Masteroppgaver, geodesi - landmåling. Her er oversikt over noen mastergradsmuligheter i geodesi landmåling:

Transkript

1 Masteroppgaver, geodesi - landmåling Her er oversikt over noen mastergradsmuligheter i geodesi landmåling: Nasjonal/Regional/Lokal ionosfæretjeneste Benytte observasjoner fra permanente GPS stasjoner til estimering av ionosfæreaktivitet Kontaktpersoner ved IMT: Ola Øvstedal og Jon Glenn Gjevestad Fattigmanns-GPS Undersøke nøyaktigheter som kan oppnås ved presis utnytting av fase og kodeobservasjoner fra håndholdte GPS-mottakere. Stikkord er differensielle beregninger og presis absolutt posisjonsbestemmelse. Se også artikkelen Performance of the observables derived from handheld Garmin GPS receivers av J.G.Gjevestad og Ola Øvstedal, presentert ved Geodesi- og hydrografidagene Multi-referansestasjons RTK Ved tradisjonell sanntids-gps blir det sendt referansedata fra èn referansestasjon til de ulike brukerne. I de siste årene er det utviklet metoder der data fra et nettverk av referansestasjoner blir brukt til å estimere et optimalt sett av referansedata for brukerne. Kontaktperson ved IMT: Narve Kjørsvik og Ola Øvstedal Bruk av satellittvektorer fra kommersiell programvare i geodetiske nett optimal utnytting av enkel-vektorer. Kommersiell programvare for prosessering av enkeltvektorer blir i regelen brukt ved fortetting av geodetiske nett. Disse programsystemenene kan kun beregne enkeltvektorer, og dersom det samtidig er målt i tre eller flere stasjoner, vil de matematiske korrelasjonene mellom enkeltvektorene bli neglisjert. Ved IMT er det utviklet en enkel algoritme som ved hjelp av alle (lineært avhengige og trivielle) vektorer rekonstruerer de matematiske korrelasjonene mellom enkeltvektorene. a) Beregne satellittvektorer i et testnett med et kommersielt program (f.eks AOS eller Leica SKI Pro) og med et multi-stasjonsprogram (f.eks. Bernese GPS Software) b) Undersøke hvordan ulik håndtering av de matematiske korrelasjonene påvirker pålitelighetsmålene i det geodetiske nettet. Kontaktperson ved IMT: Ola Øvstedal GNSS Toolbox I de siste årene har hovedoppgavestudenter utviklet et sett med rutiner og program for beregning og analyse av GPS og GLONASS observasjoner. Det er ønskelig videreutvikle dette programsystemet spesielt med hensyn på GALILEO. a) Implementere en del foreslåtte algoritmer for håndtering av GPS, GLONASS og GALILEO observasjoner. b) Undersøke hvor gode disse er for ulike datasett. Vurdering av kvaliteten til GPS fase- og kodeobservajoner fra SATREF. I en hovedoppgave for noen år siden ble det fastslått at kvaliteten til dataene fra SATREF var langt

2 dårligere en det en forventet. I etterkant er det gjort omfattende modifikasjoner ved SATREF-systemet, og dette har trolig ført til at kvaliteten til dataene er blitt bedre. a) Utføre kvalitetsanalyse av RINEX-data fra alle SATREF-stasjonene (fasebrudd, multipath, tilgjengelighet osv). b) Jamføre med kvalitene til data fra andre tilsvarende systemer. c) Foreslå forbedringer i SATREF-systemet. Samarbeidspartner: Statens Kartverk GPS anvendt i skog Problemstilling: Hvilke faktorer (utenom selektiv tilgjengelighet) påvirker a) nøyaktighet b) tidsforbruk ved GPS målinger (kodemålinger) i skog? Hvordan kan disse to faktorene forbedres? Bakgrunn: Innen skog- og arealforvaltning benyttes GPS i økende grad. Kompetanse og budsjetter er imidlertid lave. En må derfor regne med fortsatt å bruke billige mottagere (ex. GeoExplorer). Differensiell korreksjon kan som oftest utføres i etterkant. Nøyaktighet: Det er interessant å få stadfestet hvordan terrenget (bratt/flatt,ås/fjell, forekomst av bart fjell, høydeforskjeller i nærområdet) og ulike skoglige forhold (gran/furu, ung/gammel skog, nærhet til kant) påvirker nøyaktigheten. I hvilken grad kan man kompensere med lange måleserier, bedre antenner, antenner montert på lange stenger el.l.? Er det målbar forskjell mellom ulike typer mottagere i skog. Hvilke forhold ved mottageren er det i så fall skogbrukere bør legge vekt på? Tidsforbruk: Et annet problem i skog er at terreng og trær sammen stenger for utsikten til satellittene og at det derfor ofte går lang tid (iblant flere timer) på å vente på en synlig satellittkonfigurasjon som gir tilstrekkelig lav PDOP. Til en viss grad kan vi kompensere med eksentrisk måling og justere for retning og avstand til punktet der vi skulle ha målt. Andre løsninger vi har vurdert men aldri fått skikkelig utredet er: a) bedre antenne b) antenne på stang som løftes opp mot trekronene c) 2D måling med 3 satellitter (istedenfor 4) og legge inn høyde fra kart d) måle så korte serier som mulig (vi tar nå 200 posisjoner, hvis vi kunne redusere til 20 kunne vi spare mye ventetid) Ønske: En systematisk utprøving av ulike alternativer og dokumentasjon av resultatene slik at vi får et skikkelig grunnlag for å legge opp bruken av GPS i skoglig måling. Særlig interessant er å få en dokumentasjon av sammenheng mellom nøyaktighet og tidsforbruk (hva taper vi i nøyaktighet ved de enkelte metodene for å redusere tidsforbruket) Samarbeidspartner: NIJOS Kontaktpersoner ved NIJOS/IMT: G.H. Strand og Jon Glenn Gjevestad

3 Systematiske feil i det norske EUREF-nettet? Ved etablering av nytt geodetisk grunnlag i Norge ble det gjort GPS-målinger i tre døgn på hvert målepunkt. Dette kan ha medført systematiske avvik i forhold til korrekte middelverdier hvis målingene hadde hatt lengre varighet. Enkelte observasjoner som er illustrert i Kartverkets publikasjoner kan tyde på det. Oppgaven går ut på å teste muligheten og tallfeste avvikene ved å ta utgangspunkt i lengre tidsserier og gjennomføre fornyede beregninger, ved å måle og nyberegne utvalgte punkter, og ved å ny-observere i utvalgte stamnett og landsnett-punkter. Kontaktperson: Oddgeir Kristiansen og Bjørn Ragnvald Pettersen Bevegelser i et oljefelt: Sammenligning av regional GPS-løsning med punktposisjonsbestemmelse Kontaktperson: Oddgeir Kristiansen Avstands- og hastighetsmålere i armbåndssensorer. Det finnes flere kommersielt tilgjengelige armbåndssensorer for å måle hastighet og avstand ved jogging. Teknologien er også brukt i for eksempel adferdsforskning på barn der aktivitet (målt ved hjertefrekvens) kobles med hvor barn har vært (for eksempel en lekeplass) og hvor stor avstand de har tilbakelagt. De aller enkleste systemene baserer seg på å måle antall skritt (pedometere) mens de mer avanserte bruker inertial-teknologi (for eksempel Polar S635X eller GPS (for eksempel Garmin Forerunner 201/301/305 Fordeler og ulemper ved de to sistnevnte systemene kan være: System Fordel Ulempe Inertial Kan brukes overalt, også i tett skog og inne. Konsistent nøyaktighet. Kan kun brukes til løping, ikke for eksempel ski og sykling. Gir kun fart, avstand og høyde, gir ikke koordinater som kan koples mot digitale kart. Må kalibreres for å oppnå høyeste nøyaktighet. Separat kalibrering for hver GPS Har høy nøyaktig i åpent lende. Gir i tillegg til fart, avstand og høyde også koordinater som kan koples mot digitale kart. person og skopar. Er til en viss grad avhengig av fri sikt til GPSsatellittene. Redusert nøyaktighet i for eksempel skog og bygater. I enkelte område vil systemet ikke fungere. Ikke brukbar innendørs. Nøyaktigheten til for eksempel Polar SX635 er oppgitt til 1% av avstanden dersom systemet er kalibrert. Uten kalibrering er nøyaktigheten ca. 3-5 % av avstanden. For GPS-baserte systemer er det ikke oppgitt noen typiske nøyaktigheter. I ulike fora foregår det debatter om hvilke av disse to

4 systemene som er best, men det foreligger lite (ingen) systematiske undersøkelser. En hovedoppgave vil kunne være å belyse nærmere teknologien som disse to systemene baserer seg på. Hovedfokus vil være å komme opp med pålitelige tall for nøyaktighet under ulike forhold. I tillegg bør en også foreta en vurdering av for eksempel brukervennlighet og anvendbarhet. Seksjon for geomatikk vil stille til rådighet de aktuelle systemene. Det er åpenbart at det om kort tid vil komme systemer som baserer seg på både inertial- og GPS teknologi og mange av begrensingene i dagens produkter vil da forsvinne. Det vil være interessant å vurdere hva en kan forvente seg av et slikt kombinert system. Kontaktperson ved IMT: Ola Øvstedal Presis absolutt posisjonsbestemmelse med GPS (Precise Point Positioning). En ny og spennende teknikk for presis posisjonsbestemmelse med GPS er å bruke observasjoner fra kun en GPS mottaker i en prosessering der presise satellittkoordinater, satellittklokkekorreksjoner og jordrotasjonsparametre fra for eksempel IGS (International GNSS Service). Metoden har sin store styrke i at en ikke trenger data fra referansemottakere og måleoperasjoner i fjerne områder blir derfor svært kostnadseffektiv. I statiske anvendelser ligger nøyaktighetspotensialet på ca meter mens det for kinematiske anvendelser ligger på ca meter (standardavvik). For å oppnå denne høye nøyaktigheten trengs det forholdsvis lange måleserier med kontinuerlige faseobservasjoner på to frekvenser (gjerne lengre enn 12 timer). Ved Seksjon for geomatikk ble det for en del år siden utviklet et programsystem for presis absolutt posisjonsbestemmelse (ABSPOS). I et samarbeidsprosjekt med Sjøkartverket ble det oppnådd svært gode resultater og sjøkartverket tok i bruk ABSPOS i deres produksjonslinje ved sjøkartlegging. Sjøkartverket gjorde seg til en viss grad avhengig av ABSPOS og ville gjerne ha litt større forutsigbarhet rundt programvaren. I tillegg ønsket de ytterligere forbedringer med tanke på robusthet og nøyaktighet. En avtale ble derfor inngått med firmaet Terratec og Narve Kjørsvik (tidligere stipendiat ved Seksjon for geomatikk) ble ansatt i en stilling der han har kontorplass sammen med geodesigruppen ved Seksjon for geomatikk.. Et nytt programsystem med navn TerraPos er nå ferdig utviklet. En aktuell problemstilling er hvilke nøyaktighet og hvilken beregningsstrategi en skal benytte ved kortere måleserier som er typiske i mange geomatiske anvendelser. I presis absolutt posisjonsbestemmelse er det foreløpig ikke mulig å fiksere faseflertydighetene og disse må da bestemmes sammen med ukjente koordinater og mottakerklokkefeil. For å oppnå høyeste nøyaktighet er det videre nødvendig å estimere ekstra ukjente for tropsfærens forsinkelse. Alle disse ekstra ukjente fører til at geometrien blir redusert. Dette kan kompenseres ved å øke måletida, noe som ikke alltid er mulig. Valg av prosesseringsstrategi ved ulike anvendelser er derfor en interessant og uavklart problemstilling. Kontaktperson ved IMT: Narve Kjørsvik og Ola Øvstedal Gravimetrilaboratorium ved IMT Kontaktpersoner ved IMT: Bjørn Ragnvald Pettersen og Jon Glenn Gjevestad Korreksjonsmodeller for FG5 absolutt gravimeter Kontaktpersoner ved IMT: Bjørn Ragnvald Pettersen og Jon Glenn Gjevestad

5 Pålitelighetsanalyse av RTK-målinger Kontaktpersoner ved IMT: Jon Glenn Gjevestad og Ola Øvstedal GNSS observasjonenes egenskaper Kontaktpersoner ved IMT: Jon Glenn Gjevestad og Ola Øvstedal Innendørs GNSS/ Assisted GNSS Kontaktperson ved IMT: Jon Glenn Gjevestad