UTILIZAREA  METODEI DE MASURARE RTK (REAL TIME KINEMATICS) IN CADASTRUL DIN LOCALITATI

Rezumat Se prezinta un studiu de caz unde, s-au utilizat metodele de masurare GPS, iar pentru comparatie s-au utilizat si statiilor totale  

La final se prezinta concluziile si recomandarile privind utilizarea tehnologiei GPS, metoda de masurare RTK in cadastrul din localitati.

            La final se prezinta concluziile si recomandarile la folosirea in automatizarea lucrarilor topo-cadastrale a tehnologiei GPS combinata cu statiile totale.

Abstract The article presents the RTK method using the actual GPS technology. This GPS technology is a modern method of measuring, the main aspects followed in the article being the gathering the field data with the RTK method.

In the study case the authors made a comparison between different GPS measuring methods and the use of total stations, too. Finally we present some conclusions and recommendations concerning the use of RTK method for cadastre in localities

 

1. Realizarea masuratorilor utilizand tehnologia  gps

Pentru realizarea masuratorilor GPS s-au parcurs urmatoarele operatiuni: planificarea si proiectarea masuratorile cinematice, efectuarea masuratorilor cinematice, prelucrarea masuratorilor cinematice.

1.1.Planificarea si proiectarea  masuratorilor cinematice

Si in cazul masuratorilor cinematice sunt valabile unele dintre principiile masuratorilor statice. Conditia fundamentala care trebuie respectata in cazul masuratorilor cinematice este receptionarea permanenta a semnalelor emise de cel putin patru sateliti, atat in timpul stationarii, cat si in intervalele de timp in care se face deplasarea dintr-o statie in alta.

Proiectarea masuratorilor de tip cinematic s-a efectuat in birou pe baza programelor de planificare 'gen mission planning', dar s-a constatat ca in teren trebuie facuta o recunoastere foarte amanuntita, fara de care nu a fost posibila efectuarea de masuratori cinematice in timp real, intr-un mod elegant, profesionist, eficient si intr-un timp cat mai scurt.

Planificarea masuratorilor a fost facuta la birou dupa o atenta recunoastere a terenului  si a satelitilor disponibili, a echipamentelor  de pozitionare in timp real de tip GPS si pozitionare post procesare GPS.

Masuratorile au fost efectuate in intravilan pentru introducerea cadastrului imobiliar-edilitar in localitatea Targul Carbunesti in perioada de  primavara.

Planul de observatie pentru fiecare locatie, s-a proiectat la birou , pe baza informatiile culese in faza de recunoastere a terenului si tinand seama ca  se dispune de 3 receptoare GPS pentru efectuarea masuratorilor:

F     un prim criteriu de proiectare a constat in acoperirea cu puncte a

zonei de interes cerute  si alegerea punctelor comune pentru conectarea la sistemele de referinta.

F     un al doilea criteriu l-a constituit eficienta in timpul masuratorilor, in

special optimizarea timpului de deplasare intre puncte si intre sesiunile de observatie.

F     un al treilea criteriu l-a constituit stationarea in cel putin doua

sesiuni independente a fiecarui reper si stabilirea a cel putin doua legaturi spre punctele invecinate pentru atingerea parametrilor de precizie si incredere ceruti.

Planul de observatie a fost intocmit pe calculator prin intermediul programului MULTI SITE MISSION PLANNING al firmei Ashtech. S-a creat un proiect denumit 'X.PRJ' care cuprindea toate punctele selectate pentru observatiile GPS.

La baza programului de observatie au stat:

F     coordonatele geografice si altitudinile aproximative ale  punctelor, extrase de pe foile de harta 1:25 000 (sau deja cunoscute);

F     foile de recunoastere intocmite in cadrul operatiunii de recunoastere a terenului pentru punctele care asigurau pentru intregul orizont fereastra deschisa deasupra elevatiei de 15 °.

Planificarea s-a facut  pentru exemplu de fata pentru trei receptoare, astfel incat sa fie indeplinite urmatoarele conditii:

F     minimum patru-cinci sateliti  receptionati concomitent de cele trei receptoare;

F     valoarea PDOP, ca o masura a preciziei de asteptat si impusa de  geometria constelatiei satelitare, sa fie sub valoarea 5;

F     timp minim de observatie intre 20 secunde si 1 minut;

1.2. Efectuarea masuratorilor cinematice

In localitatea Targul Carbunesti pentru determinarea coordonatelor punctelor cadastrale de detaliu s-a folosit metoda de masurare cinematica, coordonatele au fost determinate in timp real, utilizandu-se trei receptoare GPS de tip SERCEL. Aceste receptoare sau folosit pentru masurare in timp real, in zona respectiva aprioric determinandu-se coeficientii de trascalcul dintre sistemele WGS-84 si sistemul Stereo 70  pentru zona respectiva. Prin intermediul softului Mobil.exe ce ruleaza impreuna cu softurile firmei SERCEL,  s-au introdus coeficientii de transcalcul din sistemul WGS-84, in sistemul Stereo 70, astfel ca, coordonatele au fost determinate direct in teren in proiectia nationala Stereo 70.

Acest lucru a fost posibil prin folosirea unui controler de tip HUSKY, care este foarte comod si usor de manipulat. Receptoarele SERCEL sunt dotate cu 12-16 canale de transmitere a datelor in timp real, de fapt de transmitere a corectiilor diferentiale.

Pentru masuratorile cinematice este foarte importanta alegerea corecta a traseului, pentru a putea asigura receptionarea permanenta a semnalelor. In orice moment si din orice punct al traseului trebuie sa fie vizibili cel putin patru sateliti. Aceasta a presupus ca inainte de inceperea masuratorilor sa se parcurga traseul propus si sa identificate obstacolele care ar putea impiedica receptionarea in bune conditii a semnalelor de la sateliti.

Pentru a putea face comparatii zonele alese au fost ridicate si cu statiile totale, utilizand metodele clasice cunoscute.

Pe   tot  parcursul   masuratorii a trebuit   acordata  foarte   mare   atentie la:

F     apasarea tastei ROVE inainte sa se mute antena in alt punct;

F     manuirea antenei in asa fel incat sa se evite pierderea semnalelor de la sateliti in oricare din aceste momente ;

F     plasarea mainilor sub suprafata plana a antenelor in timpul manuiri acestora.

Metoda RTK.

Metoda masuratorilor cinematice in timp real (RTK)  s-a folosit la ridicarile cadastrale din intravilanul localitatii Targul Carbunesti.

Si in aceste cazuri planul de observatie s-a proiectat la birou folosind elemente si respectand aceleasi criterii si conditii cunoscute.

La executarea masuratorilor s-au parcurs urmatoarele operatiuni:

1.      Operatii pregatitoare:

Ca operatii pregatitoare s-au efectuat:

F   sincronizarea ceasului receptorului la timpul UTC;

F   introducerea coordonatelor aproximative ale statiei;

F   introducerea informatiilor auxiliare:  ziua GPS, numarul

sesiunii,  timpul de start si stop, tipul de centrare (in cazul nostru: centrare fortata), numar antena, lungime cablu, inaltime antena, sateliti specificati a fi urmariti etc.

2.      Operatii preliminare:

Ca operatii preliminare s-au executat:

F     orizontalizarea si centrarea antenei pe pilastru (eventual pe trepied) si orientarea ei pe directia N;

F     masurarea inaltimii antenei (in cazul nostru: masurare directa pe verticala din cauza centrarii fortate);

F     conectarea antenei la receptor, iar acesta la o sursa de energie;

F     declansarea masuratorilor dintr-un comutator al receptorului si inregistrarea lor automata;

3.      Operatii in timpul inregistrarilor:

In timpul inregistrarilor dintr-o statie s-au efectuat urmatoarele operatii:

F     masurarea datele meteo care ne intereseaza;

F     completarea foii de observatie cu informatii despre parametrii din statia respectiva;

F     schimbarea bateriilor (receptorul isi alege automat sursa cea mai buna).

4. Operatii dupa inregistrare:

F     inchiderea receptorului (se opresc masuratorile);

F     masurarea din nou a inaltimii antenei;

F     demontarea cablurilor.

5. Descarcarea datelor:

La sfarsitul sesiunii zilnice de observatii, datele inregistrate sunt descarcate din memoria interna a receptorului GPS intr-un calculator si pe dischete. Descarcarea datelor se face printr-un program inclus in softul GPS.

Pentru recunoasterea terenului au fost folosite harti la scara 1:25000 pentru identificarea punctelor retelei determinate GPS  din zona.

Statia de referinta, a fost instalata in punctul GPS30, care era cel mai apropiat de zona unde urmau sa se efectueze masuratorile cadastrale.

Dupa ce au fost efectuate masuratori pentru initializare, procedand ca in modul descris in 1.1.2 au fost introduse coordonatele punctelor respective prin intermediul microcontrolerului , aprioric introducandu-se   parametri necesari pentru transcalculul coordonatelor din sistemul WGS 84 direct in sistemul Stereo'70.

Receptoarele SERCEL folosite sunt receptoare geodezice pe doua frecvente L₁, L₂ , dotate  cu echipament de transmitere a corectiilor in timp real prin unde UHF, necesare transmiterii corectiilor diferentiale in timp real de la statia de baza la receptoarele mobile care stationeaza in punctele de detaliu. S-a stationat in fiecare punct de detaliu pana cand corectiile diferentiale transmise prin unde UHF s-au stabilizat astfel durata de stationare a fost de 30 secunde pana la 1 minut. Receptoarele SERCEL sunt dotate cu un soft care inregistreaza coordonatele X, Y intr-un fisier denumit RES, si de unde pot fi luate si prelucrate.

 

1.3. Prelucrarea masuratorilor cinematice

Prelucrarea masuratorilor GPS s-a efectuat tinand cont de formulele cunoscute. La sfarsitul sesiunii zilnice de observatii, datele inregistrate au fost descarcate din memoria interna a receptorului GPS intr-un calculator si pe dischete. Descarcarea datelor se face printr-un program inclus in softul GPS.

Prelucrarea datelor din intravilanul localitatii  Targul Carbunesti au fost efectuate cu ajutorul softului Softul 3Spack(Satellite Survey Software Package). Aici coordonatele au fost determinate direct in sistemul Stereo 70, deoarece au fost aprioric introdusi parametri de transcalcul care din coordonate WGS 84 transformau coordonatele direct in proiectie stereo. Coordonatele au fost determinate direct in teren in timp real.

In tabele sunt prezentate coordonatele in sistemul de proiectie Stereo 70, determinate clasic cu statia totala si determinate prin tehnologia GPS in timp real (RTK), cu preciziile aferente dar si tabelele cu studiul comparativ pentru: intravilanul localitatii  Targul Carbunesti.

2. Studiu comparativ intre metodele de masurare cu tehnologia gps si tehnologia statiilor totale

Pentru a efectua un studiu comparativ, zona mentionate au fost ridicate si cu statiile totale.

Trebuie mentionat aici si faptul ca metodologia de culegere a detaliilor, in vederea intocmirii planului cadastral, necesita intocmirea de schite si atribuirea de coduri caracteristice tipurilor de detalii.

Pentru a compara timpul necesar ridicarilor prin fiecare metoda s-a folosit relatia:

T= T₁+T₂+T₃                                                                                                     (2. 1 )

in care

T₁ - este timpul cumulat la birou pentru realizarea proiectului ridicarii aproximat ca fiind de »  60 minute la fiecare metoda;

            T₃ - este timpul necesar prelucrarii la birou a datelor masurate care se estimeaza la 30 minute pentru ridicarile GPS si la o zi pentru statiile totale.

T₂ - este timpul necesar pentru ridicarea punctelor de detaliu aproximat cu relatia:

      Pentru metoda cinematica GPS:

                                                       (2. 2 )                          

  5 -10 min. - alegerea locului de amplasare a statiei de referinta;

10-15 min. - initializarea statiei de referinta  si a sistemului de comunicatie;

 5 sec. - 1 min. - masurarea in punctul de detaliu;

   1 min. - prelucrarea observatiilor pentru punctul de detaliu;

  10 min. - strangerea statiei de referinta;

n= numarul total de puncte de detaliu; m= numarul receptoarelor mobile;

            Astfel pentru metoda GPS timpul rezulta de 1.6 - 2 min. pentru un punct de detaliu iar pentru toata zona avem: 2 min x nr. puncte:

Pentru cazul masuratorilor cadastrale in intravilanul localitatii Targul Carbunesti avem: 1,6 min x 341 puncte = 384min / 60 @ 9 ore @ o zi

            Pentru ridicari cu statia totala rezulta:

                                           (2. 3 )

- executarea observatiilor pentru un punct de detaliu in care:

10-30 min. - recunoasterea terenului  si a punctului;

10-20 min. - stationarea pe punctul de statie inclusiv instalarea instrumentului;

1 min. - vizarea  si masurarea spre punctul de detaliu;

1 min. - prelucrarea observatiilor pentru punctul de detaliu;

10 min. - strangerea instrumentului  si deplasarea in alta statie;

n= numarul total de puncte de detaliu; m= numarul reflectoarelor;

Pentru cazul masuratorilor cadastrale in intravilanul localitatii Targul Carbunesti avem:

2 min x 341 puncte + [ (t1+t2)+15] = 1432min / 60 @ 24 ore @ 3 zile

Din cele prezentate mai inainte rezulta urmatoarele concluzii:

ü      valoarea lui  este mai mica in cazul masuratorilor prin metoda

cinematica GPS, dar aceasta valoare este calculata daca punctele masurate ar fi determinate dintr-o statie. Acest lucru s-a realizat prin tehnologia GPS prin metoda cinematica in timp real (RTK), iar timpul necesar determinarii celor 341 puncte din intravilanul localitatii  Targul Carbunesti a fost de o zi pentru o echipa de trei persoane. Acest lucru a fost posibil, deoarece a fost folosita o statie de referinta in punctul GPS30, din aceasta efectuandu-se masuratori catre celelalte puncte de ridicare cadastrale.

Masuratorile in intravilan, in speta in localitatea Targul Carbunesti, folosind tehnologia GPS au fost efectuate in proportie de 65-70% in ceea ce priveste detaliile cadastrale ridicate in conditiile concrete din teren.

In cazul nostru receptoarele folosite au fost de clasa geodezica pe doua lungimi de unda, ceea ce duce la o eficienta mult mai mare in ridicarile cadastrale.

Se pot folosi si receptoare de frecventa simpla, dar acestea au limitari mai stricte decat cele pe L_1, L_2.

Tabelul 1 Studiu comparativ precizii  localitatea Targul Carbunesti

Tabelul 2 Studiu comparativ coordonate  localitatea Targul Carbunesti

3. Concluzii

In urma rezultatelor obtinute in cadrul studiului de caz se pot formula urmatoarele concluzii si recomandarii:

F     metoda GPS cea mai indicata din punct de vedere al preciziei si

rapiditatii pentru ridicarea detaliilor cadastrale este metoda cinematica in timp real (RTK).

F     folosirea retelei de statii permanente (care preiau rolul statiilor fixe),

aduc avantaje foarte mari concretizate in cresterea preciziei de ridicare, reducerea pretului de cost, a fortei de munca si a timpului de lucru in teren.

F     pentru cresterea preciziei determinarii punctelor ridicate  se

recomanda sa se determine doi vectori din fiecare punct de detaliu, de preferat prin parcurgerea punctelor cu un receptorul mobil dintr-un capat al zonei, si cu al doilea receptor mobil din celalalt capat al zonei, astfel incat fiecare punct sa fie stationat de doua ori obtinandu-se vectori independenti si eliminandu-se eventualele erori asociate receptorului mobil.

F     se recomanda de asemenea reinitializare receptoarelor mobile la

sfarsitul masuratorilor cinematice pentru a avea o siguranta, in cazul in care initializarea de la inceput nu este in regula.

F     utilizarea GPS -urilor combinate cu statiile totale nu mai au restrictii

de folosire indiferent de tipul de zona, iar randamentul creste atat sub aspectul preciziei cat si al pretului de cost.

F     studiul comparativ privind folosirea GPS si a statiilor totale in

ridicarile cadastrale recomanda metodele GPS atat sub aspectul preciziei cat si al randamentului raportul fiind de aproximativ 2/1 in favoarea acestora.

F     folosirea tehnologiei GPS in ridicarile cadastrale folosind satelitii

sistemului NAVSTAR - GPS ar fi mult imbunatatita daca s-ar utiliza si satelitii sistemului GLONASS sau ai sistemului european GALILEO, pentru ca numarul satelitilor vizibili dintr-o statie ar creste la 6-10 ridicand siguranta, precizia si randamentul ridicarilor.

BIBLIOGRAFIE

[1]. Badescu G.,Unele contributii la utilizarea tehnologiei GPS in ridicarile cadastrale - referatul 3 doctorat ;

[2]. Neuner J., Sisteme de pozitionare globala 2000, Editura Matrix Rom ;

[3]. Rus T., Aplicatii ale utilizarii observatiilor GPS in mod cinematic -

Simpozionul  National : Cadastru - Tehnologii moderne de determinare,inregistrare

si evidenta  Bucuresti 14-15 noiembrie 2002.