Accuracy of determining height differences based on NRTK VRS measurements and using quasi-geoid model

• Autorzy: Kudas Dawid , Wnęk Agnieszka

Identyfikatory

DOI

http://dx.doi.org/10.15576/GLL/2022.3.59

Warianty tytułu

PL

Analiza dokładności wyznaczenia przewyższeń z pomiarów NRTK VRS z użyciem modelu quasi-geoidy PL-geoid-2011

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper analyses the accuracy of the determination of normal heights in the national spatial reference system using the PL-geoid-2011 quasi-geoid model. The heights were determined using the PL-EVRF2007-NH normal height system. The paper discusses the results of a measurement experiment consisting in measuring 8 points with the use of the Network Real Time Kinematic (NRTK) technique and the Virtual Reference Station (VRS) surface correction generated on the basis of the TPI NETpro commercial network of reference stations and with the use of two global satellite systems (GPS, GLONASS). In the experiment, three measurement schemes were evaluated in relation to the number of measurement epochs recorded above the designated point, as well as the order of recording points. The conducted measurement experiment allowed to determine which of the proposed schemes guarantees the best accuracy from the point of view of establishing a height measurement network with the use of the NRTK technique and VRS corrections. The tests showed that it is possible to determine the height difference between points using the NRTK technique and the VRS method with an accuracy of 0.01m. However, to ensure adequate accuracy, elevation differences must be defined as the differences of the measured heights and should be determined several times and based on independent measurements at the beginning and end of the levelling section. Thus, determining elevation differences with the use of the NRTK VRS technique may be particularly effective in areas with large differences in height, where the determination of elevation differences with the use of classical methods is time-consuming. The obtained elevation differences require tying to the points of the height control network with the use of classical methods.

PL

W artykule przeprowadzono analizę dokładności wyznaczenia wysokości normalnych w państwowym systemie odniesień przestrzennych z użyciem modelu quasi-geoidy PL-geoid-2011. Wysokości wyznaczono w układzie wysokości normalnych PL-EVRF2007-NH. W artykule omówiono wyniki eksperymentu pomiarowego polegającego na pomiarze 8 punktów z użyciem techniki Network Real Time Kinematic (NRTK) i poprawki powierzchniowej Virtual Reference Station (VRS) wygenerowanych w oparciu o komercyjną sieć stacji referencyjnych TPI NETpro i z wykorzystaniem dwóch globalnych systemów satelitarnych (GSP i GLONASS). W eksperymencie walidowano trzy schematy pomiarowe różniące się ilością epok pomiarowych rejestrowanych nad wyznaczanym punktem, jak również kolejnością rejestracji punktów. Przeprowadzony eksperyment pomiarowy pozwolił określić, który z zaproponowanych schematów pozwala osiągnąć najlepsze dokładności z punktu widzenia zakładania wysokościowej osnowy pomiarowej z użyciem techniki NRTK i poprawek VRS. W badaniach wykazano, że możliwe jest określenie przewyższenia pomiędzy punktami z użyciem techniki NRTK i metody VRS z dokładnością 0.01m. Jednakże, aby zapewnić odpowiednią dokładności, przewyższenie musi być określane jako różnica pomierzonych wysokości i powinno być określane kilkukrotnie w oparciu o niezależne pomiary na początku i końcu odcinka niwelacyjnego. W związku z powyższym określenie przewyższeń z użyciem techniki NRTK VRS może mieć szczególnie efektywne zastosowanie w terenach o dużych różnicach wysokości, gdzie określenie przewyższeń z użyciem klasycznych metod jest czasochłonne. Otrzymane przewyższenia wymagają dowiązania do punktów szczegółowej osnowy wysokościowej z użyciem klasycznych metod.

Słowa kluczowe

EN

VRS; NRTK; PL-geoid-2011; height; quasi-geoid

PL

VRS; NRTK; PL-geoid-2011; wysokość; quasi-geoida

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie
• Czasopismo: Geomatics, Landmanagement and Landscape
• Rocznik: 2022
• Tom: no. 3
• Strony: 59--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kudas Dawid

• University of Agriculture in Krakow Department of Geodesy 30-198 Kraków, ul. Balicka 253a

• https://orcid.org/0000-0003-1109-114X

autor

Wnęk Agnieszka

• University of Agriculture in Krakow Department of Geodesy 30-198 Kraków, ul. Balicka 253a

• https://orcid.org/0000-0001-8669-2519

Bibliografia

• Bae T.S., Grejner-Brzezinska D., Mader G., Dennis M. 2015. Robust analysis of network-based real-time kinematic for GNSS-derived heights. Sensors, 15(10), 27215–27229.
• Berber M., Ustun A., Yetkin M. 2012. Comparison of accuracy of GPS techniques. Measurement, 45(7), 1742–1746.
• Dawidowicz K. 2013a. Analysis of height determination using the ASG-EUPOS NAWGEO service. Technical Sciences. University of Warmia and Mazury in Olsztyn, 16 (1), 19–39.
• Dawidowicz K. 2013b. Impact of different GNSS antenna calibration models on height determination in the ASG-EUPOS network: a case study. Survey Review, 45(332), 386–394.
• Elaksher A.F., Fernald A., Kapoko F. 2016. Evaluating the use of GPS heights in water conservation applications. Survey Review, 48(348), 195–201.
• Elaksher A., Ali T., Kamtchang F., Wegmann C., Guerrero A. 2020. Performance analysis of multi-GNSS static and RTK techniques in estimating height differences. International Journal of Digital Earth, 13(5), 586–601.
• Firuzabadì D., King R.W. 2012. GPS precision as a function of session duration and reference frame using multi-point software. GPS solutions, 16(2), 191–196.
• Garrido M.S., Giménez E., de Lacy M.C., Gil A.J. 2011. Testing precise positioning using RTK and NRTK corrections provided by MAC and VRS approaches in SE Spain. Journal of Spatial Science, 56(2), 169–184.
• Garrido M., Giménez E., Armenteros J., Lacy M., Gil A. 2012. Evaluation of NRTK positioning using the RENEP and RAP networks on the southern border region of Portugal and Spain. Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica, 47(1), 52–65.
• Grejner-Brzezinska D.A., Kashani I., Wielgosz P. 2005. On accuracy and reliability of instantaneous network RTK as a function of network geometry, station separation, and data processing strategy. GPS Solutions, 9(3), 212–225.
• Gumus K., Selbesoglu M.O., Celik C.T. 2016. Accuracy investigation of height obtained from Classical and Network RTK with ANOVA test. Measurement, 90, 135–143.
• Kadaj R. 2014. Algorytm opracowania modelu PL-geoid-2011. Seminarium: Realizacja osnów geodezyjnych a problemy geodynamiki. KG PAN i Wydział Geodezji i Kartografii PW, Grybów, 25–27.
• Krzan G., Dawidowicz K., Stępniak K., Świątek K. 2017. Determining normal heights with the use of Precise Point Positioning. Survey Review, 49(355), 259–267.
• Kudas D., Wnęk A. 2021. Analysis of the geometry of the TPI NETpro reference station network in Poland, Geomatics, Landmanagement and Landscape, 4, 169–183. DOI:10.15576/GLL/2021.4.169
• Kudas D. 2020. Analysis of the density of the national network of reference stations on the example of ASG-EUPOS. Geomatics, Landmanagement and Landscape, 4, 77–89. DOI:10.15576/GLL/2020.4.77
• Meyer T.H., Roman D.R., Zilkoski D.B. 2006. What does height really mean? Part III: Height Systems. Surveying and Land Information Science, 66(2), 149–160.
• Perski A., Wieczyński A., Baczyńska M., Bożek K., Kapelko S., Pawłowski S. 2013. GNSS receivers in engineering practice. Impact of antenna type on quality of GNSS measurements. Pomiary, Automatyka, Robotyka, 17, 10, 106–122. (w języku pol.). DOI: 10.14313/PAR_200/106
• Stepniak K., Baryla R., Paziewski J., Golaszewski P., Wielgosz P., Kurpinski G., Osada E. 2017. Validation of regional geoid models for Poland: Lower Silesia case study. Acta Geodyn. Geomater, 14(1), 93–100.
• Technical Raport. 2021. Opis techniczny obowiązującego modelu quasi-geoidy PL-geoid2021 w układzie PL-EVRF2007-NH. http://www.gugik.gov.pl/__data/assets/pdf_file/0007/236545/ Opis-techniczny-modelu-PL-geoid2021.pdf (accessed: 04.05.2022).
• Trimble R8-3 specification. https://trl.trimble.com/docushare/dsweb/Get/Document-491476/022543-079N-POL_TrimbleR8GNSS_DS_1014_LR.pdf (accessed: 6.05.2022).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).