GPS: techniek, apparatuur en
toepassingsmethoden1)
nederlands geodetisch tijdschrift
door P. G. Sluiter, geodetisch en hydrografisch adviseur, tevens voorzitter van de Werk
groep Ruimtegeodesie van de Rijkscommissie voor Geodesie.
SUMMARY
GPS; Technique, Equipment and Modes of Application
Aspects of the use of GPS for geodetic purposes are described, with special emphasis on the importance
of time measurement and clocks. The improvements obtained by using differential phase- instead of
codemeasurements are highlighted. The terms Doppler aiding and codeless measurements are ex
plained. One example of the results of both pseudo-ranging and phase measurements is shown.
Toekomstverwachtingen
In internationale kringen zijn de verwachtingen betref
fende de toepassing van het Global Positioning System
(GPS) in de landmeetkunde hoog gespannen. Ook in
Nederland is dat het geval, hetgeen mag blijken uit de
belangstelling voor deze studiedag. Hoewel het systeem
zich nog in een experimentele fase bevindt, worden
momenteel reeds nauwkeurigheden van 15 millimeter
over een afstand van 15 kilometer gerapporteerd middels
metingen die slechts 15 minuten duren. Over afstanden
van meer dan 20 km gaan de refractieverschillen tussen
de meetpunten een rol spelen. Voor zover deze door de
ionosfeer worden veroorzaakt, kunnen zij grotendeels
worden geëlimineerd door op twee frequenties te meten,
maar dit vereist duurdere apparatuur. „Voor de zeker
heid" wordt overigens meestal langer gemeten, namelijk
ongeveer twee uur, maar voor veel toepassingen zullen
ook nog aanzienlijk kortere waarnemingsperioden tot de
mogelijkheden gaan behoren. Indien dan tevens de prijs
van de instrumenten zal dalen, kan zelfs het gebruik voor
detailmeting aantrekkelijk worden. Obstakels zoals
gebouwen en bomen tussen de satellieten en het
meetpunt zullen echter altijd een beperking blijven
vormen.
Voorts wordt onderzocht of GPS ook deels ter vervan
ging van waterpassing kan worden gebruikt, voorname
lijk waar het wijziging in de hoogte betreft, zoals bij
bodemdaling. In dat geval behoeft de geoïdehoogte na
melijk niet bekend te zijn.
Het zal echter nog tot de negentiger jaren duren, voordat
het systeem operationeel wordt, met name doordat het
ongeluk met het ruimteveer Challenger in begin 1986
naar schatting twee jaar vertraging heeft veroorzaakt. In
datzelfde jaar is ook het aantal beschikbare satellieten
1) Tekst van een lezing op de NGL studiedag ,,Satellietgeodesie en
traagheidsnavigatie; landmeetkunde in de jaren '90", gehouden
te Ede op 24 november 1986.
2) De nummers (11 t.m. [6] verwijzen naar „Literatuur" op p. 47
aan het eind van dit artikel.
verminderd van zeven naar zes. Het is te hopen dat zich
geen verdere mankementen zullen voordoen, zodat de
proefmetingen kunnen doorgaan tot de operationele
fase is bereikt.
Situatie in Nederland
Om ook in Nederland de nodige ervaring te kunnen op
doen, heeft de Rijkscommissie voor Geodesie in decem
ber 1986 twee GPS ontvangers aangeschaft. Deze zullen
door landmeetkundige instanties worden gebruikt voor
onderzoeksprojecten, waarvoor aanvragen kunnen wor
den ingediend. Voorwaarde voor gebruik is, dat projec
ten duidelijk gedefinieerd moeten zijn en de goedkeuring
van de Rijkscommissie hebben verkregen.
Meetprincipe
In de afgelopen jaren is het GPS systeem reeds in vele
publikaties beschreven [1], [2], [3] en [4]2In het kader
van dit artikel worden daarom enige specifieke aspecten
benadrukt.
Afstandmeting
In wezen is het plaatsbepalingsprincipe zeer eenvoudig.
Door afstanden te meten naar drie in positie bekende
satellieten kan de waarnemer zijn plaats in de ruimte be
palen. Deze bevindt zich namelijk in het voetpunt van
het viervlak, waarvan de drie andere hoekpunten door
de satellieten worden gevormd (fig. 1). Zoals later wordt
toegelicht, moet de waarnemer ook de tijd berekenen.
Daardoor komt er naast de drie ruimtelijke coördinaten
één onbekende bij, zodat nog naar een vierde satelliet
moet worden gemeten. In de operationele fase zullen
overal op aarde, gedurende 24 uur per dag, vier satellie
ten met gunstige onderlinge geometrie binnen meetbe-
reik zijn.
De afstandmetingen worden verricht door de looptijd
van door de satellieten uitgezonden pulsen te meten.
Deze pulssignalen zijn voorzien van een boodschap,
waaruit hun vertrektijd kan worden bepaald. Door aan
de ontvangstzijde de aankomsttijd te meten, kan uit het
verschil de looptijd worden bepaald. Na vermenigvuldi-
42
NGT GEODESIA 87
