BSc GG01: Einführung in die Geodäsie WS 2015/16. Prinzipien der Positionsbestimmung Satellitengestützte Positionsbestimmung

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1 BSc GG0: Enführung n e Geoäse WS 05/6 Prnzpen er Postonsbestmmung Stelltengestützte Postonsbestmmung Folen un Frgen zur Lernkontrolle Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen

2 Geoäse, Vermessung, Geomtk, Geonformtk, Geonformton Enführung n e Geoäse Rngvorlesung er geoätschen Professuren (BSc GG0) Progrmm un Termne er Rngvorlesung: Geoäse Rngvorlesung BSc GG0 m WS05/6 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen Geofernerkunung Csplovcs Postonsbestmmung, Nvgton räumlche Erfssung von Objekten + zetlche + Drstellung + Interpretton Poston + Form + Egenschften + Absteckung gtl Sensork, Messtechnk Photogrmmetre Fernerkunung Dtennlyse, Moellerung + Bezehungen zwschen Obj. Eroberfläche u.v.m. Objekte uf er Ere u.v.m. Schwerefel Lnmngement physklsche Krtogrphe, Geoäse Geogrphsche Informtonssysteme WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 4 ngewnte Mthemtk, Physk, Informtk, Geowssenschften, Wrtschft, Jur TU Dresen Berech Bu un Umwelt Fkultät Umweltwssenschften Fchrchtung Geowssenschften (Lehrenhet Geoäse) Geoätsches Insttut Insttut für Plnetre Geoäse Insttut für Photogrmmetre un Fernerkunung Wnnnger Wetkmp Dr. Frevert Zmmermnn/Thrng Hubrch Geoäse (Grunlgen) Lnmngement Ingeneurgeoäse Möser Horwth Soffel Ms Geoät. Ersystemforsch. Astronome Photogrmmetre Enge typsche Messgrößen: Wnkel un Strecken w Horzontlwnkel w Wnkel = Dfferenz zweer Rchtungen (Rum-) Strecke z Zentwnkel z Ingeneurgeoäse Qultätsnlyse Präsenttonstechnken Dtenmngement Horzontlebene Lotrchtung Vertklebene Lotrchtung Höhenuntersche h WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 5 Enführung n e Geoäse Rngvorlesung er geoätschen Professuren (BSc GG0) 4.0.: Prnzpen er Postonsbestmmung.0.: Stelltengestützte Postonsbestmmung, 4. DS, SCH A7 Okt./Nov.: prktsche Übung (nvuell) 3..: Übungsnchbesprechung 3. DS, SCH A0 Vorlesungs-, Übungsunterlgen: tu-resen.e/g/gg Lehrvernst. BSc GG ~Feb. 06: Prüfung Beobchtungen un Koornten WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 3 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 6

3 Globles Krtessches Koorntensystem - remensonl -globl - metrsch - Koornten zetlch stbl (Zel: cm-nveu) Ellpsosches Koorntensystem Trennung von Horzontl un Vertkl: - Umrechnung von X,Y,Z n ellpsosche Koornten,, h - Verwenung enes Rottonsellpsos mt Achslängen, b n Wnkelenheten, h n Metern Z Y X WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 7 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 0 Referenzsystem - Ursprung m Mssenmttelpunkt er Ere - Z-Achse zum mttleren Pol - X-Achse zum Nullmern (Greenwch) - Y-Achse zur Vervollstängung enes Rechte-Hn-Systems - Mßstb: Interntonles Meter - Abblung n e Ebene, z.b. UTM Trennung von Horzontl un Vertkl, metrsche Koornten: - Abblung er ellpsoschen Koornten, z.b. mt Unversl Trnsverse Merctor (UTM) Nor, Ost n Metern - ellpsosche Höhe h blebt unveränert, ergänzt für 3D-Koo. 6 Strefenbrete: 360 /6 = 60 Strefen Rottonsellpso WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 8 Verebnung er Strefen führt mmer zu Verzerrungen! WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen (Blquellen: Jennfer Yu 008, Explorer Mgzn 008) Relserung es Referenzsystems über vermrkte Punkte mt Koornten n esem Referenzsystem Räumlche Erfssung von Objekten Postonsbestmmung von usgewählten Objektpunkten: - Dskretserung - Generlserung Verchtung (n mehreren Stufen) über wetere Messungen bs Referenzsystem m Messgebet verwrklcht WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 9 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen

4 Messgenugket Bespel Streckenmessung: Streckenmessung: Ultrschll - Ultrschll: Longtunlwellen, 0 khz GHz Sener + Empfänger vs t Reflektorfläche Ausreßer (grobe Fehler): entfzeren un elmneren Systemtsche Messbwechungen: physklsches Moell verbessern Zufällge Messbwechungen: mt sttstschen Methoen behneln, z.b. Mttelblung v S 340,53 m / s be 5 C, 03,5 mbr, 50% reltve Luftfeuchtgket Tempertur= Messbwechung 8 mm/0m WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 3 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 6 Streckenmessung mt hnlchen Instrumenten Streckenmessung: Genugketsverglech Sollstrecke S ( mt höherer Genugket beknnt) Elektrooptsch oer Ultrschll Messungen Abwechungen mttlere Abwechung Verbesserungen für,..., n n v n S (systemtsche Messbw.) Stnrbwechung s n n v (zufällge Messbw.) WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 4 (Blquellen: Hänler-Webseten 008) WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 7 Streckenmessung: elektrooptsch - Lchtsgnl: Trnsverslwellen, 650 nm Wellenlänge - velfch Impuls, eng gebünelter Strhl Sener + Empfänger v L t 8 c0, m / s 8 v L, m / s n,00086 be 5 C, 03,5 mbr, 50% reltve Luftfeuchtgket Tempertur= Messbwechung 0,0mm/0m Reflektorfläche WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 5 Streckenmessung: Genugketsverglech S =9,34 m Elektrooptsch Ultrschll m 9,344 9,340 9,34 9,340 9,34 9,343 9,34 mm v mm -,,9-0,,9-0, -, -0, 6 / 7 0,9 mm s,87 / 6, 5mm vv mm 4,4 3,6 0,0 3,6 0,0, 0,0,87,7 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen m 9,339 9,33 9,338 9,330 9,333 9,39 9,340 mm v mm -4,6,4-3,6 4,4,4 5,4-5,6 46 / 7 6,6 mm s,7 / 6 4, 5mm vv mm,6 5,76,96 9,36,96 9,6 3,36 Elektrooptsche Streckenmessung bestzt größere Präzson un größere Genugket m Verglech zur Ultrschll-Streckenmessung 3

5 Enführung n e Geoäse Rngvorlesung er geoätschen Professuren (BSc GG0) 4.0.: Prnzpen er Postonsbestmmung.0.: Stelltengestützte Postonsbestmmung, 4. DS, SCH A7 Okt./Nov.: prktsche Übung (nvuell) 3..: Übungsnchbesprechung 3. DS, SCH A0 Stelltengestützte Postonsbestmmung St.-Uhr bnäre Informtonen St.-Uhr St.-Uhr 3 St.-Uhr n Vorlesungs-, Übungsunterlgen: tu-resen.e/g/gg Lehrvernst. BSc GG ~Feb. 06: Prüfung Mster-Uhr Empfänger-Uhr WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 9 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen Zwewege-Streckenmessung GNSS: GPS, GLONASS, Glleo, BeDou GNSS Globl Nvgton Stellte Systems Uhr/Oszlltor GPS GLONASS Sener + Empfänger Uhrblesung Empfngszetpunkt - Uhrblesung Aussenezetpunkt Lufzet t ktver/pssver Reflektor (Glleo) - gleches Funktonsprnzp - ähnlche Mkrowellensgnle - ähnlche Stelltenbhnen BeDou c t 0 Erzelbre Genugketen: Stnrpostonsbestmmung: Geoätsche Postonsbestmmung: 5 0 m mm cm WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 0 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 3 Enwege-Streckenmessung Uhr Uhr Sener Ablesung n Uhr zum Empfngszetpunkt -Ablesung n Uhr zum Aussenezetpunkt unkorrgerte Lufzet t + Korrektur für Dfferenz er Zetsysteme t Lufzet t Empfänger WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen c t 0 t Stelltengestützte Postonsbestmmung Enweg-Lufzetmessung Pseuostrecke : C C c0 t c0 Beobchtungsglechung für C: gemessen R c ( t t ) ( X 0 [ m] X ) ( Y Y ) ( Z Z ) c ( t t ) t E t A gegeben X, Y, Z, t X, Y, Z, t We vele smultne Messungen müssen mnestens urchgeführt weren, um ene Postonslösung zu erzelen? WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 4 gesucht 0 [ m] 4

6 GPS Kontrollsegement Zusmmenfssung: Grunprnzp St. Pos. Aufgben: - Kontrolle un Steuerung er Stellten - Relserung von geoätschem un Zet-Referenzsystemen - Bestmmung von Stelltenbhnen un -uhrkorrektonen Mster- Kontroll- Zentrum 3D-Poston un Zet Beobchtungssttonen WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 5 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 8 Relserung er Referenzsysteme, z.b. GPS Stelltenbhnen Typsche Orbts von Nvgtonsstellten uf Kugelschle Hlbchse (Rus) GPS = km Umlufzet GPS h Inklnton (Wnkel zwschen Äqutorun Bhnebene) GPS = 55 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 6 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 9 Relserung er Referenzsysteme Kommunktonsspekte We kommen e notwengen Informtonen zum Nutzer? kontnuerlche Aussenung urch e Nvgtonsstellten Stellte Messge, Dtensgnl Enflüsse er Stelltenorbts, z.b. GPS Schttengebete We kommen e notwengen Informtonen zum Stellten? Perosche Übertrgung vom Kontrollsegment zu Stellten Präkton er Informtonen n e Zukunft notweng Genugketsverlust (Skyplot -) WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 7 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 30 5

7 Enflüsse er Stelltenorbts GPS-Stelltenspuren für Dresen (4 h) N Norloch W O cm-genugket Genugketsstegerungen urch - Phsenmessungen - fferentelle Verfhren (Referenzstton, Nutzerstton) - sttsche Messungen - Zwefrequenz-Messungen - bessere Korrektonsmoelle - ufwängere Dtenuswertung - cm-genugket, telwese uch mm-genugket Duer enes Stelltenbogens: mx. 4 6 Stunen S Sehe Moul BSc GG09 Geoätsche Messverfhren, m Sommersemester, 4. Stuensemester m Stuengng Geoäse un Geonformton, Lehrvernstltung Stelltengestützte Postonsbestmmung WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 3 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 34 Verfügbrket un Genugket uf elem Stnort Anzhl schtbrer GPS-Stellten über enen Tg Verfügbrket 00% Genugketen: Nor 4,5 m (Ø Stnrbw.) Ost 3,5 m Höhe 8,5 m Übung: Stelltengestützte Postonsbestmmung - Messungen mt enem Grmn-etrex oer enem Anro-Smrtphone, lso enfchen GNSS-Coeempfängern - weerholte Messungen uf selbstgewählten Punkten unterschelcher GNSS-Egnung - Verglech er 3D-Koornten mt Sollwerten - Beurtelung er Koorntengenugket WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 3 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 35 Verfügbrket un Genugket uf ungeegnetem Stnort N Gebäue Übungsgebet un Sollkoornten W O Bäume S Empfng nur er rekten Sgnle: Verfügbrket nur 34%, Genugket strk verschlechtert Aber: vele Empfänger empfngen uch reflekterte Sgnle bessere Verfügbrket, verschlecht./bessere Genugk. WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 33 WS 05/6 Lmbert Wnnnger, Geoätsches Insttut, TU Dresen 36 6

8 Frgen zur Lernkontrolle Wrum st e Drstellung von Koornten n er Form globler krtesscher Koornten für prktsche Vermessung wenger geegnet? Wrum sn UTM-Koornten n er Prxs mehr geegnet? Ws st er Untersche zwschen Präzson un Genugket? We unterscheen sch Zwewege- un Enwegestreckenmessung? Ws st ene Pseuostrecke? Auf welchem Weg erhält er GNSS-Nutzer Informtonen über Stelltenbhnen un Stelltenuhrkorrektonen, e er für e Postonsberechnung brucht? Welche Aufgben hben e Kontrollsegmente er enzelnen GNSS? Ws versteht mn unter em Norloch? Wourch entsteht es? We genu können Se mt enem enfchen GNSS-Empfänger Postonen bestmmen? Welche Koorntenkomponente wr mt GNSS m Allgemenen m schlechtesten bestmmt?

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