Manteniemiento y c lculo de la red nacional ERGNSS. ETRS89 · Receptores Dependencia en elevación...

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1

Mantenimiento y cálculo de la red nacional ERGNSS. ETRS89.

Miguel Ángel Cano VillaverdeCentro de Observaciones Geodésicas


Fecha del Congreso Nombre del Congreso 22© Instituto Geográfico Nacional 2

�Índice

Introducción.

Struve. ED50 (77,79,87)

ETRS89. EUREF89, IBERIA, REGENTE…ROI

REDNAP.

Estado actual de ERGNSS.

Cálculo y mantenimiento de ETRS89.


�Razón

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4

De ED50 a ETRS89en España


�El establecimiento de un datum clásico-local

Superficie

real de la

Tierra

Aproximación

como geoide

Aproximación

como elipsoide 2p

Colocación del

elipsoide 6p

Materialización

sobre la

superficie real

de la Tierra

Medidas geodésicas Medidas geodésicas


�Datum anterior. RA o Struve

Definido por 8 parámetros: 6 que definen la posición en el espacio de un elipsoide de referencia y 2 para la forma y tamaño Existía tangencia Geoide-elipsoide y “punto fundamental”Origen de longitudes en el Meridiano de MadridProyección PoliédricaTodos los países tenían uno, varios o incluso muchos datums

0000 y )0,0(),( Λ=Φ=⇒= λϕηξ


�ED50

Finalizado en 1947, 1950

Desclasificado por la DMA en 1960

Su ““punto fundamental”” Potsdam

ξξξξ0=3”35 y ηηηη0=1”78

Colocado mediante ξξξξ2+ηηηη 2 =mínima

Origen de longitudes en Greenwich

1954, la AIG toma el relevo (RETRIG) produciendo sucesivas mejoras: ED77, ED79 y ED87

Oficial en España en 1970 (Decreto 2303/1970)


�ED50, ED77, ED79, ED87

ED77 ED79 ED87

ED50


�Densificación ED50 �� ROI

A raíz del Decreto 2303/1970 �� se adopta ED50 de forma oficial como SGR y la proyección UTM

1975 �� Comienza la densificación

1992 �� Finaliza construcción ROI (10.944 vértices)

Sistema Geodésico �� ED50

Elipsoide Internacional de Hayford

Orientación del Datum ��medida de 7 acimutes Laplace

Gravedad normal �� Cassinis-Silva

ROI materializa el marcoROI materializa el marco

de ED50 en Espade ED50 en Españñaa


�El establecimiento de un SGR Geocéntrico

Superficie

real de la

Tierra

Establecimiento de

3 ejes y un centro

de masas

[Colocación de

un elipsoide

únicamente si se

necesitan

coordenadas

geodésicas]

Materialización/

mantenimiento

del Sistema

Medidas geodésicas

espaciales


�ETRS89

•1987: RETrig �� EUREF subcomisión IAG

•Unificación Cartografía �� 1 sólo SGR �� GPS

•EU-REF89

•España 14 estaciones (IGN, SGE, ROA)

•ETRF89 ⇔⇔⇔⇔ ITRF89 época 1989.0

Elipsoide GRS80VLBI, SLR, GPS


�Densificaciones de ETRF89

� Jerarquía de Redes Geodésicas:

Clase A: Conjunto de puntos integrados en el ITRF con campos de velocidades: ERGPS (s < 1 cm. en ITRS, independiente de la época de observación).

Clase B: Redes Continentales Fundamentales sin campos de velocidades

IBERIA (s < 1 cm., pero garantizada sólo en una época específica, en sitios donde los campos de velocidades no estén definidos).

Clase C: Redes apoyadas en Clase B o densificación de las mismas

REGENTE (s = 5 cm.).



Clase B: IBERIA95 y BALEAR98

Observación:

Desde 8 hasta 12 de mayo de 1995

5 días, 12 horas cada día.

Registros 30s; máscara 15º

Receptores: Trimble 4000 SSE y SSI

Antenas: 4000 ST L1/L2 GEOD TR GEOD L1/L2

Diseño de la Red:

Número de estaciones: 39Españolas: 27

Portuguesas: 12

Estaciones del IGS: 6 Madrid (MADR), Matera (MATE), Hersmonse (HERS), San Fernando (SFER), Wettseld(WETT), Zimmerwald (ZIMM)

Observada conjuntamente entre España y Portugal

Aprobada como densificación de

EUREF en 1998.



Clase B: IBERIA95 y BALEAR98

Observación:

Desde 20 hasta 24 de abril de 1998

5 días, 12 horas cada día.

Registros 30s; máscara 15º

Receptores: Trimble 4000 SSE y SSI

Antenas: 4000 ST L1/L2 GEOD TR GEOD L1/L2

Diseño de la Red:

Número de estaciones: 7Península: 6

Baleares: 1

Estaciones del IGS: 4 Villafranca (VILL), Ebro (EBRE), Cagliari (CAGL), Grass (GRAS)

Aprobada como densificación de

EUREF en 1999.



REGENTE (1994-2001)

-Unos 1100 vértices en la

Península y Baleares,1/50M ��

distancia media 20 a 25 km.

-360 clavos NAP

Canarias (REGCAN95)

Comprende 72 vértices

repartidos entre las siete

Islas con un máximo de

21 vértices en la isla de

Tenerife y un mínimo de 5

en cada una de las islas

menores de El Hierro

y La Gomera

Clase C: REGENTE y REGCAN95

REGENTE es el REGENTE es el

marco que materializamarco que materializa

ETRS89 en EspaETRS89 en Españñaa


�Densificaciones de REGENTE

Ajuste de la Red de Orden Inferior (ROI) en ETRS89

- Número de vértices del ajuste: 11.019

- Vértices fijos (REGENTE): 1.071

- Vértices con observación clásica y GPS: 1.207

- Direcciones acimutales: 99.698

- Direcciones cenitales: 66.644

- Vectores GPS: 6.401

- Observaciones totales: 185.545 (GPS * 3)

- Parámetros: 41.985 (coordenadas + desorientaciones)

- Grados de libertad del ajuste: 143.560


�Sistema de Referencia Altimétrico


�Mantenimiento de ETRS89

The ETRS89 is maintained by the IAG sub-commission EUREF

and it is accessed through the EUREF Permanent Network (EPN),

a science-driven network of continuously operating GPS reference

stations with precisely known coordinates in the ETRS89.

Finalmente,

para

independizar el

marco de la

época



Clase A:

ERGNSS

The ETRS89 is maintained by the IAG sub-commission EUREF

and it is accessed through the EUREF Permanent Network (EPN),

a science-driven network of continuously operating GPS reference

stations with precisely known coordinates in the ETRS89.



La red de estaciones permanentes GPS (ERGNSS)La red de estaciones permanentes GPS (ERGNSS)

En la actualidad la red del IGN cuenta con 25 ERGNSS.

Objetivos de la red:

Red Geodésica clase A: Referencia común de la infraestructura geodésica de España.

Definición de los Marcos de Referencia Globales (ITRFyy).

Datos públicos para cartografía, topografía, geodesia y posicionamiento en general (servidor ftp de datos a 1 s).

Registro continuo de datos para geodinámica, ionosfera, troposfera...

Proporcionar servicio público de correcciones DGPS y RTK (RECORD & EUREF – IP).



Centro Local de AnCentro Local de Anáálisis de la EPNlisis de la EPN

Desde la semana GPS 1130 (Septiembre del 2001).

De 18 a 44 estaciones EPN (zona ibérica y alrededores).

Software: Bernese 4.2, 5.0 (Bernese Proccessing Engine, BPE) desde UNIX a LINUX SuSe 9.2.

Soluciones:

Semanal (efemérides precisas) - latencia > 15 días

IGEwwww7.SNX

IGEwwwwd.TRO

Diaria (efemérides rápidas) -latencia < 24 horas

IGEwwwwdR.SNX



Red Procesada: 46 estaciones EPNRed Procesada: 46 estaciones EPN



CombinaciCombinacióón de soluciones de los 16 LACn de soluciones de los 16 LAC

Cada estación EPN � 3 LAC.

Solución semanal combinada: 16 SINEX.

1º Eliminar constreñimientos de LACs.

2º Alineamiento con ITRF época de obs.

Como órbitas ITRF97�ITRF2000�ITRF2005(IGS05)

Conjunto de estaciones seleccionadas.

‘Core IGS’ con marco IGS05

Se define condición de mínimo constreñimiento de translación a éstas.

Finalmente

EURwwww7.SNX

EURwwwwdR.SNX

Fuente: http://www.epncb.oma.be



CaracterCaracteríísticas bsticas báásicas del procesamiento (I)sicas del procesamiento (I)

Preprocesamiento: triples diferencias para saltos de ciclo.

Código para estados de reloj.

Máscara de elevación:

Antes de Wk 1400: 10º y ponderación dependiente elevación (cos z).

Después de Wk 1400: 3º y ponderación dependiente elevación (cos z).

Intervalo: 30 s para resolución de amb. y 180 s para procesamiento final.

Observable modelado: dobles diferencias y libre ionosfera.

Calibraciones centro de fase de antenas:

Antes de Wk 1400: relativas a AOAD/M_T basado en modelo IGS_01.

Después de Wk 1400: absolutas basadas en modelo IGS05 y calibraciones individuales (si existen).



CaracterCaracteríísticas bsticas báásicas del procesamiento (II)sicas del procesamiento (II)

Troposfera:

Antes de Wk 1364: sin modelo a priori. Estimación de ZPD por estación y hora. Función de proyección Dry-Niell.

Wk 1364 - 1400: modelo a priori de Saastamoinen de componente seca + Dry-Niell + Wet-Niell para componente húmeda. Estimación ZPD por estación y hora.

Despues de Wk 1400: introducción de gradientes horizontales (tilting).

Ionosfera:

Despues Wk 1400: modelado regional del TEC para resolución de amb. QIF. Solución final combinación libre ionosfera.

Criterios de rechazo (después de Wk 1364):

Marcado de outliers en el preprocesamiento.

RINEX con menos de 10% obs son eliminados.

Observables con residuos > 2.5 mm.

Baselíneas con σ > 5 mm.



CaracterCaracteríísticas bsticas báásicas del procesamiento (III)sicas del procesamiento (III)

Definición del Datum: mínimo constreñimiento a YEBE (IGS05), época de observación (no deforma la red, constreñimiento se quita en RAC).

Formación de líneas-base: de SHORTEST a OBS-MAX.

Órbitas y ERP: finales precisas IGS (rápidas en sol. diaria).

Efemérides planetarias: DE200.

Mareas: estándares IERS 1996/2000.

Cargas oceánicas:

Antes de Wk 1400: GOT00.2.

Después de Wk 1400: FES2004.



Cambios en semana GPS 1400 (Nov. 2006) Cambios en semana GPS 1400 (Nov. 2006)

Modelo de Centro de Fase Absoluto (APC), IGS Mail 5272.

Nuevo marco de referencia ITRF2005 (IGS05).

Estimación de parámetros de gradiente horizontal de la Troposfera con datos de baja elevación (desde 3º).

Cálculo de modelo Ionosférico para pre-resolución de ambigüedades.

Modelo de carga oceánica FES2004.

EUREF Workshop Padua, 2006



Variaciones del Centro de fase de la antena (PCV)Variaciones del Centro de fase de la antena (PCV)

Distancias medidas entre Centros de Fase de la antena del receptor y del satélite.

PCV, respecto del PC medio (PCO desde ARP), dependen de:

Dirección de llegada de la señal (elevación y acimut).

Frecuencia L1, L2.

Radomo (antenas receptor).

Calibraciones:

Individuales de la antena ó genéricas para modelo de antena.

Para antena o par antena/radomo.RECEIVER TYPE ANTENNA TYPE FROM TO TYP D(Z) D(A)

******************** ******************** ****** ****** *** *** ***

TRIMBLE 4000SSI TRM22020.00+GP 0 999999 1 5 360

A\Z 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

L1 0 0.00 1.80 4.60 8.10 11.70 14.50 16.10 16.90 16.90 16.20 14.90 13.40 11.90 10.40 9.00 7.90 8.20 8.20 8.20

L2 0 0.00 0.30 0.90 1.80 3.00 4.10 4.90 5.40 5.60 5.60 5.30 4.50 3.60 2.80 2.10 1.20 0.10 0.10 0.10



Cambio de PCV Relativos a PCV Absolutos Cambio de PCV Relativos a PCV Absolutos

Antes semana 1400.

Modelos PCV relativos (RPCV)� modelo IGS_01.

Calibración relativa a antena de referencia AOAD/M_T.

Receptores � Dependencia en elevación, no en azimut.

Satélites � No depende de dirección.

Después semana 1400.

Cambios en la calibración de los PCO.

Modelos PCV absolutos (APCV) � modelo IGSyy_wwww

Calibración absoluta con robot.

Receptores � Dependencia en elevación y azimut.

Satélites � Depende del ángulo al nadir.

Consideración de distintos radomos.



IGS05IGS05

Objetivo � ITRF2005 corregido de RPC a APC

Procedimiento (IGS mail 5447):Determinación de corrección para cada estación IGS por el cambio de RPC a APC.

Cálculo de 2 soluciones simultaneas de 1 año.

Calcular solución IGS acumulativa y corregir con offset para cada estación.

Alinear a ITRF2005 con transformación 7 parámetros.

Discrepancia con ITRF2005Global = 0

Europa = 5 mm aprox. en altura.

P. Ibérica = Menor en bajas latitudes



Diferencia IGS05 Diferencia IGS05 -- ITRF2005 (EPN)ITRF2005 (EPN)

De estaciones ‘core IGS’ en Europa.

En mm ordenados por latitud ascendente.

Diferencia medias (mm)

• N=-0.2

• E=-0.4

• U= 5.3


�Actividades IGN-IGE

Otras actividades del Centro de AnOtras actividades del Centro de Anáálisislisis

� Reprocesamiento de la ERGNSS por cambios IGS05 (año 2007).

Nuevas coordenadas ETRF2005 (2007.5) de la ERGNSS en IGS05.

Datum a estaciones core IGS (SFER, VILL, CAGL, GRAS).

Obtención de campos de velocidades.

� Predicción numérica del tiempo. Proyecto E-GVAP.

(IGE miembro del Expert Team de E-GVAP)COMBINACION 2007 - 51 SEMANAS

-----------------------------------------------------

Total number of stations: 32

----------------------------------------------------

Repeatability (mm)

Station #Weeks N E U

----------------------------------------------------

ACOR 13434M001 51 0.98 0.70 2.79

ALAC 13433M001 51 0.76 0.44 1.97

ALME 13437M001 47 0.84 0.74 2.00

CACE 13447M001 51 0.61 0.84 1.86

CANT 13438M001 50 0.77 0.78 2.15

CEU1 13449M002 16 0.84 0.68 1.79

..................................................


LOCAL GEODETIC DATUM: IGS05

NUM STATION NAME VX (M/Y) VY (M/Y) VZ (M/Y) FLAG

8 YEBE 13420M001 -0.0080 0.0199 0.0138 A

1 ACOR 13434M001 -0.0083 0.0233 0.0144 A

2 ALAC 13433M001 -0.0107 0.0213 0.0128 A

3 ALBA 13452M001 -0.0183 0.0257 0.0066 A

4 ALME 13437M001 -0.0058 0.0190 0.0162 A

6 CACE 13447M001 -0.0046 0.0193 0.0170 A

8 CANT 13438M001 -0.0109 0.0196 0.0132 A

9 CEU1 13449M002 -0.0001 0.0199 0.0170 A

10 COBA 13453M001 -0.0055 0.0207 0.0148 A

15 HUEL 13451M001 -0.0047 0.0203 0.0162 A

16 LEON 13475M001 -0.0089 0.0195 0.0161 A

18 LPAL 81701M001 -0.0053 0.0196 0.0139 A

19 MALA 13443M001 -0.0050 0.0215 0.0130 A

20 MALL 13444M001 -0.0139 0.0181 0.0128 A

22 RIOJ 13448M001 -0.0144 0.0224 0.0125 A

23 SALA 13469M001 -0.0083 0.0204 0.0151 A

25 SONS 13446M001 -0.0011 0.0166 0.0094 A

28 VALE 13439M001 -0.0144 0.0214 0.0104 A

29 VIGO 13450M001 -0.0067 0.0185 0.0165 A

32 ZARA 13462M001 -0.0118 0.0244 0.0115 A

Velocidades ERGNSS 2007

�Actividades IGN-IGE


Estrategia de cEstrategia de cáálculo en NRTlculo en NRT

Bernese 5.0 bajo Linux SUSE 9.2.

Dobles Diferencias.

Órbitas Ultrarrápidas del IGS.

Intervalo de muestreo: 30 s.

Última hora + Combinación final de las 5 horas anteriores.

NRT comienza cada hh:10

NRT termina cada hh:16

Ángulo de elevación: 3º

Estrategia de generación de baselíneas: Máx-Obs.

�Proyecto E-GVAP


Estrategia de cEstrategia de cáálculo en NRTlculo en NRT

Sólo observables GPS (�GLONASS)

Ambigüedades flotantes.

ZTD

Modelados como función lineal por trozos.

Se estiman cada 15 minutos.

Constreñimientos:Absoluto: 5.0 m

Relativo: 1.0 mm

�Proyecto E-GVAP


�Proyecto E-GVAP


Miguel Ángel Cano VillaverdeCentro de Observaciones Geodésicas


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