Satelliten im Dienst der Geodäsie und Geoinformatik

Am 4. Oktober 1957 wurde vom Gebiet der damaligen UdSSR der erste künstliche Satellit der Erde in den Weltraum geschickt. Von den vielen Nachfolgemissionen der vergangenen 46 Jahre waren einige Satelliten speziell für Aufgaben der Geodäsie und Geoinformatik designiert; viele weitere, ursprünglich für andere Aufgaben in Betrieb genommene Satelliten erwiesen sich im Nachhinein als sehr gute Lieferanten von Daten zur Lösung geodätischer Probleme. Um diesen Beitrag der Satellitenmethoden im richtigen Licht zu sehen, ist es aufschlussreich, zuerst die Entwicklung der Geodäsie von ihren Ursprüngen bis zum Jahre 1957 nachzuvollziehen. Dies kann natürlich im Rahmen dieses Beitrags nur in Form von mehr oder weniger subjektiv herausgegriffenen Einzelereignissen der Geschichte erfolgen

A COMPARISON OF TWO INTEGRATED AIRBORNE POSITIONING AND ORIENTATION SYSTEMS

Airborne remote sensing systems like Laser Scanners, Digital Line Cameras, Synthetic Aperture Radar (SAR) are systems of choice for fast acquisition of mass topographic data. For georeferencing purposes, these sensor systems rely on external positioning and orientation support of extremely demanding accuracy. Sensor position and orientation is typically provided by an integrated measurement and processing unit including a (differential) Global Positioning System (GPS) receiver and an Inertial Measurement Unit (IMU). Conventional analogue airborne photogrammetry and Digital Frame Cameras also benefit greatly from such external positioning/orientation provision. Two such integrated sensor positioning and orientation systems are commercially available: the CCNS AeroControl IIb of IGI of Kreuztal/Germany and the POS/AV510 of Applanix of Richmond/Canada. These two systems were flown side-by-side in the DLR (German Aerospace Centre) fixed-wing aircraft during a SAR data acquisition mission. Post mission data processing of the GPS and IMU data yielded separate sensor trajectories (position, velocity, orientation) for the two systems at a data rate of 200 Hz for the POS/AVTM510 and 50 Hz for the CCNS AeroControl IIb, for a total flight duration of about two hours and 40 min. The two trajectories are analysed and compared in order to identify any shortcomings in either system, and in order to cross-check if the two systems meet their advertised performance specifications

Direct determination of angular velocity using GPS

Controlling a ship in a berthing operation is carried out mainly by the change of state, such as velocity and yaw rate (turn rate), although the value of the change of state is very small at berthing. Very high precision is, therefore, required to determine the velocity and angular velocity. A sensor that has an accuracy of ±0.02°/s (1 s) is sought for determination of turn rate in a berthing system. Three-dimensional angular velocity can directly be determined, with 2 independent baselines of 3 GPS antennas, using instantaneous Doppler measurements or phase rate (temporal difference of phase) observations. This paper discusses the mathematical model for direct determination of angular velocity using GPS, and the comparison of the results of the angular velocity determination using the Doppler and phase rate. The precision of angular velocity determination is estimated using temporal difference of the attitude sensors (TSS and gyrocompass) on board a hydrographic sounding ship. The RMS values of the difference of yaw rate determination between the two systems were: ±0.16°/s using phase rate and ±0.31°/s using Doppler measurements with the separation of onboard antennas of ca. 1·34 m. 10 m baselines could satisfy the sensor requirements for angular velocity determination during berthing maneuvers

Global ionospheric models in three dimensions from GPS measurements: Numerical simulation

Gracias a las observaciones GPS en doble – frecuencia de receptores distribuidos uniformemente sobre la superficie terrestre es posible hacer un análisis de la ionosfera como puede verse en los trabajos de Mannucci A. et al., 1993; Beutler G., 1995 y Brunini C. et al., 1997 entre otros. Este análisis consiste básicamente en el modelado de las variaciones del contenido total de electrones en función de 2 coordenadas que bien pueden ser la latitud y la longitud en un sistema sol fijo. Estos modelos asumen que la ionosfera puede representarse por una capa esférica de espesor despreciable, situada a una determinada altura (entre los 300 y 400 km), donde se concentra la totalidad de los electrones libres. Para modelar la distribución espacial de la concentración total de electrones en la delgada capa, se han utilizado series de Taylor en dos dimensiones o armónicos esféricos entre otros. En abril de 1995, gracias al lanzamiento de la misión GPS-MET, se pudo hacer realidad la obtención de observaciones GPS desde un receptor en el espacio. GPS-MET es un experimento dirigido por el UCAR (University Corporation of Atmospheric Research), cuyo objetivo es el sondeo de la atmósfera terrestre mediante observaciones GPS colectadas por un receptor de alto rendimiento situado a bordo del satélite MicroLab I (MLI). Este satélite describe una órbita circular a 730 km de altura (LEO=Low Elevation Orbit), con una inclinación de 60°. Las observaciones colectadas por este receptor están disponibles vía ftp en una base de datos administrada por el UCAR. Este satélite de baja altura con receptor GPS de doble frecuencia nos brinda la posibilidad de contar con señales GPS que atraviesan la ionosfera a diferentes alturas. Este trabajo no apunta a discutir un modelo ionosférico en sí mismo, sino más bien a analizar las posibilidades de utilizar mediciones GPS para extraer información sobre el comportamiento vertical de la densidad electrónica, basadas en un modelo medio y global. En este trabajo emplearemos simulaciones numéricas con el objetivo de analizar si las observaciones del Microlab I son suficientemente sensibles a las variaciones en altura de la ionosfera. Afortunadamente y pese a la limitación en la geometría del problema, ya que sólo contamos con un satélite de órbita fija, se concluye que el receptor espacial nos brinda información fundamental para el modelado en altura de la densidad de electrones. doi: https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2000.39.1.29

GPS for the development of mapping infrastructure in Argentina : final report

Co-published by: University of New BrunswickSome text in Spanis