Projekti / Programi
Povečanje zanesljivosti javnih omrežij GNSS SIGNAL in 0. red
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.17.00 |
Tehnika |
Geodezija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P515 |
Naravoslovno-matematične vede |
Geodezija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.07 |
Tehniške in tehnološke vede |
Okoljsko inženirstvo |
GNSS, omrežje SIGNAL, kombinirana geodetska mreža 0. reda, zanesljivost
Raziskovalci (12)
Organizacije (2)
Povzetek
Kakovostne uradne evidence prostorskih podatkov so pomemben del državne prostorske podatkovne infrastrukture. Vsi prostorski podatki uradnih prostorskih evidenc morajo biti umeščeni v uradni državni geodetski referenčni oz. koordinatni sistem, v njem pa se izvajajo tudi geodetske meritve. Državni geodetski referenčni sistem je sestavljen iz horizontalne in vertikalne komponente.
Trenutno realizacijo horizontalnega dela državnega terestričnega koordinatnega sistema predstavlja državno omrežje SIGNAL (Slovenija-Geodezija-NAvigacija-Lokacija), ki ga sestavlja šestnajst stalno delujočih postaj GNSS (Global Navigation Satellite System; v nadaljevanju referenčnih postaj). Obenem je omrežje SIGNAL tudi uporabniško omrežje, kar pomeni, da je z njegovim delovanjem zagotovljena navezava na državni terestrični koordinatni sistem za množične uporabnike, ki z njegovo pomočjo določajo natančne položaje objektov in pojavov na površju Zemlje. Omrežje deluje od leta 2000. Uporabniki pridobivajo podatke omrežja SIGNAL tako v realnem času kot tudi v postopku naknadne obdelave opazovanj. Navezava v realnem času je omogočena s posredovanjem opazovanj posamezne referenčne postaje oziroma z uporabo mrežnih produktov VRS (Virtual Reference Station) in MAC (Master-Auxiliary Concept). Za postopek naknadne obdelave opazovanj uporabniki naročajo datoteke RINEX, ki so shranjene v arhivu RINEX datotek omrežja SIGNAL. V primerjavi z izmero v realnem času zagotavlja naknadna obdelava opazovanj praviloma boljšo natančnost koordinat, uporabnikom pa omogoča določitev koordinat tudi v primeru, ko na terenu ni bilo možno dostopati do produktov in storitev omrežja SIGNAL v realnem času.
V okviru posodobitve državne prostorske podatkovne infrastrukture je bila pred kratkim vzpostavljena še geodetska mreža 0. reda, ki prav tako predstavlja realizacijo državnega geodetskega referenčnega sistema in sicer tako za horizontalno, kot vertikalno komponento. Del mreže 0. reda je tudi omrežje 0. reda, ki ga sestavlja šest referenčnih postaj GNSS s funkcijo spremljanja dinamike deformacij koordinatnega sistema (»geodetski observatorij«), medtem ko omrežje SIGNAL ohranja status uporabniškega omrežja. Omrežje 0. reda nam služi tudi za kontrolo omrežja SIGNAL.
Glede na namen obeh omrežij je jasno, da mora biti delovanje omrežij kar se da nemoteno, zagotavljati pa morata opazovanja, storitve in produkte najvišje kakovosti. V realnosti se seveda pojavljajo številne težave v delovanju obeh omrežij, zato popolnoma nemotenega delovanja omrežij SIGNAL in 0. red ter dostopa do produktov omrežja SIGNAL v praksi ni mogoče zagotoviti.
Razlogi za nedostopnost omrežja oziroma motnje v njegovem delovanju so različni, nekateri so predvidljivi (nadgradnja strojne ali programske opreme), drugi ne (odpoved strojne opreme, napake v delovanju strojne, telekomunikacijske in programske opreme omrežja). V omrežju SIGNAL se poleg težav v delovanju pojavljajo še težave individualnih uporabnikov in težave uporabnikov, ki niso neposredno povezane z omrežjem SIGNAL, a vseeno vplivajo na kakovost določitve položaja.
Izhodišče projekta predstavljajo torej težave omrežja SIGNAL in 0. red:
težave v samem delovanju omrežja SIGNAL (npr. težave na področju strojne in programske opreme, težave na področju kakovosti različnih produktov omrežja),
težave individualnih uporabnikov omrežja SIGNAL (npr. težave pri povezavi z omrežjem, neustrezne nastavitve instrumenta GNSS),
težave, ki niso neposredno povezane z omrežjem SIGNAL (npr. napačno izvajanje izmere GNSS, napake v postopku naknadne obdelave opazovanj, nepravilno delovanje instrumenta GNSS), vendar uporabniki omrežja najprej pomislijo na napako omrežja
težave v samem delovanju omrežja 0. reda (npr. težave na področju strojne in programske opreme, težave na področju kakovosti produktov).
V okviru projekta bo najprej narejen pregled stanja na področju delovanja omrežij SIGNAL in 0. red. Zato bosta najprej narejeni:
analiza tehničnih problemov pri delova
Pomen za razvoj znanosti
Omrežji SIGNAL in kombinirana mreža 0. reda predstavljata temeljno geoinformacijsko infrastrukturo. Uporabnikom omogočata povezavo z državnim horizontalnim referenčnim sistemom (GNSS meritve) in določitev visokokakovostnih koordinat točk v globalnih koordinatnih sistemih (ITRS, ETRS, WGS 84). Omrežje 0. reda sledi svetovnim smernicam o izgradnji kombiniranih geodetskih mrež. Na taki mreži sta združeni horizontalna in vertikalna komponenta državnega, lahko pa tudi kontinentalnega ali globalnega koordinatnega sistema. Kombinirana geodetska mreža omogoča izvedbo vseh razpoložljivih geodetskih opazovanj in vzpostavitev povezave med geometričnimi višinami, določenimi na osnovi GNSS in fizikalno opredeljenimi višinami, ki upoštevajo težnost Zemlje (nivelman in gravimetrične meritve). Predstavlja pomembno ogrodje za določitev državne višinske referenčne ploskve oziroma omogoča povezavo geoida (kvazigeoida) z novim višinskim koordinatnim sistemom. Ker smo v Sloveniji trenutno v procesu izdelave nove realizacije modela geoida na kopnem in tudi na morju, je pravilno delovanje omrežij, ki predstavljajo referenčno osnovo, odločilnega pomena.
Ker obe omrežji predstavljata realizacijo horizontalnega koordinatnega sistema v Sloveniji omogočata tudi dolgoročno spremljanje geodinamike na tem območju, kar nam lahko poda smernice za uvedbo novih realizacij državnega referenčnega sistema oz. omogoči oceno primernosti uvedbe dinamičnega koordinatnega sistema, ki v svetovnih znanstvenih krogih pridobiva na veljavi.
Tehnološki razvoj omogoča pojavljanje vse številnejših senzorjev. Za geodezijo so pomembni predvsem tisti, ki omogočajo pridobitev podatka o položaju, posamezne komponente položaja ali pa z različnimi postopki obdelave omogočajo pridobitev podatka o položaju. Povezovanje različnih senzorjev v nalogah določanja položaja, tako da ohranimo prednosti posameznega in hkrati odpravimo ali zmanjšamo njihove pomanjkljivosti, je danes eden večjih raziskovalnih in tehnoloških izzivov v geodeziji. Bolj kakovostno delovanje obeh omrežij bo omogočilo večjo možnost povezovanja z drugimi okoljskimi omrežji, ki so vzpostavljena za spremljanje in preučevanje Zemlje kot planeta, njegovega površja, notranjosti, hidrosfere in atmosfere, ter njenih dinamičnih procesov skozi njene fizikalne in kemijske lastnosti. Takšne raziskave postajajo vse bolj pomembne pri obvladovanju tveganja naravnih nesreč in človeško pogojenih onesnaževanj.
Z uporabo omrežja SIGNAL v vsakdanji geodetski izmeri se tehnologija GNSS ponuja kot način določanja nadmorskih višin točk s postopkom GNSS-višinomerstva. Elipsoidne višine, določene s tehnologijo GNSS so geometrijske količine in se nanašajo na ploskev elipsoida in teh ni možno uporabiti v geodetski praksi, niti v vsakdanjem življenju, saj to niso višine v težnostnem polju Zemlje. Elipsoidne (h) in nadmorske višine (H) povezuje enačba h = H + N, pri čemer je N geoidna višina. Če nam je znana geoidna višina (interpolirana iz geoidnega modela), lahko pridemo do nadmorske višine v točki, kjer so opravljene samo meritve GNSS. Metoda je lahko učinkovita samo v primeru, ko imamo na razpolago model geoida v natančnosti, ki je primerljiva z natančnostjo določitve elipsoidnih višin. Slovenija bo s skorajšnjo z uvedbo višinskega dela vertikalne sestavine državnega prostorskega koordinatnega sistema objavila tudi novi model geoida, iz katerega bo možno določiti geoidno višino s centimetrsko natančnostjo. Na ta način bo natančnost določitve nadmorske višine odvisna predvsem od zanesljivo določene elipsoidne višine s tehnologijo GNSS.
Opazovanja iz omrežja SIGNAL so izhodišče nadaljnjih raziskav ne le v geodeziji, ampak tudi v drugih strokah. V geodeziji opazovanja GNSS primarno služijo za določitev položaja objekta v globalnem koordinatnem sistemu. To pomeni, da nam omrežje služi kot ogrodje za določitev koordinat objektov z enako kakovostjo ne glede na to, kje se nahajamo. Omrežje SIGNAL je ključen dejavnik prostorske umestitve n
Pomen za razvoj Slovenije
Omrežji SIGNAL in kombinirana mreža 0. reda sta javni omrežji z odprtimi podatki javnega sektorja. Hkrati sta obe omrežji temeljna državna geoinformacijska infrastruktura. Geodetska uprava RS je uvedla lastne storitve dostopa do podatkov omrežja SIGNAL v realnem času za končne uporabnike, ki so plačljive. S tem želijo pridobiti sredstva za redno vzdrževanje, nadgradnjo in razvoj omrežja ter storitev uporabnikom. Omrežje SIGNAL ima blizu 300 uporabnikov predvsem s področja gospodarstva, ki je med njimi zastopano pretežno z geodetskimi in komunalnimi podjetji. Uporabniki omrežje uporabljajo po več ur dnevno. Pri tem izvajajo storitve (tj. izmero) za stranke, ki so lahko fizične osebe ali pravni subjekti. Za fizične osebe izvajajo meritve oz. storitve v zemljiškem katastru in katastru stavb. Za pravne osebe izvajajo izmere za potrebe evidentiranja, tržnih transakcij, inženirskih projektov in izvajanja investicij v nepremičnine ter gospodarsko javno infrastrukturo.
Omrežje mora delovati samodejno, brez prekinitev, 365/24/7. V primeru višje sile ali napake na omrežju se te odpravljajo bodisi samodejno ali preko centra Službe za GNSS, ki deluje ob delavnikih med 7.00 in 15.00 uro. Cilj projekta je povečanje zanesljivosti delovanja omrežja, kar za uporabnike v gospodatsrvu pomeni manjše tveganje za nepredvidene stroške, ki jih imajo v primeru nedelovanja mreže ali posamezne permanentne postaje.
Meritve z omrežjem izvajajo tudi uporabniki drugih strok, kot npr. prostorskega planiranja, hidrologije vodnih teles in zemljišč, pomorske hidrografije za izmero in kartiranje morja, gradbeništva, kulturne dediščine, letalstva, pomorstva, cestnega in železniškega prometa, vojske, zaščite in reševanja. Izvajajo se tudi lokacijsko podprte geostoritve. V kmetijstvu se meritve lahko uporabljajo za optimalno navigacijo kmetijske mehanizacije pri obdelavi zemlje. V javni upravi omrežje uporabljajo posamezni operativni deli ministrstev in agencij, predvsem pa Geodetska uprava RS na področju vzdrževanja podatkov o državnem koordinatnem sistemu, nepremičninah, topografiji in gospodarski javni infrastrukturi.
Natančno določanje položaja z GNSS ima izjemen prihodnji potencial tudi v storitvah pametne specializacije, še posebej na področjih pametnih mest in skupnosti, pametnih zgradb, krožnega gospodarstva, energetike, mobilnosti, transporta in logistike, kakovosti urbanega bivanja in varnosti. S prihodom novih tehnologij v avtomobilski industriji bo lokacija centimetrske natančnosti v realnem času pomembna tudi za navigacijo samovozečih avtomobilov. Vse nove tehnologije, vključno z določanjem položaja z GNSS so pomembne tudi za storitve zagonskih IT podjetij. Svetovni trend uporabe se je že pomaknil s 100- in 10-metrske natančnosti na natančnost 1 metra, ter bo šel naprej v natančnost prostorskih podatkov in lokacijskih storitev v domeno centimetrske natančnosti v realnem času.
Poseben moment uporabe omrežja SIGNAL je mednarodna izmenljivost podatkov. Omrežje SIGNAL vključuje tudi avstrijske, hrvaške in madžarske obmejne postaje, prav tako pa SIGNAL recipročno prispeva svoje postaje v omrežja teh treh držav (APOS, CROPOS, GNSSnet.hu). S tem omogoča gospodarskim subjektom vseh držav meritve v obmejnem pasu in izmenjavo podatkov, poleg tega pa zmanjšuje negotovost v primeru meritev, ko ena izmed postaj preneha delovati, saj jo nadomestijo sosednje, lahko tudi omenjene tuje postaje.
Omrežje SIGNAL je bilo vzpostavljeno kot nova tehnologija določanja položaja v realnem času, ki je imela za uporabnike in svetovna gospodarstva prelomen pomen zaradi hitrejšega, natančnejšega in enostavnejšega določanja položaja v skupnem svetovnem oz. evropskem koordinatnem sistemu, katerega različico je na svojem ozemlju vzpostavila tudi Slovenija (oz. Geodetska uprava RS v njenem imenu). Posredni in neposredni učinki na gospodarstvo so pri tem finančni, časovni, organizacijski, tehnološki. Meritve so digitalne in se samodejno preračunavajo v koordinate v realnem čas
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2018,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2018,
zaključno poročilo
