Atmosferische effecten
GEODESIA
1998-1
Hoe groter de SNR hoe beter de preci
sie zal zijn van de afzonderlijke pun
ten. Naast systeemparameters beïn
vloeden ook de atmosfeer en de eigen
schappen van het terrein de SNR en
dus de precisie van de opgenomen
punten.
jhter 7
sensor
mirror
y /laser pulse
Instabiliteit van de scannende (rote
rende of heen-en-weer gaande) spiegel
veroorzaakt een random miswijzings
effect {pointing jitter)De invloed van
deze pointing jitter hangt af van de
terreinhelling. I11 gebieden met veel
reliëf, zoals duinen, kan het effect van
pointing jitter tot onnauwkeurighe
den leiden die, afhankelijk van de sta
biliteit van de spiegel, kan oplopen tot
vele decimeters. Bij gebruik van een
fiber-optiek zal dit effect geringer zijn.
Het doel van een fiber-optiek is om de
stabiliteit van de richting waarin de
laserstraal wordt uitgezonden, te waar
borgen. De fiber-optiek bestaat uit een
reeks van kleine lenzen, elk lensje cor
respondeert met een richting. Laser
pulsen waarvan de richting door insta
biliteit van de spiegel afwijkt van de
beoogde richting, zullen door de fiber
optiek in de beoogde richting worden
gefocusseerd.
In de literatuur komt men soms de
term push-broom laseraltimeter tegen.
Hiermee wordt een systeem bedoeld
voorzien van een roterende scanspie-
gel. Hierdoor worden parallelle stro
ken opgenomen. Wanneer de scan
nende spiegel een heen-en-weer gaan
de beweging maakt, ontstaat een zaag
tandconfiguratie.
Stands- en positiebepaling
De standsbepaling wordt uitgevoerd
met traagheidsnavigatie (INS). INS-
systemen vormen autonome plaatsbe
palingssystemen die zowel de positie
als de stand van een platform kunnen
Fig. 2.
Schets van een
laseraltimeter. De
sensor zendt vele
malen per seconde
pulsen uit. Een
scannende spiegel
zorgt dat een
strook, die nage
noeg loodrecht op
de vliegrichting
staat, wordt opge
nomen. Miswij
zing (jitter j van de
spiegel vormt een
belangrijke fouten
bron. De hoeveel
heid teruggekaatste
pulsenergie die de
sensor binneit-
treedt, hangt onder
andere af van de
eigenschappen van
het terrein en van
atmosferische in
vloeden.
bepalen. Bij laseraltimetrie wordt alleen gebruikgemaakt
van de standscomponent, die bepaald wordt met gyrosco
pen. Voordat met een INS-instrument kan worden geme
ten, moet eerst oplijning plaastvinden, dat is het waterpas
zetten van het platform en het naar het noorden richten
van één van de horizontale assen. Het is van groot belang
dat de stand van de drie onderling loodrechte assen con
stant wordt gehouden gedurende de waarnemingsperiode
of dat de standsverandering wordt gemeten (fig. 3). Niet al
leen de bewegingen van het voertuig waarin zich het INS
bevindt, veroorzaken versnellingen, maar ook de aard
rotatie en de zwaartekracht van de aarde. Het vasthouden
van de stand is op langere termijn moeilijk. INS is behept
met gyrodrift die de nauwkeurigheid beïnvloedt. Ook niet
preciese oplijning vormt een belangrijke foutenbron. Af
hankelijk van de kwaliteit van het INS kunnen deze fouten
aanzienlijke miswijzingen tot gevolg hebben.
De positiebepaling wordt uitgevoerd met differentiële
GPS. De voornaamste foutenbronnen bij GPS zijn: baan-
fouten, ionosferische en troposferische vertragingen, fase
meerduidigheden en multi-path. De invloed van baanfou-
ten hangt af van de lengte van de basislijn, dat wil zeggen de
afstand tussen de ontvanger in het vliegtuig en de ontvan
ger opgesteld op een bekend terreinpunt (grondstation).
De fouten nemen lineair toe met de lengte van de basislijn.
Ionosferische vertragingen kunnen fouten van enkele deci
meters introduceren bij één-frequentie ontvangers. Bij
twee-frequentie ontvangers wordt deze fout grotendeels
geëlimineerd. Troposferische onnauwkeurigheden hangen
vooral samen met het verschil in padlengte tussen grond
station en vliegtuig. De waarden zijn van de grootte-orde
van enkele centimeters.
Integratie en synchronisatie
Om aan elke laserafstand terreinhoogten toe te kennen
dienen de onderlinge stand en positie van de sensoren in
het vliegtuig bekend te zijn. Bovendien moeten de sensoren
gesynchroniseerd zijn.
De onderlinge stand en positie van de sensoren in het vlieg
tuig dienen zorgvuldig vooraf te worden bepaald, daar fou
ten hierin rechtstreeks doorwerken in de hoogtebepaling.
Het bemonsteringsinterval van GPS is laag (1 tot 10 Hz)
vergeleken met die van de lasersensor en het INS-systeem.
Wanneer de tijdregistraties niet goed gesynchroniseerd
zijn, ontstaan systematische fouten. Deze fouten zullen het
grootst zijn langs de vlieglijn en afhankelijk zijn van de
vliegsnelheid. Wanneer voor de laser, GPS en INS dezelfde
klok wordt gebruikt, zullen de synchronisatiefouten zeer
gering zijn.
De invloed van de atmosfeer op de laserpulsen heeft betrek
king op looptijdvertragingen, diffractie, absorptie en ver
strooiing. Looptijdvertragingen hangen vooral samen met
luchtdruk en temperatuursverschillen. Daar luchtdruk en
temperatuur in hoge mate afhankelijk zijn van de hoogte
boven het aardoppervlak, zijn looptijdvertragingen vooral
