1 / 38

Pomiary za pomocą GPS

Pomiary za pomocą GPS. Konrad Bajer Uniwersytet Warszawski kbajer@fuw.edu.pl Instytut Geofizyki www.igf.fuw.edu.pl Centrum Badań nad Środowiskiem Przyrodniczym odiee.geo.uw.edu.pl Center for Small-Scale Atmospheric Research cessar.fuw.edu.pl. Cel zajęć warsztatowych.

dylan
Télécharger la présentation

Pomiary za pomocą GPS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Pomiary za pomocą GPS • Konrad Bajer • Uniwersytet Warszawski • kbajer@fuw.edu.pl • Instytut Geofizykiwww.igf.fuw.edu.pl • Centrum Badań nad Środowiskiem Przyrodniczymodiee.geo.uw.edu.pl • Center for Small-Scale Atmospheric Researchcessar.fuw.edu.pl 2005

  2. Cel zajęć warsztatowych • Dlaczego naukę posługiwania się GPS i wykonywanie pomiarów nazywamy badaniem • Naukowe podstawy działania GPS i wykonywania pomiarów • Procedury pomiarowe • Wprowadzanie i analiza danych 2005

  3. Do czego potrzebujemy GPS w badaniach GLOBE? • Podajemy lokalizację szkoły i lokalizacje poszczególnych stanowisk pomiarowych • Wprowadzamy dokładne współrzędne, które umożliwiają przestrzenną analizę danych • Lokalizacja podana jest w formacie, który jest jednakowy dla całego świata (w przeciwieństwie do współrzędnych mapy 2005

  4. Czym jest GPS ? NAVSTAR GPS NavigationSatellite Timing AndRanging System • 24 satelity na orbitach wokółziemskich • Wyznaczanie pozycji, nawigacja i precyzyjny pomiar czasu • Działają 24 godziny na dobę przy każdej pogodzie • Używane wszędzie tam, gdzie potrzebna jest dokładna znajomość położenia 2005

  5. Z czego składa się GPS? • Satelity na orbicie • Kontrola naziemna • Użytkownicy www.montana.edu/places/gps • 1978 Pierwszy satelita Block 1 umieszczony na orbicie w roku. • 1986 Katastrofa Challengera opóźnia budowę systemu. • 1989 Pierwszy satelita Delta 2. • System GPS jest pod kontrolą Departamentu Obrony USA 2005

  6. Okres obiegu ok. 12 h • Codziennie wyłaniają się znad horyzontu o 4 min. wcześniej • 24 satelity w sześciu płaszczyznach orbitalnych nachylonych pod kątem 55 do płaszczyzny równika. Wysokie orbity są stabilne • Odległość od Ziemi ok. 20 000 km. • Dla porównania satelity TV (geostacjonarne) 42,245 km 28 na orbicie (maj 2003) minimum: 24 2005

  7. Jak działa GPS? • Orbity są tak zaprojektowane, że w każdym miejscu na Ziemi, w każdym momencie „widać” conajmniej 4 satelity • Satelity nadają zsynchronizowany sygnał czasu co 15 sekund • Odbiornik GPS oblicza swoje położenie na podstawie względnych opóźnień między sygnałami, które do niego docierają • Odbiornik musi „widzieć” minimum 3 satelity, żeby obliczyć długość i szerokość geograficzną, a 4 satelity, żeby obliczyć również wysokość • Sygnały czasu są zsynchronizowane z dokładnością do nanosekund (0,000000001 s). W czasie jednej ns sygnał przebywa ok. 30cm • Dokładność pomiaru ręcznym odbiornikiem jest na całym świecie nie mniejsza niż 10-15m a zwykle jest znacznie lepsza 2005

  8. Długość i szerokość geograficzna Deklinacja magnetyczna 1° długości geograficznej = 0 km 1°szerokości geograficznej = ~111 km Bieguny magnetyczne nie pokrywają się z geograficznymi. Bieguny magnetyczne powoli się przemieszczają 1° długości geograficznej = ~111 km 2005

  9. Ruch bieguna magnetycznego Zmiany polaryzacji Ruch dobowy edition.cnn.com/interactive/tech/0203/north.pole/frameset.exclude.html/ www.geolab.nrcan.gc.ca/geomag/daily_mvt_nmp_e.shtml Ruch wiekowy 2005

  10. Mapa deklinacji magnetycznej http://napieraj.pl/xoops/modules/wfsection/article.php?articleid=121 Mapa deklinacjimagnetycznej. W Polsce deklinacja jest niewielka, ale np. w Nowej Zelandiisięga 20° 2005

  11. Kalkulator deklinacji magnetycznej http://gsc.nrcan.gc.ca/geomag/field/mdcalc_e.php Znajomość deklinacji w miejscupomiaru GPS jest nam potrzebna 1) przy pomiarze pośrednim GPS (jesli jest potrzebny) 2) w protokole pomiaru ozonu (badania atmosfery) Można też pobrać globalny modelpola magnetycznego i uruchomićna własnym komputerze 2005

  12. Jaką wysokość mierzy GPS? GPS mierzy wysokośćwzględemelipsoidy Wysokość topograficznajest mierzona względemgeoidy 2005

  13. Elipsoida i geoida Model geoidy jest zbyt skomplikowany by byłzapisany w GPS.Dlatego używa sięelipsoidy Geoida jest teoretyczną powierzchnią, na której potencjał siły ciężkościZiemi jest stały, równy potencjałowi siły ciężkości na średnim poziomie mórz otwartych i przedłużoną umownie pod powierzchnią lądów. 1. Ocean2. Elipsoida3. Pion lokalny4. Kontynent5. Geoida 2005

  14. Kalkulator geoidy http://sps.unavco.org/geoid/ Kalkulator geoidy oblicza dla danych współrzędnych geograficznych wysokość geoidy względem elipsoidy Your Input Coordinates and GPS Height: Latitude = 52.25° N = 52° 15' 0" N Longitude = 16.2° E = 16° 11' 60" E GPS ellipsoidal height = 280 (meters) Geoid height = 37.054 (meters) Orthometric height (height above mean sea level) = 242.946 (meters) (note: orthometric Height = GPS ellipsoidal height - geoid height) (elewacja GPS) – (wysokość geoidy)= (wysokość ortometryczna) -106 m < Wysokość geoidy < 85 m 2005

  15. Przyrządy: odbiornik GPS i kompas 2005

  16. Pomiary • Pomiary za pomocą GPS • Szerokość geograficzna • Długość geograficzna • Wysokość (nad elipsoidą) • Pomiar pośredni GPS(jeśli konieczny) • Północ geograficzna („prawdziwa”) • Szerokość geograficzna (z uwzględnieniem poprawki) • Długość geograficzna • Wysokość 2005

  17. Odbiorniki GARMIN GPS 72 GPS 12 2005

  18. Ekrany GARMINa 12 2005

  19. Ekran „status” i „position” Klawisz “Quit” wybiera ekran “Status” Klawisz „Page” wybiera ekran „Position” 2005

  20. Garmin GPS 12 tuż po włączeniu 2005

  21. W miarę jak satelity są odbieranewyświetlana jest ich pozycja na niebie i siła odbieranegosygnału Szare słupki pokazują satelity,które są odbierane, ale nie sązarejestrowane („lock in”) 2005

  22. Kiedy 4 satelity są zarejestrowane(„locked in”), odbiornikmoże obliczyć położenie Słupki stają się czarne. 2005

  23. Jeśli liczba zarejestrowanych satelitów jest zbyt mała lub ich geometria jest niekorzystna pojawia się napis „2D Navigation”. Wtedy wysokość nie jest obliczana. 2005

  24. “3D Navigation” oznacza, że odbiór jest dobry i wysokość jest obliczana 2005

  25. Na ekranie (stronie) “Position Page” ważne są • Kurs (bearing) • Wysokość • Szerokość i długość geograficzna • Czas (UT) 2005

  26. Zbieranie danych: InstrukcjeiArkusze pomiarowe Instrukcje (Field/Lab Guides): • Instrukcja do protokołu pomiaru GPS(GPSField Guide) • Instrukcja do protokołu pomiaru pośredniego GPS(Offset GPS Protocol Field Guide) Arkusze pomiarowe (Data Sheets): • Arkusz danych stanowiska badań GPS(GPS Investigation Site Location Data Sheet) • Arkusz danych badania GPS (Investigation Data Sheet) • Arkusz danych pomiarów pośrednich GPS(Offset GPS Measurements Data Work Sheet) 2005

  27. Protokół pomiaru GPS • Trzymaj odbiornik pionowo z dala od ciała • Zaczekaj aż odbiornik zarejestruje sygnałco najmniej 4 satelitów • Dokonaj 5 pomiarów w odstępach 1 min. • Szerokości geograficznej • Długości geograficznej • Wysokości • Czasu • Liczby satelitów • 2D czy 3D • Uśrednij wyniki pomiarów 2005

  28. Arkusz pomiarowy GPS Należy wykonać pięć pomiaróww odstępach ok. 1 minutyi w odległości nie większej niż 1 m 2005

  29. Arkusz danych stanowiska pomiarowego • Rodzaj stanowiska (pomiary atmosferyczne, hydrologiczne, etc.) • Opis stanowiska (max 25 znaków • Średnia szerokość geograficzna (w formacie 56.8462 N) • Średnia długość geograficzna (w formacie 102.9073 W) • Czas (uniwersalny) pierwszego pomiaru (w formacie 18:47:78) • Typ odbiornika GPS (producent, numer seryjny) 2005

  30. Protokół pomiaru pośredniego GPS • Wyznacz „prawdziwy” kierunek północny (północ geograficzna) • Idź dokładnie na północ lub dokładnie na południe od stanowiska badawczego, aż odbiornik GPS pokaże dobry odbiór • Zmierz odległość od miejsca pomiaru pośredniego, w którym się znajdujesz do stanowiska badawczego, z którego wyszedłeś • Podziel przez (11 metrów/.0001 stopnia) aby otrzymać poprawkę do szerokości geograficznej • Na półkuli północnej dodaj (jeśli pomiar wykonałeś na południe od stanowiska badawczego) lub odejmij (jeśli pomiar wykonałeś na północ od stanowiska badawczego) poprawkę do zmierzonej szerokości geograficznej • Zanotuj skorygowane pomiary GPS 2005

  31. Arkusz pomiaru pośredniego 2005

  32. Wprowadzanie danych Krok 1: Wybierz “Define, Edit lub Update a Site” formularza danych stanowiska badawczego Step 2: Wybierz stanowisko badawcze, dla którego chcesz wprowadzać dane Step 3: Wprowadź dane z pomiaru GPS Step 4: Potwierdź wprowadzone dane na stronie weryfikacyjnej 2005

  33. Wprowadzanie danych 2005

  34. Wprowadzanie danych 2005

  35. Wprowadzanie danych 2005

  36. Wprowadzanie danych 2005

  37. Wprowadzanie danych 2005

  38. Graficzne przedstawianie danych 2005

More Related