Projekt TB01CUZK006 „Implementace národní geodetické infrastruktury pro výzkumné a vývojové potřeby v českém rezortu zeměměřictví a katastru a v rámci mezinárodního projetu „Globální geodetický observační systém“ (GGOS)“ řešený Výzkumným ústavem geodetickým, topografickým a kartografickým, v.v.i.

Trochu historie VÚGTK 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 VÚGTK 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

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

GNSS – globální navigační družicový systém permanentní stanice – zajišťuje pozorování v globální světové síti operační centrum – zajišťuje shromažďování a první kontrolu dat datové centrum – shromažďuje data analytická centra monitorování změn souřadnic stanic ve světovém souřadnicovém systému výpočet přesných poloh družic GNSS a oprav družicových hodin Monitorování stavu atmosféry pomocí GNSS

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

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 13 13 13

Geodynamika

Monitorování permanentních GNSS stanic

Tvorba geodetických základů ČR pomocí GNSS

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

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..) 19 19 19

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

Metrologie metrologie polohy – testovací základna Skalka metrologie tíže – absolutní gravimetr

Národní referenční etalon polohy (GNSS)

Gravimetrie určování slapových a neslapových variací vertikální složky tíhového zrychlení studium vlivu okolního prostředí na změnu tíže – voda, atmosféra

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

Absolutní tíhová měření v ČR a SR

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

Měření vody v půdě (pro gravimetrii)

Seismika observace – širokopásmový seismometr fy Guralp „GNSS-seismika“ – využití GNSS k analýze posunů před, během a po zemětřesení

Seismometer

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 (Global Geodetic Observing System) globální integrovaná observační infrastruktura kombinace všech dostupných měřících technik zapojena GNSS stanice GOPE: v rámci projektu BETA rozšiřování o měření nových navigačních systémů Galileo a QZSS (a BeiDou)

Problematika, řešená v rámci TA ČR Projekt TB01CUZK006 Geodetická infrastruktura - Implementace národní geodetické infrastruktury pro výzkumné a vývojové potřeby v českém rezortu zeměměřictví a katastru a v rámci mezinárodního projektu "Globální geodetický observační systém" (GGOS) oblast GNSS oblast gravimetrie studium variací tíhového pole Země

Personální obsazení projektu

Změnová řízení Změna harmonogramu činností čerpání finančních prostředků v 1. etapě – 27.11.2012, výsledek 9.1.2013 = bod 1.4 zaměněn za bod 2.1 (Dodatek smlouvy č. 1) Změna úvazků ve výzkumném týmu – 6.2.2013, vyřízení 11.3.2013 Změna popisu využití cestovních náhrad v rozpočtu – 25.3.2013, vyřízení 19.4.2013

Náklady na projekt TB01CUZK006

Oblast GNSS

Permanentní GNSS stanice pro sledování systému Galileo – pro projekt IGS - MGEX Výstup: funkční vzorek permanentní GNSS stanice Sestaven z GNSS přijímače Leica GRX1200+GNSS (pořízen z jiných prostředků dodavatele) a ze software, který zajišťuje management dat (kontrolu a odesílání do datových center) z nového navigačního systému Galileo Hlavní inovace: práce s daty z nových navigačních signálů, převod dat ve formátu RINEX 2.11 na požadovaný formát RINEX 3.01 Výsledek: funkční vzorek je úspěšně používán na stanici GOP6, která je zapojena do projektu MGEX (Multi-GNSS Experiment) IGS (International GNSS Service). Projekt MGEX je důsledek výzvy projektu GGOS (Global Geodetic Observing System) v oblasti GNSS (Global Navigation Satellite System)

Permanentní GNSS stanice pro sledování systému Galileo – pro projekt IGS - MGEX Přijímač Leica GRX1200+GNSS Schéma toku dat z přijímače Anténa Leica AR25 s krytem Anténa Leica AR25 s krytem

Reprocessing pozorování permanentních stanic GNSS z období 1996 - 2012 Sběr a příprava dat, produktů – sběr observací a přesných produktů v datovém centru (1996-2012), prvotní kontrola kvality s filtrováním Denní zpracování – příprava rutinní strategie denních řešení, realizace řešení, kontrola (příp. iterace) pro 1996-2012. Archivace denních řešení. Týdenní kombinace – příprava strategie rutinní kombinace denních řešení do týdenních řešení s před-eliminací určitých parametrů (ambiguity, troposféra). Realizace řešení 1996-2012, kontrola (příp. iterace), archivace Dlouhodobá kombinace – vychází z archivních týdenních řešení, realizuje dlouhodobého řešení pro určení přesných souřadnic a jejich časových změn (tzv. rychlostí) s identifikací skokových změn (např. změna antény) Výsledné řešení je realizováno v krocích 1) předběžná kombinace 2) identifikace skoků v dlouhodobých řešeních 3) iterativní řešení s odfiltrováním odlehlých měření a dalších problémů 4) finální řešení a grafická vizualizace (http://www.pecny.cz/) 41 41 41

Nástroje pro podporu multi-GNSS dat v datovém centru GOP Aplikace vyvinuté pro offline podporu multi-GNSS dat RinexMonitor – nástroj pro kontrolu obsahu dat ve formátu RINEX po ukládání souborů z toku v reálném čase. Anubis – nástroj na kontrolu kvality a kvantity GNSS dat v offline režimu s apliací pre-processingu, monitorování Signal-to-Noise-Ratio, multipath, cycle slips, clock-jumps a řadu dalších. Kompletní podpora multi-GNSS! Programové nástroje vyvinuté pro datový tok v reálném čase: NtripClient – čtení a ukládání dat/produktů z NTRIP casteru NtripServer – vysílání dat/produktů na NTRIP caster NtripPipe – duplikace dat/produktů v NTRIP protokolu 42 42 42

Analytické nástroje pro zpracování a kontrolu navigačních zpráv pro datové centrum GOP Vyvinuté aplikace BrdCheck – nástroj pro monitorování kvality navigačních zpráv a určování manévrů pro GPS družice. Anubis – doplněná podpora dekódování a enkódování multi-GNSS navigačních zpráv pro aktivní RINEX pre- processing, slučování/ořezávání/editování navigačních zpráv apod OrbitStream – nástroj pro monitorování, konverzi formátů a porovnání navigačních zpráv, přesných produktů drah družic apod. 43 43 43

Sjednocení verzí Bernese GPS sw 5. 0 a 5 Sjednocení verzí Bernese GPS sw 5.0 a 5.2 pro určování drah družic pro IGS v GOP Motivace Podpora rozšíření a zkvalitnění příspěvku GOP analytického centra (AC) k určování přesných drah družic do IGS. GOP zpracování využívá unikátní strategii při modifikaci Bernese GPS sw 5.0. Nová BSW verze poskytuje možnost začlenit systém Galileo a vylepšit současný produkt GLONASS. Náplň práce Získání, instalace BSW 5.2, studium změn (formátů, programů, modelů apod.), testování příkladů zavedení CVS Revize a příprava sloučení zpracování BSW 5.0 a 5.2 (GOP anlytické centrum) Sloučení a revize nastavení panelů, nových modelů,.. Prvotní sloučení GOP modifikací BSW5.0 a 5.2 Testování GOP modifikací v BSW 5.2 a finální odladění Příprava rutinního testu, provedení dlouhodobého testu a evaluace výsledků 44 44 44

Analýza časových řad souřadnic určených GNSS Aplikace na zemětřesení v Řecku ze dne 18. 1. 2010 v oblasti Efpalio (Korintský záliv)

Oblast gravimetrie

Environmentální vlivy na tíhové zrychlení g CCM-WGG meeting, 29-30 May 2012, Istanbul

Atmosférická korekce tíhových zrychlení OSG-050 gravity residuals Pouze tlak vzduchu: ± 0.7 Gal GaKO, akceptováno CCM-WGG meeting, 29-30 May 2012, Istanbul

Programming tool SGNoise is running at http://oko.asu.cas.cz/grav/ POSTER 1.5, ETS-2013

Vizualizace dat a charakteristik šumu gravimetrů přes webové rozhraní

studium variací tíhového pole Země

Analýza změn výšek geoidu na základě výsledků družicové mise GRACE tzv. „měsíční modely“ gravitačního pole > inverze na geoid

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.