Błędy pomiaru w module wyrównanie ścisłe osnów 3D GNSS
Błędy pomiaru w module Wyrównanie ścisłe osnów 3D i GNSS
| Błędy pomiaru | |
|---|---|
| Kategorie | Moduły obliczeniowe |
| Ścieżka w programie | Obliczenia -> Wyrównanie ścisłe osnów 3D i GNSS |
| Powiązania | |
| Wyrównanie swobodne | |
| Import wektorów GNSS z programu GNSS Solutions | |
| Import wektorów z programu GEONET | |
| Import danych z instrumentów Leica | |
| Import wektorów GNSS z programu GNSS Solutions | |
Przed wyrównaniem deklarujemy spodziewane wartości błędów obserwacji, ich dobór zależy od użytego sprzętu i technik pomiarowych. Prawidłowy dobór wartości błędów tj. zbliżonych do rzeczywistych, ma duży wpływ na ocenę wyrównania. Zestaw możliwych do zadeklarowania błędów pokazano na rysunku.
W przypadku danych wektorów GNSS, wczytanie pliku z danymi oznacza uwzględnienie pełnej macierzy błędów, które najczęściej są zapisane w tym pliku. Jeśli przyrosty dX, dY, dZ od punktu do punktu wpisujemy ręcznie, to powinniśmy też uzupełnić przynajmniej główną przekątną macierzy błędów, wpisując kwadraty błędów przyrostów współrzędnych.
Zestawy błędów możemy grupować pod własnymi nazwami i wczytywać w zależności od potrzeb (np. używając różnych instrumentów pomiarowych deklarujemy różne wartości błędów).
Mamy możliwość usunięcia wszystkich błędów obserwacji z danej zakładki (pod prawym klawiszem myszki).
Jak uzyskać m0=1
Jeśli dane były kompletne i zestawiony układ równań obserwacyjnych udało się rozwiązać, to uzyskujemy informację o zakończeniu procesu wyrównania i uzyskanej wartości błędu m0. Program, w trakcie wyrównania, automatycznie wykonuje niezbędną ilość iteracji analizując przyrosty wyznaczanych współrzędnych – jeśli ich przyrosty są mniejsze od założonej wartości, to proces obliczeniowy jest kończony. Oczywiście zakończenie wyrównania nie musi świadczyć o tym, że uzyskaliśmy prawidłową wartość błędu typowego spostrzeżenia m0. Dokładniejszy opis rezultatów wyrównania uzyskamy zapisując raport. Pod przyciskiem oznaczonym kartką z czerwonym pytajnikiem znajdziemy możliwość zaznaczania informacji, które mają trafić do raportu.
Raport tworzymy, tak jak w innych modułach, używając przycisku z kartką. Dokument przeglądamy w bazie raportów C-Geo. Możemy prześledzić przebieg procesu iteracyjnego oraz zapoznać się z globalnym testem statystycznym poprawności przyjęcia błędów średnich, na poziomie istotności 95.0%. W ten sposób możemy jasno stwierdzić, czy uzyskana wartość np. m0=1.2260635 jest zgodna z hipotezą, że m0=1 czy też nie. W raporcie oprócz wyznaczenia m0 (który dotyczy całej sieci) wprowadzono również jego odpowiedniki w zakresie każdego rodzaju obserwacji (lokalne estymatory wariancji). Oznacza to, iż użytkownik w łatwy sposób może ocenić dla którego rodzaju obserwacji (kąty, kierunki, odległości, wektory itp.) wprowadzono właściwe błędy, a dla którego nie. W przypadku lokalnych estymatorów także dążymy do uzyskania wartości zbliżonej do jedynki.
Jeśli hipoteza została odrzucona, to powinniśmy na nowo oszacować błędy pomiarów przyjęte do wyrównania, odrzucić te obserwacje, które mają zbyt duży błąd po wyrównaniu, wreszcie uzupełnić konstrukcję sieci o nowe obserwacje, wzmacniające wyznaczenie niektórych punktów (najsłabiej wyznaczonych). Poza obserwowaniem wartości m0 powinniśmy przejrzeć obserwacje, poprawki do nich i błędy poprawek. Pomaga nam w tym kolumna znajdująca się w zakładkach z obserwacjami, wyświetlająca stosunek v/mv. Jeśli poprawka jest większa od trzykrotnej wartości błędu to komórka oznaczana jest na czerwono i jest to ostrzeżenie dla użytkownika. Przy wykorzystaniu obserwacji GNSS może się zdarzyć, że wartość m0 będzie zdecydowanie niższa niż jeden ponieważ wartość m0 wskazuje nam jak pasują do siebie pomiary. Przykładowo punkty pomierzono dwukrotnie i okazało się, że lepiej pasują do siebie niż wynika to z przyjętych błędów pomiarów. Współczynnik m0 można wtedy zwiększyć ustawiając mniejsze błędy centrowania albo w oknie błędów wpisać m0 a priori dla GNSS np. 0.5. Jeśli nie znamy błędów GNSS albo chcemy je zmienić, to kasujemy wprowadzone błędy wektorów w zakładce Wektory GNSS i wpisujemy własne. Dla metody RTN błąd stały może wynosić 0.010 m, a błąd systematyczny wektora to wartość rzędu 0.002-0.005 m/km. Co można w opisanej wyżej sytuacji zmieniać pokazuje rysunek:
W ocenie wyrównania pomaga Rysunek sieci po wyrównaniu, wraz elipsami błędów, możliwością umieszczania wybranych typów obserwacji na mapie C-Geo, a także eksportu rysunku do innych formatów, np. SHP, GML. Szkic sieci zintegrowano z tabelami obserwacji, wybranie na rysunku odcinka wskazuje jego rekord w tabeli danych wyrównania.
Użytkownik powinien prześledzić proces wyrównania na przykładach zapisanych w podfolderze bin programu C-Geo. Są to zapisane zadania modułu o nazwach: demo1, demo2, demo3 zawierające 3 sieci z obserwacjami:
- kątowymi/liniowymi/GNSS
- kierunkowymi/kątowymi/liniowymi/przewyższeniami
- kierunkowymi/kątowymi/liniowymi
Co do metodyki wyrównania to istotne znaczenie ma sposób redukcji obserwacji satelitarnych, które przedstawiane są w postaci wektora przestrzennego w układzie geocentrycznym. W wyniku analiz zdecydowano, iż najlepszym rozwiązaniem będzie transformacja wektora [dX dY dZ] wraz z jego pełną macierzą wariancyjno-kowariancyjną na wektor 2D [dN dE] w wybranym od- wzorowaniu kartograficznym z wykorzystaniem ścisłych zależności funkcyjnych i przewyższenie zredukowane w oparciu o opublikowany przez GUGiK model geoidy niwelacyjnej 2001.
W wyrównaniu 2D i 3D aby redukcje były przeprowadzone należy wprowadzić wysokość przynajmniej jednego punktu. Jeśli więcej niż jeden punkt ( najlepiej wszystkie) będzie miał wysokość, to każdy bok będzie miał wyliczaną korekcję indywidualnie (ważne przy zakładaniu precyzyjnych osnów na terenach o dużych przewyższeniach – zapory). W przypadku wektorów GNSS nie można korzystać z wyliczonych wysokości średnich, ponieważ wektor jest przestrzenny i to w układzie geocentrycznym, a nie topocentrycznym. W takim razie zwykłe klasyczne wyrównanie płaskie bez pomiarów satelitarnych, kiedy dane punktów dowiązania otrzymujemy z ODGiK w postaci nr, x, y, mp (lub podobnie), należy wzbogacić przynajmniej dla jednego punktu o praw- dziwą wysokość terenową. Algorytm zadziała wtedy tak, jak w starym module, gdzie taka jedna złota wysokość była wpisywana w opcjach programu.
Przeprowadzane badania testowe wykazały, iż różnice między przyjętym podejściem, a wyrównaniem przeprowadzonym w układzie geocentrycznym (np. w uznanym programie Move3) są z punktu widzenia praktycznego zaniedbywalne (poniżej 1mm). Metoda ta jest również wygodniejsza z punktu widzenia użytkownika, który nie musi dysponować danymi, które byłyby niezbędne dla potrzeb wyrównania w układzie geocentrycznym.
Przykład wyrównania osnowy z wektorami pomierzonymi statycznie
Przykład wyrównania osnowy z punktami mierzonymi RTN oraz tachimetrycznie
