Realizarea de hărți de obstacolare de aerodrom OACI tip B [307603]

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ÎMBUNĂTĂȚIRI FUNCIARE ȘI INGINERIA MEDIULUI

Specializarea: Măsurători terestre și cadastru

Cursuri cu frecvență

PROIECT DE DIPLOMĂ

Îndrumător științific:

Prof.univ.dr.ing.Manea Raluca

Absolvent: [anonimizat]

2019

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ÎMBUNĂTĂȚIRI FUNCIARE ȘI INGINERIA MEDIULUI

Specializarea: [anonimizat] B

[anonimizat] “Realizarea de hărți de obstacolare de aerodrom OACI Tip B”

Prin tema se cere soluționarea aspectelor legate de:

Suprafețele de limitare ale obstacolelor

Cerințe pentru limitarea obstacolelor

Determinarea înălțimii si poziției planimetrice a [anonimizat],[anonimizat] a fi finalizată pana la dat de 18.06.2019.

Absolvent: [anonimizat]:

Văsii Mihaela Prof.unvi.dr.ing. Manea Raluc

CUPRINS

LISTA FIGURILOR

Figura 1 13

Figura 2 14

Figura 3 23

Figura 4 24

Figura 5 27

Figura 6 28

Figura 7 31

Figura 8 33

Figura 9 34

Figura 10 36

Figura 11 36

Figura 12 37

Figura 13 44

Figura 14 45

Figura 15 46

Figura 16 47

Figura 17 48

Figura 18 49

Figura 19 50

Figura 20 51

Figura 21 51

Figura 22 52

Figura 23 53

Figura 24 53

Figura 25 54

Figura 26 58

Figura 27 59

Figura 28 60

Figura 29 61

LISTA TABELELOR

Tabelul 1 16

Tabelul 2 20

Tabelul 3 56

Tabelul 4 57

PREVEDERI EUROPENE PRIVIND OBSTACOLAREA

Ce este ICAO?

ICAO sau Organizația Internațională a [anonimizat], care asigură planificarea și dezvoltarea bine organizată a sistemului internațional de transport aerian.

Asociația are 192 de state membre, a [anonimizat].

Istoria ICAO

ICAO a fost înființată pe 4 aprilie 1947, iar in luna octombrie a aceluiași an a devenit o organizație dedicată ca parte a Organizației Națiunilor Unite.

ICAO a fost inițial creată pentru a promova siguranța și eficiența călătoriilor aeriene.De-a [anonimizat] s-a schimbat ușor pentru a [anonimizat].

Structura ICAO

Adunarea este alcătuită din legislatori din toate statele membre semnatare.Adunarea este organismul cel mai important al organizației ICAO.

Adunarea are loc o dată lafiecare 3 ani pentru a [anonimizat], pentru a stabili noi reglementări pentru urmatorii ani.

Alte organizații implicate în conducerea ICAO includ Organizația Meteorologică Monială și Organizația Mondială a Sănătății

Hărți de obstacolare

Toate hărțile de obstacolare trebuie sa fie în conformitate cu toate standardele regăsite în documentul ICAO, „Manualul Hărților Aeronautice”.

Ce se înțelege prin cuvântul “obstacol”?

Termenul obstacol este utilizat numai în scopul cartografierii obiectelor care sunt considerate că reprezintă un risc potențial asupra siguranței aeronavei, indiferent de tipul operațiunii de zbor pentru care a fost proiectată o hartă sau o serie de hărți.

Prin cuvântul obstacol (obstacle) se înțelege totalitatea obiectelor fixe (atât temporare, cât și permanente) și mobile sau părți ale acestora, care:

se află într-o zonă destinată pentru mișcarea la sol a aeronavelor; sau

se extind deasupra unei suprafețe definite destinate să protejeze aeronavele în zbor; sau

se află în afara acestor suprafețe definite și au fost evaluate ca reprezentând un pericol pentru navigația aeriană;

Informații aeronautice.

Determinarea și raportarea datelor aeronautice legate de aerodromuri trebuie să corespundă cerințelor de acuratețe și de integritate prevăzute în Tabelele de la A5-1 la A5-5 din Apendicele 5 și să țină cont de procedurile sistemului de calitate stabite.

Cerințele de acuratețe ale datelor aeronautice se bazează pe un nivel de încredere de 95%.

Așadar se vor identifica trei categorii de date de poziție: puncte măsurate (de exemplu, pragul pistei), puncte calculate (obținute prin calcul matematic pornind de la valori măsurate a punctelor în spațiu, punctelor de reper, etc.) și puncte declarate (de exemplu: limitele regiunilor de informare

aeronautică).

Punctul de referință al unui aerodrom

Pentru fiecare aerodrom trebuie să fie stabilit un punct de referință.

Punctul de referință al aerodromului trebuie să fie situat în imediata apropiere a centrului geometric al amplasamentului existent sau proiectat al aerodromului și în mod normal, trebuie să rămână în locul inițial stabilit.

Poziția punctului de referință al aerodromului trebuie măsurată sau calculată în grade, minute și secunde și comunicată serviciilor de informare aeronautică.

Cotele aerodromului și ale pistei

Cota aerodromului și ondulația geoidului la poziția cotei aerodromului trebuie să fie măsurate cu o acuratețe de o jumătate de metru sau picior (ft) și trebuie să fie comunicate serviciilor de informare aeronautică.

În cazul unui aerodrom folosit de aviația civilă internațională pentru apropieri de neprecizie, cota și ondulația geoidului pentru fiecare prag, cotele capetelor pistei, precum și cele ale tuturor punctelor semnificative intermediare din lungul pistei, trebuie să fie măsurate cu acuratețe de o jumătate de metru sau picior (ft) și comunicate serviciilor de informare aeronautică.

În cazul pistelor cu apropiere de precizie, cota și ondulația geoidului pentru prag, cota capetelor pistei și cea mai mare cotă a zonei de contact trebuie măsurate cu acuratețe de un sfert de metru sau picior (ft) și comunicate serviciilor de informare aeronautică.

Temperatura de referință a aerodromului

O temperatură de referință a fiecărui aerodrom trebuie să fie exprimată în grade Celsius.

Se recomandă ca temperatura de referință a aerodromului să fie calculată ca media lunară a valorilor temperaturilor maxime zilnice, înregistrate în luna cea mai caldă a anului (luna cea mai caldă fiind cea în care temperatura medie lunară este cea mai ridicată).

Această temperatură ar trebui să fie calculată ca fiind media pe ultimii 5 ani.

Suprafețe de limitare a obstacolelor

Suprafața orizontală exterioară

Suprafața conică – Suprafață înclinată în sus și spre exterior, plecând de la marginea suprafeței orizontale interioare.

Limitele suprafeței conice trebuie să cuprindă:

– o limită inferioară, care coincide cu marginea suprafeței orizontale interioare

– o limită superioară, situată deasupra suprafeței orizontale interioare, la o înălțime specificată

Panta suprafeței conice trebuie să fie măsurată într-un plan vertical perpendicular pe marginea suprafeței orizontale interioare.

Suprafața orizontală interioară – Suprafața conținută într-un plan orizontal, situat deasupra unui aerodrom și a împrejurimilor acestuia

Raza sau limitele exterioare ale suprafeței orizontale interioare trebuie să fie măsurate pornind din unul sau mai multe puncte de referință, stabilite în acest scop.

Înălțimea suprafeței orizontale interioare trebuie să fie măsurată deasupra unui element de referință de altitudine, stabilit în acest scop.

Suprafața de apropiere – Plan înclinat sau o combinție de planuri premergătoare pragului pistei.

Limitele suprafeței de apropiere trebuie să cuprindă:

o margine interioară de lungime specificată, orizontală și perpendiculară pe prelungirea axului pistei, situată la o distanță specificată înainte de prag;

două laturi plecând din extremitățile marginii interioare, care se îndepărtează uniform cu o valoare specificată față de prelungirea axului pistei;

o margine exterioară, paralelă cu marginea interioară;

suprafețele de mai sus vor fi modificate corespunzător atunci când sunt utilizate apropieri cu decalaj lateral, decalaj sau cu apropieri curbilinii; mai exact, suprafața va fi limitată de două laturi care, pornind din extremitățile marginii interioare se îndepărtează uniform, cu un unghi specificat față de prelungirea axului proiecției pe sol a traiectoriei decalate lateral, decalate sau curbilinii.

Cota marginii interioare trebuie să fie egală cu cota punctului aflat la mijlocul pragului pistei.

Panta (pantele) suprafeței de apropiere trebuie să fie măsurată (măsurate) în planul vertical care conține axul pistei și va conține în continuare axul central al proiecției pe sol a traiectoriei laterale, decalate sau curbilinii.

Suprafața de apropiere interioară – O parte dreptunghiulară din suprafața de apropiere, aflată imediat înainte de pragul pistei.

Suprafața interioară de apropiere trebuie să cuprindă:

o margine interioară, coincizând cu poziția marginii interioare a suprafeței de apropiere, dar având o lungime proprie, specificată;

două laturi plecând din extremitățile marginii interioare și prelungindu-se paralel cu un plan vertical care conține axul pistei;

o margine exterioară, paralelă cu marginea interioară

Suprafața de tranziție – Suprafață complexă, de-a lungul marginilor laterale ale benzii pistei și a unei părți a marginii suprafeței de apropiere,cu pantă ascententă și spre exterior până la suprafața orizontală interioară.

Limitele unei suprafețe de tranziție trebuie să cuprindă:

o margine inferioară, care începe de la intersecția dintre marginea suprafeței de apropiere și suprafața orizontală interioară, ce coboară de-a lungul marginii suprafeței de apropiere până la marginea interioară a acestei suprafețe și se continuă pe lungimea benzii paralel cu axul pistei;

o margine superioară, situată în planul suprafeței orizontale interioare.

Figura 1- Suprafețe de limitare a obstacolelor

Suprafața interioară de tranziție – Suprafață similară cu suprafața de tranziție dar mai aproape de pistă

Suprafața interioară de tranziție trebuie delimitată astfel:

marginea inferioară, care începe de la capătul suprafeței interioare de apropiere, coboară pe latura ei până la marginea interioară a acestei suprafețe, apoi continuă de-a lungul benzii paralel cu axul pistei, până la marginea interioară a suprafeței de aterizare întreruptă, după care se ridică de-a lungul marginii suprafeței de aterizare întreruptă până la punctul în care aceasta intersectează suprafața orizontală interioară;

marginea superioară, situată în planul suprafeței orizontale interioare.

Figura2- Suprafețe de limitare a obstacolelor de apropiere interioară, de tranziție interioară și de aterizare întreruptă

Suprafața de aterizare întreruptă – Plan înclinat, situat la o distanță specificată după pragul pistei și care se află în suprafața interioară de tranziție.

Suprafața de aterizare întreruptă trebuie să fie delimitată astfel:

o margine interioară, orizontală, perpendiculară pe axul pistei și situată la o distanță specificată după prag;

două laturi pornind din extremitățile marginii interioare, divergente uniform cu o proporție specificată față de un plan vertical trecând prin axul pistei; și

o margine exterioară, paralelă cu marginea interioară și situată în planul suprafeței orizontale interioare.

Cota marginii interioare trebuie să fie egală cu cota punctului acesteia de intersecție cu axul pistei.

Panta suprafeței de aterizare întreruptă trebuie măsurată în planul vertical care trece prin axul pistei.

Suprafața de urcare la decolare – Plan înclinatcu sau o altă suprafață specificată, situată dincolo de capătul unei piste sau al unei prelungiri degajate.

Suprafața de urcare la decolare trebuie să fie delimitată astfel:

o margine interioară, orizontală și perpendiculară pe axul pistei, situată fie dincolo de capătul pistei, la o distanță specificată, fie la extremitatea prelungirii degajate.

două margini laterale care, pornind din capetele marginii interioare, se îndepărtează uniform cu o proporție specificată față de direcția de decolare, până la o lățime finală specificată și se continuă cu această lățime pe restul suprafeței de urcare la decolare; și

o margine exterioară orizontală și perpendiculară pe direcția de decolare specificată.

Cerințe pentru limitarea obstacolelor

Cerințele pentru suprafețele de limitare a obstacolelor sunt stabilite pe baza modului în care se intenționează să fie folosită o pistă – adică pentru decolări sau aterizări – și a tipului operațiunilor de apropiere, fiind destinate aplicării în situația în care pista este folosită în condițiile respective.

În cazul în care operațiunile aeriene sunt executate către și dinspre ambele direcții ale pistei, funcția anumitor suprafețe poate să se anuleze, datorită cerințelor mai restrictive impuse de alte suprafețe situate la un nivel inferior.

Tabelul 1 – Dimensiuni și pante ale suprafețelor de limitare a obstacolelor-PISTE PENTRU APROPIERE

Tabelul 1- Dimensiuni și pante ale suprafețelor de limitare a obstacolelor-PISTE PENTRU APROPIERE

Piste neinstrumentale

Pentru o pistă neinstrumentală trebuie stabilite următoarele suprafețe de limitare a obstacolelor:

suprafața conică;

suprafața orizontală interioară;

suprafața de apropiere;

suprafețe de tranziție.

Înălțimile și pantele acestor suprafețe nu trebuie să fie mai mari decât cele specificate în Tabelul 1, iar celelalte dimensiuni nu trebuie să fie mai mici decât cele specificate în același tabel.

Deasupra unei suprafețe de apropiere sau a unei suprafețe de tranziție trebuie interzise obiecte noi, sau extinderea celor existente – cu excepția cazului în care autoritatea competentă consideră că un obiect sau extinderea acestuia sunt ecranate de un obiect fix existent.

Deasupra suprafeței conice sau a suprafeței orizontale interioare ar trebui să fie interzise obiectele noi sau extinderea obiectelor existente – cu excepția cazului în care autoritatea corespunzătoare consideră că un obiect este ecranat de un obiect fix existent, sau în situația în care, în urma unui studiu aeronautic, s-a stabilit că obiectul nu va afecta siguranța exploatării aeronavelor, sau că nu va influența semnificativ regularitatea operării avioanelor.

Piste cu apropiere de neprecizie

Pentru o pistă cu apropiere de neprecizie trebuie stabilite următoarele suprafețe de limitare a obstacolelor:

-suprafața conică;

-suprafața orizontală interioară;

-suprafața de apropiere;

-suprafața de tranziție.

Înălțimile și pantele acestor suprafețe nu trebuie să fie mai mari decât cele specificate în Tabelul 1 iar celelalte dimensiuni nu trebuie să fie mai mici decât cele specificate în același tabel, cu excepția cazului secțiunii orizontale a suprafeței de apropiere.

Suprafața de apropiere trebuie să fie orizontală dincolo de punctul în care panta de 2,5% intersectează un plan orizontal aflat la 150 m deasupra cotei pragului.

Deasupra unei suprafețe de apropiere, la mai puțin de 3 000 m de marginea ei interioară, sau deasupra unei suprafețe de tranziție, trebuie interzise obiectele noi, sau extinderea celor existente, cu excepția cazului în care autoritatea competentă consideră că un obiect sau o extindere a acestuia sunt ecranate de un obiect fix existent.

Deasupra suprafeței de apropiere la mai puțin de 3000 m de marginea interioară, deasupra suprafeței conice sau a suprafeței orizontale interioare ar trebui interzise obiectele noi sau extinderea celor existente – cu excepția cazului în care autoritatea competentă consideră că obiectul este ecranat de un alt obiect fix existent, sau în care, în urma unui studiu aeronautic, s-a stabilit că obiectul nu va afecta siguranța exploatării aeronavelor, sau că nu va influență semnificativ regularitatea operării avioanelor.

Piste cu apropiere de precizie

Pentru pistele cu apropiere de precizie Categoria I, ar trebui stabilite următoarele suprafețe de limitare a obstacolelor:

suprafața interioară de apropiere;

suprafețe interioare de tranziție; și

suprafața de aterizare întreruptă.

Pentru pistele cu apropiere de precizie categoriile II și III trebuie stabilite următoarele suprafețe de limitare a obstacolelor:

-suprafața conică;

suprafața orizontală interioară;

suprafața de apropiere și suprafața interioară de apropiere;

suprafețe de tranziție;

suprafețe interioare de tranziție; și

suprafața de aterizare întreruptă.

Înălțimile și pantele acestor suprafețe nu trebuie să fie mai mari decât cele specificate în Tabelul1 iar celelalte dimensiuni nu trebuie să fie mai mici decât cele specificate în același tabel, cu excepția cazului secțiunii orizontale a suprafeței de apropiere.

Deasupra suprafeței interioare de apropiere, suprafeței interioare de tranziție și suprafeței de aterizare întreruptă, obiectele fixe trebuie interzise – cu excepția obiectelor frangibile care, datorită funcțiunilor lor, trebuie să fie amplasate pe bandă. Obiectele mobile trebuie interzise deasupra acestor suprafețe în perioada folosirii pistei pentru aterizări.

Deasupra unei suprafețe de apropiere sau a unei suprafețe de tranziție trebuie interzisă prezența obiectelor noi, sau extinderea celor existente – cu excepția cazului în care autoritatea competentă consideră că un obiect nou sau o extindere a acestuia sunt ecranate de un obiect fix existent.

Ar trebui interzisă prezența obiectelor noi, sau extinderea celor existente, deasupra suprafeței conice sau a suprafeței orizontale interioare – cu excepția cazului în care autoritatea competentă consideră că un obiect este ecranat de un alt obiect fix existent, sau în care, în urma unui studiu aeronautic, s-a stabilit că obiectul nu va afecta siguranța exploatării aeronavelor, sau că nu va influența semnificativ regularitatea operării avioanelor

Obiectele existente deasupra unei suprafețe de apropiere, a suprafețelor de tranziție, a unei suprafețe conice și suprafețe orizontale interioare ar trebui să fie înlăturate – cu excepția cazului în care autoritatea competentă consideră că un obiect este ecranat de un alt obiect fix existent, sau în care, în urma unui studiu aeronautic, s-a stabilit că obiectul nu va afecta siguranța exploatării aeronavelor, sau că nu va influența semnificativ regularitatea operării avioanelor.

Piste destinate decolării

Pentru o pistă destinată decolării trebuie stabilită următoarea suprafață de limitare a obstacolelor și anume:

-suprafața de urcare la decolare.

Dimensiunile suprafeței trebuie să nu fie mai mici decât cele prezentate în Tabelul 2, cu excepția că se poate adopta o lungime mai mică pentru suprafața de urcare la decolare,în cazul în care această lungime mai mică este compatibilă cu măsurile procedurale adoptate pentru reglementarea zborului avioanelor la plecare.

Ar trebui examinate caracteristicile de exploatare ale aeronavelor pentru care este destinată pista, pentru a vedea dacă este avantajos ca panta prezentată în Tabelul 2 să fie micșorată având în vedere satisfacerea condițiilor critice de exploatare. Dacă panta specificată se reduce, se modifică corespunzător și lungimea suprafeței de urcare la decolare, astfel încât să se asigure protecția necesară până la o înălțime de 300 m.

Deasupra unei suprafețe de urcare la decolare trebuie interzise obiecte noi, sau extinderea celor existente, cu excepția cazului în care autoritatea competentă consideră că obiectul nou sau extinderea sunt ecranate de un obiect fix existent.

În cazul în care nici un obiect nu ajunge până la suprafața de urcare la decolare cu panta de 2%, obiectele noi ar trebui limitate, pentru a proteja suprafața existentă liberă de obstacole, sau o suprafață cu o pantă până la 1,6%.

Tabelul 2- Dimensiuni și pante ale suprafețelor de limitare a obstacolelor

PISTE PENTRU DECOLARE

Tabelul 2 – Dimensiuni și pante ale suprafețelor de limitare a obstacolelor

PISTE PENTRU DECOLARE

METODE DE DETERMINAREA POZIȚIEI PUNCTELOR

Rețele geodezice

Mulțimea punctelor, situate pe suprafața Pământului, pentru care se cunosc coordonatele într-un sistem unitar de referință formează o rețea geodezică.

Rețelele geodezice se pot împărți în două mari categorii și anume:

rețele geodezice planimetrice (de triangulație, de trilaterație, GNSS sau combinate), prin care se determină poziția punctelor geodezice în planul de proiecție;

rețele geodezice altimetrice, prin care se determină altitudinea punctelor geodezice.

Astfel, poziția unui punct geodezic în spațiu este definită față de două suprafețe diferite: pe de o parte elipsoidul de referință, ca o suprafață intermediară, pentru coordonatele B, L sau planul de proiecție pentru coordonatele x, y, și, pe de altă parte, geoidul sau cvasigeoidul pentru altitudinea h, în funcție de sistemul acceptat oficial.

Metode GNSS de determinare a poziției punctelor

Metodele de măsurare GNSS se împart după următoarele criterii :

După numărul de receptoare

Metoda single point (cu un singur receptor).

Precizia de determinare a poziției nu este foarte bună și atunci ne ajutăm de alte sisteme care pot îmbunătăți precizia determinării punctelor având un singur receptor.

Metoda cu mai multe receptoare.

În acest caz se amplasează mai multe receptoare, fiecare pe un punct materializat în teren. Condiția determinării unui punct față de altul este ca staționarea pe puncte să aibă timpi comuni și să vadă minim 4 sateliți comuni. Ca exemplu, un receptor staționează pe un punct A de la ora 10 la ora 14. Pe un alt punct B se staționează cu un alt receptor între orele 11 și 15. Cele două puncte au timp comun de observare între 11 și 14. Dacă au primit semnal de la minim 4 sateliți comuni se poate calcula o bază între cele două puncte cu componentele ΔXAB, ΔYAB și ΔZAB. Dacă se cunosc coordonatele X, Y și Z ale unuia din cele două puncte, de exemplu A se pot determina coordonatele celuilalt punct prin adăugarea diferențelor de coordonate

Dupa poziția recetoarelor, tipul lor și timpul de staționare

Măsurători statice.

În acest caz vorbim de mai multe receptoare care se amplasează pe trepied deasupra punctului matematic care are coordonate sau căruia dorim să-i determinăm coordonatele. Pe toată durata măsurătorilor receptorul rămâne amplasat pe trepied și colectează date de la sateliții de la care primește semnal.

Metoda stop and go.

Este o determinare mai puțin precisă dar rapidă, utilizată pentru lucrări care nu sunt de clasă geodezică. În prezent, datorită dezvoltării tehnologiei de măsurători în timp real, nu prea mai este utilizată.

Măsurători în timp real

Mai sunt denumite RTK (Real Time Kinematik) sau LRK (Long Range Kinematik);

ROMPOS.

Metode de determinare a pozitiei punctelor noi prin metoda intersecțiilor

Metoda intersecțiilor se bazează pe principiul determinării unui punct ca intersecție a două drepte.

Metoda intersecției înainte (directă)

Această metodă se aplică atunci când dorim să determinăm coordonatele planimetrice ale unui punct nou cu ajutorul a minim 2 puncte vechi. Condiția de aplicare a acestui procedeu este aceea ca punctele vechi să fie marcate la sol pentru a se putea efectua măsurători prin staționarea deasupra lor.

Figura 3 – Intersecția înainte

Se dau:

Coordonatele planimetrice ale punctelor A și B: A(xA, yA), B(xB, yB).

Se măsoră:- din stația A – direcția AP și direcția AB

-din stația B – direcția BP și direcția BA

Se cere:

Determinarea poziției planimetrice a punctului P aflat la intersecția dreptelor AP și BP, respectiv P(xP,yP).

Se calculează:

1)Unghiurile α și β;

2)Orientarea dreptei AB cunoscând pozițiile punctelor A și B: A(xA, yA), B(xB, yB).

3) Orientarea dreptei BA este calculată cu formula:

4) Orientarile dreptelor AP și BP cu formulele:

5) Având aceste două orientări calculate, se pot aplica relațiile: și

unde avem două ecuații cu două necunoscute. Astfel, obținem xP și yP ca valori unice .

Metoda intersecției înapoi ( retrointersecția)

În cazul în care punctele vechi sunt nestaționabile, se va aplica metoda intersecției unghiulare înapoi care presupune staționarea deasupra punctului nou și se vor efectua măsurători unghiulare către punctele vechi.

Figura 4 – Intersecția înapoi

Se dau:

Coordonatele planimetrice ale punctelor A, B și C: A(xA, yA), B(xB, yB), C(xC,yC).

Se măsoară: din stația P – direcția PA, direcția PB și direcția PC.

Se cere: determinarea poziției planimetrice a punctului P aflat la intersecția dreptelor AP, BP și CP, respectiv P(xP,yP).

Se calculează :

1)Unghiurile α și β;

= direcția PB – direcția PA

= direcția PC – direcția PB

2)Distanțele D1 și D2, orientările θBA și θBC se calculează din coordonatele punctelor A, B și C:

3)Orientările θBA și θBC se calculează din coordonatele punctelor A, B și C

4)Se urmărește calcularea unghiurilor , , și . Cu aceste date se determină orientările către punctul nou. Cu formulele: și

se determină apoi coordonatele punctului nou.

În triunghiul PAB se poate scrie teorema sinusului:

În triunghiul PBC se poate scrie teorema sinusului:

Rezultă: sau (1)

Suma unghiurilor într-un patrulater

Sau:

O ecuație care rezultă din diferența orientărilor:

Rezultă:

Notând:

ecuația devine:

Ecuațiile au două necunoscute: și .

(2) Sau:

Din ecuația (1)

De aici:

Împărțind cu cos :

De aici rezultă valoarea unghiului . Din ecuația (2) rezultă unghiul . Unghiurile și rezultă din condiția ca unghiurile din triunghiurile PBA și PBC să aibă suma de 200G.

5)Având toate unghiurile calculate și orientările BC și BA se poate face transmiterea orientărilor către punctul nou P:

6) Având orientările transmise se pot calcula coordonatele punctului nou P cu formulel:

și , la care se adaugă formula orientării dreptei CP.

Metoda intersecției laterale

Intersecția laterală este o metodă de îndesire a punctelor combinată din intersecții înainte și înapoi. Metoda folosește atât vize orientate de la puncte vechi de coordonate cunoscute, ca la intersecția înainte, cât și vize duse de la punctul nou de determinat spre puncte vechi de coordonate cunoscute, ca la intersecția înapoi.

Figura 5 – Intersecția laterală

Se dau:Coordonatele planimetrice ale punctelor: 1(x1,y1), 2(x2,y2), 3(x3,y3), 4(x4,y4)

Se măsoară: -Din stația 1 și 2, direcția 1P și direcția 2P

-Din stația P, direcția P1,direcțiaP3 și direcția P4

Se cere: determinarea poziției planimetrice a punctului P (xp,yp)

Se calculează:

Coordonatele punctului P s-ar putea determina prin:

– intersecție înainte a vizelor orientate 1P și 2P, dar determinarea dintr-o singură intersecție nu este suficientă

– intersecție înapoi folosind vizele P1, P4, P3;

1)se determină θP1 = θ1P ± 200g

2)se calculează θP3 = θP1 + α; θP4 = θP1 – β

3)se calculează θ3P = θP3 ± 200g; θ4P = θP4 ± 200g

4)Se obțin toate cele patru direcții orientate θ1P; θ4P; θ3P; θ2P

5)se grupează direcțiile astfel orientate două câte două încât să formeze unghiuri optime pentru intersecțiile înainte.

6)se efectuează apoi din aceste vize, calculul a două, trei intersecții înainte

Metoda intersecției liniare

Dacă terenul nu ne permite să efectuăm măsurători unghiulare se aplica metoda intersecției liniare care presupune să se realizeze numai măsurători de distanțe. Acestea pot fi distanțe orizontale sau distanțe înclinate, în funcție de natura terenului.

Se dau: coordonatele planimetrice ale punctelor vechi A, B: (XA, YA) și (XB, YB);

Se cer: coordonatele planimetrice ale punctelor noi 1 și 2: (X1, Y1) și (X2, Y2);

Se măsoară: distanțele DA1, DA2, DB1, DB2, D12, DAB

Figura 6- Intersecția liniară

Etape de calcul:

1. Calculul distanței DAB și a orientării AB

2. Calculul unghiurilor ,  din triunghiul AB1 aplicând teorema cosinusului generalizată

3. Calculul orientărilor

4. Calculul coordonatelor punctului 1

5. Calculul unghiurilor γ,  din triunghiul AB2 aplicând teorema cosinusului generalizată

6. Calculul orientărilor

7. Calculul coordonatelor punctului 2

8.Verificarea coordonatelor

POZIȚIONAREA UTILIZÂND FOTOGRAMMETRIA

Fotogrammetria este definită drept știința și tehnologia de obținere a unor informații

sigure (metrice si calitative) asupra obiectelor din spațiu, asupra mediului înconjurător, prin procese de: înregistrare, măsurare, prelucrare a măsurătorilor efectuate și interpretare a imaginilor si rezultatelor obținute, de la distanță, fără contact fizic cu obiectul, utilizând drept suport al acestei informații radiația electromagnetică. [Manualul American de Fotogrammetrie, Ed. IV].

Stadiile de dezvoltare ale fotogrammetriei

Fotogrammetria planimetrică.

A apărut în perioada anilor 1849-1859, o dată cu primele ridicări fotogrammetrice. Fotogrammetria planimetrică a evoluat odată cu dezvoltarea camerelor aerofotogrammetrice și odată cu apariția avionului, prima fotogramă aeriană în scopuri cartografice fiind obținută în anul 1913.

Fotogrammetria analogică.

A apărut odată cu introducerea stereoscopiei ca principiu de bază în efectuarea măsurătorilor, in 1901 fiind construit primul stereocomparator.Această metodă a fost folosită indeosebi între cele două Războaie Mondiale,pentru producerea hărților topografice. Ȋnregistrările se realizau cu camere clasice analogice și se obțineau fotograme pe film de 19 sau 24 cm, care se prelucrau la aparatele de stereorestituție optică analogică, generând hărțile pe mese de desen ȋn format analogic, pe foi de hartă sau suport plastic.

Fotogrammetria analitică

A apărut odată cu perfecționarea calculatorului electronic și este folosită între anii 1970-1990.Fotograma analitică se menține ca suport al informației primare, însă progresele făcute în tehnica de calcul au permis automatizarea unor operații de bază, prelucrarea unui volum mare de date și redarea grafică a rezultatelor în mod automat. Această perioadă a fost revoluționată foarte repede datorită evoluției sistemelor de înregistrare aeriană și spațială a fotogramelor, precum și a tehnicii de prelucrare a imaginii digitale.

Fotogrammetria digitala

A apărut odata cu perfecționarea primelor sisteme opto-electronice de preluare a imaginilor digitale și dezvoltarea tehnicii de calcul și a softului de specialitate necesar prelucrării acestora.

Specific tehnologiilor digitale este apariția hărții digitale, a produselor imagine digitale, precum și a componentei spațiale din Sistemele Informaționale Geografice (SIG) sau a Sistemelor Informaționale ale Teritoriului (SIT).

Trecerea de la analogic la analitic s-a făcut printr-o evoluție, iar trecerea la digital este bazată pe o revoluție a componentelor hardware și software ale fotogrammetriei analitice și analogice

Figura 7 –Etapele dezvoltării fotogrammetriei

Fotograme digitale

Fotograma digitală sau digitizată, caracterizată de o geometrie dinamică, reprezintă o matrice bidimensională de elemente denumite elemente imagine sau pixeli, poziția fiecărui pixel fiind dată în cadrul matricei prin linia și coloana sa.

Din punct de vedere matematic imaginea digitală poate fi exprimată prin funcția de intensitate bidimensională f(x,y), unde x și y reprezintă coordonatele pixelului, iar f este funcția proporțională în fiecare punct cu strălucirea sau cu nivelul de gri sau culoare al imaginii în acel punct.

Camere aerofotogrammetrice digitale

Dezvoltarea camerelor aerofotogrammetrice digitale din ultimii ani se datorează tehnologiilor moderne și a numărului ridicat de firme producătoare.

Camerele digitale oferă avantaje clare față de camerele convenționale cu film, cum ar fi: reducerea numărului de benzi și a timpului de zbor, asigurarea unui flux fotogrammetric complet digital, creșteri semnificative ale rezoluției la sol (până la cca. 5 cm), înlăturarea operațiilor de prelucrare fotografică și scanare a filmelor, mari consumatoare de timp, preluarea concomitentă a imaginilor multispectrale și a celor pancromatice diversifică domeniile aplicațiilor etc.

Principiul pe care se bazează înregistrarea detaliilor, de camerele aeriene, constă în captarea fluxului de lumină de către sistemul optic al camerei, trecerea acestuia spre senzorii CCD(Charge Coupled Device) sau CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor), după care semnalele analogice sunt amplificate și convertite în format digital.

Sisteme UAV

UAV (Unmanned Areial Vehicle) sunt aparate de zbor,de dimensiuni foarte mici, capabile să zboare fără pilot.

La nivel mondial producția de UAV este foarte mare, existând aparate de diverse dimensiuni, forme și caracteristici variate, care pot fi pilotate de la sol, din aer, sau de pe apă.

Camerele instalete pe aceste aparate sunt în general camere optice, de format mediu, iar poiționarea acestora este realizată cu ajutorul sistemelor INS și GNSS.

Stațiile la sol sunt siteme hardware și software cu ajutorul carora se monitorizează și dirijează sistemul UAV.

Procesarea imaginilor preluate de UAV se face în principiu cu aceleași programe cu care se procesează și imaginile clasice.Produsele obținute sunt aceleași: ortofotoplanul, modelul digital al terenului,modelul digital al suprafețelor.

Obținerea imaginilor digitale

Ortofotoplanul reprezintă o imagine aeriană sau un set de imagini aeriene corectată/e geometric și radiometric, creând o reprezentare a terenului la scară uniformă, ceea ce permite măsurarea distanțelor în plan.

Ortofotoplanurile digitale sunt obținute în urma prelucrării imaginilor digitale și pot fi utilizate pentru fotointerpretare, determinări metrice, în sistemele de informții geografice sau CAD.

În general ortofotoplanurile se realizează pe baza unui proiect care conține blocuri de imagini aeriene ce au fost rectificate și mozaicate împreună. Structura cadru a ortoimaginii digitale constă într-o reprezentare în spațiul 2D, cu o dispunere a pixelilor sub formă de tablou, care corespund cu suprafețele de teren înregistrate.

Exista mari avantaje pe care le oferă ortofotoplanurile digitale deoarece ele pot fi obținute rapid, sunt utilizate ca surse primare de informații pentru producerea de planuri sau pentru actualizarea celor existente, iar costurile sunt scăzute.

Figura 8 – Ortofotoplanul digital

Laser scanerul aeropurtat (LiDAR)

Sistemul de scanare laser de tip LiDAR (Light Detection And Ranging) este o tehnică inovatoare, de preluare a datelor altimetrice, cu perspective deosebite în aplicațiile fotogrammetrice. Un astfel de aparat poate asigura un număr suficient de puncte de coordonate X,Y,Z cunoscute, necesare modelării suprafețelor (modele digitale altimetrice, modele digitale ale terenului, generarea curbelor de nivel).

Scanerul aeropurtat furnizează date privind: distanțele de la senzor la punctele din spațiul-obiect, pozițiile succesive pe itinerariul de zbor ale platformei, unghiurile de orientare exterioară a senzorului pe itinerariul de zbor și coordonatele punctelor teren.

Principiul de funcționare

Sistemul laser este un sistem activ care utilizează radiația electromagnetică din domeniul vizibil sau infraroșu care trimite un fascicul spre spațiul obiect. Unda laser este emisă spre suprafața terestră sub formă de pulsuri. O parte din energia sa este absorbită de obiectele de la sol, în funcție de tipul acestora, iar energia rămasă este reflectată și preluată de senzor. Imaginea rezultată este o imagine alb/negru, în care nivelul de gri depinde de cantitatea de energie returnată senzorului.

Principiul de măsurare

Sistemele laser pot funcționa atât la emisie cât și la recepție în modul impuls (măsurând timpul de parcurs al semnalului între emisie și recepție) sau cu unde continue (măsurând diferența de fază între emisie și recepție). Sistemele laser pot lucra prin înregistrarea primei radiații reflectate sau a celei de a doua reflexii a fascicolului incident. În primul caz laserul operează în modul prima reflexie, iar cea de a doua în modul a doua sau ultima reflexie.

Cele două moduri de lucru produc suprafețe diferite, astfel: în primul caz se poate genera modelul digital al suprafeței de reflectanță (MDSR) scanate, în al doilea caz se generează modelul digital al terenului, prin filtrarea MDSR.

Figura 9 – Principiul de măsurare LiDAR

Produse rezultate

Modelul digital al terenului

Precizia unui model digital al terenului poate ajunge până la 5-10 centimetri atunci când zborul se face cu elicopterul și există suficiente puncte de control.

Din modelul digital rezultă profile topografice ale terenului.

Practic se pot alege oricare două puncte de pe model și automat se generează profilul topografic al terenului între punctele respective.

Plan cadastral sau un plan topografic

Realizarea planului cadastral se face doar prin descifrare la teren sau completarea cu măsurători clasice. Se utilizează imaginile de mare rezoluție, cu orientarea relativă și absolută calculate, adică se pot citi direct coordonate în sistemul de referință ales (Stereografic 1970 de obicei pentru România).

Modelul digital al terenului

Datele LiDAR sau norul de puncte corelat conțin și puncte care nu aparțin suprafeței terenului, ci obiectelor naturale sau create de om situate pe această suprafață. Toate aceste date formează Modelul Digital al Suprafeței de Reflectanță (MDSR). Pentru multe aplicații este necesară filtrarea punctelor care nu aparțin suprafeței terenului pentru a obține Modelul Digital al Terenului (MDT).

Nor de puncte corelat

Generarea norului de puncte prin corelarea automată a imaginilor este un proces ce presupune identificarea automată a punctelor corespondente situate în zona de suprapunere dintre două sau mai multe imagini preluate din unghiuri diferite și atribuirea de coordonate spațiale pentru fiecare pixel sau grup de pixeli.

Nor de puncte corelat cu densitatea de aproximativ 350 de punct pe metru pătrat

Nor de puncte LiDAR

Unitatea de control a sistemului LiDAR trimite un impuls de fascicol laser la o anumită rată care, ajuns la suprafața scanată pierde o parte din energia incipientă și este returnat la receptor.

Timpul necesar parcurgerii unui asemenea traseu este măsurat prin cronometrarea intervalelor de timp pentru fiecare din punctele caracteristice ale suprafeței de teren a căror poziție 3D se obține în final. Efectiv se pot produce de la câteva mii la câteva sute de mii de impulsuri pe secundă cu o durată a fiecăruia de câteva nanosecunde.

Figura 11 – Nor de puncte LiDAR

Clasificarea norului de puncte și generarea Modelului Digital al Terenului (MDT)

Pentru a obține Modelul Digital al Terenului (MDT) se realizează clasificarea nesupervizată (automată) iar apoi cea supervizata (manuală) a norului de puncte în vederea stabilirii punctelor ce fac parte din clasa teren.

Prin triangularea punctelor din clasa teren vom obține un model solid cunoscut sub denumirea de Model Digital al Terenului (MDT).

Figura 12 – Norul de puncte (corelat) clasificat (stânga) și Modelul Digital al Terenului (dreapta)

NOȚIUNI DE CARTOGRAFIE

Hărți și planuri

Planul topografic – este o reprezentare grafică convențională a unor porțiuni restrânse ale suprafeței topografice, proiectate pe un plan orizontal, micșorată la o anumită scară care prin detaliile pe care le conține redă în mod fidel suprafața topografică respectivă, fără să se țină seama de curbura Pământului.

Harta – este o reprezentare grafică convențională, micșorată la o anumită scară, în care este reprezentată întreaga suprafață a Pământului sau porțiuni din ea și în construcția căreia se ține seama de curbura Pământului.

Detaliile topografice – sunt acele obiecte naturale sau artificiale, care sunt măsurate de topograf.

Punctele topografice, numite și puncte de detaliu – sunt acele puncte caracteristice, alese pe conturul detaliilor pentru determinarea poziției și formei acestora.

Clasificarea proiecțiilor cartografice

Clasificarea după deformații

Are în vedere natura elementelor care nu se deformează (unghiuri, suprafețe, distanțe) în cadrul diferitelor sisteme de proiecție. Astfel, se deosebesc:

Proiecții conforme – denumite și echiunghiulare, deoarece păstrează nedeformate unghiurile, elementele deformate fiind suprafețele și distanțele;

Proiecții echivalente – nu deformează suprafețele, adică se păstrează egalitatea între suprafețele de pe elipsoid și cele reprezentate pe planul de proiecție;

Proiecții echidistante – nu deformează lungimile pe anumite direcții;

Proiecții arbitrare sau afilactice – deformează toate elementele (unghiurile, suprafețele și distanțele pe anumite direcții).

Clasificarea proiecțiilor cartografice în funcție de latitudinea polului proiecției

Proiecții drepte (normale), când B0 = 90°, respectiv când polul proiecției este identic cu polul nord sau sud geografic;

Proiecții transversale (ecuatoriale), când B0 = 0°, respectiv când polul proiecției este între polii geografici și ecuator;

Proiecții oblice, când 0° < B0 < 90°, respectiv când polul proiecției este pe ecuator.

Clasificarea după suprafața pe care se proiectează elipsoidul de referință

Proiecții conice – rezultă prin proiectarea suprafeței elipsoidului de referință pe suprafața unui con, care apoi se taie după una din generatoarele sale și devine plan.

Proiecțiile policonice – reprezentarea suprafeței elipsoidului de referință se face pe suprafața mai multor conuri care se consideră tangente la paralele diferite.

Proiecțiile pseudoconice – paralelele se prezintă ca cercuri concentrice, cu centrul comun situat pe meridianul central (asemănător proiecțiilor conice), care este o linie dreaptă, față de care celelalte meridiane se prezintă ca linii curbe simetrice.

Proiecțiile cilindrice – se obțin prin proiectarea elipsoidului de referință pe suprafața unui cilindru care apoi se taie după una din generatoarele sale și devine plan.

Proiecțiile azimutale – poartă această denumire deoarece în jurul punctului central al proiecției azimutele sunt păstrate nedeformate. Se obțin prin reprezentarea unei porțiuni a elipsoidului de referință pe un plan orizontal, tangent sau secant la sferă, în punctul central al proiecției.

Proiecțiile poliedrice – au caracteristic faptul că suprafața elipsoidului de referință se împarte, după meridiane și paralele, în patrulatere foarte mici. În această situație Pământul nu mai este considerat sferă, ci un poliedru cu un număr foarte mare de fețe.

Proiecțiile derivate – cuprind numeroase proiecții care derivă din altele, deformând însă aceleași elemente ca și proiecțiile din care provin. De exemplu, Proiecția Aitov-Hammer, derivată din proiecția azimutală ecuatorială echivalentă

Proiecțiile circulare – sunt caracterizate de aspectul sub formă de arce de cerc al paralelelor, cât și al meridianelor.

Clasificarea după scopul urmărit la întocmirea hărților

proiecții cartografice folosite la întocmirea hărților universale (proiecția cilindrică dreaptă conformă Mercator, proiecția pseudocilindrică echivalentă Mollweide; proiecția policonică simplă americană Gassler);

proiecții cartografice folosite la întocmirea hărților emisferelor terestre (proiecția azimutală perspectivă ortografică polară și ecuatorială, proiecția azimutală perspectivă stereografică polară și ecuatorială);

proiecții cartografice folosite la întocmirea hărților continentelor (proiecția cilindrică oblică Soloviev, proiecția conică echivalentă Albers);

proiecții cartografice folosite la întocmirea hărților unor țări sau ale unor regiuni (proiecția azimutală perspectivă stereografică oblică conformă; proiecția cilindrică transversală conformă Gauss-Krüger).

Proiecția Stereografică 1970

Această proiecție a fost adoptată de către țara noastră în anul 1973, fiind folosită și în prezent. Are la bază elementele elipsoidului Krasovski-1940 și planul de referință pentru cote 0 Marea Neagră – 1975.

A fost folosită la întocmirea planurilor topografice de bază la scările 1:2.000, 1:5.000 și 1:10.000, precum și a hărților cadastrale la scara 1:50.000

Elementele caracteristice ale proiecției Stereografice 1970

Punctul central al proiecției (C) situat la nord de Făgăraș, definit de intersecția paralelei de 46o latitudine nordică cu meridianul de 25o longitudine estică;

Punctul de perspectivă sau de vedere (V);

Raza medie de curbură a elipsoidului pentru punctul central al proiecției, R = 6.378.956,681 m;

Adâncimea planului secant unic (Ps) față de planul tangent (Pt) în punctul central al proiecției H = 3.190,203 m;

Raza cercului de deformație nulă, care rezultă din intersecția planului secant cu suprafața sferei terestre, r = 201,718 km.

Se menține elipsoidul Krasovski, orientat la Pulkovo, cu următorii parametri geometrici: semiaxa mare a = 6.378.245 m; semiaxa mică b = 6.356.863 m; turtirea geometrica f = 1:298,3

Intreaga țară se reprezintă pe un singur plan, în care există un cerc de deformție nulă, cu centrul în polul Q0(polul proiecției) și raza egală cu 201,7 km, fapt ce corespunde unui sistem secant, având în pol deformații negative de -25 cm/km

Sisteme de coordonate

Orice sistem de coordonate este compus dintr-un sistem de referință și coordonatele propriu-zise.

Sistemul coordonatelor rectangulare este alcătuit dintr-un sistem de referință format din două axe perpendiculare ( Ox și Oy ) și din coordonatele rectangulare, care sunt reprezentate de distanțele de la un punct până la cele două axe, după direcții paralele cu acestea.

Coordonatele rectangulare ale unui punct A se notează XA și YA sau A(x,y), ambele exprimându-se în aceeași unitate de măsură.

Sistemul de coordonate polare plane este alcătuit din sistemul de referință și coordonatele polare.

Sistemul coordonatelor geografice permite, prin intermediul a două coordonate, poziționarea unui punct în spațiul tridimensional, real, al suprafeței terestre.

Coordonatele geografice ale unui punct A situate pe suprafața globului, sunt reprezentate prin două valori unghiulare: longitudine și latitudine.

Sisteme de poziționare globală

Determinarea poziției se referă la obținerea în urma unor observații (măsurători) satelitare efectuate în puncte de interes, a coordonatelor (absolute sau relative) acestor puncte într-un sistem de referință bine precizat.

Metodele de determinarea a poziției se bazează pe observații efectuate utilizând semnale satelitare difuzate în domeniul microundelor. Fluxul de emisie al semnalului satelitar este de regulă continuu sau poate fi prin impulsuri la intervale regulate de timp. Recepția acestor semnale se face în mod similar.

Sateliții au un rol activ difuzând semnale care sunt recepționate de către instrumente (receptoare) specializate care decodifică acest semnal.

După decodificarea semnalului din acesta sunt extrase informațiile necesare determinării poziției receptorului.

Sistemele Satelitare de Navigație Globală (GNSS) sunt sisteme care permit determinarea cu precizie ridicată a poziției într-un sistem de referință geocentric, în orice punct situat pe suprafața terestră, în apropierea sau exteriorul acesteia, folosind sateliți artificiali ai Pământului.

În momentul de față cele mai cunoscute sisteme GNSS sunt:

– sistemul NAVSTAR-GPS (SUA)

– sistemul GLONASS (Rusia)

– sistemul GALILEO (Europa)

Fiecare sistem include 3 segmente :

– segmentul spațial – sateliții

-segmentul de control – stații de monitorizare și control

-segmentul utilizator – utilizatorii

Segmentul spatial – Sarcina principală a sateliților este de a emite semnale, care să poată fi recepționate cu

receptoare adecvate. Pentru aceasta fiecare satelit este prevăzut cu ceasuri (oscilatoare),

un microprocesor și o antenă.

Semnalul de navigație actual constă în: unda purtătoare din banda L modulată cu codul P

sau cu codul C/A(S) și mesajul de navigație.

Codul P și codul C/A sunt defazate cu 90° unul față de celălalt.

Codul C/A se repetă la fiecare 1ms, pe când codul P are o perioadă de 267 zile. Această

secvență de 267 zile este divizată astfel încât fiecărui satelit îi este asociată o porțiune

unică de o săptămână din cod, care nu se suprapune cu nici o altă secvență a altui satelit.

Segmentul de control are următoarele atribuții:

Calcularea efemeridelor sateliților;

Determinarea corecțiilor pentru efemeridele satelitare (inclusiv implementarea

tehnicilor SA și AS la sistemul GPS);

Menținerea standardului de timp, prin supravegherea stării de funcționare a ceasurilor

satelitare și extrapolarea mersului acestora;

Transferul mesajelor de navigație spre sateliți;

Controlul integral al sistemului.

Datele de la stațiile de urmărire (stații monitor), a căror poziții sunt bine cunoscute, sunt

transmise stației master.Aici, orbitele sateliților sunt precalculate împreună cu corecțiile de ceas ale sateliților.Aceste date sunt apoi transmise sateliților corespunzători formând o parte esențială a mesajului satelitului. Sincronizarea timpului sateliților este una din funcțiile cele mai importante ale segmentului decontrol.

Segmentul utilizator include diferite tipuri de receptoare și echipament periferic, necesare pentru operațiile de teren ale receptoarelor GPS și pentru prelucrarea datelor cu

programul de post procesare GPS ( GPPS ).

Receptoarele sunt componentele principale ale segmentului utilizator și cuprind:

receptorul GPS propriu-zis, antena: platforma antenei și preamplificator, cablu conector,

apărători împotriva semnalelor reflectate, cabluri (10, 20, 30m), baterie (internă și/sau

externă) și bastoane de măsurare a înălțimii antenei.

Antenele receptoarelor GPS pot fi: antene monopol; antene helix; antene spiralhelix și

antene microstrip (cu bandă îngustă).Echipamentul periferic al segmentului utilizator constă în: calculatoare ce au implementate softuri specifice; imprimante; dischete, etc.

Antena recepționează semnalele de la sateliții vizibili, punctul de referință fizic pentru semnalele recepționate fiind centrul de fază, care poate să difere față de centrul geometric al antenei. Poziția centrului de fază depinde de modul de construcție al antenei și variază

în funcție de direcția de incidență a semnalelor satelitare. Semnalele sunt transmise mai întâi la amplificatorul de semnal și ulterior la unitatea de înaltă frecvență ca unitate efectivă de recepție.Aici semnalele sunt identificate și apoi prelucrate.

Întreaga instalație de recepție este coordonată de un microprocesor, care asigură și stocarea datelor și efectuează calculele pentru o poziționare în timp real. Printr-o unitate de control, care în esență constă dintr-o tastatură și un monitor, utilizatorul poate comunica cu receptorul. În memoria receptorului sunt înregistrate măsurătorile și mesajele de navigație.

Scopul prelucrării semnalului constă în a determina timpul de propagare a semnalului

prin intermediul codului C/A sau P(Y), să decodifice semnalul de navigație și să reconstruiască unda purtătoare a semnalului.

Pentru scopuri geodezice sunt necesare receptoare care pe lângă înregistrarea timpului de propagare mai permit și măsurători de fază pe unda purtătoare. Aici se poate face din nou o diferențiere între receptoarele care operează pe o singură frecvență și receptoarele care operează pe ambele frecvențe.

4.6 Sistemul ROMPOS

ROMPOS este un sistem românesc de determinare a poziției prin care se asigură poziționări precise în sistemul de referință și coordonate european ETRS89.

ROMPOS se bazează pe sisteme de navigație prin satelit (GNSS – Global Navigation Satellite Systems) incluzând GPS, Glonass și Galileo și pe baza rețelei naționale de stații GNSS permanente (RNSGP).

STUDIUL DE CAZ

Introducere

Harta de obstacolare de aerodrom – OACI tip B furnizează informații necesare pentru

determinarea altitudinilor /înălțimilor minime de siguranță, inclusiv pentru procedurile de apropiere indirectă;

stabilirea procedurilor ce pot folosite în cazul unei urgențe în timpul decolării sau aterizării;

stabilirea procedurilor ce pot fi folosite în cazul unei urgențe în timpul decolării sau aterizării;

furnizarea de materiale sursă pentru hărți aeronautice;

Denumirea completă a proiectului este: “Realizarea de hărți de obstacolare de aerodrom – OACI tip B”

Beneficiarul acestui proiect a fost R.A AEROPORTUL INTERNATIONAL CRAIOVA

Încadrare în zonă

Aeroportul Internațional Craiova se află situat în partea de Est a orașului Craiova,județul Dolj, pe DN65 care leagă Craiova de Pitești.

Figura 13 – Încadrarea pe harta României a Aeroportului Internațional Craiova

Figura 14 – Imagine din Google Earth – Poziționarea Aeroportului față de orașul Craiova

Etapele parcurse la realizarea lucrării

Procurarea materialelor geografice pentru zona studiată;

Recunoașterea terenului;

Determinarea poziției planimetrice și a înălțimii obstacolelor și reprezentarea lor în hartă.

Operații topo-geodezice (Măsurători efectuate necesare realizării lucrării)

Măsurători clasice cu stații totale ;

Măsurători GPS;

Zbor aerofotogrammetric.

Aparatură utilizată

Stații totale Leica TS 06

Caractristici:

Măsurare de unghiuri ( Hz,V)

Acuratețe: 1” (0.3 mgon) / 2” (0.6 mgon)

3” (1 mgon) / 5” (1.5 mgon)

7” (2 mgon)

Măsurare de Distanțe cu Reflector

Acuratețe: Precizie+: 1.5 mm + 2.0 ppm

Precizie Rapida: 2.0 mm + 2.0 ppm

Trasare: 3.0 mm + 2.0 ppm

Măsurare de Distanțe fără Reflector

Acuratețe: 2mm+2ppm

Mărimea punctului Laser: La 30 m: aprox. 7 x 10 mm

La 50 m: aprox. 8 x 20 mm

Figura 15 – Stația totală Leica TS 06

GPS Leica GS 08

Caracteristici:

Modem mobil 3.5G integrat pentru conexiuni de mare viteza pe teren;

Modul radio UHF optional pentru comunicatii de date RTK;

Standard IP67 si temepratura de operare intre -30 °C si +60 °C;

Ecran tactil si tastatura cauciucata complet iluminata;

Camera cu rezolutie de 2 MP (perfect amplasata pentru preluarea de fotografii cand este montat pe jalon sau in mana);

Precizie Rapid Static: Orizontal:5mm + 0.5 ppm(rms), Vertical:10mm +0.5 ppm(rms);

Precizie RTK:   Orizontal: 10 mm + 1 ppm (rms), Vertical: 20 mm + 1 ppm (rms);

Pecizie Post Procesare Static: Orizontal: 3 mm + 0.5 ppm (rms), Vertical: 6 mm + 0.5 ppm (rms).

Figura 16 – GPS Leica GS 08

Aeronavă Cessna 402 B (OK – MIS)

Cameră: UltraCam Xp

Distanța focală a obiectivului (mm): 100,5;

Suprapunere longitudinală (%): 65;

Suprapunere transvarsală (%): 35;

Rezoluția imaginii rezultate (cm): 15.

Figura 17 – Aeronavă Cessna 402 B

Mod de lucru în teren

Pentru determinarea altitudinii obstacolului LRCV_1 (Antena DME) am procedat astfel:

S-au materializat în teren punctele: S01,S02 și S03 cu picheți de lemn;

Cu ajutorul GPS-ului, prin măsurători în timp real ROMPOS s-a determinat poziția planimetrică a punctelor materializate;

S-a instalat stația totală în punctul S01, s-au ales ca puncte de orientare punctele S02 și S03 și s-au vizat punctele materializate;

S-a măsurat distanța până la baza obstacolului, distanța înclinată până la vârful acestuia și direcțiile unghiulare orizontale;

Același procedeu s-a folosit pentru determinarea altitudinii tuturor obstacolelor, a căror altitudine nu a putut fi determinată cu ajutorul norului de puncte.

Figura 18 – Obstacolul LRCV_1 (Antena DME)

Pentru determinarea poziției planimetrice a obstacolelor s-a realizat un zbor aerofotogrammetric, în urma căruia s-au obținut imagini din care a fost generat un nor de puncte.

Zborul a fost realizat între orele 10- 13;

Suprafața acoperită (Kmp): 173,3;

Înălțimea de zbor: 2500m deasupra nivelului terenului;

Pentru obstacolele de dimensiuni mai mici unde nu au existat suficiente puncte in norul de puncte pentru a se determina in regim automat înălțimile, s-au utilizat măsurători cu stația totală și cu echipamente GPS.

Procesarea datelor

Date obținute de la stațiile totale si GPS

Datele obținute de la stațiile totale, respectiv GPS au fost procesate utilizând Excelul.Folosind calcule specifice s-a aflat unghiul dintre cele două direcții pe aceeași vericală și s-a aplicat teorema cosinusului, rezultând astfel altitudinea obstacolului LRCV_1;

Formulă:

c2 = a2 + b2 – 2abcosα

c = înălțimea obstacolului

a = distanța de la aparat la baza obstacolului

b = distanța de la aparat la vârful obstacolului

α = unghiul format de cele două direcții unghiulare orizontale

Date obținute în urma zborului aerofotogrammetric

În urma zborului aerofotogrammetric s-a generat din imagini un nor de puncte

Figura 19 – Nor de puncte

Figura 20 – Nor de puncte

Figura 21 – Profil longitudinal

S-au realizat profile longitudinale pe anumite zone, cum ar fi Figura 18, în care se observă cum crește altitudinea luminilor de identificare a pragului pistei, pe o distanță de 600m.

S-a realizat clasificarea nesupervizată (automată) iar apoi cea supervizată ( manuală), a norului de puncte, astfel stabilindu-se punctele care fac parte din clasa teren, clasa vegetație, clasa ape, clasa construcții etc.;

Prin triangularea punctelor din clasa teren s-a obținut un model 3D pentru aproximarea formei terenului, cunoscut sub denumirea de Model Digital al Terenului (DTM);

Similar, combinând aceste date cu clasa vegetație și construcții s-a generat si Modelul Numeric al Suprafeței (DSM);

Prin diferența dintre DSM și DTM s-au putut identifica obstacolele și am putut obține atât poziția planimetrică a acestora cât și altitudinea lor.

Figura 22 – MDT-Zona 2A

Figura 23 – MDT – Zona 2A_2B

Figura 24 – MDT – 2A_2B_2C

Figura 25 – MDT – Zona 2A_2B_2C_2D

Tabel obstacolare

În urma măsuratorilor s-a obținut înălțimea și poziția planimetrică a 543 de obiecte, dintre care au rămas a fi considerate obstacole doar 62.

Tabelul 3 –Tabel final obstacolare

Transformări de coordonate

Transformările de coordonate au fost făcute în TransDat, iar pentru verificare s-a folosit GPSTools.

Tabelul 4 – Inventar de coordonate

Studiu de obstacolare

Identificare

Harta este identificată prin numele orașului căreia îi aparține aerodromul, numele aerodromului și indicativul pistei astfel: LRCV, RWY 09-27.

Format

Harta conține conform reglementarilor din RACR-HA:

Map datum: WGS 84;

Cote in sistem de altitudini Marea Neagra 75 ;

Sistemul de proiectie STEREOGRAFIC 1970;

O notă indicând faptul că obstacolele din hartă sunt acelea care penetrează suprafețele specificate în Anexa 14 OACI, Volumul I, Capitolul 4;

O casetă de înregistrare a amendamentelor și a datelor efective de intrare în vigoare a acestora;

Linii reprezentând fiecare minut de latitudine și longitudine marcate în grade și minute, desenate în afara conturului desenului. Liniile de latitudine și longitudine traversează harta în totalitate.

Figura 26 – Hartă de obstacolare

Figura 27 – Hartă de obstacolare

Unități de măsură și scara

Distanțele și cotele (cota la vârf MN 75) reprezentate pe hărți sunt în metri.

Scara orizontală= 1:20000

Sistemul de referință: Sistemul geodezic international WGS1984

Parametrii elipsoidului WGS 84:

Sistemul de referință vertical: Marea Neagra 75

Sistemul de referință vertical utilizat pentru navigația aeriană trebuie să fie sistemul de referință al nivelului mediu al mării (MSL), care exprimă relația între înălțime (cotă) raportată la gravitație și suprafața cunoscută ca geoid.

La nivel global, geoidul aproximează cel mai îndeaproape MSL. El este definit ca suprafața echipotențială a câmpului gravimetric al Pământului care coincide cu nivelul mediu al mării neperturbate extins in mod continuu peste continente.

Înălțimile raportate la gravitație sunt, de asemenea, denumite înălțimi ortometrice, în timp ce distanțele verticale ale punctelor deasupra elipsoidului sunt referite ca înălțimi elipsoidale.

Norme aeronautice

Harta conține:

punctul de referință al aerodromului și coordonatele sale geografice în grade, minute și secunde: 44°19' 05" N

23°53' 18" E

conturul pistei printr-o linie groasă continuă;

lungimea și lățimea pistei;

cota axului pistei la fiecare capăt al acesteia, la fiecare prelungire de oprire, la punctul de origine al fiecărei suprafețe de decolare și de apropiere și la fiecare modificare importantă a pantei pistei sau a prelungirii de oprire;

căile de rulare, platformele și zonele de parcare identificate ca atare și conturul acestora printr-o linie groasă;

prelungirile degajate identificate ca atare și desenate printr-o linie frântă;

lungimea fiecărei prelungiri degajate;

suprafețele de decolare și de apropiere identificate ca atare și desenate printr-o linie frântă;

suprafețele de decolare și de apropiere;

obstacolele la amplasamentul exact al acestora, incluzând:

1) un simbol care indică tipul acestora;

2) cota la varf;

3) identificarea;

Figura 28 – Harta de obstacolare

Figura 29 – Hartă de obstacolare

Softuri utilizate

Pentru realizarea acestei lucrari s-au folosit :

Microsoft office;

Autocad, folosit pentru realizarea hărții de obstacolare;

TerraScan, folosit pentru prelucrarea norului de puncte;

TransDat, folosit pentru transformări de coordonate;

GPSTools, folosit pentru transformări de coordonate.

CONCLUZII

Studiul de obstacolare a avut ca scop stabilirea înălțimilor maxime admisibile pentru obstacolele aflate în imediată vecinătate și în perimetrul aeroportului astfel încât să se încadreze în suprafața de limitare a obstacolelor impuse de ligislația națională și internațională din domeniul aviatic.

Prin intermediul acestui studiu s-a umărit identificarea condițiilor, restricțiilor și obligațiilor impuse sau recomandate de reglementările aeronautice civile naționale și internaționale, pentru realizarea și menținerea siguranței zborului și manevrelor aeronavelor în spațiul aerian și la sol.

În final s-a obținut:

Tabelul de obstacolare care furnizează informații despre suprafețele definite convențional referitor la pistă și anume:

Zonă apropiere interioară (panta 2%);

Zonă apropiere Secțiunea I(panta 2%);

Zonă Bandă Pistă (cota maximă=0m);

Suprafața orizontală interioară (rază = 4000 m; inălțimea= 45 m);

Zona de tranziție (panta = 1:7 = 14.3%);

Zona de tranziție interioară (panta = 1:3 = 33.3%)Nu există obstacole;

Suprafața de urcare la decolare ( panta= 2% ).

Harta de obstacolare care furnizează informații despre

Punctul de referință al aerodromului și coordonatele sale în grade, minute și secunde;

Suprafețele definite convențional referitor la pistă;

Capetele pistei;

Căile de rulare, platformele și zonele de parcare identificate ca atare și conturul acestora printr-o linie groasă;

Obstacolele la amplasamentul exact alacestora, etc.

BIBLIOGRAFIE

REGLEMENTAREA AERONAUTICĂ CIVILĂ ROMÂNĂ privind proiectarea și exploatarea tehnică a aerodromurilor RACR-AD-PETA, ed. 2/2014

REGLEMENTAREA AERONAUTICĂ CIVILĂ ROMÂNĂ RACR-HA “Hărți aeronautice”,ediția 3/2015,din 23.06.2015

Note de curs, Cornel Păunescu, 2019

Topografie, Manea Raluca,Editura Cartea Universitar,Bucuresti 2007

PROIECȚII CARTOGRAFICE,Note de curs, Gabriel Popescu, Editura EX TERRA AURUM, București, 2016

https://rompos.ro/index.php/informatii-tehnice/sisteme-gnss

www.wikipedia.org

https://earth.google.com/web/