 |
|
|
|
GISáček |
|
|
|
Dostupnost signálu GPS s ohledem na konfiguraci terénu David Vojtek Abstrakt Předmětem prezentace je popis realizace diplomové práce na téma "Dostupnost signálu GPS s ohledem na konfiguraci terénu". Důraz je kladen především na popis samotného řešení a to především samotné analýzy viditelnost. V první části příspěvku jsou popsány důvody vzniku této diplomové práce a její zadání. Další část je věnována popisu tvorby digitálního modelu terénu (DMT) a výpočtu polohy družic. Dále následuje popis algoritmus analýzy viditelnosti a v poslední části jsou přehledně popsané výsledky a závěry, ke kterým se došlo při realizaci projektuÚvod V dnešní době je rozšířeno používání technologie GPS (Globálních polohových systému). Kvalita výsledků měření pomoci GPS je dána, mimo jiné, počtem viditelných družic (minimálně 4 družice). Některá měření, při nichž jde například o docílení určité přesnosti v zastavěné oblasti, je nutné připravit dopředu. Jde především o zjištění zda-li bude v danou dobu dostupný potřebný počet družic. Dnes jsou k dispozici běžné nástroje pro predikci polohy družic, bohužel tyto nástroje pro předpověď nezohledňují konfiguraci terénu, která muže velmi výrazně zredukovat počet viditelných družic. Popisovaný projekt se zabývá návrhem postupu, který by nedostatky, dnes existujících plánovacích nástrojů, uměl odstranit s využitím analýz viditelnosti a DMT.Zadání diplomové práce zní takto:
Pojmy V prezentaci jsou použity termíny jejichž význam je dále vysvětlen. Družice systému GPS vysílají navigační zprávy. Obsahem navigačních zpráv je mimo jiné také almanach a efemeridy. Efemeridy - parametry oběžných drah. Každá družice vysílá jen vlastní efemeridy. Na základě efemerid se stanovuje poloha družic při výpočtu polohy přijímače GPS. Almanach - obsahuje část efemerid všech družic systému GPS. Výpočet polohy družic na základě parametru almanachu je méně přesná. Precizní efemeridy - jsou počítány ze zpětnou platnosti. Nejde již o parametry, ale přímo o spočtenou polohu družic ve velmi malých časových intervalech. Z výše uvedených jsou nejpřesnější. Zdroje dat
Tvorba DMT a 3D modelu zástavby Přesto, že v zadání projektu jsou určeny jako zdroje, pro tvorbu DMT a modelu zástavby, mapa Ostravy 1:10000 a část katastrální mapy Ostravy, byla zvolena jako zdroj dat SMO5, která obsahuje jak vrstevnice v kroku 2m tak zjednodušenou katastrální mapu. Volbou tohoto zdroje byl odstraněn zák ladní problém s dvěma různými měřítky původních zdrojů, a relativně malý krok vrstevnic v mapě Ostravy 1:10000. Mapy jsou v souřadném systému S-JTSK.Pří tvorbě DTM a 3D modelu terénu se postupovalo v těchto krocích.
Výpočet polohy družic GPS Poloha družic se vypočítává na základě Keplerových zákonů. Keplerovy zákony nezohledňují působení různých vnějších činitelů (např. tzv. slunečního větru, přitažlivost měsíce a mnoha dalších), proto jsou zavedeny korekční členy. Stanovování polohy v systému GPS je založeno na souř adném systému WGS-84Při výpočtu polohy družic se postupuje v těchto základních krocích:
Transformace S-JTSK do WGS-84 DMT a 3D model zástavby je v souřadném systému S-JTSK. Systém GPS využívá souřadného systému WGS-84 (zeměpisné nebo kartézské souřadnice). Existují programy, které umožňují transformaci souř. sys. Bohužel nejsou známy postupy jakým je transformace provedena a programy mají různá omezeni např. počet transformovaných bodů . Proto byla provedena transformace na základě vlastního programu a je založena na zobrazovacích rovnicích mezi souř. sys. WGS-84 a S-JTSK Při transformaci nemusí uživatel používat identické body.Analýza viditelnosti Původním záměrem projektu bylo použit nástroje pro analýza viditelnosti v ArcView GIS 3.1. Během testováni těchto nástrojů se projevili jako nevyhovující pro dané úkoly. Nástroje neumí určit viditelnost je-li pozorovatel mimo oblast DMT. Proto vyvinut vlastní algoritmus analýzy viditelnosti. T ento algoritmus byl vytvořen pro analýzu viditelnosti nad DMT typu GRID. Algoritmus pracuje na principů řezu kolmých k rovině GRIDU a řešení viditelnosti na paprscích procházejících tímto řezem. Algoritmus pracuje z daty GRIDU, která byla již transformována do souřadného WGS-84.Analýza viditelnosti je prováděná v těchto krocích:
Opakováním tohoto postupu, pro paprsky procházející všemi krajními buňkami GRIDU, sestrojíme rastr viditelnosti povrch. Z ávěr a vyhodnoceníGenerování DMT a 3D modelu zástavby může probíhat pro různá rozlišení (čím vyšší rozlišení tím delší doba zpracování analýzy viditelnosti). Způsob jakým je vytvořen DMT umožňuje generovat DMT různých rozlišení a to velmi rychle.Přesnost výsledků analýzy viditelnosti je dána hlavně rozlišením GRIDU. Aplikace je navržená pro zpracovávání GRIDU v souřadném systému S-JTSK. Do budoucna bude jedním z cílu práce stanovení postupu pro tvorbu DMT (GRID nebo TIN), popřípadě konverzi jež existující ch DMT.Během realizace projektu se ukázalo, že určení polohy družic na základě almanachu je vhodnější a to i přesto, že almanach není tak přesný jako efemeridy. Problémem algoritmu je především v optimalizaci (metoda výběru buněk) tak jak bylo upozorněno výše. Výsledek může ovlivnit také pravidlo podle, kterého se stanovuje viditelnost. V další práci by měla být otestována možnost analýz viditelnosti nad DMT typu TIN. Výslednou aplikaci je nutno chápat jako ověřovací projekt.Projekt měl ukázat potenciální problémy, které se při řešení této problematiky mohou vyskytnout. Na projekt bude navázáno v rámci dalšího doktorantského studia (grantového projektu). |
|
Copyright (C) VŠB - TU Ostrava,
Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. |