Global Positioning System (GPS)
Fig. 2. GPS-conste/lalie.
terrestrische trigonometrische metingen verkregen hoog
tecomponent altijd zwak bepaald is. Dit is dan ook de
voornaamste reden waarom het huidige Europese drie
hoeksnetwerk in essentie nog steeds een tweedimensio
naal netwerk is; een netwerk dus, dat wel de situatie
beschrijft, maar niet de hoogte.
Met de komst van de eerste satellietenpuntsbepalings-
systemen in de jaren '60 werden de tekortkomingen van
de terrestrische meetmethoden voor een belangrijk deel
ondervangen. De satellieten dienden als hulppunten om
intercontinentale afstanden te overbruggen en om daar
mee het eerste, wereldwijde, driedimensionale netwerk te
realiseren. De eerste satellietenpuntsbepalingssystemen
waren echter niet voldoende mobiel en niet voldoende
precies om een rol van betekenis te kunnen spelen in de
dagelijkse praktijk van de landmeetkunde.
Welnu, het NAVSTAR Global Positioning System, dat
naar verwachting in 1993 volledig operationeel zal zijn,
kent de genoemde nadelen niet. Dit systeem zal dan ook
bij uitstek geschikt zijn voor de driedimensionale bepaling
van de meetkundige figuur van de aarde in een wereld
wijd referentiestelsel.
Het Global Positioning System, wat veelal wordt afgekort
tot GPS, zal bestaan uit een bijna perfect symmetrische
constellatie van in totaal 24 satellieten (fig. 2). Deze zijn
verdeeld over zes baanvlakken en staan op een hoogte
van ongeveer 20 000 km. De hoge banen hebben het
voordeel, dat de satellieten relatief weinig hinder onder
vinden van de wrijving van de atmosfeer en van de grillig
heden in het aardse zwaartekrachtsveld. De satellietposi
ties zijn hierdoor in de tijd goed te voorspellen, zodat ze
voor veel praktische toepassingen als bekend mogen
worden verondersteld. De hoge banen zorgen er tevens
voor, dat de satellieten steeds over een groot oppervlak
van de aarde simultaan zichtbaar zijn. Hierdoor kan de
duur van de statische waarnemingssessies drastisch
worden beperkt.
De door de GPS-satellieten permanent uitgezonden
NGT GEODESIA 91 - 3
radiosignalen worden in de puntsbepaling hoofdzakelijk
aangewend voor het verrichten van twee typen waar
nemingen. Dit zijn de zogenaamde pseudo-afstand-
metingen en de fasemetingen (fig. 3). De pseudo-afstand-
metingen worden voornamelijk gebruikt voor de dynami
sche puntsbepaling. De veel preciezere fasemetingen
daarentegen zijn bijzonder geschikt voor de statische
puntsbepaling.
Fasemeting bij GPS bestaat uit het meten van het fase
verschil tussen het door de satelliet uitgezonden signaal
en het in de ontvanger gegenereerde signaal. De fase
meting kan, op een aantal onbekende parameters na, als
een afstandmeting naar de GPS-satelliet worden geïnter
preteerd.
De onbekende parameters hebben een tweeledige oor
zaak. Ten eerste is de klok in de ontvanger niet vol
doende te synchroniseren met de klokken in de GPS-
satellieten. Ten tweede is er vanwege het meten van
fractionele fasen sprake van meerduidigheden. De frac-
tionele fase geeft immers geen uitsluitsel over het aantal
gehele golflengten dat in de afstand van satelliet naar
ontvanger past.
Het is alsof u een afstand meet met een meetlat in milli
meters, zonder het gehele aantal centimeters te kennen.
Het probleem van de meerduidigheden en onbekende
kloktermen kan echter worden opgelost door, gedurende
een bepaalde periode, een aantal satellieten op verschil
lende plaatsen simultaan aan te meten.
Deze relatieve puntsbepalingsmethode maakt het moge
lijk zo'n geweldig hoge precisie te bereiken. Het beslis
sende voordeel van de relatieve aanpak is namelijk, dat
de invloeden van storingsbronnen, zoals de onzeker
heden in de satellietbanen en het effect van ionosfeer en
troposfeer op het satellietsignaal, over niet al te grote af
standen tussen de ontvangers, voor een belangrijk deel
kunnen worden geëlimineerd. Nu al is duidelijk, dat in de
toekomst met de in ontwikkeling zijnde verwerkings
modellen en betere baanbepalingsmethoden een relatie
ve precisie van tegen de 10~8 haalbaar moet zijn. Dat zou
betekenen dat we met meting naar satellieten die op een
hoogte staan gelijk aan de halve omtrek van de aarde, op
een afstand van 1000 km, de spreekwoordelijke naald in
de hooiberg moeten kunnen terugvinden.
Hoewel het zover nog niet is en op verschillende deel-
GEOCENTER
PSEUDORANGE
l r*-R, pj - C [At'(a)-AT,(b)l
PHASE
<t)j F; [T,(b) - t'lall r1—R,| +Fj [Af(a)-AT,(b)]
Fig. 3. Pseudo afstand- en fasemeting.
111
