A
GPS-hoogtemeting
Precisieverbetering door troposfeermodellering
positioning, gps, theory
puntsbepaling, gps, theorie
Onderzoek naar bodembeweging en unificatie van
nationale (NAP) en internationale (EUVN) hoogte-
systemen vereisen de hoogst mogelijke precisie.
Het sinds 1994 volledig operationele GPS is voor deze
doelen in vergelijking met het klassieke waterpassen een
aantrekkelijke meettechniek vanwege de relatief lage
kosten en het bereik over lange afstanden. Helaas is
echter in de puntsbepaling met GPS de hoogtecompo
nent het slechtst te bepalen. De reden hiervoor is
gelegen in een configuratie waarbij alle satellieten zich
boven dus enkel aan één zijde - van de in te meten
punten bevinden, in combinatie met onbekende ont-
vangerklokfouten en signaalvertragingen in het onderste
deel van de atmosfeer: de troposfeer. Een verbeterde
modellering van deze troposferische vertragingen zal dan
ook kunnen bijdragen aan een ruimer toepassingsgebied
van GPS, waarbij de hoogst mogelijke nauwkeurigheid
voor met name de relatieve hoogte is vereist. Sinds 1998
is daarom GPS-hoogtemeting met speciale aandacht
voor troposfeermodellering onderwerp van onderzoek
bij de sectie Mathematische Geodesie en Puntsbepaling
aan de afdeling Geodesie van de TU Delft. Dit onder
zoek wordt gesponsord door de Meetkundige Dienst
van de Rijkswaterstaat. In dit artikel zullen enkele
concepten uit het onderzoek worden geïllustreerd.
Radiosignalen worden door de atmos
feer vertraagd en afgebogen. De signa
len van GPS worden vooral beïnvloed
door twee atmosferische lagen: de tro
posfeer en de ionosfeer (fig. 1). De
ionosfeer is het deel van de atmosfeer
dat wordt gekenmerkt door het grote
aantal ionen en vrije elektronen. De
grootte van de vertraging van een ra
diogolf in de ionosfeer is afhankelijk
van de frequentie van het signaal en is
evenredig met de hoeveelheid vrije
elektronen langs het signaalpad. Om
dat de ionosfeer een dispersief me
dium is - de vertraging hangt af van de
ir. Kleijer,
afdeling
Geodesie,
TU Delft.
frequentie - kan dopr het gebruik van twee of meer fre
quenties (GPS meet op twee frequenties) het effect van
deze vertraging voof een belangrijk deel worden geëlimi
neerd door gebruik yan een lineaire combinatie van waar
nemingen. De vertraging in de ionosfeer geldt overigens
alleen voor de code die op de draaggolf is gemodelleerd; de
fase van de draaggolf ondervindt juist een versnelling.
AGRS Actief GPS
COST COoperatii
Scientific
EUVN EUropean
GPS Global Po
KNMI Koninkli
IGS Internatio
IPWV Integrated
NAP Normaal
SAR Synthetic
SLR Satellite L
VLBI Very Long
Referentie Systeem
ion dans la domaine de la recherche
et Technique
Vertical GPS reference Network
;itioning System
ijk Nederlands Meteorologisch Instituut
ifial GPS Service
Precipitable Water Vapour
Amsterdams Peil
Aperture Radar
.aser Ranging
Baseline Interferometry
Een belangrijke laag in het elektrisch neutrale deel van de
atmosfeer is de troposfeer. Eigenlijk is de troposfeer een
laag die gekenmerktj wordt door zijn met de hoogte vrijwel
lineair dalende temperatuur van ongeveer 6,5 graden Cel
sius per kilometer. Het vormt daarmee dus een laag uit een
indeling van de atmosfeer op basis van het temperatuurpro
fiel. Maar omdat de troposfeer een dominante invloed
heeft op de signaalyoortplanting door de daar aanwezige
moleculen, wordt de gehele elektrisch neutrale atmosfeer
vaak aangeduid met (troposfeer. Het effect van de troposfeer
op de signaalvoortplanting is voor fase- en codewaarnemin
gen hetzelfde en is niet dispersief, zodat de grootte van de
troposferische vertraging niet kan worden bepaald door te
meten op meerdere frequenties. Het is daarom gebruikelijk
in de radioplaatsbepaling de waarnemingen te corrigeren
door gebruik van trqposfeermodellen. Dit was vroeger al zo
bij het gebruik van bijvoorbeeld Doppler en wordt nog
63
GEODESIA
KEYWORDS
TREFWOORDEN
Afkortingen:
