Próba wykorzystania ręcznego odbiornika GPS do

PRÓBA WYKORZYSTANIA
RĘCZNEGO ODBIORNIKA GPS DO BADANIA ZMIAN
PRZEBIEGU LINII BRZEGOWEJ
Autorzy: Karolina Hejbudzka, Adam Jaworski
Opiekun naukowy:
Agnieszka Jóźwiak, Andrzej Pawlak, Jacek
dr inż. Barbara Gąsowska
Pietrasiuk
Opiekun Koła:
Naukowe Koło Geodetów „SCITUS”
dr inż. Barbara Gąsowska
Wydział Geodezji i Gospodarki Przestrzennej
Uniwersytet Warmińsko - Mazurski w Olsztynie
1. STRESZCZENIE
W niniejszym referacie przedstawiono próbę ustalenia, czy nawigacyjne odbiorniki GPS
charakteryzują się wystarczającą dokładnością by można było je wykorzystywać do prac
związanych z monitorowaniem wpływu zjawisk przyrody na zmiany przebiegu linii brzegowej
morza.
2. WSTĘP
Obecnie coraz większą wagę przywiązuje się do ochrony środowiska. Jednakże nie można chronić
natury bez rejestrowania zjawisk wpływających na nią, zarówno niszczących jak i budujących
powierzchnię Ziemi. Jednym z procesów naturalnych są zmiany przebiegu linii brzegowej morza.
Zmiany te możemy monitorować w oparciu o wyniki pomiarów geodezyjnych.
Od kilkunastu lat w geodezji korzysta się z globalnego satelitarnego systemu wyznaczania pozycji,
zwanego w skrócie GPS (z angielskiego: Global Positioning System). System ten początkowo
wykorzystywany przez wojsko, znalazł szerokie zastosowanie w cywilnych służbach, m.in.
w geodezji. GPS umożliwia automatyczne wyznaczanie współrzędnych punktów.
Postanowiliśmy podjąć próbę ustalenia, czy najprostsze, nawigacyjne odbiorniki GPS, o małej
dokładności wyznaczenia pozycji, można byłoby
wykorzystywać do takich prac jak np.
rejestrowanie zmian przebiegu linii brzegowej. Zbadanie tego problemu było głównym zadaniem
uczestników obozu naukowego, zorganizowanego przez nasze koło na przełomie kwietnia i maja
2003 roku w Stegnie. Celem praktycznym było
sprawdzenie, jaką dokładność określenia
wzajemnego położenia punktów można uzyskać wyznaczając ich współrzędne odbiornikiem
nawigacyjnym.
W doświadczeniu wykorzystano dwa odbiorniki nawigacyjne SP24XC, które
udostępniła firma OPGK z Elbląga. Producent tych odbiorników podaje, że bezwzględna
dokładność pozycjonowania w poziomie przy ich użyciu jest rzędu 3 metrów.
3. PRACE POMIAROWE
Pomiary przeprowadziliśmy na polskiej plaży niedaleko Stegny. Teren, który wybraliśmy, był
nachylony, z odsłoniętym horyzontem od strony morza i osłonięty od strony lądu.
Do przeprowadzenia zaplanowanych prac założyliśmy dwie siatki testowe. Pierwsza zbudowana
była z trójkątów, których boki miały od 12 do 25 metrów długości (rysunek nr 1), druga z prostokątów o bokach 10 x 25 metrów (rysunek nr 2). Po zamarkowaniu punktów palikami
pomierzyliśmy odległości między nimi ruletką. Następnie, przez kilka dni, o różnych porach,
wykonywaliśmy pomiary współrzędnych punktów w obydwu siatkach odbiornikami GPS.
Rys.1. Szkic siatki testowej nr 1
Rys. 2. Szkic siatki testowej nr 2
Podczas pomiarów prowadziliśmy dziennik pomiarowy w ustalonej formie (tabela 1).
Tabela 1. Fragment dziennika pomiarowego dla siatki testowej nr 1.
nr
punktu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
DOP
1.0
0.9
1.0
0.9
0.9
0.9
1.0
1.0
1.0
1.0
ACC
[m]
2.3
1.8
1.6
1.5
1.5
1.5
1.6
1.9
2.3
2.1
X
[m]
377547
377555
377571
377574
377595
377611
377614
377595
377581
377586
Y
Liczba godzina
[m]
satelitów pomiaru
6023765
10
10:23
6023783
12
10:24
6023793
11
10:27
6023775
12
10:29
6023790
12
10:31
6023784
12
10:33
6023774
11
10:35
6023770
10
10:40
6023769
11
10:42
6023783
11
10:44
4. OPRACOWANIE WYNIKÓW.
Za podstawę oceny dokładności wyznaczenia wzajemnego położenia punktów przyjęliśmy różnice
między długościami odcinków w siatkach testowych otrzymanych z bezpośredniego pomiaru
i z obliczeń ze współrzędnych punktów. Na podstawie tych różnic obliczyliśmy średni błąd
wyznaczenia wzajemnego położenia punktów. Obliczenia wykonano oddzielnie dla obydwu siatek
testowych. W tabeli 2 przedstawiono różnice długości odcinków w siatce testowej nr 2 uzyskane w
wyniku opracowania poszczególnych pomiarów a także średnie wartości błędów wzajemnego
położenia punktów ( md ).
Tabela 2. Porównanie długości odcinków z pomiarów i obliczeń w siatce testowej nr 2.
długość długość
długość
długość
długość
z pomiaru obliczona
obliczona
obliczona
obliczona
odcinek
d1
d2
|d2 - d1|
d2
|d2 - d1|
d2
|d2 - d1|
d2
|d2 - d1|
nr-nr
I pomiar
I
II pomiar II
III pomiar III
IV pomiar IV
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
1-2
10,00
9,5
0,5
10,0
0,0
12,0
2,0
8,6
1,4
2-3
10,00
10,5
0,5
9,0
1,0
10,0
0,0
11,5
1,5
4-5
10,00
11,0
1,0
9,0
1,0
8,1
1,9
9,5
0,5
5-6
10,00
9,0
1,0
12,4
2,4
9,6
0,4
10,0
0,0
7-8
10,00
11,1
1,1
11,0
1,0
12,0
2,0
11,5
1,5
8-9
10,00
10,5
0,5
8,0
2,0
10,6
0,6
10,5
0,5
10-11
10,00
10,5
0,5
11,0
1,0
13,0
3,0
9,5
0,5
11-12
10,00
10,0
0,0
11,0
1,0
8,5
1,5
9,6
0,4
13-14
10,00
10,5
0,5
9,2
0,8
10,5
0,5
12,0
2,0
14-15
10,00
10,0
0,0
8,5
1,5
10,5
0,5
10,0
0,0
1-6
2-5
3-4
4-9
5-8
6-7
9-10
8-11
7-12
12-13
11-14
10-15
25,00
25,00
25,00
25,00
25,00
25,00
25,00
25,00
25,00
25,00
25,00
25,00
md
25,0
25,0
25,0
24,5
25,0
26,0
24,5
25,0
24,1
24,5
24,5
24,5
0,0
0,0
0,0
0,5
0,0
1,0
0,5
0,0
0,9
0,5
0,5
0,5
0,6
27,6
25,0
25,5
24,0
24,6
22,2
24,0
27,1
27,1
26,1
24,5
24,1
2,6
0,0
0,5
1,0
0,4
2,8
1,0
2,1
2,1
1,1
0,5
0,9
1,4
23,6
24,5
25,0
26,0
25,6
26,5
26,0
24,0
23,6
24,0
24,5
23,5
1,4
0,5
0,0
1,0
0,6
1,5
1,0
1,0
1,4
1,0
0,5
1,5
1,4
26,0
24,6
25,0
24,6
25,0
25,5
24,6
25,6
26,9
23,1
24,5
25,0
1,0
0,4
0,0
0,4
0,0
0,5
0,4
0,6
1,9
1,9
0,5
0,0
1,0
W siatce złożonej z trójkątów średnia wartość błędu wzajemnego położenia punktów, obliczona
na podstawie wszystkich wykonanych pomiarów , wyniosła 1.3 metra.
5. WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonych prac stwierdziliśmy, że dokładność wyznaczenia wzajemnego
położenia punktów, jaką można uzyskać wykorzystując najprostsze, najtańsze i najbardziej
dostępne - nawigacyjne odbiorniki GPS, jest rzędu 1,3 metra. Dokładność ta może być
wystarczająca do wykonywania prac związanych ze wstępnym monitorowaniem zmian przebiegu
linii brzegowej morza, wywołanych siłami natury.