Útvar Geodézie a geodynamiky a Geodetická observatoř Pecný: aktivity v oblasti kosmické geodézie

Trochu ústavní historie … ústav založen roku 1954 jako rezortní výzkumný ústav (původně umístěn v Praze) od roku 1957 také základní výzkum od roku 1981 ústav sídlí ve Zdibech u Prahy ústavu patří další pracoviště včetně Geodetické observatoře Pecný (1965) v Ondřejově další zařízení zahrnují délkovou základnu v Košticích, referenční etalon polohy pro GNSS technologii na Skalce, dílny v Praze …

Statut a součásti ústavu veřejná výzkumná instituce (v.v.i.) od 2007 zřízena dle zákona o v.v.i., registrována MŠMT zřizovatel : Český úřad zeměměřický a katastrální roční rozpočet ústavu cca 40 mil. Kč (roční variace až o 30%) v současnosti 4 výzkumné útvary : katastr nemovitostí a GIS odvětvové informační středisko a knihovna geodézie a geodynamika (včetně GOP) metrologie a inženýrská geodézie

Významné ocenění VaV v roce 2007 Odborná porota soutěže ČESKÁ HLAVA 2007 udělila cenu Industrie Výzkumnému ústavu geodetickému, topografickému a kartografickému, v.v.i. Zdiby za "nové webové technologie pro zpracování geometrického plánu".

Odbočka 1 - definice oboru geodézie je vědní obor, který se věnuje studiu a popisu geometrických a fyzikálních vlastností planety Země (tvar, tíhové pole a rotace) v dynamickém pojetí s relativní přesností 1ppb geodézie definuje a realizuje mezinárodní geodetické referenční systémy část oboru – družicová (a také kosmická) geodézie

Odbočka 2 - družicová geodézie část oboru využívající družicových technologií důležitý je především sběr dat (mapování) od 70. let metody družicové navigace (Doppler) velká tradice (geodézie a Sputnik 1) poloha, tíhové pole Země, snímání povrchu … geodézie pomáhá definovat nové družicové mise geodeti v NASA, ESA, ČKK a jinde

Hlavní aktivity útvaru 24 Výzkum, vývoj a inovace v oboru geodézie : základní výzkum (GGOS, tíhové pole Země, …) aplikovaný výzkum (národní a mezinárodní geodetické referenční rámce, … ) Hlavní oblasti výzkumu : teorie (matematika, fyzika, … ) experimenty (observace, služby, … ) modely, metodiky a technologie

Lidské zdroje a rozpočet útvaru 16 zaměstnanců (z toho 14 výzkumníků) 4 výzkumníci na plný úvazek, 10 na částečný úvazek (0.1 až 0.6) 2 univerzitní profesoři roční rozpočet : řádově 8 mil. CZK (2012)

Výběr výzkumných témat útvaru vývoj observačních systémů a analytických center na GOPE (základní + aplikovaný) teorie popisu a aproximace tíhového pole (Z) modelování tíhového pole z dat současných družicových misí (Z) realizace ETRS v ČR (S-JTSK/05) a integrace národních geodetických základů do evropských rámců (A) monitorování stability permanentních GNSS sítí v České republice (A) vývoj vědeckých databází na GOPE (A)

Geodetická observatoř Pecný / Skalka dvě lokality cca 1 km vzdálené s infrastrukturou

Historie experimentálních pozorování do r. 1988 Určování parametrů orientace Země na základě astronomických pozorování pasážník, zenitteleskop, cirkumzenitál Slapová gravimetrie (Askania GS-15)

Historie družicové geodézie na GOPE vizuální pozorování od roku 1957 (Wild T2) fotografická pozorování od roku 1966 (Rb fgm komory) sledovací komora SBG na Skalce od roku 1970 experimentální laserová lokace družic (1970) první GNSS přijímač pořízen v roce 1991 1991-1994 realizace české 3-D geodetické sítě od roku 1993 permanentní GNSS stanice GOPE

SBG kamera na Skalce

Tvorba geodetických základů ČR pomocí GNSS

Permanentní GNSS stanice GOPE – 1/2

Permanentní GNSS stanice GOPE – 2/2 od 1993 - GPS NAVSTAR, od 1999 - GLONASS Topcon NetG3 a anténa Topcon CR.G3 s krytem

Experimentální a vědecká GNSS síť VESOG 6 GNSS stanic provozovaných vědeckými institucemi v ČR GO Pecný: operační centrum VESOG

Permanentní GNSS sítě v ČR

Geodynamika

Radiometr na měření obsahu vodních par od září 2006 MP3000 # 3025, Radiometrics, USA průběh teploty, vlhkosti a množství vody ve svislém směru, obsah vodních par ve vybraném směru – porovnání s hodnotou určenou GPS

Meteorologické senzory teplota vzduchu, relativní vlhkost a barometrický tlak od 1994 přesnost 0.4°C, 3%, 0.5 hPa

Datové centrum GOP observační soubory a real-time datové toky z více jak 250 národních, evropských i globálních GNSS permanentních stanic IGS, EUREF, IERS, CODE, GOP produkty a modely

Analytické centrum GOP - 1/2

Analytické centrum GOP - 2/2 Pravidelné zpracovávání dat cca 85 stanic Evropské permanentní sítě (13 z ČR) (projekty EUREF) Pravidelné zpracovávání dat cca 50 GNSS stanic v ČR (sítě CZEPOS, TOPNET, VESOG, monitorování kvality) Pravidelné zpracovávání dat cca 220 GNSS stanic v projektech GNSS meteorologie (projekty TOUGH, E-GVAP) Pravidelné zpracování cca 100 globálních stanic pro přesné dráhy družic GPS+GLONASS (projekty IGS) Hlavní produkty: přesné dráhy družic, korekce hodin, souřadnice stanic, parametry atmosféry Vývoj vlastního software pro přesné analýzy GNSS

Časové řady souřadnic, Evropský referenční systém Opakovatelnost denních souřadnic: 2 mm (v horizontálních souřadnicích) 6 mm (ve výškové souřadnici) Změna antény Roční variace (vliv sněhu/ledu) Pohyb po silném zemětřesení Zdvih po odlednění 25 25 25

Určování vodních par v troposféře Pro klimatologické studie GNSS meteorologie Určování vodních par v troposféře pro předpovědi počasí Pro klimatologické studie

Mezinárodní spolupráce v oblasti GNSS EUREF – Komise pro Evropské referenční rámce observace (1996..), analytické centrum (1997..), datové centrum (2002..), troposféra (2002..), reprocessing (2010..), Technická pracovní skupina (1999..) IGS – Mezinárodní služba GNSS observace (1996..), analytické centrum pro ultra-rychlé dráhy družic GPS (2004..) a GLONASS (2009..), RTPP – Real-Time Pilotní projekt, I-GEX – GLONASS experiment, M- GEX – multi-GNSS kampaň (2012) CEGRN – Středoevropská GPS Geodynamická referenční síť observace a analýzy (1994..) E-GVAP – EUMETNET EIG Program monitorování vodních par z GNSS dat observace (1999..), analytické centrum (2000..), super-stanice GOPE , evaluace troposférických zpoždění – pomocí radiometru, radiosond členství v expertním týmu pro standardy a analýzy GNSS EPOS – Evropský observační systém observace a analytické centrum (2010..) 27 27 27

Monitorování permanentních GNSS stanic

Národní referenční etalon polohy (GNSS)

Kinematický etalon pro GNSS

Analytické centrum DORIS zpracování dat GNSS DORIS přesné dráhy, souřadnice stanic a parametry troposféry denní a týdenní řešení platforma: modifikovaná verze Bernese 5.0 automatické zpracování

Absolutní gravimetr - etalon tíže měření tíže pomocí volného pádu tělesa ve vakuu od r. 2001 FG5 No 215, Micro-g Solutions, USA - standard vlnové délky – He-Ne kontinuální laser - standard času – rubidium přesnost 2.10-9 m.s-2

Srovnávací měření absolutních gravimetrů Vídeň 2005 Rakousko Wettzell 2005 Německo Walferdange 2003 Lucembursko BIPM 2005 Paříž, Francie Bad Homburg 2003 Německo

Absolutní tíhová měření v ČR a SR

Slapová stanice GOPE – 1/2 2 pružinové gravimetry: (Askania Gs15 No. 228) LaCoste-Romberg G No. 137

Slapová stanice – 2/2 supravodivý gravimetr OSG-050 vyroben fy GWR, USA instalace v únoru 2007 ve slapové stanici

Měření obsahu vody v půdě profily v 5 hladinách od 10 cm do 120 cm sensory od VIRRIB fy Amet Velké Bílovice měřeno kolem hlavní budovy vlhkost půdy v povrchové vrstvě se měří periodicky ručním měřidlem ThetaProbe

Měření hladiny spodní vody stará studna – 50 m severozápadně od absolutního tíhového bodu (ATB) od 1988 analogově, od 1998 elektronický senzor tlaku, BD SENSORS Uherské Hradiště od 2008 ve vrtu 29 m jihovýchodně od ATB od 2009 ve vrtu 25 m jihozápadně od ATB

Měření vlhkosti půdy

Standard frekvence a času cesiové atomové hodiny Symmetricom 5071A přesnost 10 MHz frekvence 5.10-13, po navázání na národní standard Tempus Pragensis lepší jak 1.10-14 stabilita 5.10-15 zdroj pro: - GNSS přijímače (korekce družicových hodin) - kalibrace frekvenčního standardu absolutního gravimetru

Mobilní klimatologická stanice Přírodovědecké fakulty UK v Praze instalována v roce 2002 data: teplota ve 2 m a přízemní, teplota půdy do 1 m hloubky, vlhkost a tlak vzduchu, rychlost a směr větru, intenzita a úhrn srážek, sluneční svit

Měření objemu dešťových srážek měření od roku 2004

Návaznost na geofyziku - seismometr vysoce širokopásmový seismometr Guralp CMG- 3TD je od května 2009 instalován ve vrtu v hloubce 60 m měření je prováděno v kooperaci s Katedrou geofyziky Matematicko- fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze po spuštění do vrtu a počátečním uklidnění byla určována orientace seismometru pomocí korelace s měřením ze seismometru na povrchu

Technická podpora GOPE - počítače, internet vedle počítačů přímo napojených na měřicí přístroje je výpočetním jádrem 10 Linuxových serverů, které vedle výpočtů slouží též jako datové sklady připojení počítačové sítě do Internetu je dvojí: hlavní směr do CESNETu jde přes síť Astronomického ústavu AV ČR, záložní spoj je realizován technologií ADSL od fy GTS Novera

Záložní zdroj elektrické energie zálohování je realizováno ve dvou stupních: dieselagregát 150 kW s automatickým startem zálohuje celou observatoř UPS 20 kW zálohuje systémy, které nesmí mít ani krátký výpadek: měřicí přístroje, počítače a počítačovou síť

Výzkumné centrum Dynamiky Země (2000 – 2011) Výzkumné centrum základního výzkumu (MŠMT) : VÚGTK, v.v.i. Astronomický ústav AV ČR, v.v.i ČVUT Praha, Stavební fakulta (obor geodézie a kartografie) Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i. (Přírodovědecká fakulta UK, MFF UK) Výzkumná témata centra: rotace a dynamika Země změny gravitačního pole Země dynamika zemského povrchu Podstatný přínos pro VÚGTK = přístrojové vybavení (téměř všechny drahé přístroje pořízeny z finanční dotace centra!)

Zapojení útvaru do mezinárodních služeb IAG BGI – International Gravimetric Bureau BIPM – Bureau International des Poids et Mesures IDS – International DORIS Service ICET – International Center for Earth Tides IGS – International GNSS Service EPN – EUREF – European Permanent Network … a další

Zapojení útvaru do mezinárodních projektů GERGOP-2 European Combined Geodetic Network (ECGN) Global Geodynamic Project (GGP) EUMETNET GPS Water Vapour Programme (EGVAP) FP 6 Projekt SWIRLS European Positioning Service (EUPOS) European Plate Observing System (EPOS) … a další

GGOS - vlajková loď IGS globální integrovaná observační infrastruktura kombinace všech dostupných měřících technik pokus o zapojení GOPE mezi tzv. core stations

Závěr geodézie je dlouhodobým uživatelem družic GNSS - nejnáročnější uživatel na přesnost VÚGTK - dlouhodobé zkušenosti a expertíza metrologická návaznost pracoviště (etalony) široké mezinárodní kontakty (včetně ESA) příprava na Galileo a jeho geodetické využití vědecké projekty na bázi družicových dat

Děkuji vám za pozornost.