Ionosphere modeling for the purposes of determination of influence to the GPS signals within network RTK environment.

Докторска дисертација посвећена је развоју одговарајућег модела за потребе предикције јоносферских корекција задовољавајуће тачности за мрежне RTK (енг. Real Time Kinematic) апликације. Као први корак ка остварењу овог циља вршено је испитивање краткорочних временских карактеристика јоносфере на регионалном просторном нивоу, како би се квантификовало њено понашање током различитих сезонских и дневних периода. Коришћени су подаци са мреже перманентних станица на територији Републике Србије. Анализа је вршена за четири различита сезонска периода током претходног соларног максимума током 2013. и 2014. године. Након тога вршено је анализирање промена садржаја електрона у D региону изазваним соларним Х-флеровима на основу чега су истраживане временске промене ТЕСD (енг. Total Electron Content in D region) и њихов удео у укупном ТЕС (енг. Total Electron Content) односно укупном кашњењу GPS (Global Positioning System) сигнала. На крају приступљено је дефинисању одговарајућег модела за потребе предикције јоносферских корекција за мрежне RTK примене на територији Србије. Тестиране су две предиктивне шеме базиране на методу линеарне регресије и примени неуронских мрежа. Показало се да примена неуронских мрежа даје боље резултате и да је у стању да предиктује јоносферско кашњење на нивоу тачности од ± 5cm у просеку од око 9 минута у односу на реалну стопу јоносферских промена. Ови резултати сугеришу да техника моделовања применом неуронских мрежа, може да се примени код мрежа RTK система за предиктовање грешке јоносферског кашњења који ће омогућити позиционирање на центиметарском нивоу тачности...Doctoral dissertation is dedicated to the development an of appropriate model for the purposes of prediction of ionospheric corrections with satisfactory accuracy for network RTK (Real Time Kinematic) applications. As a first step towards achieving this goal, short-term temporal ionospheric characteristics on regional spatial level were investigated in order to quantify its behaviour during different seasonal and daily periods. Data from permanent network stations on the territory of the Republic of Serbia were used. The analysis was conducted for four different season periods during the previous solar maximum during the years 2013 and 2014. After that the analysis of the change in the content of electrons in the D region caused by solar X-flares was performed, based upon which the temporal changes ТЕСD (Total Electron Content in D region) and their share in total TEC (Total Electron Content), i.e. the total delay of GPS (Global Positioning System) signals were investigated. Finally, an appropriate model for the purpose of the prediction of ionospheric corrections for network RTK applications on the territory of the Republic of Serbia is produced. Two predictive schemes based on the linear regression method and on the use of neuron networks were tested. It has been shown that the use of the neuron networks gives better results and is able to predict ionospheric delay on ±5 cm accuracy level in 9 minutes average in regards to the real rate of ionospheric changes. These results suggest that the modelling technique using neuron networks can be applied for predicting the ionospheric delay error in network RTK systems that will enable centimeter level positioning..

Determination of ionospheric models using global navigational satellite systems and Bernese GNSS software

Since the last few decades of the 20th and the beginning of civilian application of NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System (NAVSTAR GPS) established by the United States Department of Defense, satellite positioning is the most widespread technology for position determination on any place in the Earth's surface (Hofmann-Wellenhof et al., 2008). Besides positioning, a Global Navigation Satellite Systems (GNSS; a common name for all operational navigation systems worldwide) technology is used for other research applications such as atmospheric parameter estimation, i.e., ionospheric determination (Seeber et al., 2003). This paper presents the possibility of the GNSS technology as a tool for determining ionospheric models by the Bernese GNSS Software (Dach et al., 2015). Bernese supports three types of models to represent the ionosphere: local models based on Taylor series expansions, and station-specific and global (or regional) models based on spherical harmonic expansions (Schaer, 1999). Mentioned Ionospheric models (also called Ionospheric maps) can be produced in Bernese ION format or as a common data-exchange IONosphere EXchange (IONEX) format (Schaer et al., 1998). Based on these formats, it is possible to determine the quantity that characterizes the current state of the ionosphere, the so-called Total Electron Content (TEC).Book of Abstracts and Contributed Paper

A compliance assessment of GNSS station networks in Serbia

Since the early 21st century, Global Positioning System (GPS) technology has dominated geodetic reference networks. Almost all countries established a permanent Global Navigation Satellite System (GNSS) station network to augment all available GNSS systems. By the end of 2005, Serbia completed the Active Geodetic Reference Network as a particular project of Serbia's Republic Geodetic Authority (RGA). Besides RGA, two private companies, Vekom and Geotaur, have established permanent station networks. This paper assesses the compliance of all the three networks, and network results are evaluated against the spatial distance determined by classical geodetic methods. When all available GNSS constellations are utilized, NAVSTAR, GLONASS, BEIDOU, and GALILEO, in the processing procedure, the established networks in Serbia align within a margin of about 3 mm across all coordinate axes. The results obtained within the research indicate that by using GNSS networks, it is possible to provide the coordinates of the points for the establishment of the national spatial reference system of Serbia, the reference system in almost all engineering fields, reference systems for the maintenance works of the real estate cadastre, and it is also possible to provide coordinates of points that can be used to define local, national, and world reference heights surfaces.Original scientific article Issue: Vol. 74 No. 1 (2024): Journal of the Geographical Institute "Jovan Cvijić" SAS

Modeliranje ekstremnih vrijednosti ukupnog sadržaja elektrona na području Srbije

This paper is dedicated to modeling extreme TEC (Total Electron Content) values at the territory of Serbia. For the extreme TEC values, we consider the maximum values from the peak of the 11-year cycle of solar activity in the years 2013, 2014 and 2015 for the days of the winter and summer solstice and autumnal and vernal equinox. The average TEC values between 10 and 12 UT (Universal Time) were treated. As the basic data for all processing, we used GNSS (Global Navigation Satellite System) observation obtained by three permanent stations located in the territory of Serbia. Those data, we accept as actual, i.e. as a “true TEC values”. The main objectives of this research were to examine the possibility to use two machine learning techniques: neural networks and support vector machine. In order to emphasize the quality of applied techniques, all results are adequately compared to the TEC values obtained by using International Reference Ionosphere global model. In addition, we separately analyzed the quality of techniques throughout temporal and spatial-temporal approach.Ovaj rad je posvećen modeliranju ekstremnih TEC vrijednosti (Total Electron Content – ukupan sadržaj elektrona) na području Srbije. Pod ekstremnim TEC vrijednostima razmatrali smo one koje se javljaju u toku maksimuma Sunčeve aktivnosti koji se periodično ponavljaju svakih 11 godina i to za odabrane 2013., 2014. i 2015. godinu. U navedenim godinama razmatrane su srednje vrijednosti TEC-a tijekom ljetnje i jesenske ravnodnevnice i u dnevnom razdoblju 10–12 UT (univerzalno vrijeme). Navedene srednje vrijednosti TEC određivane su na osnovu GNSS opažanja (globalni navigacijski satelitski Sustavi) tri stanice trajno smještene na teritoriju Srbije. Podaci su u okviru ovih istraživanja tretirani kao ‘uvjetno točne’ vrijednosti. Osnovni cilj straživanja bio je ispitivanje mogućnosti korištenja dviju metoda strojnog učenja: neuronskih mreže i metode podržavajućih (potpornih) vektora. U cilju naglašavanja kvalitete primijenjenih tehnika svi rezultati su adekvatno uspoređivani sa TEC vrijednostima određenim Međunarodnim Referentnim Ionosfernim globalnim modelom (IRI). Pored navedenog posebno je analizirana kvaliteta metoda kroz vremenski i prostorno-vremenski pristup

Поређење IRI-2016 и NEQUICK модела јонофере изнад Балканског полуострва током 2019. године

In this paper, a comparative study of the total vertical electron content (VTEC) calculated using the IRI-2016 and NeQuick2 models were performed. The research was done for the days of maximum solar activity in 2019, with data from seven IGS GNNS stations in the region of the Balkan Peninsula. The results show that both models agree quite well with the observed VTEC values obtained from GNSS measurements at all stations, although with some offset observed during several days at different times. The IRI-2016 model performed better than the NeQuick2 model most of the days and stations for which the NeQuick model overestimates the GNSS VTEC. The results show that the Neckick model gives better quality values in some cases, but for isolated instances.У овом раду вршена је упоредна студија вредности укупног вертикалног садржаја електрона (VTEC) срачунатог коришћењем IRI-2016 и NeQuick2 модела. Истраживање је рађено за дане максималне соларне активности током 2019. године са подацима са седам ИГС ГННС станица у региону Балканског полуострва. Резултати показују да се оба модела прилично добро слажу са вредностима VTEC добијеним из ГНСС мерења на свим станицама, иако са извесним неслагањима уоченим током неколико дана у различитим временским интервалима. Модел IRI-2016 је показао боље перфрормансе од NeQuick2 модела за већину тестираних периода и већину станица за које NeQuick2 прецењује ГНСС VTEC vrednosti. Резултати показују да NeQuick2 модел даје вредности бољег квалитета, али само у ограниченом броју случајева

Review of methods for determining the gravitational effect of topographic masses

The text discusses methods used in geodesy and geophysics to determine the gravitational effect of topographic masses. Three main methods — utilizing the formulas of the right parallelepiped, spherical tesseroid, and flat tesseroid — are applied within Bjerhammar's reduction scheme. The correction for the terrain's gravitational effect is evaluated on a digital terrain model. The research concludes that, overall, the three methods are practically equivalent, even in rough topographic conditions. However, in one test of Bouguer anomalies, formulas involving tesseroids and flat tesseroids show a slightly lower root mean square (RMS) compared to those using standard right parallelepiped formulas

Teстирање метода различитог степена узорковања код одређивања систематских утицаја и мјерне несигурности линеарних мјерила

This work tested several procedures to determine the linear measuring device's systematic influences and measurement uncertainty. Three methods were developed that differ in the degree and density of sampling during measurement and were compared with the existing method used for calibrating linear measuring devices in the Metrology Laboratory accredited for calibrating angle and length, Institute of Geodesy and Geoinformatics, Faculty of Civil Engineering, in Belgrade. The goal is to determine the possibility of introducing these methods into the calibration process without violating the accuracy and precision measures and to meet the assumed measurement uncertainty requirements of measuring devices and equipment.У oвом раду тестирано је неколико поступака за одређивање систематских утицаја и мјерне несигурности линеарних мјерила. Развијене су три методе које се разликују у степену и густини узорковања приликом мјерења и поређене су са постојећом методом која се користи за еталонирање линеарних мјерила у Метролошкој лабораторији акредитованој за еталонирање мјерила угла и дужине, Института за геодезију и геоинформатику, Грађевинског факултета, у Београду. Циљ је утврдити могућност увођења ових метода у поцес еталонирања линеарних мјерила, а да се не наруше мјере тачности, прецизности и да се задовоље претпостављени захтјеви мјерне несигурности мјерила и опреме

Evaluation of normal heights by the means of global navigation satellite systems and global geopotential model

This paper presents geometrically and physically defined height systems, along with their evaluation by the means of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and Global Geopotential Models (GGM). The paper defines ellipsoid heights as an instance of geometrically defined heights; with physically defined heights being represented by definitions of orthometric and normal heights. Methods of normal heights calculation by the means of ellipsoid heights are presented in detail, as determined using the GNSS and height anomalies calculated from the GGM application. Apart from the above, numerical part of the paper evaluates normal height values and compares them to their conditionally accurate values at 1073 points with relatively uniform distribution over the entire territory of Serbia. Conditionally accurate values had been determined by the means of classical geodetic terrestrial methods. Under the procedure of evaluating normal height values, GGM – GGM05C was used, as created in 2016 by the Center for Space Research, University of Texas at Austin. In order to evaluate the quality of applying the model above, data on normal heights evaluation were also presented, using the GGM EGM96, created in 1996 by the National Imagery and Mapping Agency (NIMA), Goddard Space Flight Center (GSFC – NASA) and Ohio State University, presently being the most commonly used model. The comparison above indicates that application of the GGM05C model provides 50 % greater quality of normal heights evaluations against the ones obtained using the EGM96 model.У оквиру рада приказани су геометријски и физички дефинисани системи висина, као и њихова оцена применом глобалних навигационих сателитских система (GNSS) и глобалних геопотенцијалних модела (GGM). У раду је дата дефиниција елипсоидних висина као представника геометријски дефинисаних висина, а у погледу физички дефинисаних висина приказане су дефиниције ортометријских и нормалних висина. Детаљно су представљени начини рачунања нормалних висина применом елипсоидних висина, које су одређене применом GNSS и аномалија висина које следе из примене GGM. Поред наведеног у нумеричком делу рада оцењене су вредности нормалних висина и упоређене са њиховим условно тачним вредностима и то у 1073 тачке које су релативно правилно распоређене по читавој територији Србије. Условно тачне вредности одређене су применом класичних геодетских терестричких метода. У поступку оцене вредности нормалних висина коришћен је GGM GGM05C који је креиран 2016. године од стране Центра за космичка истраживања у Тексасу (Center for Space Research, Univesity of Texas at Austin). У циљу оцене квалитета примене наведеног модела приказани су и подаци оцене нормалних висина при примени GGM EGM96 који је креиран 1996. године од стране Националне агенције за дигиталну обраду слика и картирање (National Imagery and Mapping Agency - NIMA), Центра за космичке летове Националне космичке агенције (Goddard Space Flight Center – GSFC - NASA) и америчког Универзитета Охајо (Ohio State University), који до данас представља најчешће коришћени модел. Из наведеног упоређења следи да се применом модела GGM05C добијају 50% квалитетније оцене нормалних висина од оних које следе из примене модела EGM96

Geodetic infrastructure of Serbia

Geodetic reference systems and their realization at the territory of Serbia have been created and maintained since the end of 19th century. Until mid-80s a series of reference geodetic networks were established: trigonometric networks in four orders, two levelling networks of high accuracybut also a series of gravimetric networks. In the following period of 20 years, there were not any organized worksaiming to maintenance of existing networks and creating new ones. In 1996, works started again on developing a new geodetic infrastructure in the form of realizing: a passive geodetic network, a network of permanent stations (AGROS – the active geodetic reference network of Serbia) as well as basic gravimetric networks. In this paperwork, a short review of works aiming to establish and use said networks is given but also a series of suggestions for a future development of geodetic infrastructure of Serbia

Testiranje pravosti linijskih objekata primenom potpunog metoda najmanjih kvadrata

The paper presents the adaptation (fitting) of a set of points, with an estimated two-dimensional positions, to the straight line model of the by the application of the Weighted Total Least Squares, WTLS. The traditional method to solve this problem by using an iterative algorithm of the conditional adjustment with the parameters (Gauss-Helmert's model) is also shown. In the example of testing the straightness of the rail of the crane, a comparison of the efficiency of the two algorithms is performed by means of result of parameter estimation and to the number of required iterations to final solution.U radu je prikazano adaptiranje (fitovanje) skupa tačaka, sa ocenjenim dvodimenzionalnim pozicijama, na model prave linije primenom težinskog potpunog metoda najmanjih kvadrata (Weighted Total Least Squares, WTLS). Prikazan je takođe i tradicionalni postupak rešavanja ovog problema primenom iterativnog algoritma uslovnog izravnanja sa parametrima, odnosno Gauss-Helmertovog modela. Na primeru testiranja pravosti kranske šine, izvršeno je upoređivanje efikasnosti ova dva algoritma u pogledu rezultata ocenjivanja parametara izravnavajuće prave i brzine konvergencije ka finalnom rešenju