Prof. dr hab. inż. Janusz Śledziński

Technologie pomiarowe oparte na wykorzystaniu satelitarnego systemu pozycyjnego GPS stosowane w geodezji i nawigacji

10. Zalety i wady pomiarów GPS

Zestawienie zalet i wad technologii satelitarnych GPS, jakiego poniżej dokonamy świadczy niezbicie o niewątpliwej przydatności tych technologii do wszelkiego rodzaju prac geodezyjnych i uzasadniają potrzebę zastąpienia metod klasycznych nowoczesnymi technologiami satelitarnymi GPS.

Wymieńmy najpierw zalety:

  1. Pomiary GPS są w zasadzie niezależne od warunków meteorologicznych na stanowiskach obserwacyjnych.
  2. Techniki obserwacyjne GPS nie wymagają wzajemnej widoczności obserwowanych punktów; wymagają natomiast odkrytego nieboskłonu od wysokości 150 od horyzontu. Nie jest zatem wymagana budowa specjalnych wież i stanowisk podwyższonych, jak to miało miejsce przy stosowaniu klasycznych technik naziemnych. Punkty sieci GPS można i należy lokalizować nie na trudno dostępnych wzgórzach, lecz w łatwo dostępnych miejscach przy szlakach komunikacyjnych.
  3. Pomiar satelitarny na stanowisku trwa bardzo krótko (pomiar statyczny dla punktów o znaczeniu lokalnym trwa około 45-60 minut, pomiar technologią szybką statyczną - 15-20 minut, zaś technologią "stop and go" tylko 1-2 minuty); dla niektórych prac geodezyjnych można stosować pomiary w czasie rzeczywistym (real time kinematic) dające wyniki natychmiast w terenie.
  4. Dokładność pomiarów GPS jest na ogół wyższa od dokładności klasycznych metod obserwacyjnych. Przypomnijmy, że standardowa dokładność statycznych pomiarów względnych GPS wynosi 10-6.
  5. Pomiar GPS na stanowisku jest w pełni zautomatyzowany. Wstępne opracowanie danych polowych może być opracowane od razu w terenie. Przy odpowiednio przygotowanym i realizowanym harmonogramie prac terenowych pełne opracowanie sieci może być prowadzone sukcesywnie.
  6. Wyniki pomiarów GPS uzyskuje się w jednolitym geocentrycznym układzie współrzędnych globalnych. Poprzez nawiązanie pomiarów satelitarnych do istniejących punktów sieci krajowych uzyskuje się możliwość obliczenia parametrów transformacyjnych i współrzędnych wszystkich wyznaczanych punktów w układzie współrzędnych obowiązujących w danym kraju. Takie parametry transformacji są już wyznaczone dla układów współrzędnych obowiązujących w Polsce.
  7. Wyznaczanie położenia punktów sieci metodami satelitarnymi GPS jest niezależne; nie występuje tu znane w klasycznej geodezji prawo przenoszenia się błędów w sieciach geodezyjnych.
  8. Pomiary różnicowe GPS dostarczają jakościowo nowych elementów sieci, którymi są różnice współrzędnych ΔX, ΔY, ΔZ. Pomiary te dają zatem możność wyznaczenia zarówno skali jak i orientacji sieci.
  9. Technologie pomiarów GPS są wysoce ekonomiczne. Koszt aparatury zwraca się bardzo szybko. Warto pamiętać, że koszt jednego odbiornika GPS wynosi tyle, ile kosztuje budowa 8-9 kilkunastometrowej wysokości wież triangulacyjnych.

Z wad pomiarów GPS należy wymienić następujące:

  1. Celowo wprowadzona degradacja sygnałów satelitów GPS powoduje znaczne zmniejszenie dokładności pomiarów bezwzględnych, a także różnicowych (względnych) w tych przypadkach, gdy użytkownik nie dysponuje odpowiednio zaawansowanymi odbiornikami, które mogą wyeliminować wpływ degradacji "anti-spoofing".
  2. Niektóre technologie GPS wymagają nieprzerwanej łączności z satelitami podczas całej sesji pomiarowej (np. technologia "stop and go").
  3. Występujące niekiedy zakłócenia w odbiorze sygnałów satelitarnych powodują przerwy w ciągłości pomiaru i tzw. utratę cykli. Fakt ten utrudnia opracowanie i wymaga dokonania najpierw rekonstrukcji cykli.
  4. Satelity GPS dokonują dwóch obiegów wokół Ziemi w ciągu jednej doby. Powoduje to, że każdego dnia w określonym momencie czasu pojawia się taka sama konfiguracja satelitów GPS; pomiary wykonywane w tej samej porze dnia obarczone są zatem błędem konfiguracji geometrycznej konstelacji satelitów GPS.