Yhden vastaanottimen tarkka paikannus
Mehtälä, Ismo (2012)
Mehtälä, Ismo
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2012
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201205117618
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201205117618
Tiivistelmä
Tämän insinöörityön aiheena oli tutkia Precise Point Positioning -satelliittimittaus-menetelmää, jota suomeksi voi kutsua yhden vastaanottimen tarkaksi paikannukseksi. Työssä oli kolme vaihetta: teoria, koordinaattijärjestelmät j a muunnokset sekä laskenta ja ionosfäärin vaikutuksen tutkiminen.
GNSS-järjestelmä tarkoittaa globaaleja satelliittinavigaatiojärjestelmiä. Niitä on tällä hetkellä käytössä yhdysvaltalainen GPS sekä venäläinen GLONASS. Satelliittipaikannus perustuu etäisyyksien mittaukseen satelliiteista vastaanottimeen. Maanmittauksessa käytössä olevat perusmittaustavat ovat staattinen suhteellinen, RTK-, verkko-RTK- ja VRS-mittaus. RTK-mittauksissa käytetään yhtä tukiasemaa ja verkko-RTK- ja VRS-mittauksissa tukiasemaverkkoa. Precise Point Positioning -menetelmässä ei käytetä tukiasemaa lainkaan. PPP-menetelmä perustuu tarkkoihin rata- ja kellotietoihin, joita saa esimerkiksi IGS:lta (International GNSS Service.) PPP-menetelmällä voidaan saavuttaa senttimetriluokan tarkkuus. PPP-menetelmän etuja on tukiasemista riippumattomuuden lisäksi tarvittavan laskennan vähyys. PPP-menetelmän haittapuolia ovat pitkät konvergenssiperiodit, heikko tarkkuus suhteelliseen mittaukseen verrattuna sekä liitokset paikallisiin koordinaattijärjestelmiin.
Suomessa ollaan siirtymässä vanhenevasta kartastokoordinaattijärjestelmästä EUREF-FIN-koordinaatistoon, joka on kansallinen realisaatio eurooppalaisesta ETRS89-järjestelmästä. Julkisen hallinnon suosituksissa 153 ja 154 on määritetty muunnokset KKJ:n ja EUREF-FINin välillä. Koska satelliittien tarkat rata- ja kellotiedot ovat aina ITRF-koordinaatistossa, täytyy PPP-menetelmää käytettäessä käyttää koordinaattimuunnoksia jotta päästään paikalliseen koordinaatistoon. Tähän ei ole vielä rutiinimuunnosta. Tässä työssä selvitettiin tarvittavat muunnoskaavat mittaushetken ITRF-epookista EUREF-FIN-koordinaatteihin.
Laskentaan käytettiin Metsähovin tutkimusasemalta vuosina 2000 ja 2010 kerättyä GPS-havaintodataa. Ionosfääriaktiivisuus oli korkealla vuonna 2000 ja rauhallinen vuonna 2010. Laskennassa käytettiin kanadalaista PPP Direct -palvelua, joka on vapaasti käytettävissä internetissä. Laskennassa havaittiin, että vuoden 2010 virhearvot ovat noin 20 prosenttia pienemmät kuin vuoden 2000 virhearvot.
GNSS-järjestelmä tarkoittaa globaaleja satelliittinavigaatiojärjestelmiä. Niitä on tällä hetkellä käytössä yhdysvaltalainen GPS sekä venäläinen GLONASS. Satelliittipaikannus perustuu etäisyyksien mittaukseen satelliiteista vastaanottimeen. Maanmittauksessa käytössä olevat perusmittaustavat ovat staattinen suhteellinen, RTK-, verkko-RTK- ja VRS-mittaus. RTK-mittauksissa käytetään yhtä tukiasemaa ja verkko-RTK- ja VRS-mittauksissa tukiasemaverkkoa. Precise Point Positioning -menetelmässä ei käytetä tukiasemaa lainkaan. PPP-menetelmä perustuu tarkkoihin rata- ja kellotietoihin, joita saa esimerkiksi IGS:lta (International GNSS Service.) PPP-menetelmällä voidaan saavuttaa senttimetriluokan tarkkuus. PPP-menetelmän etuja on tukiasemista riippumattomuuden lisäksi tarvittavan laskennan vähyys. PPP-menetelmän haittapuolia ovat pitkät konvergenssiperiodit, heikko tarkkuus suhteelliseen mittaukseen verrattuna sekä liitokset paikallisiin koordinaattijärjestelmiin.
Suomessa ollaan siirtymässä vanhenevasta kartastokoordinaattijärjestelmästä EUREF-FIN-koordinaatistoon, joka on kansallinen realisaatio eurooppalaisesta ETRS89-järjestelmästä. Julkisen hallinnon suosituksissa 153 ja 154 on määritetty muunnokset KKJ:n ja EUREF-FINin välillä. Koska satelliittien tarkat rata- ja kellotiedot ovat aina ITRF-koordinaatistossa, täytyy PPP-menetelmää käytettäessä käyttää koordinaattimuunnoksia jotta päästään paikalliseen koordinaatistoon. Tähän ei ole vielä rutiinimuunnosta. Tässä työssä selvitettiin tarvittavat muunnoskaavat mittaushetken ITRF-epookista EUREF-FIN-koordinaatteihin.
Laskentaan käytettiin Metsähovin tutkimusasemalta vuosina 2000 ja 2010 kerättyä GPS-havaintodataa. Ionosfääriaktiivisuus oli korkealla vuonna 2000 ja rauhallinen vuonna 2010. Laskennassa käytettiin kanadalaista PPP Direct -palvelua, joka on vapaasti käytettävissä internetissä. Laskennassa havaittiin, että vuoden 2010 virhearvot ovat noin 20 prosenttia pienemmät kuin vuoden 2000 virhearvot.