Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

27
Univerza v Ljubljani Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo 1 MOP; Geodetska uprava RS Otvoritvena konferenca in predstavitev projekta Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji Ljubljana, 15.05.2007 SODELOVANJE ZNANSTVENO SODELOVANJE ZNANSTVENO RAZISKOVALNEGA SEKTORJA PRI RAZISKOVALNEGA SEKTORJA PRI UVAJANJU EVROPSKEGA UVAJANJU EVROPSKEGA KOORDINATNEGA SISTEMA V SLOVENIJI KOORDINATNEGA SISTEMA V SLOVENIJI B. Stopar *, B. Koler*, M. Kuhar*, M. Jenko** *Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo **Nekdanji sodelavec GZRS, d.d. ter UL, FGG

Transcript of Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Page 1: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

1 MOP; Geodetska uprava RSOtvoritvena konferenca in predstavitev projekta

Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v SlovenijiLjubljana, 15.05.2007

SODELOVANJE ZNANSTVENOSODELOVANJE ZNANSTVENORAZISKOVALNEGA SEKTORJA PRI RAZISKOVALNEGA SEKTORJA PRI

UVAJANJU EVROPSKEGAUVAJANJU EVROPSKEGAKOORDINATNEGA SISTEMA V SLOVENIJIKOORDINATNEGA SISTEMA V SLOVENIJI

B. Stopar*, B. Koler*, M. Kuhar*, M. Jenko***Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo

**Nekdanji sodelavec GZRS, d.d. ter UL, FGG

Page 2: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

2 UVOD UVOD -- II• Koordinatni sistem je v preteklosti potrebovalo le malo

strok in dejavnosti,• Velik tehnološki napredek v zadnjih 30 letih,• Pojav in široka uporaba tehnologij za (enostavno)

določanje (uporabo) položaja,• (Geo)lociranje informacij,• Koordinatni sistem je potreba celotne družbe,

• Kakovost koordinatnega sistema mora biti boljša od tehnologij za določanje položaja,

• Koordinatni sistem je:“koordinatno” opredeljen ves (fizični) prostor

Page 3: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

3 UVOD UVOD -- IIII• Vzpostavitev in vzdrževanje državnega koordinatnega

sistema je ena od nalog državne geodetske službe,• Delo na državnem koordinatnem sistemu je zahtevno

strokovno delo,• Povezovanje znanstveno-raziskovalnih, operativnih in

administrativnih aktivnosti,• Redne aktivnosti na koordinatnem sistemu potekajo

neprekinjeno (vzdrževanje koordinatnega sistema),• Večje aktivnosti se periodično ponavljajo (spremembe

koordinatnega sistema).

Page 4: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

4 ZGODOVINA RAZISKAV NA DKS ZGODOVINA RAZISKAV NA DKS -- II• Raziskovalni projekt RSS 1975-1982:

“Sistem geodetskih osnov SR Slovenije”Izvajalec: Inštitut Geodetskega zavoda SRS

• Raziskovalna naloga:“Temeljne triangulacijske mreže v SRS”:– Dela na astronomsko geodetski mreži (1975-1982)– Raziskave in sanacije traingulacijske mreže II. reda v SR

Sloveniji (1975-1982)– Raziskave in sanacije triangulacijske mreže III. Reda v

Sloveniji v letih 1978-1989– Avtor: g. Marjan Jenko

Page 5: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

5 ZGODOVINA RAZISKAV NA DKS ZGODOVINA RAZISKAV NA DKS -- IIII• Mednarodni raziskovalni projekti: 2• Mednarodne “kampanije”: >10• Nacionalni raziskovalni program: 1• Nacionalni aplikativni raziskovalni projekt: 3• Ciljni raziskovalni projekt: 1• Doktorske disertacije: 4• Diplomske naloge: > 50 (ocena)

Page 6: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

6 PODROČJA RAZISKAV PODROČJA RAZISKAV -- II• Analize stanja in kakovosti obstoječega sistema:

– Analize stanja in predlogi izboljšanja horizontalnega sistema– Analize stanja in predlogi izboljšanja višinskega sistema– Analize stanja in izračun ploskve geoida– Študij transformacijskih modelov med koordinatnimi sistemi– Izdelava programske opreme– Analize mareografskih opazovanj

• Predlog uvedbe novega koordinatnega sistema• Usmerjanje in spremljanje operativnih aktivnosti• Uvedba GNSS tehnologij v geodetsko prakso• Raziskave v geodinamiki

Page 7: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

7 AGM SLOVENIJEAGM SLOVENIJE

Page 8: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

8 OBSTOJEČ VIŠINSKI SISTEMOBSTOJEČ VIŠINSKI SISTEM

C-907T: 87,1M: 77,2

2870T: 9,9M: 81,9

31a/6T: -1,2M: ----

MLVIIIT: -11,5M: -----

MIVT: 33,0M: 72,6

3694T: 2,7M: 75,5

FR 3052T: -51.0M: 74,5

FR-3020

MXXIX

FR 1049

FR 1014T: 31,1M:72,9

Razlike nadmorskih višinso podane v mm!

IT

A

LIJ

A

A V S T R I J AH

S L V E N I JO

H R V A Š K A

B I H

C-152T: -14,2M: 73,8

5486T: -84,6M: 74,5

2753T: 44,4M: 72,6

Page 9: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

9REZULTATI RAZISKAV REZULTATI RAZISKAV OBSTOJEČEGA DKSOBSTOJEČEGA DKS

• Horizontalni sistem:– napačna lega AGM na ref. elipsoidu,– velike deformacije merila,– neenakomerna točnost,– obremenitev sistema z geodinamiko

• Višinski sistem:– nivelmanska mreža boljše kakovosti kot horizontalna mreža,– nivelmanske zanke niso zaključene na ozemlju Slovenije– gravimetrična mreža je slabe kakovosti,– mareograf izključen iz višinskega sistema,– referenčna višinska ploskev ni geoid,– normalne ortometrične višine računane iz slabih podatkov,– obremenitev sistema z geodinamiko

Page 10: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

10 NOV DRŽAVNI KOORDINATNI SISTEMNOV DRŽAVNI KOORDINATNI SISTEM• Nov koordinatni sistem bo vzpostavljen in realiziran v

skladu z ISO standardi,• Nov koordinatni sistem bo ločen na:

– horizontalno komponento (geometrijska komponenta),– višinsko komponento (fizikalna komponenta)

• Nov koordinatni sistem Slovenije bo del enotnega evropskega referenčnega sistema, ki bo vključeval:– nov horizontalni sistem,– nov referenčni elipsoid,– nov višinski sistem,– novo višinsko referenčno ploskev,– nov tip višin,– nov gravimetrični sistem,– novo kartografsko projekcijo,– geokinematični model ozemlja.

Page 11: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

11 NOV HORIZONTALNI SISTEMNOV HORIZONTALNI SISTEM• ETRS89 - evropski terestrični referenčni sistem,

veljaven za trenutek 1989.0,• ETRS89 je časovno neodvisen sistem,• referenčni elipsoid GRS-80,• realizacijo (materializacijo) sistema predstavlja 49

trajno stabiliziranih geodetskih točk s koordinatami določenimi na osnovi EUREF GPS izmer v letih 1994, 1995 in 1996 na ozemlju Slovenije,

• koordinate točk se nanašajo na trenutek 1995.55• v sistem vključiti omrežje SIGNAL• poznati (notranjo) geodinamiko državnega ozemlja

Page 12: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

12 “EUREF” V SLOVENIJI

Page 13: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

13 OMREŽJE SIGNAL

Page 14: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

14 NOV VIŠINSKI SISTEM NOV VIŠINSKI SISTEM -- II• EVRS je uradni višinski sistem Evropske unije:

– EVRS je referenčni sistem višin v težnostnem polju Zemlje,– definiran s težnostnim potencialom srednjega elipsoida

Zemlje, – višine so razlike dejanskega težnostnega potenciala točke in

težnostnega potenciala referenčne ploskve EVRS,– zadnja realizacija sistema EVRS je EVRF2000, ki ima izhodišče

v NAP (Normaal Amsterdams Peil),– normalne višine.

• Nove inačice EVRF200x:– izhodišče v smislu globalne srednje morske gladine WHS

(World Height System) ?– realizacija na osnovi satelitskih tehnologij GRACE, CHAMP,

GOCE) ?

Page 15: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

15 NOV VIŠINSKI SISTEM NOV VIŠINSKI SISTEM -- IIII

8-200

13-167

2-197

C 907

PN 305

5232MLVIIIMLVII

2055

MIV

2753

3694

CP 265

5358

2839

31a/6

2738

2870

CP 673

C152

549154

28795-116

2755

MLXXVIII

MN 3

5364

5244e

139

FR 1050

OP 584

FR 3052

7043

Page 16: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

16 V V -- GEODINAMIKA SLOVENIJEGEODINAMIKA SLOVENIJE

3.60+-0.8

3.30+-0.82.80+-0.7

2.30+-0.7

1.90+-0.6

1.30+-0.60.70+-0.6

-1.00+-0.6

-1.30+-0.5

-0.80+-0.5

-0.60+-0.4-0.30+-0.3

0.40+-0.2

0.15+-0.1

0.50+-0.4-1.00+-0.4-1.60+-0.4

-2.60+-0.5-3.60+-0.6

-2.80+-0.6-2.20+-0.6

0.25+-0.2

0.40+-0.3

0.60+-0.4

1.00+-0.51.30+-0.5

1.70+-0.61.50+-0.7

1.30+-0.7

1.80+-0.81.20+-0.8

1.40+-0.8

1.20+-0.91.00+-1.0

1.50+-1.1

1.00+-0.5

1.20+-0.5

1.50+-0.5

2.00+-0.6

1.00+-0.2

-0.60+-0.3-1.30+-0.3

-1.40+-0.4 -1.00+-0.4

-1.70+-0.4

-0.40+-0.4

0.40+-0.40.80+-0.5

1.80+-0.8

0.40+-0.9

0.10+-0.9

-1.40+-0.8 -1.70+-0.8

-1.40+-0.9-1.00+-0.9

-2.00+-1.0

-2.50+-1.0 -3.10+-1.0

-3.30+-1.¸1

-4.00+-1.1

-3.80+-1.1

-3.00+-1.1-1.20+-0.9

JESENICE

KRANJ CELJE

KRŠKO

NOVO MESTO

Metlika

Dobova

Lendava

MurskaSobota

Gor.RadgonaMARIBOR

LJUBLJANA

POSTOJNA

Rate eč

NOVAGORICA

Diva ač

KOPERJADRANSKO

MORJE

I

T

A

L

I

J

A

A V S T R I J A

MADŽARSKA

H R V A Š K A

Legenda:Obmo ja s signifikant. dvigi

č

Obmo ja s signifikant. posedanji

č

Območja, kjer hitrost vertikalnih premikov ni signifikantna

0.60+-0.4Hitrost vertikalnega premika z ocenonatan nostiEnota: mm/leto

č

Page 17: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

17 NOV GRAVIMETRIČNI SISTEM NOV GRAVIMETRIČNI SISTEM -- I I

• osnovni gravimetrični sestav predstavlja IGSN71 (International Gravity Standardisation Network 1971)

• normalno težnostno polje je definirano z GRS-80 referenčnim elipsoidom (GM, ω)

• osnovno gravimetrično mrežo Slovenije sestavlja 6 točk z izmerjeno absolutno vrednostjo težnostnega pospeška (90. leta prejšnjega stol.)

• gravimetrično mrežo I. reda sestavlja 29 točk

Page 18: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

18 NOV GRAVIMETRIČNI SISTEM NOV GRAVIMETRIČNI SISTEM -- IIII

Page 19: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

19 GEOID V SLOVENIJI GEOID V SLOVENIJI -- II

• astrogeodetske rešitve v letih: 1991, 1992 and 1999 (Geodetska Fakulteta Zagreb)

• zadnja rešitev (Pribičević, 2000): 99 astronomskih točk (51 v Sloveniji, 23 Hrvaška, 20 Avstrija, 5 Madžarska);

• natančnost astronomskih opazovanj: σΦ = 0,4", σΛ = 0,5";

• metoda izračuna geoida – kolokacija s tehniko Remove– Restore;

• prva rešitev relativna; druga absolutna,• amplituda geoidnih višin: 4.6m,• gravimetrični podatki iz Slovenije so bili uporabljeni za

določitev geopotencialnega modela EGM96 (prvič v zgodovini) in za Evropski Gravimetrični Geoid (EGG97)

Page 20: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

20 GEOID V SLOVENIJI GEOID V SLOVENIJI -- IIII

13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5

45.5

46.0

46.5

47.0

GPS/NVT point

gravimetric point

astro-geodetic point

LEGEND

Page 21: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

21 GEOID V SLOVENIJI GEOID V SLOVENIJI -- IIIIII

13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5

45.5

46.0

46.5

47.0

43.643.844.044.244.444.644.845.045.245.445.645.846.046.246.446.646.847.047.247.447.647.848.048.248.448.648.849.0

Page 22: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

22

REALIZACIJA NOVEGA REALIZACIJA NOVEGA KOORDINATNEGA SISTEMAKOORDINATNEGA SISTEMA

• realizacija novega sistema je mogoča z ustrezno (velikim) številom točk s koordinatami v novem sistemu:GEODETSKA IZMERA V NOVEM KOORDINATNEM SISTEMU

• podatki iz obstoječega sistema “preidejo” v nov sistem:DOGOVOR O NAČINU PREHODA - MODELU TRANSFORMACIJE MED SISTEMOMA

Page 23: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

23 TRANSFORMACIJSKI MODELITRANSFORMACIJSKI MODELI• zvezna transformacija podatkov celotnega ozemlja ?• transformacija (posameznih) območij ?• delitev transformacij glede na razsežnost transf. modela:

– 3-D ?,– 3-D = 2-D + 1-D ?– 2-D ?– 1-D ?

• uporaba normalnih ortometričnih ali elipsoidnih višin ?• transformacijski modeli:

– podobnostna transformacija ?,– afina transformacija ?,– transformacija z uporabo popravkov/odstopanj ?,

• enak model transformacije za vse prostorske podatke ?• delitev transformacije na “nivoje” ?:

– nivo temeljnih geodetskih mrež,– nivo izmeritvene mreže,– nivo detajla (“katastrski”, “topografski”, “GJI” ?)

Page 24: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

24 STARSTAR SISTEMSISTEM =>=> NOVNOV SISTEMSISTEM• horizontalni sistem (v ravnini projekcije):

– dn ≅ + 485m (482m < dn < 488m)– de ≅ – 370m (– 373m < de < – 367m)– zasuk ≅ + 4.9”– notranja geometrija sistema: ∆ P = ? ( > 20 m)– geodinamika ozemlja: ∆ P(RELATIVNI) = ? (≅ 5 – 10 mm/leto)

• višinski sistem:– H0 Mareograf Amsterdam – H0 Mareograf Trst = – 33 cm– H0 (WHS) – H0 Mareograf Trst ? cm– geoid – kvazigeoid = + 4 cm / 1000m višine– geoid – kvazigeoid = +7mm / km dolžine

(vpliv na horizontalni sistem)– H N – H NO = ? cm

Page 25: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

25 TRANSFORMACIJA ETRS89<=>D.K.S.TRANSFORMACIJA ETRS89<=>D.K.S.• Programska oprema

• Transformacije območij Slovenije

• Statistični testi grobih pogreškov

• Uporaba odstopanj po transformaciji

• Modeliranje distorzij d.k.s.

Page 26: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

26 TRANSFORMACIJA ETRS89<=>D.K.S.TRANSFORMACIJA ETRS89<=>D.K.S.

Page 27: Vzpostavitev evropskega koordinatnega sistema v Sloveniji

Univerza v LjubljaniFakulteta za gradbeništvo in geodezijo

27 ZAKLJUZAKLJUČČEKEK

• razvoj IT, GIS, digitalnih kartografskih baz ter tehnologij in storitev povezanih s položajem: GNSS, LBS, internet,... zahtevajokakovosten globalen koordinatni sistem,

• omogočati mora določitev koordinat v celotnem prostoru scm točnostjo,

• koordinatni sistem je (postal)potreba in zahteva celotne družbe.