plus
reset
minus
plus
minus
تاریخ انتشارجمعه ۳۰ آبان ۱۳۹۹ ساعت ۱۴:۱۷
کد مطلب : ۳۰۲۹

یکپارچه سازی شبکه های ایستگاه های دائمیGNSS (شمیم  – سمت - جغرافیایی) بر مبنای چارچوب مرجع کشوری

تهیه کنندگان: دکتر حمید رضا نانکلی، دکتر عبدالرضا سعادت و مهندس پرستو توکلی
سازمان نقشه برداری کشور به عنوان متولی و حاکم بر کلیه فعالیتهای نقشه برداری و همچنین به منظور  جلوگیری از موازای کاری   عدم هماهنگی و ناسازگاری مختصات موظف به تعریف حفظ و نگهداری و بروز رسانی چارچوب مرجع مختصات در کشور است که در همین راستا تمامی دستگاه ها و ارگان ها و شرکت های خصوصی ملزم به استفاده از این مرجع ملی کشوری هستند تا انسجام و  یکپارچگی لازم در کلیه فعالیت های نقشه برداری ودر بک سیستم واحد بعمل آید.در حال حاضر  شبکه شمیم و سمت وشبکه ایستگا ه های دائمی NGO در فریم کشوری محاسبه و یکپارچه و سازگار با شبکه ایستگاه های دائمی سازمان نقشه برداری کشور هستند.
یکپارچه سازی شبکه های ایستگاه های دائمیGNSS (شمیم  – سمت - جغرافیایی) بر مبنای چارچوب مرجع کشوری
plusresetminus

اداره کل زمین سنجی و نقشه برداری زمینی
اداره ژئودزی و ژئودینامیک
 
یکپارچه سازی شبکه های ایستگاه های دائمیGNSS
(شمیم  –سمت- جغرافیایی)
بر مبنای چارچوب مرجع کشوری

 
تهیه کنندگان: دکتر حمید رضا نانکلی دکتر عبدالرضا سعادت مهندس پرستو توکلی

مقدمه :
یکی از مهمترین وظایف سازمان نقشه‌برداری کشور به عنوان نهاد سیاستگذار در امر تهیۀ نقشه و اطلاعات مکانی، ارائه چارچوب مرجع مختصات ملی به منظور هماهنگی فعاليت‌های مرتبط با نقشه‌برداری و حفظ یکپارچگی آنها در سطح کشور است. از این رو این سازمان پس از ایجاد شبکه‌های ژئودزی کلاسیک، در سال 1366 با خرید اولین گیرنده‌های تعیین موقعیت GPS، اقدام به طراحی شبکه ژئودزی ماهواره‌ای درجه یک در کشور نمود و در سال 1370 مختصات ایستگاههای این شبکه بعنوان نقاط چارچوب مختصات ملی در سیستم مختصات (WGS84 (G730 در اختیار کاربران قرار گرفت.
با پیشرفت تکنولوژی و افزایش روزافزون استفاده از ماهواره‌های تعیین موقعیت GPS، شبکه ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک سازمان نقشه‌برداری کشور[1] (IPGN) در سال 1383 ایجاد و فاز اول آن شامل 106 ایستگاه در اوایل دی ماه 1385 به بهره‌برداری رسید. همچنین گزارش مربوط به نحوه پردازش داده‌ها به همراه مختصات نقاط در چارچوب مرجع مختصات جهانی[2]ITRF2000  ارائه گردید. سپس مختصات ایستگاههای شبکه IPGN با اعمال پارامترهای ترانسفورماسیون بین چارچوب‌های مرجع مختصات ملی و جهانی، در سیستم مختصات(WGS84 (G730 در اختیار کاربران مربوطه قرار گرفت.
پس از آن با گسترش شبکه ایستگاههای دائمی ژئودینامیک و GNSS ایران، در سال 1389 با انجام پردازش‌های لازم، مختصات 121 ایستگاه شبکه IPGN در چارچوب مرجع مختصات جهانی ITRF2005 محاسبه و با اعمال پارامترهای ترانسفورماسیون در سیستم مختصات (WGS84 (G730 تعیین گردید که این مختصات‌بعنوان مبنای مسطحاتی ملی[3] و تحت عنوان IRGD2010 شناخته می‌شود.
در سالهای اخیر با جمع‌آوری داده‌های پیوسته و افزایش تعداد ایستگاههای کنترل زمینی، نسخه‌های بروزITRF (مربوط به فضای محاسبات علمی) و به تبعیت آن نسخه‌های جدید سیستم مختصاتWGS84 (مربوط به فضای مشاهدات GPS) تهیه و به مرور زمان این سیستم مختصات دارای انطباق بیشتری با چارچوب مرجع مختصات جهانیITRF شده است به طوری که در حال حاضر اختلاف بین آخرین نسخهITRF2014) ITRF) و نسخه اخیر(WGS84 (G1762 در حدود یک سانتیمتر(cm1) می‌باشد.
در ادامه در سال 1392 با نوسازی ناوگان تعیین موقعیت سازمان نقشه‌برداری کشور، فاز دوم تکمیل شبکه IPGN اجرا و گزارش مربوط به نتیجه پردازش داده‌های 127 ایستگاه این شبکه در چارچوب مرجع مختصات جهانی ITRF2014 ارائه شد. البته با توجه به تغییر مختصات ایستگاهها این شبکه در طول سال‌های اخیر، بعلت حرکات تکتونیکی پوسته، زلزله، پدیده فرونشست و دیگر عوامل، پایش پیوسته این حرکات از ملزومات اصلی حفظ و کنترل شبکه‌های مبنایی کشور است که در این راستا در سال 1396 با محاسبات جدید، مبنای مسطحاتی ملی جدید تحت عنوان IRGD2017 معرفی گردید که با مختصات نقاط در چارچوب مرجع مختصات جهانی و نسخه اخیر سیستم مختصات (WGS84 (G1762 در مرجع زمانی 2017/01/01 دارای سازگاری بیشتری است. ولی با توجه به نیاز کاربران و تهیه نقشه‌های پوششی موجود کشور در مبنای مسطحاتی قدیم، این مبنای مسطحاتی با عنوان IRGD2010_R1 بروزرسانی و در شناسنامه نقاط درج گردید.
سامانه شمیم
شمیم به معنی “شبکه ملی یکپارچه ملک” بوده و برای اهداف نقشه برداری کاداستر بادقت ۵ سانتیمتری با ارتباط با ایستگاه های ثابت و برداشت آنی که با ارتباط مخابراتی و سیم کارت های متصل شده بر روی دستگاه های متحرک(روور-Rover) و در راستای پیاده سازی قانون حدنگار انجام میابد. این شبکه شامل143 ایستگاه و مجهز به گیرنده‌هایGR50, GR25 می‌باشد(شکل1).

شکل- 1- پراکندگی ایستگاه های شمیم
سامانه سمت 
فاوای شهرداری تهران جهت تامین زیرساخت مسطحاتی-ارتفاعی شهر سامانه موقعیت یابی آنی را در مساحتی بالغ بر 600 كيلومترمربع ایجاد نمود. این سامانه شامل 6 ایستگاه مرجع است که یکی از آنها در مرکز و مابقی در مناطق مرزی تهران پیاده سازی شده اند. در اين سامانه برای اتصال ايستگاه های اصلی به يكديگر از زيرساخت شبکه داخلی شهرداری تهران و برای ارسال تصحيحات و مشاهدات به گيرنده از بسترارتباط اینترنتی ( GPRS) استفاده می شود(شکل-2).
 
 
  
           شکل 2 پراکندگی ایستگا ه های سامانه سمت(مثلث آبی رنگ)

شبکه ایستگاه های دائمی سازمان جغرافیایی کشور
سازمان جغرافیای نیروهای مسلح نیز در راستای اهداف  و حوزه فعالیت های عمرانی خود  شبکه ای از ایستگاه های دائمی ایجاد کرده که مطابق با تفاهم نامه مشترک با سازمان نقشه برداری کشورهمکاری های دو جانبه در زمینه انجام می گردد.شکل 3

شکل 3- پراکندگی فعلی شبکه سازمان جغرافیایی

استراتژی پردازش
داده های GPS مورد استفاده با استفاده از نرم افزار7 GAMIT/GLOBK 10. پردازش شدند اين نرم‌افزار، يكي از دقيق‌ترين نرم‌افزارهاي علمي در زمينه مطالعات حركات پوسته و تحليل مشاهدات ژئودتيك است كه تحت سيستم عامل لينوكس قابل اجراست.
آخرین نسخه چارچوب مرجع بین المللی زمینی(ITRF2014)با 25 ایستگاه IGS نزدیک در پردازش های روزانه وارد شدند. پردازش اين داده ها با استفاده از اطلاعات مداري دقيق كه دو هفته پس از انجام مشاهدات از طريق اينترنت، در اختيار استفاده كنندگان قرار مي‌‌گيرد در نرم افزار GAMIT-GLOBK انجام مي‌شود. سپس با  استفاده از شبه مشاهدات  جهانی که شامل 100 ایستگاه IGS در سراسر جهان است و با استفاده از فیلتر کالمن توسط GLOBK ترکیب شدند تا یک مجموعه یکپارچه ای از مختصات و سرعت  را محاسبه کنیم.. به منظور برآورد کردن سرعت ها، سری های زمانی  را ازافست ها وخطای ها ی سیستماتیک پاکسازی کرده و سپس یک مدل نویز منحصر به فرد برای هر ایستگاه دایمی محاسبه می شود تا خطاهای مربوط به آنالیز سری های زمانی بدست آید. درالگوریتم مربوط به مدل طیف نویزداده ها فرض می شود که هر سری زمانی می تواند با استفاده ازتقریب مرتبه اول گاووس مارکف (FOGM) مدل شود تاعدم قطعیت سرعت  هر ایستگاه را بر اساس بازه سری های زمانی پیش بینی نماید.

محاسبه سرعت ایستگاه‌ها
 
مبانی محاسبه سرعت ایستگاه ها یا نرخ جابجایی ایستگاه ها می تواند خیلی ساده در نظر گرفته شود و سرعت ایستگاه ها با تقسیم مقدار جابجایی بر فاصله زمانی بین اندازه گیری ها بدست آید. ولی به منظور بالا بردن اعتماد به نتایج، استفاده از سایر داده های موجود در منطقه و ترکیب آنها با داده های جمع آوری شده، تولید سری های زمانی مولفه های مختصات و ارزیابی کیفی نتایج و دلایل دیگر از مقایسه نقطه ای نتایج پرهیز نموده و کلیه داده های مورد نظر در یک سرشکنی زنجیره ای موسوم به پالایه کالمن وارد می شوند. در این نوع سرشکنی داده های مربوط به زمان ها و شبکه های مختلف با یکدیگر ترکیب شده و قابلیت اعتماد نتایج و سرعت های بدست آمده افزایش می یابد.
عملیات تولید سرعت های ایستگاه های GPS در یک فرآیند چند مرحله ای صورت می پذیرد. ابتدا کلیه نتایج پردازش های مستقل شبکه ای مشتمل بر اختلاف مختصات ها و ماتریس واریانس کوواریانس ایستگاه ها با یکدیگر ترکیب می شوند. در این مرحله بر اساس یک آزمون آماری از ترکیب جواب های با کیفیت پایین جلوگیری می شود. سپس با انتخاب یک چارچوب مرجع مناسب مختصات نهایی ایستگاه ها و بردارهای سرعت آنها محاسبه و ارائه می گردد.

تعیین مختصات نقاط در مبنای مسطحاتی ملی IRGD2010:
بطور کلی مختصات ایستگاههای شبکه‌های مبنایی را می‌توان به دو صورت در چارچوب مختصات جهانی (Global Reference Frame) و یا در در مبنای مسطحاتی ملی (National Geodetic Datum) اندازه‌گیری و ارائه نمود. در چارچوب مختصات جهانی با توجه به قرار گرفتن ایستگاههای شبکه‌های مبنایی بر روی صفحات تکتونیکی و تغییرات این صفحات نسبت به هم، مختصات نقاط چندین سانتی‌متر در سال تغییر می‌یابد که این مختصات متغیر در زمان جهت استفاده در پروژه‌های اجرایی مناسب نمی‌باشد. برای رفع وابستگی به زمان مختصات نقاط معمولاً از مبنای مسطحاتی ملی یا منطقه‌ای استفاده می‌گردد.

موقعیت نقاط در چارچوب مختصات جهانی
    در حالت کلی مختصات نقاط شبکه با توجه تغییرات پوسته زمین ناشی از حرکات تکتونیکی، تغییرات فصلی، زلزله، فرونشست، فرورانش، پدیده آتشفشانی و ... تغییر می‌یابد که این تغییرات با استفاده از نرم‌افزارهای علمی نظیر GAMIT یا Bernese با تعریف استراتژی‌های مناسب در چارچوب مختصات مرجع ITRF با اتصال به شبکه جهانی IGS قابل محاسبه و تعیین است.
 
 - موقعیت نقاط در مبنای مسطحاتی ملی
 در این حالت موقعیت نقاط نسبت به مختصات ایستگاه‌های مبنایی که در یک اپک مشخص (Reference epoch) محاسبه شده است، بدست می‌آید. در این صورت مختصات نقاط شبکه وابسته به زمان نبوده ولی با توجه به تغییرات پوسته‌زمین شاهد جابجایی موقعیت نقاط به مرور زمان خواهیم بود که این امر لزوم پاپش پیوسته مختصات ایستگاه‌های شبکه مبنایی و بروزرسانی آنها در بازه‌های زمانی مشخص را آشکار می‌سازد. برای این منظور در کشورهای مختلف مبنای مسطحاتی استاتیک (Static)، شبه‌دینامیک (Semi-Dynamic) و دینامیک (Dynamic) استفاده می‌گردد.
برای محاسبه مختصات ایستگاه ها در مبنای مسطحاتی ملی از استراتژی مشابه نحوه تعیین مختصات ایستگاههای شبکه‌های مبنایی کشور در مبنای مسطحاتی ملی استفاده شده است. در این روش مختصات نقاط در مبنای مسطحاتی ملی با اعمال پارامترهای ترانسفورماسیون و مدل تغییرشکل منطقه به مختصات حاصل از پردازش داده‌ها در چارچوب مختصاتی مرجع ITRF با استفاده از نرم‌افزار علمی GAMIT/GLOBK تعیین می‌گردد.

شکل4: فلوچارت تعیین مختصات نقاط در مبنای مسطحاتی ملی

نتایج
سازمان نقشه برداری کشور به عنوان متولی و حاکم بر کلیه فعالیتهای نقشه برداری و همچنین به منظور  جلوگیری از موازای کاری   عدم هماهنگی و ناسازگاری مختصات موظف به تعریف حفظ و نگهداری و بروز رسانی چارچوب مرجع مختصات در کشور است که در همین راستا تمامی دستگاه ها و ارگان ها و شرکت های خصوصی ملزم به استفاده از این مرجع ملی کشوری هستند تا انسجام و  یکپارچگی لازم در کلیه فعالیت های نقشه برداری ودر بک سیستم واحد بعمل آید.در حال حاضر  شبکه شمیم و سمت وشبکه ایستگا ه های دائمی NGO در فریم کشوری محاسبه و یکپارچه و سازگار با شبکه ایستگاه های دائمی سازمان نقشه برداری کشور هستند.
 
برای دانلود فوق روی لینک زیر کلیک کنید...
https://www.ncc.gov.ir/images/docs/files/000003/nf00003029-1.pdf

 
[1] IPGN: Iranian Permanent Geodynamic Network
[2] International Terrestrial Reference Frame
[3] Iranian Geodetic Datum
https://www.ncc.gov.ir/vdcf.0dmiw6dx1giaw.html
ncc.gov.ir/vdcf.0dmiw6dx1giaw.html
ارسال نظر
نام شما
آدرس ايميل شما
کد امنيتی