Projekti / Programi
Razvoj metodologije in sistema verifikacije referenčnih omrežij in postaj GNSS
| 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, stalno delujoča postaja GNSS, omrežje stalno delujočih postaj GNSS, koordinatni sistem, zanesljivost
Raziskovalci (11)
Organizacije (2)
Povzetek
V Sloveniji se morajo po Zakonu o evidentiranju nepremičnin iz leta 2008 vsi postopki v povezavi z evidentiranjem nepremičnin voditi v novem državnem koordinatnem sistemu ETRS89/TM oziroma D96/TM. Realizacijo državnega koordinatnega sistema pa predstavljata omrežje stalno delujočih (referenčnih) postaj GNSS SIGNAL (Slovenija-Geodezija-NAvigacija-Lokacija) in mreža številnih pasivnih točk GNSS EUREF na območju cele Slovenije. Omrežje SIGNAL deluje že od leta 2001 in ga sestavlja 16 stalno delujočih postaj na območju Slovenije, v samo omrežje pa so, za večjo kakovost storitev na mejnih območij Slovenije, vključene tudi obmejne postaje vseh štirih sosednjih držav. V letu 2016 je bila vzpostavljena tudi kombinirana mreža 0. reda, ki pa trenutno še ne nastopa neposredno pri izgradnji referenčnega sestava Slovenije.
Omrežje SIGNAL realizira državni koordinatni sistem, a ker je omrežje tudi uporabniško omrežje, predstavlja najenostavnejšo in najhitrejšo navezavo na državni koordinatni sistem. Uporabniki lahko preko omrežja SIGNAL določijo koordinate novim točkam v državnem koordinatnem sistemu, tako v realnem času kot tudi z naknadno obdelavo. Navezava v realnem času je možna neprekinjeno (365/24/7), s posredovanjem opazovanj posamezne stalno delujoče postaje GNSS (postopek RTK – angl. Real Time Kinematic) ali preko principa mrežnih storitev (VRS – angl. Virtual Reference Station in MAC – angl. Master-Auxiliary Concept). V primeru naknadne obdelave lahko uporabniki preko spletnega portala omrežja pridobijo datoteke RINEX točk omrežja in tudi datoteke RINEX poljubno izbranih točk VRS. V splošnem je določitev koordinat z naknadno obdelavo višje kakovosti kot določitev v realnem času, po drugi strani pa omrežje s podatki za naknadno obdelavo zagotavlja možnost določitve položaja tudi v primeru, ko pri terenskem delu ni možno dostopa do omrežja.
Pridobljeni prostorski podatki na osnovi omrežja SIGNAL so določeni kakovostno v državnem koordinatnem sistemu, neodvisno od lokacije in časa. Pogoji za to so ustrezen nadzor nad neprestanim delovanjem vseh postaj in omrežja, ustrezna metodologija distribucije podatkov, kakor tudi ustrezno določene koordinate postaj v državnem koordinatnem sistemu, ki se kontrolirajo v skoraj realnem času. Kakovostno določeni prostorski podatki, predvsem uradne evidence prostorskih podatkov, ki so vse predstavljene v enotnem koordinatnem sistemu, predstavljajo osnovni pogoj za kakovostno prostorsko politiko države.
Vendar pa v Sloveniji stalno delujoče postaje omrežja SIGNAL in mreže 0. reda niso edine stalno delujoče postaje GNSS. V nalogah evidentiranja nepremičnin in drugih nalogah se v Sloveniji v zasebnem sektorju uporabljajo tudi stalno delujoče referenčne postaje, omrežja stalnih postaj GNSS ali tudi geodetske točke, ki so del t. i. pasivnih omrežij postaj GNSS, ki niso del državnih omrežij GNSS. Gre za postaje, omrežja in geodetske točke zasebnih podjetij, s katerimi le-ti določujejo koordinate z ustrezno relativno natančnostjo, vprašanje pa je, ali tudi ustrezno kakovostno v državnem koordinatnem sistemu. Po nam znanem stanju v Sloveniji se zasebna omrežja in postaje GNSS vzpostavljajo v odvisnosti od potreb zasebnega sektorja, brez vnaprej določenih postopkov in kriterijev za zagotavljanje kakovostne povezave z državnim koordinatnim sistemom. Kakšna je kakovost določenih koordinat teh postaj in omrežij in kakšna je njihova skladnost z državnim koordinatnim sistemom, lahko trenutno samo ugibamo. Zaradi nepoznavanja situacije lahko tudi samo ugibamo, ali so pri vseh upravljalcih zasebnih postaj in omrežij postopki zagotovitve kakovosti in zanesljivosti enaki in na ustreznem nivoju. To pomeni, da Geodetska uprava RS nima nadzora niti nad kakovostjo oz. usklajenostjo koordinat postaj (omrežij) ter posledično tudi ne nad kakovostjo določitve v državnem koordinatnem sistemu.
Glede na to, da so prostorski podatki uporabni le, če so kakovostno umeščeni v enoten koordinatni sistem, je edino smiselno, da mora
Pomen za razvoj znanosti
Definiranje, vzpostavitev in vzdrževanje državnih koordinatnih sistemov po Evropi usmerja pod-komisija EUREF - 1.3 Regionalni referenčni sestavi (angl. Regional Reference Frames), Komisije 1 Referenčni sestavi (angl. Reference Frames), Mednarodnega znanstvenega združenja za geodezijo IAG (angl. International Association of Geodesy), katere cilj je zagotoviti pogoje za kar se da kakovostno določanje položaja v tri-razsežnem prostoru. V kontekst pristojnosti pod-komisije EUREF lahko umestimo tudi pregledno uporabo storitev zasebnih stalnih postaj ali omrežij GNSS, vključno z nadzorom nad njihovim delovanjem. Cilj tovrstne znanstvene podpore na globalnem nivoju je vzpostavitev pogojev, infrastrukture in aktivnosti za pridobivanje prostorsko opredeljenih podatkov o stanju in dogajanju v prostoru. Velika večina človekovih aktivnosti poteka v fizičnem prostoru. Za ustrezno obvladovanje prostora pa so nujni kakovostni prostorski podatki.
Omrežja postaj GNSS, ne glede na to, ali gre za javna ali zasebna omrežja, predstavljajo danes temeljno infrastrukturo za pridobivanje prostorsko opredeljenih podatkov. Uporabnikom omogočajo dokaj enostavno in kakovostno določitev koordinat v državnem in globalnih terestričnih koordinatnih sistemih. V Sloveniji imamo dve državni omrežji GNSS, omrežje SIGNAL in kombinirano geodetsko mrežo 0. reda. Obe omrežji predstavljata realizacijo horizontalnega koordinatnega sistema v Sloveniji. Ker sta obe omrežji stalno delujoči omrežji omogočata neprekinjeno spremljanje stanja državnega koordinatnega sistema ter tudi neprekinjeno spremljanje številnih dejavnikov, ki vplivajo na njegovo stanje. Poleg teh omrežij pa imamo v Sloveniji več kot deset zasebnih stalno delujočih postaj in vsaj eno zasebno omrežje. Za praktično uporabo tehnologije GNSS je smiselna povezava vseh omrežij in postaj v enotno kakovostno vzpostavljeno omrežje (organizirano v hierarhičnem smislu), ki bo omogočala ustrezno kakovost pozicioniranja na celotnem državnem ozemlju.
Eden od treh temeljnih stebrov geodezije je določanje geometrije Zemlje oziroma njenega površja in njenih časovnih sprememb. Takšna obravnava Zemlje zahteva obravnavo telesa Zemlje kot deformabilnega telesa, ki je obremenjeno z globalnim, regionalnim, kot tudi lokalnim geodinamičnim dogajanjem. Slovenija leži na geološko, tektonsko in seizmično zelo zanimivem delu Evrazijske tektonske plošče. Ozemlje leži na območju stika Jadranske plošče, Alp, Dinaridov in Panonske nižine. Geodinamika tega območja je izjemno zapletena in modeliranje tega dogajanja predstavlja enega izmed večjih izzivi na področju tektonike in geologije.
Geodinamika je med številnimi dejavniki, ki vplivajo na stanje državnega koordinatnega sistema na dolgi rok, najpomembnejša. Zasebne postaje in omrežja GNSS imajo tako v spremljanju geodinamike oziroma geokinematike pomembno vlogo, saj omogočajo pridobivanje podatkov o geokinematiki na večjem številu lokacij, tudi izven lokacij postaj državnih omrežij GNSS. Pri tem je seveda nujno, da so zasebne postaje vzpostavljene v skladu z zahtevami za tovrstne raziskave. Osnova za oceno geokinematičnega dogajanja na posamezni lokaciji je časovna vrsta koordinat. Rezultati analiz časovnih vrst bodo v bodoče ključni pri ocenah geodinamičnega dogajanja v povezati z raziskavami tektonike, prav tako pa tudi pri odločitvah glede morebitne uvedbe časovno odvisnega državnega koordinatnega sistema. Poleg uporabnosti podatkov o geodinamiki oziroma geokinematiki v ozko geodetskih nalogah bodo rezultati uporabni tako uporabni tudi na področju raziskav tektonskega dogajanja ter vzpostavitve tektonskih modelov, ki so eden od ključnih modelov pri ocenjevanju potresne ogroženosti območja.
Eden od produktov pri obdelavi opazovanj stalnih postaj GNSS je tudi ocena troposferske refrakcije, ki omogoča proučevanje prostorske in časovne razporeditve vodne pare v plasti troposfere in je lahko pomemben vhodni podatek v meteorološke modele za napovedovanje vremena. Omrežje stano delujo
Pomen za razvoj Slovenije
Vzpostavljanje regionalnih in državnih omrežij stalnih postaj GNSS je na prehodu v novo tisočletje predstavljalo novo prelomnico v merjenju in opisovanju prostora. Omrežja so v prvi vrsti omogočala hitro in zanesljivo georeferenciranje objektov v prostoru s homogeno natančnostjo, ne glede na lokacijo meritev. Zaradi hitrejše izvedbe terenskega dela so izvajalci lahko prilagodili organizacijo dela tako, da so lahko prihranili na času izvedbe storitev, kar je imelo za posledico pozitivne gospodarske in finančne učinke. Vendar je narava metode izmere GNSS (še prej pa le GPS), to je relativno določanje položaja, zahtevala od uporabnikov tudi velik finančni vložek. Sprva so morali uporabniki razpolagati z vsaj dvema instrumentoma, da so lahko izvajali izmero ustrezne kakovosti. Da bi prihranili na stroških nakupa dveh instrumentov se je porodila ideja vzpostavitve stalnih postaj GNSS, ki so nadomestile enega od dveh potrebnih instrumentov za izvedbo izmere. Kasneje so stalne postaje začeli povezovati v omrežja, ki so sprva v večini nastajala pod okriljem posameznih držav. V Sloveniji smo državno omrežje SIGNAL začeli vzpostavljati leta 2000, operativno pa je začelo delovati leta 2006. V letu 2016 je začela delovati tudi kombinirana geodetska mreža oz. t. i. mreža 0. reda, katere del je tudi omrežje postaj GNSS. To omrežje uporabnikom ni direktno dostopno. Vzpostavljeno je kot omrežje, ki je nadrejeno omrežju SIGNAL in ima za eno od nalog spremljanje kakovosti delovanja omrežja SIGNAL. To pomeni, da so uporabnikom omrežja SIGNAL na voljo zanesljivi podatki in storitve, za določitev položaja v državnem referenčnem koordinatnem sistemu za kakovostno opravljanje storitev v različnih gospodarskih panogah.
Medtem ko sta omrežji SIGNAL in 0. red v lasti države, so ostale stalne postaje in omrežja GNSS v lasti zasebnih gospodarskih družb. V preteklosti so jih vzpostavili pretežno za uporabo v geodeziji. Nekateri zasebniki so stalne postaje vzpostavili že pred začetkom delovanja državnega omrežja oziroma v času, ko so sicer že delovale stalne postaje državnega omrežja GNSS, vendar niso bile povezane v omrežje. V veliko primerih so jih vzpostavili zaradi prevelike oddaljenosti od stalnih postaj državnega omrežja, saj za doseganje visoke kakovosti določitve položaja velja pravilo, da lahko izmero izvajamo na oddaljenosti do 15 km od referenčne postaje. V bližnji preteklosti, ko je že operativno delovalo omrežje SIGNAL, so se razlogi za postavitev zasebnih stalnih postaj ali omrežij spremenili. V večini so izhajali iz problematike pokritosti s signalom mobilne telefonije, preko katerega v omrežje SIGNAL poteka pretok podatkov za izvedbo izmere v realnem času. Na nekaterih območjih v Sloveniji je bila namreč izvedba izmere v realnem času otežena ali onemogočena, zato so pri zasebnih postajah zagotavljali prenos podatkov v realnem času po radijski povezavi.
Kakovostna vzpostavitev postaj in pregledno vodenje podatkov o njih (tudi glede možnosti pretoka podatkov v realnem času) v državnih evidencah bosta vplivala na tako na lastnike in upravljavce zasebnih stalnih postaj/omrežij kot tudi na njihove uporabnike. Na območjih, kjer je zaradi težav s pretokom podatkov po mobilnem omrežju danes še vedno delo oteženo, bodo lahko uporabniki koristili storitve zasebnih postaj s pomočjo prenosa podatkov po radijski povezavi.
Prenos znanja in storitev bo potekal tako na nivoju različnih gospodarskih akterjev. Zato je pomembno, da tekom projekta vzpostavimo metodologijo, ki bo uporabnikom storitev zasebnih stalnih postaj in omrežij omogočila kakovostno geodetsko izmero. Podatki morajo biti skladni z državnim referenčnim koordinatnim sistemom oziroma novo pridobljeni podatki ne smejo vplivati na lokalno geometrijo referenčnega koordinatnega sistema. Zato je nadzor nad vzpostavitvijo in delovanjem zasebnih stalnih postaj/omrežij in vzpostavitev evidence o njihovih meta-podatkih ključnega pomena za kakovostno delovanje akterjev v gospodarstvu.
Povečanje zaneslj
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2019,
2020
