado Springs în Statele Unite, centralizează datele recepționate de la sateliți de stațiile monitoare de la sol, prelucrează aceste date pentru prognozarea orbitelor sateliților (efemeridelor), și execută calculul corecțiilor acestora precum și ale ceasurilor, date, care apoi se transmit la stațiile de control ale sistemului pe care acestea le încarcă la segmentul spațial, sub o forma care constituie mesajul de navigație, recepționat de utilizatori;

– stațiile monitor ale segmentului de control sunt amplasate după cum urmează: insula Hawai (estul oceanului Pacific), insula Kwajalein (vestul oceanului Pacific), insula Diego Căreia (vestul oceanului Indian) si insula Ascension (oceanul Atlantic) Fiecare dintre aceste stații împreună cu stația principală recepționează permanent semnalele de la sateliții vizibili, înregistrează datele meteorologice si parametru ionosferici pe care le transmit pentru prelucrare la stația principală;

– stațiile de control la sol amplasate lângă stațiile monitor din insula Kwajalein, insula Diego Garcia și insula Ascension și care de fapt sunt antene la sol cu ajutorul cărora se realizează legătura permanentă cu sateliții sistemului și pun care se transmit efemeridele, corecțiile orbitelor și ale ceasurilor atomice, precum și alte date necesare bunei funcționării a sistemului

Pentru calculul efemeridelor precise, necesare în special prelucrării măsurătorilor GPS cu utilizare în geodezie-geodinamică, se folosesc măsurători și de la alte cinci stații terestre.

Fig. 2.3 – Stațiile de control ale sistemului Global Positioning System (GPS)

Master Control and Monitor Station Netirork (din Păunescu C., et. al., 2006)

Segmentul utilizatori

Acest segment e constituit din totalitatea utilizatorilor deținători de receptoare GPS cu antenă, în funcție de calitățile receptorului și antenei, rezultând acuratețea preciziei de poziționare sau a elementelor de navigație Receptoarele geodezice simt receptoarele cele mai precise și operează cu lungimile de undă purtătoare Li și L2 precum și codul C/A sau P.

Fig. 2.4 – Utilizatorii tehnologiei GNSS la nivelul anului 2000

Dacă la nivelul anului 1990 existau cea 9000 de utilizatori GPS. la nivelul anului 2000 se estimau cea 500 000 utilizatori GPS care pe grupe mari de activități sunt prezentate în figura nr 2.4.

Navigația maritimă și fluvială …………………….. 225000 receptoare;

Navigație și transport terestru ………………………135000 receptoare;

Navigație aeriană …………………………………………80000 receptoare;

Utilizatori militari ………………………………………..35000 receptoare;

Geodezie și cartografie …………………………………25000 receptoare.

Din analiza datelor din fig.2.4 se observă faptul că cca. 50% din utilizatorii tehnologiei GNSS sunt militarii.

Principii generale de funcționare a sistemului de poziționare globală NAVSTAR GPS

Structura semnalului

Având în vedere faptul că sateliții GPS transmit permanent informații utilizatorilor prin intermediul unor semnale radio în frecvența nominală fundamentală de 10.23 MHz, din care se generează cele două unde purtătoare LI – 1575.42 MHz și L2-1227.60 MHz, timpul generat de ceasurile atomice, efemeridele satelitului, starea echipamentelor auxiliare și alte informații necesare. Ca urmare, semnalul reprezintă un aspect deosebit de important, problemă care va fi tratată în continuare.

Acuratețea sistemului de poziționare GPS este asigurată de faptul că toate componentele semnalului satelitar sunt controlate de ceasuri atomice. Sateliții GPS din Block 11 prin ceasurile atomice de la bord, două cu cesiu și două cu rubidiu, asigură o stabilitate pe perioadă îndelungată de 10-12 – 10-14 secunde.

Sateliții din Block IIR, dotați cu ceasuri atomice MASER, cu hidrogen, asigură pe perioadă îndelungată o stabilitate echivalentă cu 10-14 – 10-15 secunde. Aceste ceasuri atomice, de foarte mare precizie, asigură realizarea unei frecvențe fundamentale f0 = 10.23 Mhz, în banda L.

Având în vedere faptul că lungimea de undă este dată de relația:

(1.1)

v = c = 299 792 458 m/s (viteza luminii în vid)

f0 = 10.23 x 108 hz

Frecvența fundamentală este la originea a trei părți fundamentale ale semnalului transmis de sateliții GPS și anume:

– componenta portantă, care conține cele 2 unde sinusoidale Li și L2;

– componenta activă, care conține 2 coduri numite C/A și P ;

– componenta mesaj, care conține codul D;

Cele două unde purtătoare, sunt generate prin multiplicarea frecventei fundamentale cu 154, pentru Lt și respectiv 120, pentru L2.

Frecvențele și lungimile de undă rezultate au următoarele valori:

L1 (1.2)

L2 (1.3)

Sistemul a fost proiectat cu două frecvente, condiție teoretică indispensabilă pentru eliminarea diverselor cauze de manifestare ale unor erori, cum ar fi erorile sistematice care au ca efect imediat întârzierea semnalului radio emis de sateliții GPS, datorată în principal erorilor generate de efectele erorii de ceas, refracției ionosferice, troposferice, etc.

Determinarea distantei de la satelit la receptorul GPS terestru, esențială pentru poziționarea acestuia, este indispensabil legată de determinarea, cât mai precisă, a timpului de propagare al undei de la satelit la receptor, măsurătoare care se realizează cu ajutorul codurilor generate de un algoritm cu periodicitate în timp, care modulează frecvențele portantelor.

Aceste coduri supranumite pe acest motiv „pseudo-cazuale" sau PRN (Pseudo Random Noise) sunt utilizate sub următoarele denumiri:

codul C/A (Coarse Acquisition)

(1.4)

(1.5)

codul P (Precision)

(1.6)

Codul C/A este liber pentru utilizatorii civili și modulează numai lungimea de undă portantă Li. Acest cod se repetă la fiecare milisecundă și furnizează informații privind identificarea satelitului recepționat.

Codul P este codul rezervat utilizatorilor militari precum și altor utilizatori privilegiați și modulează lungimile de undă ale portantelor Li și L2 decalate cu p/2, decalaj care se repetă săptămânal.

(1.7)

Codul D reprezintă codul de navigație, are o frecvență care conține informațiile privitoare la efemeridele sateliților si parametrii reali pentru calculul poziției lor, starea acestora și informații privind ceasurile de la bord.

Receptoarele de mici dimensiuni, utilizate exclusiv pentru navigație, recepționează numai codurile C/A și D și asigură o poziționare absolută în precizia de +/-100 m.

Complexitatea semnalului GPS este deosebită și ea poate fi motivată de o serie de condiții pe care trebuie să le asigure, printre care putem aminti:

– sistemul de poziționare GPS, este în primul rând un sistem militar, fiind însă utilizat de un număr mare de utilizatori civili si militari, pe care trebuie să îi poziționeze mai mult sau mai puțin precis în funcție de preocupările si specificul activității pe care o desfășoară, m precum și în funcție de receptoarele de care beneficiază;

– utilizatorii care dispun de posibilitatea de măsurare a „codurilor", pot beneficia de poziționare în timp real, cu anumite date privind corecțiile distanțelor provenite de stațiile permanente DGPS, amplasate în zonele costiere sau pe uscat, care transmit datele pentru diverși utilizatori în formatul standardizat RTCM (Radio Tehnical Commision for Maritim Services Format);

– utilizatorii care pot măsura fazele, pot realiza o poziționare de precizie, pe care o obțin în postprocesare;

– utilizatorii care dispun de recepționarea semnalului GPS în două frecvențe dispun de posibilitatea de eliminare a erorilor sistematice, generate de efectul influenței refracției ionosferice si troposferice.

Actualmente este în discuție posibilitatea de implementare a unei a treia lungimi de undă, denumită fs, care să fie folosită exclusiv de utilizatorii civili, realizându-se astfel o separare complectă de utilizatorii militari ai sistemului GPS.

Accesul la măsurători

Odată cu începerea lansării sateliților din Block-ul II, sistemul GPS a devenit disponibil pentru toți utilizatorii civili însă gestionarea sistemului, DoD (Dexirtmeni of Defence – USA), a implementat o serie de tehnici care să-i permită control, protecție și siguranță, asupra întregului sistem, în special asupra preciziilor pe care îl poate asigura la un moment dat.

La origine, precizia de poziționare absolută cu ajutorul măsurării codului C/A, a fost estimată la cea. 400 m, însă practica a demonstrat că în realitate precizia obținută este mult mai mare și anume cea. 20-40m.

Din acest motiv DoD, a implementat tehnicile Selective AvaillabiUty – SA care constituie așa numitul Acces selectiv și Anti-Spoofing – AS, sau tehnica Anti-furt

Metoda selectivă

Prima metodă, SA, permite DoD să realizeze o degradare controlată a preciziilor de poziționare si de navigație în timp real, prin două modalități:

– degradarea controlată a preciziilor ceasurilor (procesul 8);

– manipularea controlată a efemeridelor sateliților GPS (procesul e).

Prin aceste două modalități, degradările preciziilor de poziționare au următoarele valori declarate de DoD:

– probabilitate 95.0%: l00 m în planimetrie și 156 m în altimetrie;

– probabilitate 99.9%: 300m în planimetrie și 500m în altimetrie;

Procesul „ ", reprezintă o modificare a frecvenței fundamentale a ceasurilor de pe sateliți, cu impact de eroare direct asupra măsurătorilor de pseudo-distanțe. Acestea pot avea variații de până la câteva zeci de metri în câteva minute.

Procesul „ ", constă în trunchierea unor informații transmise prin semnalul de navigație, în maniera de a nu permite un calcul precis al pozițiilor orbitale ale sateliților, cu valori între 50-150m, cu consecințe care cauzează erori semnificative pentru pseudo-distanțe.

Efectul procesului „S", poate fi eliminat prin procedeul de lucru relativ sau diferențial, iar efectul procesului. „e"se elimină în postprocesare, prin utilizarea efemeridelor precise și nu a celor transmise de MCS (broadcast).

Metoda SA a fost activată pentru prima oară în anul 1990 și în anul 2000 a fost dezactivată.

Metoda anti-furt

Metoda AS (Anti-Spoofing) produce o recodificare a codului P în codul Y care poate fi accesat de utilizatorii militari si un număr restrâns de utilizatori civili. Această metodă afectează în general navigația în timp real cu codul P, care este de zece ori mai precisă decât navigația în timp real cu codul C/A. Tehnicile GPS de poziționare absolută, după cum s-a putut vedea, sunt afectate de erori de complexități diferite, care ne conduc Ia precizii insuficiente în aplicațiile geodezice.

Pentru a ajunge la precizii ridicate, se poate concluziona că trebuie abandonată poziționarea absolută, „Single point" are o semnificație pur principială în măsurătorile geodezice și potrivit tehnicilor cunoscute de la geodezie și topografie, unde erorile sistematice se caută să fie elimine prin metode de măsurare (ex. la nivelmentul geometric staționarea la mijloc, cu portei egale, conduce la eliminarea erorilor de refracție, sfericitate, focusare, etc,) cum ar fi, efectuarea de diferențe de poziție, care ar duce la eliminarea sau diminuarea unei serii de erori sistematice, comune celor două stații.

Posibilitățile de a putea realiza diferențe de poziție sunt oferite de tehnicile GPS, diferențiale și relative, tehnici la care se pleacă de la conceptul că bazele care se măsoară sunt diferite, dar au un conținut geometric asemănător.

2.3.Poziționarea cu tehnologia GNSS

Conceptul de poziționare implică noțiunea de poziție care este reprezentată de obicei, printr-un set de coordonate (rectangulare, sferice, etc.). Pozițiile pot fi determinate în diferite moduri, utilizând diferite instrumente sau sisteme de instrumente de măsurare (Moldoveanu C., 2002).

Posibilitățile prin care se poate determina poziția sunt următoarele:

– Într-un sistem de coordonate bine definit – respectiv poziționare punctuală sau poziționare absolută;

– În raport cu un alt punct sau mai multe puncte, considerând un punct ca fiind originea sistemului local de coordonate – respectiv poziționare relativă.

Ca urmare, prin poziționare se înțelege determinarea poziției obiectelor staționare sau aflate în mișcare (mobile) prin una din cele două metode prezentate (Moldoveanu C., 2002).

Tabelul 2.1

Privire de ansamblu a metodelor dese de măsurare și prelucrare în ordinea dezvoltării

(din Adam J. et. al., 2004)

Tabelul 2.2

Clasificarea metodelor de culegere a datelor cu tehnologia GNSS (din Adam J. et. al., 2004)

Tabelul 2.3

Metode și procedee GPS de poziționare diferențială (din Boș N., Iacobescu O., 2007)

Tabelul 2.4

Metode de poziționare GNSS (din Adam J. et. al., 2004)

Principiile metodelor de poziționare cu tehnologia GNSS respectiv sistemul NAVSTAR GPS sunt prezentate în continuare.

Principiul metodei de poziționare absolută a punctelor

Metoda absolută de determinare, se utilizează pentru determinarea coordonatelor spațiale WGS84 (point positioning) ale unui punct izolat, utilizând un singur receptor.

Coordonatele determinate în acest mod se numesc coordonate de navigare, iar rezultatul (soluția) se numește rezultat de navigare. Dacă lăsăm mai mult timp într-un loc un receptor de navigare pornit, atunci – dacă este potrivit pentru aceasta – începe să facă o media a poziției, prin aceasta se poate corija ceva pe exactitate.

Datorită numeroaselor surse de erori (de exemplu refracția, erorile orbitelor sateliților șa) precizia de determinare este limitată.

Precizia potențială în poziționarea absolută, poate fi practic influențată și dirijată din segmentul de control al sistemului prin tehnica S-A. Cu o probabilitate de 95%, se poate afirma, că precizia acestei metode în determinarea poziției planimetric este de cca. 100 m, iar în poziționarea altimetrică de 140 m dacă S-A este activat. Această precizie poate fi îmbunătățită numai prin măsurători îndelungate (pe durata unei zile întregi), sau prin procedee speciale.

Din punct de vedere geodezic, această metodă se poate folosi atunci când pe suprafața de lucru nu sunt puncte date (coordonate spațiale cunoscute), care se pot folosi ca și puncte de referință.

Poziționarea unui punct izolat poate avea loc cu:

– receptorul fix – măsurare statică;

– receptorul mobil – măsurare cinematică.

Ca măsurători, intră în atenție doar măsurarea pseudo-distanțelor cu ajutorul codurilor, deci este suficient să dispunem de un receptor cu caracteristici tipice pentru navigație.

Pentru a obține o soluție în timp real, trebuie să dispunem de minimum 4 pseudo-distanțe măsurate concomitent spre patru sateliți, necesare la determinarea celor 4 necunoscute (3 coordonate carteziene X, Y, Z, și eroarea de timp Δt). Măsurătorile cu coduri fiind univoce, se pot obține soluții în timp real, chiar dacă temporar un semnal este întrerupt.

Metodă cinematică absolută presupune ca antena să fie poziționată pe un vehiculul mobil.

Inițial sistemele de definire globală au fost realizate cu acest scop de navigare, pentru definirea rapidă a situației mijloacelor militare și coordonarea către țintă. În metoda de folosire civilă, are o semnificație în navigație, aviație și în deplasarea pe drumurile publice și este în dezvoltare continuă. Exactitatea metodei se poate mări cu repararea măsurării codului.

Principiul metodei de poziționare relativă a punctelor

Poziționarea GPS relativă are ca scop determinarea unui vector baseline sau a componentelor vectorului care unește două puncte geodezice în care se staționează și se recepționează simultan cu două receptoare GPS diferite – fig. 2.5.

Prin măsurători simultane în două puncte staționate cu echipamente GPS spre aceiași sateliți, se poate determina vectorul bazei între cele două stații, acesta fiind definit prin coordonatele relative ΔX, ΔY și ΔZ în sistemul WGS 84.

Fie A un punct geodezic cu coordonate geodezice spațiale cunoscute și un punct geodezic B, care este considerat nou.

Coordonatele punctului B se vor putea calcula cu formulele:

(1.8)

(1.9)

Poziționarea relativă se va putea face fie cu măsurarea codurilor, fie cu măsurarea diferențelor de fază, care de fapt se aplică curent în practică. Este necesar să se facă măsurători simultane cu cel puțin două receptoare, care să fie amplasate în punctele A și B, care presupunem că văd în același timp sateliții i,j.

Fig. 2.5 – Poziționarea relativă (din Păunescu C., et. al., 2006)

În aceste condiții se pot realiza combinații liniare care se numesc diferențe simple, duble sau triple. Prin aplicarea acestor algoritmi se elimină eroarea generată de asincronismul ceasului de pe satelit, erorile datorate ceasurilor celor două receptoare și erorile datorate ambiguităților de fază. Marea majoritate a soft-urilor care prelucrează măsurători GPS, utilizează aceste diferențe care folosesc modele matematice ce vor fi prezentate în continuare.

Diferența simplă

Se consideră două receptoare amplasate în punctele de stație A și B, din care se observă simultan, satelitul j – fig. 2.6 care emite continuu semnale GPS, fără a avea întreruperi, care ar cauza așa numitele „cycle- slip ".

Fig. 2.6 – Diferența simplă (din Păunescu C., et. al., 2006)

Se pot scrie, pentru fiecare punct, ecuațiile prezentate în grupul de formule, respectiv ecuația pentru măsurătorile de fază, atât pentru punctul A cât si pentru punctul B:

(1.10)

Făcând diferența dintre cele două ecuații, se obține:

(1.11)

Se poate constata, că diferența simplă elimină partea de eroare generată de produsul fa S(t) generat de asincronismul ceasului de pe satelit, atât cât este comun la cele două ecuații.

Acționează, în orice caz, în continuare cotele de eroare datorate ceasurilor celor două receptoare si cotele de eroare datorate termenilor ambiguităților de fază

Ecuația (1.8) reprezintă ecuația pentru diferența simplă în care putem introduce următoarele notații:

Dacă se substituie relațiile rezultă

(1.12)

Diferența dublă

Se consideră două receptoare amplasate în punctele de stație A și B – fig. 2.7, din care se observă simultan sateliții j și k care emit continuu semnale GPS cu frecvențe identice, adică fj = fk fără întreruperi generatoare de „cycle slip", sateliți pentru care se pot scrie două ecuații de diferență simplă conform relației (1.13):

(1.13)

(1.14)

Admițând ipoteza egalității frecvenței semnalelor emise de la cei doi sateliți, scăzând cele două ecuații (1.24 și 1.25) de diferență simplă, obținem:

(1.15)

Utilizând notațiile de la grupul de formule introduse pentru diferența simplă, rezultă în continuare:

(1.16)

Formula (1.15), reprezintă ecuația pentru diferența dublă și este de notat că ea elimină erorile generate de ceasurile receptoarelor cu ajutorul celor două ecuații ale diferențelor simple și permite determinare necunoscutelor ambiguităților de fază.

Eliminarea erorilor datorate ceasurilor receptoarelor este rațiunea și caracteristica de bază a tuturor programelor de prelucrare a măsurătorilor GPS.

Fig. 2.7 – Diferența dublă (din Păunescu C., et. al., 2006)

Această concluzie este asigurată de obligativitatea ca toți sateliții să emită în aceeași frecvență, iar observațiile să fie executate simultan.

În continuare, se pot scrie în mod explicit, după cum urmează:

(1.17)

(1.18)

(1.19)

Diferența triplă

Pentru a elimina ambiguitățile de fază, necunoscute, fig. 2.8 deoarece acestea sunt independente de timp, se va utiliza tripla diferență (din Păunescu, după Remondi, 1984) respectiv realizarea diferenței celor două duble diferențe la epocile t1 și t2.

Fig. 2.8 – Diferența triplă (din Păunescu C., et. al., 2006)

Ecuația (1.16) se va generaliza pentru epocile t1 și t2:

(1.20)

(1.21)

Se presupune de asemeni că observațiile sunt fără întreruperi (cycle slip), condiție în care termenii ambiguităților continuă să fie constanți.

Făcând diferențele celor două relații din grupul de formule, se obține ecuația diferenței triple:

(1.22)

(1.23)

În formă simplificată ecuația diferenței triplei se poate scrie sub forma:

(1.24)

Forma desfășurată a triplei diferențe, care conține termenii Ф și p la momentele t1 și t2 conține la rândul ei, 8 termeni fiecare:

(1.25)

(1.26)

Avantajul principal al triplei diferențe, este că elimină necunoscutele, ambiguități de fază și din acest motiv tripla diferență este imună la schimbările ambiguității de fază (cycle-slip).

Coordonatele unuia dintre punctele staționate sunt ținute de regulă fixe, o eroare de 20 m în poziționarea absolută a punctului de referință, afectând doar cu 1 ppm factorul de scară a rețelei. Coordonatele celui de al doilea punct sunt apoi determinate funcție de coordonatele punctului care au fost ținute fixe.

Dacă eroarea în poziționarea absolută apare la mai multe baze măsurate, iar bazele trebuie transcalculate într-o rețea existentă, acest fenomen nu mai are importanță. Eroarea în factorul de scară este eliminată în acest caz printr-o transformare Helmert.

In cazul interconectării mai multor baze într-o rețea, numai un singur punct al rețelei va fi considerat de referință, deci cu coordonate absolute fixe. Excepție fac situațiile când sunt staționate puncte incluse în rețele GPS fundamentale, de exemplu EUREF, a căror poziționare absolută este foarte bine cunoscută, în care coordonatele acestor puncte sunt tratate ca puncte vechi în prelucrare.

Precizia metodei relative de poziționare este mult mai ridicată față de poziționarea absolută – a unui punct singular.

Prin combinarea datelor măsurate în cele două situații sunt eliminate numeroase erori, iar tehnica de protecție S-A (în prezent dezactivată) este substanțial diminuată.

La determinarea relativă a poziției punctelor, componentele vectorului bază sunt determinate după finalizarea măsurătorilor, în cadrul procesării la birou a datelor, întrucât se necesită datele măsurate concomitent din ambele stații. Pentru o poziționare relativă în timp real, este nevoie de un sistem de transmisie a datelor spre una dintre stații, unde are loc procesarea datelor concomitent cu desfășurarea măsurătorilor.

Preciziile care sunt cerute în aplicațiile geodezice, sunt atinse astăzi numai prin metodele relative de poziționare, efectuându-se măsurători de fază asupra undelor purtătoare.

Raționamentele prezentate pentru două receptoare, pot fi extrapolate fără restricție la folosirea mai multor receptoare, cu specificația, că una dintre stații va prelua funcția de stație de referință, față de care se determină apoi pozițiile relative ale celorlalte stații.

Metode de măsurare statică

Caracteristicile măsurării statice

Prin metoda statică relativă se poate determina distanța dintre două sau mai multe puncte, mai numindu-se și metoda de definire de vector spațial sau bază. Prelucrarea observațiilor se poate realiza individual, ca și vector (vector by vector, baseline processing), sau prin prelucrarea împreună a vectorilor măsurați în același timp (multipoint solutions, multibaseline processing). Rezultatul final este diferența de coordonate între punctele ΔX, ΔY, ΔZ.

Din cauza erorilor ce revin măsurătorilor GPS, determinarea coordonatelor relative se poate realiza cu precizie centimetrică, prin metoda statică putându-se realiza o serie de probleme din domeniul de precizie a geodeziei. Ca urmare, se utilizează pe scară largă metoda statică-relativă (pe scurt statică).

La începutul “perioadei GPS” metoda statică a fost singura procedură de măsurare potrivită scopului geodezic.

În cadrul metodei statice, cel puțin două dar în mod normal mai mult de două receptoare înregistrează simultan un timp mai lung în punctele staționate. Perioadă de timp, cât

Fig. 2.9 – Vectorii măsurării polare (din Adam J. et. al., 2004)

efectuăm măsurători simultane la aceiași sateliți o numim perioadă de măsurare sau sesiune de lucru (session).

Sesiunile din cadrul unei zile se notează cu cifre ce pornesc de la 0 sau cu litere. Stațiile ce conțin date neprelucrate înregistrate de-a lungul perioadei de măsurare, se obișnuiește a se identifica prin nume ale locului, numere romane și cu semne ale perioadei de măsurare. Se recomandă a se măsura punctele apropiate unele de altele în perioade identice.

În funcție de particularitățile procesului de înregistrarea datelor deosebim două tipuri de dispunere a vectorilor:

dispunerea polară sau radială;

dispunerea în rețea.

În cazul în care unul din receptoare măsoară totdeauna în același punct (punctul de referință), și celălalt receptor se mișcă sistematic tot alte puncte, se realizează o dispunere polară sau radială a vectorilor. Ca urmare, în fiecare punct montăm antena o singură dată, ne având posibilitatea de verificare a înălțimii antenei sau a punerii greșite în stație a receptorului. Punctele definite astfel se pot numi și puncte polare spațiale. Dispoziția polară a bazelor este prezentată schematic în fig. 2.10, iar algoritmul aferent dispoziției polare după care se staționează punctele este prezentat în tabelul de mai sus.

Receptorul utilizat continuu înregistrează datele în punctul 1 (receptor de referință cu indicatorul V3), în timp ce celelalte două receptoare (V1, V2) se deplasează continuu și succesiv în punctele de coordonate necunoscute (2,3,4,5) și respectiv în cele două puncte de coordonate cunoscute A,B. Este necesar să introducem în cadrul rețelei mai multe puncte de coordonate cunoscute.

Din figură se poate vedea și faptul, că punctul de referință nu este obligatoriu să fie de coordonate cunoscute. Dacă rețeaua nu are nici un punct cunoscut, atunci avem o rețea liberă.

În exemplul prezentat, coordonate punctului de referință 1 se vor calcula ca medie din mai multe combinații.

Tabelul 2.5

Algoritmul de lucru aferent dispoziției polare a bazelor

Dacă vectorii măsurați cu mai multe receptoare se racordează unul la altul prin intermediul puncte de legătură, ca urmare se realizează o rețea spațială completă de vectori independenți, realizându-se o distribuție de rețea a bazelor. În asemenea caz, comparația vectorilor identici măsurați în perioade diferite reprezintă o posibilitate de verificare, sau suprapunerea (alăturarea) coordonatelor măsurate în două perioade în același punct, respectiv prezentarea erorilor finale a unghiurilor vectorilor. Particularitatea definirii punctului prin satelit este că de-a lungul planificării, nu trebuie să avem în vedere forma rețelei.

Fig. 2.10 – Distribuția în rețea a vectorilor

măsurați (din Adam J. et. al., 2004)

În figura 2.10 se observă că rețeaua constă din aceleași două puncte de coordonate cunoscute (A,B) și respectiv cinci punte noi (1,2,3,4,5), dar acum poziționăm punctele în sesiuni de înregistrări aferente distribuției în rețea

Potrivit planificării din tabel am format asemenea perioade de măsurare, al căror puncte de legătură (puncte cu indicativul 3,4,A) se vor măsura în două perioade consecutive.

Aceasta înseamnă în practică că receptorul poate măsura într-un punct chiar și fără pauză două perioade de timp. În acest caz, nu se pot descoperi eventualele greșeli în punctul respectiv (centrarea, calarea și măsurarea înălțimii antenei). Ca urmare, este recomandabil, ca în pauza dintre două puncte să se efectueze o așezare nouă în punct.

Tabelul 2.6

Vectori măsurați în perioade consecutive (din Adam J. et. al., 2004)

Tabelul 2.7

Vectori măsurați în perioade independente unele de altele

În tabelul 2.7, potrivit algoritmului de realizare a observațiilor, se observă faptul că între două perioade succesive nu sunt puncte de legătură, ci rețeaua se compune din aceleași perioade independente.

Prin verificare se înțelege măsurarea independentă de două ori a 1-2 vectori.

Din punct de vedere al verificării este avantajos că, în afara celor două puncte, în fiecare punct trebuie montată antena de două ori, independent unul de altul, totodată din cauza cheltuielilor de transport, această soluție nu este neapărat economică.

Clasificarea poziționărilor statice

Potrivit preciziei de determinare a coordonatelor și respectiv funcție de geometria rețelei vectorilor care se poziționează, în practică deosebim trei variante de lucru din cadrul metodei statice de poziționare.

Tabelul 2.8

Caracteristicile a trei măsurători statice (din Adam J. et. al., 2004)

Analizând datele din tabelul 2.8 se observă faptul că precizia cea mai ridicată o oferă varianta statică tradițională.

Varianta statică tradițională

La această variantă de lucru receptoarele din stația de referință și din stațiile noi sunt staționare pe parcursul unei sesiuni de lucru. Pentru a putea rezolva problema ambiguităților de la măsurătorile de fază cu unda purtătoare, este nevoie de un timp îndelungat de observație. Durata unei sesiuni depinde de lungimea bazei care se măsoară, de numărul sateliților recepționați și de geometria constelației satelitare, ea putând varia pentru o bază de 1 – 15 km între 30 minute până la 2 ore.

Această metodă este metoda principală pentru crearea rețelelor geodezice de sprijin. Este suficient să existe minim două receptoare GPS care să recepționeze semnal de la aceiași minim 4 sateliți vizibili și să aibă un timp comun de staționare. Astfel, unul din cele doua receptoare devine punct cu coordonate cunoscute și determină prin calcul coordonatele celuilalt. Numărul de două receptoare este minim, în mod frecvent se utilizează cel puțin trei receptoare GPS. Cu cât numărul receptoarelor este mai mare, cu atât mai mult crește siguranța determinărilor.

Trebuie ținut cont de faptul că în prezent există multe stații GPS permanente care pot fi integrate în rețeaua nouă, în acest caz numărul receptoarelor crescând cu numărul stațiilor permanente existente. Stațiile permanente de utilizat trebuie să fie amplasate în așa fel încât să poată fi folosite la calcule (distanță proporțională cu timpul de staționare)

Variantele statice tradiționale sunt cele mai utilizate atunci când se vorbește de realizarea rețelelor geodezice care necesită precizii foarte mari. De asemenea, atunci când receptoarele GPS nu sunt de clasă geodezică și este nevoie de precizii mai bune. Ca urmare sunt utilizate la determinarea cu precizie ridicată a vectorilor (< 0,005 m), respectiv la realizarea rețelelor continentale, la construirea rețelei de bază naționale, la programele geodinamice, la determinarea rețelelor inginerești geodezice, la examinarea mișcărilor locale și pe suprafețe de lucru, unde lungimea vectorilor depășește 20 de km.

Din cauza preciziei ridicate, sesiunea de înregistrare este mare, se poate măsura ore sau chiar zile, perioada de măsurare fiind definită în primul rând de precizia dorită, de durata zilei și lungimea bazei.

În tabel sunt prezentate o serie de particularități referitoare la elementele aferente poziționării prin variantele metodei statice.

Pentru realizarea rețelelor mai mari (de sute de km), putem proceda în două moduri:

Se poate utiliza principiul de calcul al rețelei din “mare spre mic”;

Se vor realiza rețele în care pe cât posibil nu sunt vectori mai lungi de 10 km. Rețeaua “mare” va fi alcătuită din mai multe astfel de rețele.

În situația dezvoltării rețelelor ierarhice de la ordin superior la ordin inferior, prima dată se va măsura lungimea laterală mare a rețelei, cu o perioadă lungă de timp, apoi în funcție de punctele determinate se vor determina vectorii mai scurți de 10 km.

Dacă sunt utilizate receptoare diferite, poate fi necesară separarea ierarhică a rețelei din cauza condițiilor de înregistrare și prelucrare diferite. În cazul utilizării receptoarelor cu două frecvențe, elementele aferente poziționării sunt prezentate în tabelul 2.9.

Tabelul 2.9

Durata minimă recomandată pentru perioada de măsurare cu receptoare

cu două frecvențe, în perioade diferite din zi (din Adam J. et. al., 2004)

Pentru baze de până la 20 km se poate încerca rezolvarea ambiguităților considerându-se un singur model ionosferic pentru ambele capete ale bazei. Pentru baze de peste 20 km nu este recomandabil să se încerce rezolvarea ambiguităților, în acest caz se utilizează un alt algoritm care elimină în mare măsură influențele ionosferei dar nu mai încearcă rezolvarea ambiguităților.

Tabelul 2.10

Mărirea duratei sesiunii (din Păunescu C., et. al., 2006)

Varianta static-rapid

Dezvoltarea programelor de prelucrare la începutul anilor 1990 a condus la rezolvări principale noi – respectiv a rezolvării problemei timpului de inițializare, care a făcut posibilă diminuare timpului de măsurare din cadrul poziționării statice tradiționale.

Varianta statică rapidă (fast static, rapid static) nu diferă esențialul de modelul static tradițional, putându-se utiliza cu succes doar în cazul vectorilor mai mici de 10-15 km.

O altă condiției este “vizibilitatea” a mai mult de patru sateliți (pe cât posibil 5-6) și geometria bună a constelației sateliților (GDOP). Potrivit literaturii de specialitate, trebuie evitate perioadele când valoarea DOP se modifică substanțial. Alături de respectarea acestor condiții, în primul rând lungimea perioadei de măsurare este definită de faptul că avem la dispoziție receptor cu o frecvență sau cu două frecvențe. Mărimea sesiunilor de lucru în cazul variantei static rapid sunt prezentate în tabelul 2.11.

În practică cu receptorul cu o singură frecvență măsurăm o dată cel puțin 20 de minute, iar cu receptorul cu două frecvențe măsurăm cel puțin 10 minute. Din timpul de măsurare scurt rezultă, că nu putem planifica înainte cu siguranță unele perioade, de aceea mai bine ca un receptor să măsoare într-un punct determinat, pe mijlocul suprafeței fără întrerupere, în timp ce celălalt receptor (sau receptoare) vor staționa în punctele situate în cadrul a mai mulți km posibili (distribuție polară). În general la un punct sunt suficiente două măsurători independente.

Economia măsurătorii se poate crește, dacă în jurul punctului de referință sunt așezate “împrejur” mai multe receptoare. Poate ajuta și prelucrarea și verificarea de mai târziu, dacă pe baza legăturii radio, se poate rezolva măsurarea și între receptoarele “mobile”. Antena de captare se așează de cele mai multe ori pe o schelă de echipamente sau pe un pilon de lungime constantă care să fie ancorat. În ultimul caz, montarea este mai ușoară și s-ar elimina (omite) măsurarea (eventual greșită a) înălțimii antenei.

Tabelul 2.11

Durate minimă de timp recomandată pentru perioadele de măsurare la metoda

statică rapidă cu receptoare cu o frecvență, respectiv cele cu două frecvențe

În măsura în care stabilim puncte noi între două puncte date (de cele mai multe ori cu două receptoare) vorbim despre drumuire GPS (figura 2.11., tabelul 2.12).

În cazul în care avem la dispoziție mai multe receptoare, este recomandat cu scopul verificării, să se folosească două puncte de referință.

Fig. 2.11 – Drumuire GPS (din Adam J. et. al., 2004)

Tabelul 2.12

Planul de execuție al drumuirii GPS

Dacă suprafața de lucru este mai întinsă, este recomandabil să se realizeze rețele ierarhice, într-o primă fază să se înființeze rețeaua punctelor de referință cu măsurări statice tradiționale, mai apoi prin măsurări radiale statice rapide să se măsoare celelalte puncte cu vectori de maxim 5 (10) km.

Realizarea măsurării statice rapide se utilizează pentru determinarea punctelor geodezice de ordinul IV și V, a punctelor de îndesire a rețelei de sprijin, a punctelor aferente rețelelor de ridicare a detaliilor și respectiv a detaliilor inaccesibile altor tehnologii de lucru

Avantajul metodei față de cel static este viteza (rapiditatea) de realizare, dezavantajul este precizia mai redusă (5-10 mm + mm/km).

Este foarte important în cazul metodei rapid static ca bazele să fie scurte pentru a putea presupune că distorsiunile ionosferice sunt aceleași la ambele capete ale bazei, în consecință este de preferat, atât din punctul de vedere al preciziei cât și al timpului de măsurare, să se măsoare baze scurte (până la 5-6 km) față de puncte de referință temporare decât să se măsoare baze lungi (15-20 km) față de un singur punct central, în toate tipurile de măsurători este important controlul acestora utilizând măsurători independente, în special atunci când utilizăm metoda rapid static dacă timpul de observare este prea scurt, GDOP are valori mari, sau distorsiunile ionosferice sunt foarte mari, este posibil ca la post procesare programul să rezolve ambiguitățile dar rezultatele să depășească toleranțele stabilite pentru proiectul respectiv.

Pentru controale independente se recomandă:

Ocuparea fiecărui punct a doua oară la o altă oră decât în prima sesiune;

Măsurarea bazei între ultimul și primul punct în cazul procedurii Stop & Go;

Măsurarea bazelor independente între punctele rețelei;

Utilizarea a două stații de referință;

Fiecare punct nou determinat să aibă minim doi vectori independenți de determinare.

În general cu cât baza este mai lungă cu atât timpul de staționare va fi mai mare.

Noaptea influențele datorate ionosferei sunt considerabil reduse, astfel că pentru poziționarea rapid static timpul de staționare poate fi practic înjumătățit, obținându-se aceleași rezultate.

Pentru metoda rapid static această valoare trebuie să fie mai mică de 8, dar este recomandabil să alegem sesiunile în perioadele când nu depășește valoarea 6. In principiu este bine să proiectăm sesiunile de lucru în perioadele când sunt vizibili minimum 5 sateliți cu o elevație de peste 15°, iar valoarea GDOP este mai mică de 6 atât pentru stația de referință cât și pentru stația mobilă.

Din experiența acumulată în mai mulți ani de măsurători GPS, se poate enunța, empiric, o „Regulă de aur" în baza căreia se poate stabili durata unei sesiuni de măsurători. în condiții optime, în funcție de lungimea bazei măsurate cu un receptor GPS cu dubla frecventa atunci când se utilizează metoda Rapid-Static cu înregistrare la 5 secunde.

Aceasta este: Durata este egală cu 1 min. pentru fiecare km, din lungimea bazei măsurate, dar nu mai puțin de 5 min.

Tabelul 2.13

Mărirea duratei sesiunii (din Păunescu C., et. al., 2006)

Alegerea metodei de măsurare

Pentru scopuri geodezice, datorită preciziei ridicate care se cere, nu intră în atenție decât metodele relative de poziționare, cu ajutorul măsurătorilor de fază asupra undelor purtătoare. O trecere în revistă a metodelor de măsurare în poziționarea relativă este dată în tabelul 2.14.

Tabelul 2.14

Metodele de măsurare în poziționarea relativă

In practică este de multe ori avantajos, ca metodele de mai sus să fie combinate. De exemplu metoda statică poate fi utilizată pentru a determina unele puncte de referință în zona de lucru, care apoi să constituie puncte de plecare pentru măsurătorile cinematice și pseudocinematice.

Alegerea receptoarelor

Pentru baze cu lungimi mai mici de 15 km și în regiuni dispuse la o latitudine medie (cazul României) sunt suficient de precise receptoarele care operează pe o singură frecvență. Receptoarele care măsoară pe ambele frecvențe creează în timpul prelucrării datelor posibilitatea, să se facă combinații liniare între măsurătorile de fază și astfel diminuarea sau eliminarea efectului ionosferei. Numărul canalelor unui receptor este de asemenea important, întrucât de el depinde numărul sateliților observați concomitent.

În general este bine ca la un proiect GPS să fie utilizate numai receptoare de același tip. Este însă posibilă și o combinare a receptoarelor, doar softul de prelucrare trebuie să permită trecerea datelor într-un format unic – RINEX (Receiver Independent Exchange Format). Pot conduce la o diminuare a preciziei și utilizarea unor antene de tipuri diferite. Dacă antena nu este integrată în receptor, atunci și lungimea cablului antenă-receptor are o oarecare importanță. Cablurile scurte sunt ușor de transportat și semnalul are o putere mai mare. Cablurile lungi au însă avantajul unei mai mari flexibilități în teren. Un receptor din generația actuală are 6 -12 canale, cântărește 4 -5 kg, puterea este de 10 – 20 W la o tensiune de 12 V.

Criterii pentru alegerea punctelor

Pentru alegerea punctelor ce urmează să fie staționate cu aparatură GPS trebuie respectate următoarele criterii:

să nu existe obstacole care obturează orizontul peste elevația de 15°, întrucât acestea pot diminua numărul sateliților disponibili;

să nu existe suprafețe reflectorizante în apropierea antenelor, întrucât acestea pot conduce la efectul de multipath (suprafețe reflectorizante sunt considerate acele suprafețe la care rugozitatea este mai mică de 2 cm);

să nu existe instalații electrice de putere mare în apropierea stațiilor sau relee de emisie, acestea putând perturba semnalele satelitare;

să fíe ușor accesibile – de preferință cu mașina;

să fíe ferit de distrugere.

În timpul recunoașterii terenului toate punctele GPS trebuie verificate după criteriile enunțate mai sus. În cazul în care există obstacole care împiedică efectuarea observațiilor (păduri sau zone dens construite cu clădiri înalte) trebuie stabilite stații excentrice, sau antenele se vor monta pe stâlpi înalți. La recunoașterea terenului se vor stabili în detaliu și drumurile de acces la punct, precum și timpul de deplasare la punct, pentru a putea ține seama de aceasta în planificarea observațiilor. Deosebit de dificilă este recunoașterea terenului când se fac măsurători prin metoda cinematică, întrucât trebuie stabilite traseele pe care se vor deplasa receptoarele mobile.

Planificarea observațiilor

Aceasta se realizează cu programe speciale livrate de firmele constructoare împreună cu softurile de prelucrare. De exemplu, programul firmei Ashtech pentru proiectarea măsurătorilor GPS poartă denumirea "Multi Site – Mission Planning", unele grafice fiind prezentate mai jos.

După definirea și deschiderea proiectului, se includ punctele cu pozițiile lor geografice în proiect, și se întocmesc pentru fiecare punct schițe cu obstrucțiile care obturează orizontul peste o elevație de 15°. Prima fază în proiectare prevede alegerea unei perioade optime pentru efectuarea măsurătorilor, care se va subdivide în sesiuni de lucru.

Perioada (fereastra) optimă este caracterizată printr-un număr suficient de mare de sateliți vizibili, care se studiază pe un grafic, și o valoare PDOP cât se poate de mică (între 1 și 5), care se studiază pe un grafic. Proiectarea observaților GPS constă deci în alegerea unei ferestre de lucru optime susținută prin reprezentări grafice. Aceste reprezentări se bazează în esență pe calcularea azimutului și elevației pentru fiecare satelit în funcție de timpul și locul unde se fac observațiile. De menționat, că studiul constelației satelitare și a valorilor PDOP trebuie realizat pentru întregul grup de puncte care va fi staționat într-o sesiune. Poziția punctelor trebuie cunoscută doar cu o precizie de km.

Un alt criteriu care ar putea intra în calcul pentru alegerea ferestrei de lucru este influența refracției ionosferice, care noaptea este mult mai redusă decât ziua.

La stabilirea sesiunilor de lucru în poziționarea relativă trebuie luați în considerare 4 factori:

lungimea bazei;

numărul sateliților vizibili;

geometria constelației satelitare (PDOP);

raportul semnal/zgomot pentru semnalul satelitar ("Signal-to-Nois Ratio" – SNR).

Unele valori informative pentru durata sesiunilor de lucru, când se dorește o precizie ridicată sunt date în tabelul 2.15.

Datele se referă la receptoarele GPS cu o singură frecvență, la care o rezolvare rapidă și corectă a ambiguităților este posibilă numai în cazuri speciale. Pentru valorile de mai sus s-a considerat că se observă minimum 4 sateliți și că există codiții ionosferice normale.

Durata sesiunilor se dimensionează în funcție de precizia care se dorește să fie atinsă, dar nu trebuie omis nici factorul economic. Foarte importantă este și dimensionarea justă și optimă a timpului dintre sesiuni, când receptoarele sunt reinstalate în alte puncte ale rețelei.

De asemenea trebuie prevăzut cel puțin un punct de legătură între sesiuni, pentru a putea reduce rezultatele la cel puțin un punct de referință, care să asigure interconectarea bazelor GPS din diferite sesiuni.

Tabelul 2.15

Valori informative pentru durata sesiunilor de lucru, când se dorește o precizie ridicată

A doua fază a planificării pentru observații statice se referă la distribuirea receptoarelor la echipe și programarea punctelor pentru fiecare echipă. De regulă se întocmește un tabel, în care se prevede ce echipă, în ce sesiune trebuie să staționeze într-un punct.

Numărul minim de sesiuni s într-o rețea cu p puncte și la folosirea a r receptoare se determină cu relația:

(1.29)

unde n reprezintă numărul punctelor de legătură între sesiuni.

Relația are sens numai pentru și . Dacă raportul nu oferă un număr întreg, se va rotunji valoarea raportului în plus la valoarea întreagă superioară.

Dacă pentru control fiecare punct dorim să-l staționăm de m ori, atunci numărul sesiunilor se va calcula cu relația:

(1.30)

Sesiunile trebuie astfel alese, ca să existe contact spre minimum 4 sateliți comuni la o elevație de peste 15° în toate punctele incluse într-o sesiune, iar factorul PDOP să nu fie mai mare de 6 pentru întreaga durată de măsurare. Aceste aspecte pot fi luate toate în calcul în cadrul softurilor pentru planificarea sesiunilor GPS.

În timpul lucrărilor de teren trebuie asigurate următoarele:

centrarea corectă a antenei pe punctul de stație;

măsurarea înălțimii antenei, conform cărții tehnice ale receptorului;

conectarea corectă a cablurilor la antenă și receptor, respectiv receptor și controler;

punerea în funcțiune a receptorului la momentul prestabilit în programul sesiunilor;

setarea corectă a modului de lucru;

urmărirea periodică a modului de înregistrare a datelor;

completarea carnetului de teren.

2.4.Precizia de poziționare cu tehnologia GNSS

Este clar că din punct de vedere al preciziei nu înseamnă nimic în sine, dacă cineva definește puncte cu GPS-ul. Poziționarea cu tehnologia GNSS se poate efectuate cu o precizie diferențiată, care se încadrează în intervalul 0,001 m – 100 m (Adam J. și al., 2004).

Pentru caracterizarea preciziei de poziționare cu tehnologia GNSS este necesar a se introduce noțiunea greșeala-punct spațială (tabelul 2.16). Pe calificativul de bază al greșelii-punct, s-a elaborat propunerea de către comisia American Congress on Surveying and Mapping (ACSM) ad hoc Committee on Geodetic Accuracy Standards emisă ad hoc cu privire la asociația măsurătorilor geodezi americani a încadrării în categoria de precizie (din Adam J. și al., 2004, după Leick, 1993).

Tabelul 2.16

Categorii de exactitate pe baza greșelii punct (din Adam J. et. al., 2004)

În Statele Unite se așteaptă ca această prevedere, ca în urma simplității sale, să fie acceptată și de utilizatorii ne-geodezi.

În categoria de exactitate, putem enumera metode de măsurare GPS – și receptoarele, care totodată caracterizează și suprafața de folosire.

Potrivit acesteia, putem vorbi despre receptoare geodinamice, geodezice, informatic spațiale și de folosire al navigației, prin acestea înțelegem exactitate foarte mare (milimetri, centimetri, metrii și zeci de metrii).

Tabelul 2.17

Caracteristicile suprafețelor de măsurare și al categoriilor de exactitate (din Adam J. și al., 2004)

Caracteristica fiecărui grup al domeniului greșeală-punct și al prelucrării măsurătorii este necesitatea de timp (tabelul 2.17). Pretenția de măsurare influențează alegerea aparatului de măsură, al metodei și tehnologiei de măsurare.

Precizia măsurătorilor GPS depinde de doi factori:

precizia măsurătorilor exprimat prin r;

configurația sau geometria sateliților din constelație.

Legătura între r și abaterea standard corespunzătoare poziției punctului * este descrisă printr-o mărime care în literatura de navigație este denumită DOP (Dilution of Precision).

(1.45)

– abaterea standard apriorică a poziției planimetrice (1.46)

– abaterea standard apriorică a poziției; (1.47)

(1.48)

din care derivă:

– precizia de poziționare pe orizontală; (1.49)

– precizia de poziționare pe verticală; (1.50)

– precizia de poziționare tridimensională; (1.51)

– precizia de determinare a timpului. (1.52)

Efectul combinat pentru poziție și timp se numește global DOP și se calculează cu realția:

(1.53)

O exemplificare de PDOP bun și slab poate fi urmărită în figurile de mai jos.

(1.54)

(1.55)

(1.56)

PDOP bun PDOP slab

Fig. 2.12 – Precizia măsurătorilor GPS (din Neuner J., 2000)

V reprezintă volumul piramidei cu vârful în punctul de determinat și cu baza formată de sateliții vizibili din constelație.

Din punct de vedere geometric, PDOP mai este interpretat ca raportul invers al volumului piramidei cu vârful în punctul de determinat și cu baza formată de sateliții vizibili din constelație (Neuner J., 2000).

Ca urmare:

, (1.57)

unde:

PDOP reprezintă precizia de poziționare tridimensională;

Măsurătorile cu purtătoare mixate reprezintă metoda de măsurare cea mai importantă pentru aplicații geodezice. Pentru prelucrare există numeroase tehnici, care conduc practic toate la aceleași soluții, dacă s-a aplicat corect strategia de procesare. Sub această premiză se poate afirma, că precizia în poziționarea relativă se încadrează în valori de ordinul a câtorva ppm (părți per milion) din distanța măsurată (1 – 3·10-6·Dkm) și se menține în aceste limite pentru distanțe de la câțiva km până la zeci și chiar sute de km.

Beutler (1989,1990), după examinarea unui volum mare de rezultate recomandă următoarea formulă empirică pentru estimarea preciziei de așteptat în măsurători statice GPS și prelucrare diferențială:

mm/km (1.58)

Precizia dată de relația de mai sus a putut fi atinsă doar pentru distanțe mai mari. Pentru măsurători în domeniu local poate fi prezentat tabelul 2.18, în care valorile pot fi acceptate doar ca domeniu de rezoluție, dar nu au fost atinse încă în practica curentă.

Tabelul 2.18

Precizia maximă de atins cu măsurători diferențiale GPS, Beutler (1989,1990)

În lucrări mai noi, se vorbește de precizii maxime ce se obțin în rețele locale și condiții optime, de cca. ± 2 mm pe fiecare direcție a axelor de coordonate.

Cu aceasta nu a fost încă atinsă precizia oferită de măsurătorile geodezice convenționale, dar pentru multe aplicații această precizie poate fi considerată suficient de bună.

2.5.Concluzii referitoare la posibilități de utilizare a instrumentelor electronice în lucrările din cadastru

Sistemele de poziționare globală GPS, datorită particularităților tehnice pe care le prezintă se impun a fi utilizate într-o serie de situații după cum urmează:

pentru realizarea rețelei naționale de stații GPS a României;

pentru realizarea îndesirii rețelelor de sprijin;

pentru realizarea rețelelor de ridicare a detaliilor;

pentru realizarea reperajului fotogrammetrie;

pentru trasarea elementelor unor construcții;

pentru ridicarea detaliilor;

pentru urmărirea comportării în timp a diferitelor construcții.

Folosirea cu succes a tehnologiei de poziționare globală GPS pentru realizarea lucrărilor prezentate anterior, trebuie să aibă in vedere limitarea accesului liber la sateliți, respectiv particularitățile pe care le reclamă această tehnologie.

De asemenea nu trebuie neglijat prețul aferent tehnologiei GPS și respectiv a programelor de prelucrare a datelor, aspect care limitează utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii.

CAPITOLUL III

Realizarea documentației tehnice în vederea înscrierii în cartea funciară

3.1 Obiectivele studiului de caz

În prezentul studiu de caz se pot distinge o serie de obiective, de ordin didactic, teoretic și aplicativ, aferente temei de licență abordată.

Obiectivele de ordin didactic rezidă din faptul că prezentul proiect trebuie să satisfacă condițiile impuse de regulamentele didactice în vigoare în vederea finalizării stadiului de pregătire inginerească aferentă sectorului forestier.

Din punct de vedere teoretic obiectivele studiului de caz sunt următoarele:

-implementarea noțiunilor referitoare la fondul forestier național;

-implementarea conceptelor generale referitoare la regenerarea arboretelor din cadrul fondului forestier național;

-studiul și analiza particularităților de regenerare a arboretelor;

-studiul și analiza lucrărilor de întreținere a regenerărilor naturale.

Obiectivele de ordin aplicativ ale studiului de caz vizează posibilitățile de poziționare spațială a detaliilor din fondul forestier cu tehnlogia GNSS, sistemul GPS, în vederea desfășurării diverselor activități din sectorul forestier.

3.2 Metode de cercetare

Ca metode cerecetare utilizate pentru realizarea studiului de caz se prezintă observația directă, experimentul și simularea.

Observația directă în desfășurarea lucrărilor a servit deasemenea la unele concluzii practice privind sursele de erori, influența lor asupra determinărilor și recomandările ce se desprind pentru activitățile viitoare.

Ca metode de bază folosite în cercetările noastre mai amintim experimentul realizat direct în unele situații apelând la procedee variate de lucru, definite de unii factori de bază (logistica, ipotezele de lucru).

Simularea, la rândul său, folosind mijloacele informatice moderne a permis realizarea cu efort minim a diverselor scenarii sau variante de lucru pentru stabilirea unor soluții pertinente și eficiente de modernizare a lucrărilor geotopografice.

Posibilitățile logistice actuale permit realizarea cu efort minim a diverselor scenarii sau variante de lucru, respectiv pentru înregistrarea datelor și procesarea acestora. În vederea optimizării și eficientizării procesului tehnologic aferent sectorului măsurătorilor terestre se pot simula o serie de varinate de lucru care să ofere în final soluții pertinente, eficiente, care să conducă la modernizarea activităților respective.

3.3 Logistica utilizată

Pentru realizarea obiectivelor stabilite am utilizat o serie de date geotopografice, în format analogic și digital, care au fost procurate de la OJCPI Bihor și de la ANCPI București.

Inventarul de coordonate pentru punctelor geodezice studiate, în datumul global și în cel național se va utiliza pentru verificarea punctelor din triangulația geodezică de stat și pentru realizarea rețelelor de sprijin.

Planurile topografice la scara 1:25000 se folosesc pentru identificarea punctelor geodezice pe teren și pentru proiectarea cercetărilor care se vor realiza.

Hărțile amenajistice sunt utilizate pentru stabilirea pe teren a locației cerecetărilor în suprafețele cu vegetație forestieră și pentru amplasarea punctelor noi care vor fi poziționate.

Ortofotoplanul servește în principal pentru localizarea cercetărilor și pentru proiectarea punctelor noi care se vor poziționa cu tehnologiile moderne.

Instrumentele de bază folosite au fost receptoarele GPS de tipul Trimble R3, cu auxiliarele și programele aferente.

Receptorul GPS de mână, tip Pocket Loox N 520 Fujitsu Siemens, s-a folosit pentru „navigație”, respectiv pentru direcționarea deplasărilor și căutarea unei locații, sau a unor puncte a căror poziție este cunoscută.

Introducând coordonatele stației de plecare și cele ale punctului (zonei) finale receptorul furnizează toate datele necesare pentru continuarea deplasării: locul în care ne-am oprit, coordonatele locului, direcția de mers, distanța parcursă, cea rămasă până la punctul final etc.

Foto 3.1- Receptorul Trimble R3

Inițial receptorul trebuie setat la sistemul de referință național și poate furniza, după caz, coordonatele unui punct

de la câțiva decimetri până la zeci de metri, ceea ce permite căutarea și găsirea punctului în cauză, devenind astfel un auxiliar de neînlocuit pentru operator.

Procesarea datelor s-a realizat cu ajutorul laptop-urilor Toshiba și Benq.

Programele de calcul utilizate la realizarea cercetărilor noastre sunt numeroase și variate fiind utilizate după funcționalitatea lor.

Acestea sunt nominalizate pe categorii.

1)Soft-uri Trimble-Digital Fieldbook, Total Control, Business Center și furnizate de firma constructoare la livrarea receptorului sau contra cost.

2)Soft-uri Topcon- Topcon Tools

2.Programul Terramodel 10.4 se utilizază pentru transferul, verificarea și procesarea datelor culese cu stația totală și a înregistrărilor satelitare.

3) Programe realizate în țară, TopoSys7.0, MapSys8.0 și MapSysPDA2.0.

4)Programe complexe, TransDatRO4.01 referitor la transcalcularea datelor geodezice din sistemul global de referință WGS-84 în cel național.

În cadrul studiului de caz s-a utilizat și serviciul ROMPOS.

Detalii privind modul de utilizare al acestor programe se prezintă în capitolele cu cerecetările realizate.

3.4.Localizarea studiului

3.4.1.Introducere

Prin multiple manifestări cultural-educative organizate aici, prin înființarea în viitor a unui laborator de ocrotire a naturii, se urmărește informarea publicului larg cu tot ceea ce este esențial în domeniul atât de vast al ecologiei, pentru a cunoaște daunele pe care omul le-a provocat până acum naturii, pentru a-1 sensibiliza privind pericolele ce pot apare în viitor prin continuarea unei activități neraționale și mai cu seamă să afle care sunt soluțiile posibile pentru a pune de acord imperativele dezvoltării economico-sociale cu cele ale protecției mediului.

Se poate afirma cu toată convingerea, că tot ceea ce s-a realizat la Gurahonț, manifestările științifice și de popularizare care au primit aici un caracter permanent, se înscriu în acțiunile de prestigiu ale județului Arad, a căror urmări binefăcătoare nu vor întârzia să apară, în activitatea de investigare, valorificare și ocrotire a naturii.

Arboretumul „Sylva” Din Gurahonț

Se crede că primele lucrări de amenajare la Gurahont a unui parc dendrologic, au fost executate în anul 1885, odată cu construirea căii ferate Arad-Brad. Pe o suprafață de aproape 5 ha., aparținând unui oarecare Boroș Benjamim, au fost plantate numeroase specii arborescente și arbustive în majoritate autohtone. Tot din acea perioadă, datează dealtfel și exemplarele azi foarte mari de frasini (Fraxinus excelsior L) aflat în imediata apropiere a gării CFR.

Vechea colecție, care a devenit în anul 1924 proprietatea Camerei agricole, iar ulterior în 1948, a statului, s-a degradat de-a lungul timpului, astfel încât astăzi se mai păstrează doar câteva exemplare de Pinus silvestris L și Pinus strobus L.

Fig.3.1 – Localizarea studiului de caz

În anul 1962, s-au făcut primele încercări de transformare a parcului în arboretum. Pe o suprafață de 4,6 ha defrișată și curățată de material vegetativ îmbătrînit și degradat, a început plantarea unor puieți obținuți atât din arboretumurile de la Simeria, Snagov, Bazos, cât și din recoltarea sporadică de semințe de pe diverse terenuri publice și particulare. În anii următori, a fost amenajată o pepinieră de 0,4 ha, s-a curățat și s-au reparat canalele de alimentare cu apă a vechiului lac artificial (0,30 ha), întregul arboretum fiind extins în anul 1975 peste valea Honțișorului, pe o suprafață de 12,6 ha. Semințele și materialul vegetativ sunt obținute în prezent de la numeroase grădini botanice de pe toate continentele.

Situat pe malul stâng al Crișului Alb, care desparte Munții Zarandului (N) de Munții Codrului (S) având coordonatele geografice: 22 grade și 23 minute longitudine estică și 46 grade. și 16 minute latitudine nordică, arboretumul se încadrează în ținutul de dealuri al sectorului de climă continental-moderată, adică cfbx în sistemul lui Koppen.

Din punct de vedere pedologic, arboretumul ,,Sylva” se încadrează în zona solurilor de luncă formate pe aluviuni cuaternare. Datorită inundațiilor periodice ale Crișului Alb și Văii Honțișorului în mod frecvent apar soluri de tip aluvionar de luncă veche aflate, în diferite stadii de evoluție. În cazul analizei efectuate s-au luat în considerare două profile: efectuându-se în același timp analiza chimică și determinarea caracteristicilor granulometrice ale solului.

Rezultă că solul este de tip argilo-lutos cu reacție slab acidă, conținut relativ ridicat de humus (2,76%), bine aprovizionat cu fosfor mobil (5,9 mg, pentaoxid de fosfor la 100 gr sol) și mediu aprovizionat cu potasiu 10 mg oxid de potasiu la 100 gr. sol).

Factorii climaterici și solul favorizează dezvoltarea spontană în bune condițiuni a speciilor de stejar, plop, mesteacăn, cireș, tei, alun., corn, etc., dar și a unor specii ca Laurul (Ilex aquifolium L), castanul comestibil (Castanea sativa L), nucul (Juglans regia L) care au o fruetificație normală în această zonă.

În ceea ce privește vegetația introdusă se constată faptul că dacă în primă etapă (1970) arboretumul includea 125 taxoni rășinoase și 296 taxoni foioase, totalizând 596 exemplare, în prezent (31 decembrie 1983) numărul lor (specii, subspecii, varietăți, cultivaruri și forme) se ridică la 2578 cu 3465 exemplare.

Datorită greutăților survenite în obținerea unor semințe și a spațiului limitat, gruparea taxonilor nu s-a putut realiza pe zone geografice, ci doar distinct gimnospermele de angiosperme.

Speciile lemnoase exotice, sunt bine adaptate în Gurahonț, ele putând fi valorificate în prezent atât în scop științific, economic, cât și ca spațiu verde, parc cu importantă funcție social recreativă.

Pentru valorificarea științifică a acestui patrimoniu s-au folosit determinatoarele A. Rehder, Flora RPR voi. I-XIII. Index seminum de la grădinile botanice și parcurile furnizoare, precum și un bogat material bibliografic.

Lucrările sunt executate de către un colectiv din cinci muncitori, care în momentul de față posedă suficiente cunoștințe de specialitate și experiență pentru a asigura o bună întreținere și dezvoltare a arboretumului. Menționăm sprijinul pe care îi acordă permanent: Comitetul de cultură și educație socialistă al județului Arad, prin Consiliul Județean pentru îndrumarea ocrotirii naturii, Inspectoratul silvic județean, Consiliul popular al comunei Gurahonț, precum și numeroși cetâțeni din localitate conștienți de faptul că arboretumul reprezintă în prezent un obiectiv științific și de agrement impotant. El constituie în același timp un mijloc de seamă în educația tineretului pentru cunoașterea și ocrotirea naturii.

La 1 decembrie anul 1970, a luat ființă un parc dendrologic, in fostul parc dominial din marginea comunei noastre.

Acest parc de mare folos stiințific a fost inființat de către inginerul silvic Stefan Eusebiu, din Oadea, avand concursul brigadierului silvic pensionar Coldea Grigorie, din satul vecin, Gura-Văii. Parcului i s-a dat numele de Arboretumul Sylva in anul 1970.

Frumoasa si interesanta lucrare a inginerului Eusebiu Stefan se incepe cu următorul cuprins:

1.Inceputul si perspectivele de dezvoltare

Aici se descrie trecutul acestui parc, care inainte cu 5060 de ani era bine ingrădit si foarte bine ingrijit de către fostul proprietar, fiind irigată o mare parte din acest teren, dovadă că si azi mai există urmele țevăriilor de la fosta instalație.

Multe decenii, pe acest teren intins, era un parc minunat, plin de trandafiri si flori din cele mai alese, aduse din țări indepărtate si de peste Ocean.

Au fost adusi si plantați aici diferiți arbori mari, de prin țări străine, de către Boros Beniamin, bătranul, asa cum făceau toți marii gospodari pe vremuri, mai ales acesta, care a fost un inginer de elită. După ce acesta a cumpărat această mosie a plantat toate văile cu mii de nuci cu soi ales cu coaja subțire. Pe coama unui deal intins a plantat o pădure de castani nobili, care si astăzi există.

Cat timp a trăit acest proprietar si a administrat această mosie, aici a fost o gospodărie de model, avand instalații ultramoderne. După moartea acestuia, fiul său care purta acelasi nume fiind avocat si nepricepandu-se la agricultură, an de an, această fermă de model, mergea din rău in mai rău, pană cand nemaiputand face față greutăților financiare, a fost silit să vandă mosia, impărțindu-se prețul ei intre cei cinci urmasi.

Frumosul parc cu pescăria lui minunată, a căzut pradă mainilor nepricepute. Arborii frumosi au fost tăiați ca material de construcții si de foc. Aceasta a fost soarta minunatului parc.

2. Poziția geografică

Asezarea Arboretul Sylva este asezat in imediata vecinătate a comunei, pe malul stang al Crisului-Alb si pe ambele maluri ale Văii-Honțului, aproape de gura acestei văi care se varsă in Cris.

Poziția geografică a Arboretumului este determinată prin coordonatele geografice 220

-230longitudine esticăsi 6-160 latitudine nordică. Defileul Crisului-Alb este mărginit la nord de Munții Codrului, iar la sud de Munții Zarandului. In cea mai mare parte, Arboretumul este situat pe teren de luncă nisipos, cu alternări de pietris.

Suprafața totală alocată pană in prezent acestui Arboretum este de 4,6 Ha la altitudinea de 165 m.

3. Condiții climatice

Arboretumul se incadrează in sectorul de climă continental-moderată, ținutul climei de dealuri, iar după clasificația Koppen, in provincia climatică Cfbx. Valorile principalilor factori

climatici s-au putut stabili numai pentru o perioadă limitată de sase ani si anume din anul 1964 pană in anul 1969, de cand a luat ființă un post meteorologic in comuna Gurahonțului. Acesti factori sunt detaliați intr-un tabel alăturat la lucrare, dar deoarece Arboretumul a luat ființă mai puțin de doi ani, nu se pot trage concluzii definitive asupra efectelor factorilor climaterici din comuna Gurahonț, cu cei din alte localități.

Observațiile ce vor fi efectuate periodic in anii viitori, vor defini in mod concret poziția climaterică a acestei Stațiuni, zice inginerul Stefan Eusebiu in lucrarea sa.

4. Condiții pedologice

Arboretumul Sylva se incadrează in zona solurilor de luncă formate pe aluviuni recente, din quaternar, in mod frecvent in lunca propriu-zisă, predomină soluri de tip aluvionar de luncă verde adesea inundabile, aflate in diferite stadii de evoluție. In cazul analizei efectuate s-a luat in considerare două profile I si II.

Se dau două profile de analiză a solurilor din acest teren de luncă, menționandu-se si alte insusiri fizico-chimice rezultate din buletinul de analizări.

5. Vegetația naturală

In decursul anilor, acest parc a fost abandonat ca un bună fără stăpan, lăsat să se sălbăticească, cum afirmă inginerul Stefan Eusebiu.

Vegetația lemnoasă cată a mai rămas după tăierea fostului parc, pentru a se putea amenaja noul parc dendrologic in această parte a țării, va fi păstrată numai in jurul fostului lac din mijlocul parcului, care va fi reamenajat.

Este un mare succes si o mare binefacere că s-au pus bazele acestui parc nou, care va ridica in viitor insemnătatea modestului sat de odinioară, cu fostele lui căsuțe acoperite cu paie, din care ranjea sărăcia.

Azi răsar zilnic case arătoase sistem vile romane, dovada bunei stări si a vieții tihnite si indestulate.

6. Vegetația introdusă

Partea cea mai insemnată a descrierii parcului dendrologic este acest capitol, care cuprinde două tabele in care sunt incluse speciile in ordinea alfabetică.

In tabelul I s-a inscris proveniența, natura materialului primit, anul cand s-a plantat, parcela unde se află, numărul de inventar, inălțimea speciilor la data de 1 iunie 1970 si in coloana ultimă nomenclatorul de care s-a făcut uz in denumirea speciei, acordandu-se preferinȚă in ordinea clasificației de mai jos.

In tabelul II, s-au inscris speciile pe baza clasificării botanice pe familii si genuri.

3.5. Culegerea și procesarea datelor

3.5.1. Culegerea și procesarea datelor cu tehnologia GNSS

3.5.1.1. Culegerea datelor cu tehnologia GNSS

Observațiile în teren s-au efectuat prin metoda statică. În cazul receptoarelor cu o singură frecvență L1 acestea au avut o durată de staționare de aproximativ 30 minute, la epoci de înregistrare de 15 secunde, având la bază programul Trimble Digital Fieldbook. Datele de teren au fost înregistrate în fișiere de tip RINEX .

Foto 3.2. – Instalarea receptorului GPS în punctul 100 (bază)

În principiu, poziționarea punctelor în sistemul GNSS, respectiv GPS utilizat la noi, se poate realiza prin metode și procedee variate de achiziționare și procesare a datelor, fiecare cu multe particularități legate de aparatura și algoritmii de calcul folosiți. În acest context s-a încercat, prin luarea în considerare a unor condiții specifice sectorului forestier frecvent întâlnite, să se analizeze, prin comparație, oportunitățile oferite de procedeele variate de lucru ale tehnologiei GNSS. Numai în aceste condiții se pot face propuneri specifice terenurilor forestiere care să conducă în final la asigurarea unei precizii corespunzătoare, a unui randament superior și în final la eficientizarea lucrărilor de îndesire a rețelei geodezice naționale.

Foto 3.3. – Instalarea receptorului GPS în punctul 100 (bază)

Foto 3.4. – Instalarea receptorului GPS într-un punct caracteristic

Foto 3.5. – Instalarea receptorului GPS într-un punct caracteristic

Foto 3.6. – Măsurarea cu receptorului GPS într-un punct caracteristic

Foto 3.7. Instalarea receptorului GPS într-un punct caracteristic

Foto 3.8. – Măsurarea cu receptorului GPS într-un punct caracteristic

Foto 3.9. Instalarea receptorului GPS într-un punct caracteristic

Foto 3.10. – Măsurarea cu receptorului GPS într-un punct caracteristic

Foto 3.11. – Instalarea receptorului GPS într-un punct caracteristic

Foto 3. 12. – Poziționarea receptorului GPS realizată de mine și colega mea

Stașac Monica în punctul de detaliu

3.5.1.2. Obținerea rezultatelor

Lucrările preliminare specifice tuturor variantelor de calcul, indiferent de receptor sau metodă de procesare a datelor, sunt aceleași, cu unele aspecte specifice.

În cazul nostru s-a folosit programul Trimble Total Control, cu un grad ridicat de personalizare care, pentru obținerea coordonatelor primare, în sistemul global, presupune parcurgerea, în ansamblu, a următoarelor etape:

inițializarea programului și deschiderea unui proiect de lucru nou;

setarea parametrilor de procesare corespunzători;

transferul înregistrărilor în cadrul sistemului de calcul;

procesarea primară și verificarea datelor înregistrate;

verificarea neînchiderilor în triunghiuri și tipul de soluție adoptată;

recalcularea datelor verificate și obținerea coordonatelor spațiale (3D) provizorii;

compensarea riguroasă a coordonatelor spațiale provizorii și obținerea coordonatelor spațiale definitive.

În cadrul operațiilor preliminare, ce cuprind primele cinci poziții de mai sus se asigură posibilitatea verificării datelor înregistrate inclusiv eliminarea unora necorespunzătoare, afectate de factorii perturbatori, prin dezactivarea unor porțiuni sau chiar a satelitului în cauză.

Sistemul GPS furnizează coordonatele în sistemul global geocentric, respectiv coordonate spațiale X,Y,Z pe elipsoidul WGS-84.

În raport cu sistemul global, după cum se știe, există sisteme locale de poziționare, cel național având două componente, sistemul de referință planimetric reprezentat de proiecția Stereografică 1970 și cel altitudinal, reprezentat de Marea Neagră 1975. Trecerea de la un sistem de referință la altul se poate realiza prin procedee diferite, cu precizie și randament diferențiat.

Etapa finală a poziționării punctelor din rețeaua geodezică o constituie transformarea coordonatelor punctelor din datum-ul global al sistemului GPS în cel național. După cum s-a mai arătat datum-ul geodezic global este definit de sistemul geocentric al axelor de coordonate și elipsoidul WGS-84.

Așadar pentru a deveni operaționale, utilizabile, coordonatele din primul sistem de referință al poziționării GPS trebuie trecute, transferate respectiv transcalculate, în sistemele naționale de referință.

…………………..

……………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………

5.  Adjusted Points in WGS84 (Cart. Coordinates and Std.Dev.)

6.  Adjusted Points in WGS84 (Geogr. Coordinates and Std.Dev.)

7.  Adjusted Points Error Ellipses

…………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………

24 05 2014

8.  Adjusted Points in WGS84 (Cart. Coordinates and Std.Dev.)

9.  Adjusted Points in WGS84 (Geogr. Coordinates and Std.Dev.)

…………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………

10.  Adjusted Points in WGS84 (Cart. Coordinates and Std.Dev.)

11.  Adjusted Points in WGS84 (Geogr. Coordinates and Std.Dev.)

…………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Inventarul coordonatelor geocentrice punctelor poziționate spațial

cu tehnologia GNSS, sistemul GPS

12.  Adjusted Points in WGS84 (Geogr. Coordinates and Std.Dev.)

13.  Adjusted Points Error Ellipses

În principiu, această transformare este posibilă prin relații riguroase de calcul pe baza cunoașterii poziției, respectiv a coordonatelor, a cel puțin patru puncte în ambele sisteme de referință, dispuse, pe cât posibil, astfel încât să încadreze cât mai bine zona de interes. Pe această bază se cunosc mai multe metode de transcalcul dintre care cea mai răspândită este cea preconizată de Helmert cu cei 7 parametrii de transformare, utilizată și în cercetările noastre.

Transformarea coordonatelor cu parametrii regionali cu programul TTC

Sistemul de calcul TTC permite pe lângă procesarea primară a datelor și transformarea coordonatelor din sistemul global de referință WGS-84 în cel național- planimetric și altimetric.

În principiu acest lucru se realizează în funcție de condițiile impuse de algoritmii specifici de lucru, etapele de calcul fiind următoarele:

stabilirea punctelor comune pe care se va realiza transformarea;

implementarea coordonatelor punctelor comune în sistemul național de referință la opțiunea Coordonate de control;

selectarea tipului de transformare (plană sau spațială);

procesarea transformării selectate și obținerea parametrilor de transformare;

analiza indicatorilor de precizie a transformării realizate;

implementarea parametrilor de transformare în baza de date a sistemului de calcul (Coordinate Sistem Manager) aferentă datum-ului național, pentru zona de lucru, în vederea păstrării și utilizării acestora, funcție de necesități.

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Fig.3.30 – Fișier de intrare

Fig.3.31 – Fișier de ieșire

Obținerea rezultatelor finale

Tabelul

Inventarul coordonatelor finale în sistemul național de referință

Raportarea punctelor de contur

Pentru raportarea punctelor care definesc conturul parcului dendrologic Arboretum Sylva am utilizat programul MapSys.

În consecință, după raportarea punctelor caracteristice și unirea lor s-a calculat automatizat, prin metoda analitică suprafața și respecriv perimetru imobilului.

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………..

Fig.3.33 – Raportarea punctelor de contur cu programul MapSys

Capitolul IV

Aspecte finale

4.1. Concluzii și discuții

Poziționarea spațială a detaliilor cu tehnologia GNSS sistemul GPS prezintă o seria de avantaje din punct de vedere a preciziei de determinare a punctelor și a timpului de lucru.

Unele detalii din fondul forestier se pot poziționa spațial, cu tehnologia GNSS, obținând rezultate precise.

Utilizarea parametrilor de transformare locali asigură o acuratețe și respectiv o precizie ridicată.

Poziționarea diverselor detalii cu tehnologia GNSS nu necesită rețea de ridicare, fapt deosebit de important pentru precizia coordonatelor și pentru eficiența economică a procesului tehnologic de lucru.

Utilizarea tehnologiei GNSS – prin sistemul GPS asigură o flexibilitate în procesul de culegere a datelor cât și la procesarea lor.

Materializarea punctelor determinate nu reprezintă o activitate prioritară deoarece se pot poziționa cu ușurință diversele puncte de sprijin de care este nevoie.

Utilizarea tehnologiei convenționale – respectiv a stației totale, permite eficientizarea lucrărilor topografice și geodezice.

În situațiile în care se pot utiliza tehnologii combinate, eficiența este maximă, dar se impune deținerea s-au închirierea bazei logistice necesare.

4.2. Recomandări pentru producție

Se recomandă utilizarea parametrilor de transformare locali, obținuți prin transformare plană sau spațială Helert deoarece aceștia conduc la obținerea unor rezultate caracterizate de o acuratețe ridicată și precizie superioară.

Se recomandă realizarea unei baze de date spațiale care să integreze toate punctele poziționate cu tehnologiile moderne, pentru a eficientiza activitățile de poziționare din cadrul sectorului forestier.

Se recomandă utilizarea programelor specializate pentru culegerea și procesarea datelor.

Bibliografie

1.Abdulamit, Altan; Barbu, Cosmin, 2000, Fundamente GIS, Editura *H*G*A*, București;

2.Aronoff, Stan.,1989, Geographic Information Systems: A Management Perspective, WDL Publications, Ottawa;

3.Bernhardsen, T., 1992, Geographic Information Systems Viak It and Norvegian Mapping Authority;

4.Boș N., 2003, Cadastru general, Editura ALL BECK, București;

5.Chezan M., Petanec D., Popescu C., Fazakas P., 2006, Sisteme Informatica Geografice, Editura Eurobit, Timișoara;

6.Chrisman, Nicholas, 1998, Exploring Geographic Information Systems ESRI, Redlands California;

7.Clarke, Keith C., 1997, Getting started with Geographic Information Systems Prentice-Hall;

8.Cornelius Sarah; Heywood, Ian, 1995, Spatial Operations UNIGIS – Manchester Metropolitan University;

9.Dangermond, J., 1983, Software Components Commonly Used in Geographic Information Systems, ESRI, Redlands, California;

10.DeMers, M.N., 1997, Fundamentals of Geographic Information Systems John Wiley & Sons, Inc;

11.Dumitru G., 2001, Sisteme Geografice Informaționale, Ed. Albastră;

12.Maguire, David J. Goodchild, Michael Rhind, David W., 1991, Geographical Information Systems, Longman Group, Essex;

13.Reeve, Derek, 1994, Atribute Data and Database Theory UNIGIS – Manchester Metropolitan University;

14.Sabău N.C., Crainic Gh. C., 2006, Teledetecție și cadastru forestier, Editura Universității din Oradea;

Programe utilizate

Programe culegere date MAPSYS PDA 2.0

Programe prelucrat date și raportare grafică MAPSYS 7.0

Programe de informare cartografică

Adrese utilizate

1.www.trimble.com

2.www.geotop.ro

3.www. geo-strategies. com/support/training

4.www.gis.com

Bibliografie

1.Abdulamit, Altan; Barbu, Cosmin, 2000, Fundamente GIS, Editura *H*G*A*, București;

2.Aronoff, Stan.,1989, Geographic Information Systems: A Management Perspective, WDL Publications, Ottawa;

3.Bernhardsen, T., 1992, Geographic Information Systems Viak It and Norvegian Mapping Authority;

4.Boș N., 2003, Cadastru general, Editura ALL BECK, București;

5.Chezan M., Petanec D., Popescu C., Fazakas P., 2006, Sisteme Informatica Geografice, Editura Eurobit, Timișoara;

6.Chrisman, Nicholas, 1998, Exploring Geographic Information Systems ESRI, Redlands California;

7.Clarke, Keith C., 1997, Getting started with Geographic Information Systems Prentice-Hall;

8.Cornelius Sarah; Heywood, Ian, 1995, Spatial Operations UNIGIS – Manchester Metropolitan University;

9.Dangermond, J., 1983, Software Components Commonly Used in Geographic Information Systems, ESRI, Redlands, California;

10.DeMers, M.N., 1997, Fundamentals of Geographic Information Systems John Wiley & Sons, Inc;

11.Dumitru G., 2001, Sisteme Geografice Informaționale, Ed. Albastră;

12.Maguire, David J. Goodchild, Michael Rhind, David W., 1991, Geographical Information Systems, Longman Group, Essex;

13.Reeve, Derek, 1994, Atribute Data and Database Theory UNIGIS – Manchester Metropolitan University;

14.Sabău N.C., Crainic Gh. C., 2006, Teledetecție și cadastru forestier, Editura Universității din Oradea;

Programe utilizate

Programe culegere date MAPSYS PDA 2.0

Programe prelucrat date și raportare grafică MAPSYS 7.0

Programe de informare cartografică

Adrese utilizate

1.www.trimble.com

2.www.geotop.ro

3.www. geo-strategies. com/support/training

4.www.gis.com