Magellan ProMARK X-CM

Magellan ProMARK X-CM er en GPS mottaker med 10 kanaler, det vil si at mottakeren kan ta inn signal fra opptil 10 satellitter samtidig. Mottakeren kan brukes både til kodemåling og til fasemåling. Utstyret er fleksibelt, det egner seg både for etablering av fastmerker og for datafangst til GIS.

På bildet ser vi antenne og mottaker. I tillegg kommer batteri, som kan bæres i et belte rundt livet. 

Av ekstrautstyr har vi en Seatex-radio som kan ta imot korreksjonssignaler (SATREF). Ved bruk av denne, gir utstyret oss en nøyaktighet på et par meter i sanntid.

Testresultater, statisk fasemåling

Testresultater, mobil måling

Satellittkoordinater

Satellittsignalene inneholder satellittenes koordinater, og disse blir lagret i mottakeren. I rammen under har vi koordinatene til GPS-satellitt nr. 4.
 
EPHEMERIS DATA
Ephemeris for SV-04    V3.0
04 0975 388800                                           * PRN,WNTOE,TOE 
 +2.6559969836E+07  +4.6579091577E-03  +2.8067906761E+00 * A,E,M0 
 -7.2929201802E-05  +4.3149947421E-01                    * OMEGADT,OMEGA0 
 -7.0783283774E-01  +7.0637997835E-01                    * SIN(w),COS(w) 
 +1.4586147059E-04  +9.7739316913E-01  +3.5715774782E-10 * N,I0,IDOT 
 +2.5940625000E+02  +9.7312500000E+01                    * CRC,CRS 
 +5.1967799664E-06  +6.6757202148E-06                    * CUC,CUS 
 +7.4505805969E-08  +1.1175870895E-07                    * CIC,CIS 
 +9.8277814686E-06  +3.4674485505E-11  -2.7755575616E-17 * AF0,AF1,AF2 
 +3.8880000000E+05                                       * TOC 
 +3.2000000000E+01 0273                                  * URA,AODE 

Observasjoner

Observasjonene lagres som en lesbar tekstfil. For hvert sekund blir det lagret to blokker slik som vist i eksempelet nedenunder.
I første blokk i linje 2 har vi det aktuelle tidspunktet, angitt ved sekund siden ukestart og gps-uke.
I linje 3 til 8 har vi i første kolonne satellittnummeret, i andre kolonne signalstyrke, i tredje kolonne pseudoavstand, i fjerde kolonne dopplerdata og i siste kolonne faseobservasjoner.
I andre blokk finner vi foruten tidspunktet også den posisjonen son til enhver tid beregnes av mottakeren. I tillegg har vi PDOP, som er et mål på hvor god satellittgeometrien er. (PDOP bør være mindre enn 6).
 
RANGE DATA  V5.2
383767.8255958807 0975
14 9 18590372.670   -321.7432    -55721.936
16 9 18529905.050    229.8926     58288.138
07 9 20284102.690   -434.0196   -110114.519
25 9 21035039.250    -73.7854    -21530.162
15 9 21432149.740   -774.9333   -220021.428
18 4 21478067.770    679.4235     14121.729

MODE 3D  V4.1
TIME,LAT,LON,HAE
 +3.8376784375E+05
 +1.0538850090E+00
 +9.3083056923E-02
 +1.0404964447E+02
GPSWK
0975
PDOP
 +2.60E+00

Når vi skal etablere fastmerker vil typisk måletid være ca. 30 min. Det vil si at det lagres ca. 1800 målinger slik som vist ovenfor. Når målingene er unnagjort, blir dataene overført til en PC for etterprosessering. Etterprosesseringen utføres i programmet MSTAR.

Test av ProMARK X-CM

For å teste nøyaktigheten på våre GPS-mottakere har vi målt endel vektorer i søyle-nettet vårt på Stend.
Opplegget ble gjennomført i løpet av 2 dager av jordskiftestudentene. Første dag ble S1 brukt til basestasjon, og det ble målt vektorer til de 7 øvrige søylene. Andre
dag var opplegget likt, men da var S5 basestasjon. Se skisse av nettet ovenfor.

Måletiden ble satt til ca. 35 minutter i hver stasjon. Med en beregnet flyttetid på 10 minutter ble brutto måletid pr. vektor en skoletime, og de 7 vektorene kunne lett
måles ferdig i løpet av en vanlig skoledag.

Ved beregningen viste det seg at reduksjonsprogrammet MSTAR ikke klarte å finne den ønskede cm-løsning alle steder. Faktisk ble så mange vektorer som 5 stk.
plassert i neste nøyaktighetsklasse som er "submeter". Imidlertid var submeterløsningen som oftest forholdsvis god, med en angitt middelfeil som regel under 10
centimeter.

Det ble derfor gjort suppleringsmålinger en tredje dag. Observasjonstiden ble økt til ca. 55 minutter. For en vektor, S1-S3, ble det fremdeles ikke cm-løsning. For
en vektor, S1-S4, angir programmet cm-løsning, men med forholdsvis stor middelfeil. Se figuren, hvor de 2 nevnte vektorene er stiplet.

Årsaken til denne svikten ligger hos stasjonene. Enkelte søyler ligger kloss opp til hus eller store trær som tar bort sikten til satellittene. S1 har åpenbart vært en
ugunstig basestasjon. Kombinasjonen med S3 blir spesielt vanskelig. Begge søylene ligger kloss opp til husvegger, men disse skygger for ulike sektorer. Moralen er:
Vær nøye med valg av basestasjoner!


Vektorene som er røde og stiplet har liten nøyaktighet.

Resultatet

Nøyaktigheten av målingene kan undersøkes på 2 måter:

   1.Sammenligning av målte vektorer med kjente avstander og retninger i nettet.
   2.Utjevning av GPS-målingene.

Begge metodene gir samme bilde. Vi gjengir derfor bare et redigert resultat av utjevningen i VGLAND, i form av koordinater og statistikk, restfeil og utskrift av
observasjonsregisteret.

Om framgangsmåten ved utjevningen: Alle målingene ble brukt, unntatt en meget dårlig submeter med feil mer enn 70 cm. Vekter ble satt etter de middelfeil som ble
regnet ut av reduksjonsprogrammet MSTAR. Det vil i praksis si at submeterløsningene, med middelfeil opp til 10 ganger normalen, har fått forsvinnende liten vekt.
Likevel blir de talt med i antallet overbestemmelser.

De dårligst bestemte punktene S3 og S4 har begge en god vektor, og det er tilstrekkelig. Resultatet er meget bra.
 
 

Utjevning av søylenett STEND
Utskrift fra VG-LAND


                                             Dato: 21-10-1998       Side   1 

      Oppdrag: SOYLE                                            Vesla/Geonor 

      DOKUMENTASJON UTJEVNINGSBEREGNINGER
      ***********************************

      DATUM: Bergenshalvøen
      UTJEVNING I 3-D
      TVUNGEN UTJEVNING
      

      GITTE KOORDINATER [meter]

      PUNKT               X           Y         H

      S1             53304.529   60017.444    45.420
      S5             53300.157   59763.708    52.730


      NYBESTEMTE KOORDINATER MED MIDLERE FEIL [meter]

      PUNKT               X           Y         H       MX      MY      MH

      S3             53231.684   59962.408    42.304   0.008   0.010   0.013
      S4             53319.207   59922.745    43.334   0.006   0.006   0.010
      S7             53214.434   59905.410    38.642   0.003   0.002   0.005
      S8             53278.490   59835.501    36.946   0.004   0.002   0.008
      S10            53333.354   59797.530    48.076   0.006   0.004   0.009
      S11            53256.080   59781.543    49.511   0.002   0.001   0.005


      TILLEGGSUKJENTE MED MIDLERE FEIL

                           Verdi     Middelfeil   Testverdi
      Rotasjon    [gon]:  -0.01594     0.00056      -28.43
      Målestokk  [m/km]:  -0.0300      0.0061        -4.94

      Tabellverdi=2.03 (Student-t, f=36, alfa=0.0250)


      STATISTIKK

      Antall iterasjoner                   :            3

      Antall observasjoner retning         :           19
      Antall observasjoner avstand         :           19
      Antall observasjoner høydeforskjell  :           19
      Antall observasjoner                 :           57

      Antall ukjente grunnrisskoordinater  :           12
      Antall ukjente høydekoordinater      :            6
      Antall tilleggsukjente               :            2
      Antall ukjente                       :           20

      Antall overbestemmelser              :           37

      Antall korrelasjoner                 :           57

      Feilkvadratsum                       :          105.88993458
      Beregnet middelfeil på vektsenheten  :            1.6917
      Antatt   middelfeil på vektsenheten  :            1.0000
 
                                             Dato: 21-10-1998       Side   2 

      Oppdrag: SOYLE                                            Vesla/Geonor 

      KORRIGERTE OBSERVASJONER, ANTATT MIDLERE FEIL OG RESTFEIL [meter/gon]

      Fra           Til            Observasjon    Antatt M   Restfeil

      S1          1 S3         R     241.26739     0.01896   -0.06063  *
      S1          1 S3         D      91.333       0.031     -0.033
      S1          1 S3         dH     -3.169       0.034      0.053
      S1          1 S4         R     309.79814     0.00998    0.00751
      S1          1 S4         D      95.828       0.007      0.005
      S1          1 S4         dH     -2.112       0.014      0.026
      S1          1 S5         R     298.91970     0.00083   -0.00058
      S1          1 S5         D     253.778       0.002      0.003
      S1          1 S5         dH      7.297       0.007      0.013
      S1          1 S7         R     256.89978     0.00946   -0.00096
      S1          1 S7         D     143.766       0.023      0.005
      S1          1 S7         dH     -6.794       0.020      0.016
      S1          1 S8         R     290.96497     0.00275    0.00126
      S1          1 S8         D     183.804       0.003     -0.001
      S1          1 S8         dH     -8.480       0.013      0.006
      S1          1 S10        R     308.33379     0.01166   -0.02077
      S1          1 S10        D     221.888       0.064     -0.086
      S1          1 S10        dH      2.713       0.060     -0.057
      S1          1 S11        R     287.11994     0.00043    0.00047
      S1          1 S11        D     240.836       0.002     -0.004
      S1          1 S11        dH      4.093       0.006     -0.003
      S1          2 S3         R     241.28090     0.01946   -0.07414  *
      S1          2 S3         D      91.305       0.014     -0.004
      S1          2 S3         dH     -3.193       0.023      0.078    *
      S1          2 S10        R     308.31598     0.00197   -0.00296
      S1          2 S10        D     221.796       0.004      0.005
      S1          2 S10        dH      2.635       0.009      0.020

      S5          1 S1         R      98.91940     0.00049   -0.00028
      S5          1 S1         D     253.777       0.002      0.004
      S5          1 S1         dH     -7.289       0.006     -0.021    *
      S5          1 S3         R     121.14700     0.00241   -0.00418
      S5          1 S3         D     210.180       0.006     -0.007
      S5          1 S3         dH    -10.456       0.015      0.030
      S5          1 S4         R      92.44458     0.02008   -0.01828
      S5          1 S4         D     160.264       0.050     -0.085
      S5          1 S4         dH     -9.326       0.063     -0.070
      S5          1 S7         R     134.65121     0.00051    0.00031
      S5          1 S7         D     165.617       0.001      0.002
      S5          1 S7         dH    -14.083       0.003     -0.004
      S5          1 S8         R     118.67479     0.00291    0.00121
      S5          1 S8         D      74.993       0.002      0.000
      S5          1 S8         dH    -15.781       0.007     -0.003
      S5          1 S10        R      50.59004     0.06939    0.02024
      S5          1 S10        D      47.435       0.020     -0.042
      S5          1 S10        dH     -4.652       0.039     -0.002
      S5          1 S11        R     175.53692     0.00136    0.00102
      S5          1 S11        D      47.550       0.002     -0.000
      S5          1 S11        dH     -3.219       0.005     -0.000
      S5          2 S4         R      92.42638     0.00152   -0.00008
      S5          2 S4         D     160.176       0.004      0.002
      S5          2 S4         dH     -9.393       0.007     -0.003
      S5          2 S8         R     118.67479     0.00330    0.00121
      S5          2 S8         D      74.993       0.003      0.000
      S5          2 S8         dH    -15.781       0.007     -0.003
      S5          2 S10        R      50.61316     0.00497   -0.00288
      S5          2 S10        D      47.387       0.004      0.006
      S5          2 S10        dH     -4.654       0.007     -0.000
 
            =========================================================
             OMDANNEDE VEKTORER, FRA OBSERVASJONSREGISTERET I VGLAND
            =========================================================
 
  Bas  Rem         Azimut     Z-vinkel     Avstand     M-Az    M-dH    M-D
   S1  S3    8   240.57019   102.20825    91.38717   0.01896 0.03379 0.03148
   S1  S4    8   309.10095   101.40322    95.84965   0.00998 0.01446 0.00735
   S1  S4X   8   309.53342   101.53001    96.57466   0.13541 0.10659 0.30626X
   S1  S5    8   298.22251    98.17130   253.87971   0.00083 0.00666 0.00218
   S1  S7    8   256.20259   103.00689   143.92422   0.00946 0.02042 0.02304
   S1  S8    8   290.26778   102.93586   183.99666   0.00275 0.01256 0.00275
   S1  S10   8   307.63659    99.22270   221.90153   0.01166 0.06016 0.06378
   S1  S11   8   286.42275    98.91925   240.86792   0.00043 0.00571 0.00218
   S1  S3    8   240.58371   102.22612    91.35966   0.01946 0.02294 0.01436
   S1  S10   8   307.61878    99.24469   221.80874   0.00197 0.00916 0.00351
   S5  S1    8    98.21778   101.82921   253.87884   0.00049 0.00612 0.00204
   S5  S3    8   120.44539   103.16537   210.43764   0.00241 0.01504 0.00574
   S5  S4    8    91.74296   103.70119   160.53288   0.02008 0.06250 0.04956
   S5  S7    8   133.94959   105.40142   166.21272   0.00051 0.00342 0.00136
   S5  S8    8   117.97317   113.20417    76.63456   0.00291 0.00703 0.00247
   S5  S10   8    49.88842   106.22380    47.66241   0.06939 0.03904 0.01984
   S5  S11   8   174.83530   104.30340    47.65864   0.00136 0.00457 0.00230
   S5  S4    8    91.72476   103.72994   160.44952   0.00152 0.00659 0.00380
   S5  S8    8   117.97317   113.20417    76.63456   0.00330 0.00744 0.00256
   S5  S10   8    49.91154   106.23292    47.61465   0.00497 0.00726 0.00424
 

Test av ProMARK X-CM, "mobile mode"
Når mottakeren skal brukes i "mobile mode" starter vi målingene ved å trykke DIF 3 på mottakeren. Da lagres posisjoner fortløpende, og med et fast tidsintervall. Hvis de lagrede observasjonene etterprosesseres økes nøyaktigheten fra +/- 100 m til under 5 m.
Til etterprosesseringen brukes data fra egen basestasjon eller data som kjøpes fra Statens Kartverk.
 
Bildet viser de samme måledataene før etterprosessering (rød farge) og etter etterprosessering (grønn farge). 
I dette eksempelet er det brukt data fra egen basestasjon.

Når vi utfører etterprosessering i MSTAR, blir resultatet lagret i en *.dif - fil. Resultatene kan så eksporteres til flere ulike formater, bl.a. "shape"-formatet som leses av ArcView.

Problem

Problemet med Shape-eksporten fra MSTAR er at punktenes høyde blir borte. Vi får heller ikke med oss egenskaper som PDOP, dato og klokkeslett.

Løsning

Vi har funnet følgende løsning på dette problemet:
1. Vi eksporterer til ASCII-format i MSTAR.
2. Vi konverterer ASCII-filen til SOSI med et egenutviklet program.
3. Vi bruker programmet SOSI-SHAPE fra Geodata AS til å konvertere fra SOSI til SHAPE.

Dermed får vi overført de innmålte punktene til ArcView, med høyde, PDOP, dato og klokkeslett som tilhørende attributter. Temakoder som tastes inn under måling bli selvsagt også med.

ArcView gir oss nå muligheten til å se hvor målingene kan være tvilsomme:

Helge Nysæter 02.03.99