GPS 3 Upd PDF [PDF]

Citation preview

Modul-3 : GPS Positioning Hasanuddin Z. Abidin Geodesy Research Division Institute of Technology Bandung Jl. Ganesha 10, Bandung, Indonesia E-mail : [email protected] Version : September 2015



Lecture Slides of GD. 3211 Satellite Surveying Geodesy & Geomatics Engineering Institute of Technology Bandung (ITB)



SISTEM DAN INSTRUMENTASI PENENTUAN POSISI



 Sistem dan instrumentasi



penentuan posisi umumnya mengukur dan merekam satu atau beberapa data geodetik.  Untuk penentuan posisi,



data geodetik yang umum diukur atau direkam adalah : 



  



Jarak / Beda Jarak GNSS Arah / Sudut Tinggi / Beda Tinggi Koordinat / Beda Koordinat Hasanuddin Z. Abidin, 2015



Positioning with GPS 



    



 



Position is given in 3-D, i.e. (X,Y,Z) or (L,B,h). Height (h) given by GPS is an ellipsoidal height. Positioning datum is WGS (World Geodetic System) 1984 which uses reference ellipsoid : WGS84. Point to be positioned could be stationary or moving. Positioning could be done relative to the Earth’s center or relative to the other known point. Positioning could be done using several methods : absolute positioning, differential positioning, static surveying, rapid static, pseudo-kinematic and kinematic positioning. Positioning accuracy : mm to several of m level. Positioning accuracy would depend on several factors : positioning method, satellite geometry, data quality, and data processing strategy. Hasanuddin Z. Abidin, 2006



Sistem Koordinat WGS - 1984 IERS Reference Pole (IRP) IERS Reference Meridian (IRM)



Z WGS 84



Pusat massa Bumi



Y WGS 84 X



WGS 84



Ellipsoid WGS84



Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Basic Principle of Positioning with GPS GPS _  (required) Observer



_ r (known)



_ • Geocentric position of satellite ( r ) is known. • If the topocentric vector position of _ satellite (  ) can be measured, then the geocentric position vector of the observer can be determined as :



_ R (sought)



_ _ _ R = r - 



Earth’s center



• However, with GPS we can only measure the distances, not the position vectors. • GPS overcome this positioning problem by simultaneously measuring distances to several GPS satellites.



d1



d2



d3



d4



d5



Hasanuddin Z. Abidin, 2006



Prinsip Dasar Penentuan Posisi Dengan GPS



Satelit GPS



Pengukuran jarak ke beberapa satelit GPS yang ‘telah diketahui’ koordinatnya Pengukuran jarak menggunakan kode (Pseudorange) atau fase (Jarak Fase)



4 Hasanuddin Z. Abidin, 2015



Distances to GPS Satellites • PSEUDORANGES



d = c . dt



 based on the travel time of the signal  derived using code measurements • PHASE RANGES



d = l . F(t)



 based on the phase of the signal  derived using carrier phase measurements



4 Hasanuddin Z. Abidin, 2011



The Principle is Not New !! • The basic principle of GPS positioning is actually not a new one.



(X,Y,Z)1



(X,Y,Z)3



(X,Y,Z)2



d1 measured



d2



d3



(X,Y,Z)4



d4



(X,Y,Z)5



d5



(X,Y,Z)



d1



known (x,y)3



d2



d3 measured



(x,y) = ?? sought



• It is actually the same as traditional terrestrial principle of resection by distances to the known control points. known



(x,y)2



(x,y)1



sought



• In case of GPS, the known points are lift up to the sky as the satellites,  the satellites can be seen as the rotating 3D-known control points Satellites’ coordinates are computed based on Navigation Message Hasanuddin Z. Abidin, 2007



Prinsip Dasar Penentuan Posisi Absolut dengan GPS menggunakan Pseudorange 



Pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit yang telah diketahui koordinatnya







Pada pengamatan posisi suatu titik dengan GPS pada suatu epok, ada 4 parameter yang harus ditentukan yaitu :



METODE RESEKSI DENGAN JARAK



- 3 parameter koordinat (X,Y,Z atau L,B,h) - 1 parameter kesalahan waktu yang disebabkan oleh ketidaksinkronan antara jam (osilator) di satelit dengan jam di receiver GPS.  



Untuk itu diperlukan minimal pengamatan jarak ke 4 (empat) satelit. Saat ini sudah dikenal beberapa metode penentuan posisi dengan GPS. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Visualisasi Penentuan Posisi Absolut dengan GPS (Tanpa Kesalahan Jam Receiver)



http://www.go.ednet.ns.ca/~larry/gps/trnglate.gif



http://www.nasm.si.edu/galleries/gps/ Hasanuddin Z. Abidin, 2000



Visualisasi Perpotongan 3 Buah Bola



http://www.math.tamu.edu/~dallen/physics/gps/gps.htm Hasanuddin Z. Abidin, 2000



http://www.montana.edu/places/gps/1Basic/slide19.html



Hasanuddin Z. Abidin, 2000



Visualisasi Penentuan Posisi Absolut dengan GPS (Dengan Kesalahan Jam Receiver)



Hasanuddin Z. Abidin, 2000



World Geodetic System (WGS) - 1984   



 



WGS 1984 didefinisikan dan dijaga oleh Defence Mapping Agency Amerika Serikat sebagai datum global geodetik. WGS 1984 adalah sistem referensi untuk koordinat satelit GPS (Broadcast Ephemeris). WGS-1984 adalah Sistem Koordinat Kartesian Terikat-Bumi dengan karakteristik : . pusatnya berimpit dengan pusat massa bumi . sumbu-Z nya berimpit dengan sumbu putar bumi yang melalui CTP (Conventional Terrestrial Pole). . sumbu-X nya terletak pada bidang meridian nol (Greenwich) yang didefinisikan BIH. . sumbu-Y nya tegak lurus sumbu-sumbu X dan Z, membentuk sistem tangan-kanan. Digunakan oleh GPS sejak tahun 1987. Sebelumnya WGS-1972 yang digunakan. Ellipsoid yang digunakan adalah WGS 84 yang sangat mirip GRS (Geodetic Reference System) 1980. Hasanuddin Z. Abidin, 2004



Sistem Koordinat WGS - 1984 IERS Reference Pole (IRP) IERS Reference Meridian (IRM)



Z WGS 84



Pusat massa Bumi



Y WGS 84 X



WGS 84



Ellipsoid WGS84



Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Realisasi WGS 84 



Datum WGS 84 direalisasikan dengan menggunakan koordinat dari beberapa stasion penjejak (tracking stations) milik DoD USA yang terdistribusi secara global.







New realizations of WGS84 based on GPS data, such as WGS84(G730, G873, G1150 and G1674).







These new WGS84 realizations are coincident with ITRF at about 10-cm level. For these realizations there are no official transformation parameters. This means that one can consider that ITRF coordinates are also expressed in WGS84 at 10 cm level.







However, the most recent G1674 realization adopted ITRF2008 coordinates for more than half of the reference stations and velocities of nearby sites for the others. Thus, ITRF2008 and WGS84(G1674) are likely to agree at the centimeter level, yielding conventional 0-transformation parameters.



Ref ://itrf.ensg.ign.fr/pub/itrf/WGS84.TXT



Hasanuddin Z. Abidin, 2014



WGS 84 (G1150) Reference Frame stations



Ref: NIMA TR 8350.2



Hasanuddin Z. Abidin, 2014



WGS 84 (G1150) Reference Frame Coordinates



Ref: NIMA TR 8350.2



Hasanuddin Z. Abidin, 2014



The differences between WGS 84 (G1150) and WGS 84 (G873) coordinates



Ref: NIMA TR 8350.2



Hasanuddin Z. Abidin, 2014



Parameter Transformasi dari Beberapa Datum Lokal di Indonesia ke Datum WGS 84 [DMA, 1991] Datum Lokal



Ellipsoid Referensi dan Parameter Perbedaan



Parameter Transformasi



Nama



Da (m)



Df x 104



DX (m)



DY (m)



DZ (m)



Batavia (Sumatera)



Bessel 1841



739.845



0.10037483



- 377  3



681  3



- 50  3



Bukit Rimpah (Bangka, Belitung)



Bessel 1841



739.845



0.10037483



- 384



664



-48



Gunung Segara (Kalimantan)



Bessel 1841



739.845



0.10037483



- 403



684



41



Datum Indonesia 1974 (ID 74)



GRS 1967



-23



- 0.00114930



- 24  25



- 15  25



5  25



Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Parameter Transformasi ID74 ke WGS84 Ditentukan dengan menggunakan 38 buah titik sekutu [Subarya & Matindas, 1996] : RZ RY   X  X  dX   1 Y  dY   (1  ds). RZ . Y   1 RX         Z WGS 84 dZ   RY RX 1   Z  ID74 dX dY dZ ds RX RY RZ



= = = = = = =



- 1.977 -13.060 - 9.993 - 1.037 - 0.364 - 0.254 - 0.689



± ± ± ± ± ± ±



1.300 m 1.139 m 3.584 m 0.177 ppm 0.109” 0.060” 0.042” Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Factors Influencing GPS Positioning Accuracy Satellite Geometry Data Quality



Data Processing Strategy



Positioning Method



4 Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Faktor yang Mempengaruhi Ketelitian Posisi GPS 



Ketelitian Data



  



Geometri Satelit



 



Metode Penentuan Posisi



   



Strategi Pemrosesan Data



    



tipe data yang digunakan kualitas receiver GPS level dari kesalahan dan bias jumlah satelit lokasi dan distribusi satelit lama pengamatan absolute & differential positioning static, rapid static, pseudo-kinematic, stop-and-go, kinematic one & multi monitor stations episodik & continuous (CORS)



real-time & post processing strategi eliminasi dan pengkoreksian kesalahan dan bias metode estimasi yang digunakan pemrosesan baseline & perataan jaringan kontrol kualitas Hasanuddin Z. Abidin, 2015



GPS Errors and Biases



Orbital errors  Satellite clock errors 



Phase Ambiguity  Cycle Slips 







?



Ionospheric bias



Multipath  Imaging 







Tropospheric bias  







Receiver clock errors Antenna errors Receiver noise Hasanuddin Z. Abidin, 2003



One-Way Pseudorange Pi =  + d + dtrop + dioni + (dt - dT) + MPi + uPi Subscript i indicates a certain frequency of signal (i=1,2, or 5) P







d dtrop dion dt,dT MP P



= = = = = = = =



pseudorange geometric range between the antenna and satellite ephemeris (orbital) error tropospheric bias ionospheric bias receiver and satellite clock errors pseudorange multipath pseudorange noise 4 Hasanuddin Z. Abidin, 1995



One-Way Phase Range Li =  + d + dtrop - dioni + (dt - dT) – li.Ni + MCi + uCi Subscript i indicates a certain frequency of signal (i=1,2, or 5) L







d dtrop dion dt,dT



l



N MC C



= = = = = = = = = =



phase measurement in range unit geometric range between the antenna and satellite ephemeris (orbital) error tropospheric bias ionospheric bias receiver and satellite clock errors signal wavelength phase ambiguity (integer) phase multipath phase noise



4 Hasanuddin Z. Abidin, 1995



Spectrum of GPS Positioning Accuracy ABSOLUTE POSITIONING



SPS with selective availability 50 m



Since 2 May 2000



SPS without selective availability 5m PPS with anti-spoofing



3m



PPP surveying 10 cm DIFFERENTIAL POSITIONING



2m 1m



carrier-smoothed code



ambiguity-resolved carrier phase



5 cm



static survey (carrier phase)



3 mm 1 mm



differential code



1 cm



10 cm



1m



10 m



SPS = Standard Positioning Service (for civilian). PPS = Precise Positioning Service (for military and authorized users). PPP = Precise Point Positioning (using phases)



100 m



Hasanuddin Z. Abidin, 2007



Metode-Metode Penentuan Posisi dengan GPS



ABSOLUTE (satu receiver)



DIFFERENTIAL (minimal 2 receiver)



STATIK (obyek diam, receiver diam)



KINEMATIK (obyek bergerak, receiver bergerak)



RAPID STATIK (obyek diam, receiver diam (singkat))



PSEUDO-KINEMATIK (obyek diam, receiver diam & bergerak)



STOP AND GO (obyek diam, receiver diam & bergerak) Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Metode Penentuan Posisi Dengan GPS Positioning with GPS Navigation



Surveying PPP (Precise Point Poitioning) Absolute



Differential



Post-processing Static Pseudo-kinematic



Differential



Absolute



Real-Time



Stop-and-Go



RTK



DGPS



Rapid Static



Kinematic Hasanuddin Z. Abidin, 2006







   



 







 



It is also called point positioning Position is given in WGS-84 system. Uses only one receiver. Basic principle : simultaneous distance measurements to several satellites. Point to be positioned could be stationary or moving. Usually based on pseudoranges The phases could also be used if the initial phase ambiguities have been previously determined or they are estimated together with the position.  Precise Point Positioning (PPP) is using phases in static mode. Positioning accuracy GPS Satellite GPS Satellite strongly dependent on the data quality and satellite geometry. It is not intended for accurate positioning. Main applications : Static Kinematic navigation and reconnaissance.



Absolute Positioning



Hasanuddin Z. Abidin, 2006



Real-Time Absolute Positioning (1) 



Using a single epoch observations.







Usually based on pseudoranges.







Basic positioning mode used by the navigation-type GPS receiver.







At each epoch, there are 4 parameters that should be estimated : - 3 parameters of coordinate (X,Y,Z or j,l,h) - 1 parameter of receiver clock errors







In order to estimate the parameters, observations to minimal of 4 GPS satellites are required. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Real-Time Absolute Positioning (2)



A single epoch observation equations using psudoranges : • Position of GPS receiver to be estimated : (x,y,z) • Coordinates of satellites are known. • Psudoranges are measured. http://www.math.tamu.edu/~dallen/physics/gps/gps.htm



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Real-Time Absolute Positioning (3)



3-5m



Today’s typical accuracy of horizontal position based on • C/A Code on L1



Before May 2000 : 25-100 m



Hasanuddin Z. Abidin, 2006



USC-USDC (2002)



Modernization of GPS Signals C/A P(Y)



P(Y)



Current signals (Block II/IIA/IIR) M



M



L2C



P(Y)



C/A



P(Y)



Next Generation Signals (Block IIR-M) M



M



L2C



P(Y)



C/A



P(Y)



Full modernized Signals (Block IIF) 1176 MHz (L5)



1227 MHz (L2)



1575 MHz (L1) Hasanuddin Z. Abidin, 2006



Real-Time Absolute Positioning (4)



1-3 m



Better resistance to interference Eliminates need for costly DGPS in many non-safety applications



Tomorrow’s typical accuracy of horizontal position based on • C/A Code on L1 • L2C Code on L2 • New Code on L5 Hasanuddin Z. Abidin, 2006



USC-USDC (2002)



Static Absolute Positioning 



Using many epochs of observations (e.g. a few hours or more).







Requires the use of mapping or geodetic-type receiver.







Can based on pseudoranges, phases and phase-smoothed pseudoranges.







Typical accuracy spectrum : cm to a few dm







Accuracy will be mainly affected by : - type of data being used - data length - data processing strategy







Can be used for establishing the initial (temporary) control station. Hasanuddin Z. Abidin, 2015



Dilution of Precision (DOP) •



•



•



•



• •



ketelitian parameter = DOP . ketelitian data



DOP adalah bilangan yang digunakan untuk merefleksikan kekuatan geometri dari konstelasi satelit. Nilai DOP kecil geometri satelit kuat (baik) Nilai DOP besar geometri satelit lemah (buruk) Nilai DOP dihitung berdasarkan matrik ko-faktor dari parameter yang diestimasi. Nilai DOP akan tergantung pada jumlah, lokasi, dan distribusi dari satelit serta lokasi dari pengamat sendiri. Nilai DOP bervariasi secara spasial maupun temporal. Beberapa jenis DOP : . GDOP = Geometrical DOP (posisi-3D dan waktu) . PDOP = Positional DOP (posisi-3D) . HDOP = Horizontal DOP (posisi horisontal) . VDOP = Vertical DOP (tinggi) . TDOP = Time DOP (waktu) Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Dilution of Precision (DOP) Nilai DOP ditentukan dari matriks ko-faktor : q q q  q  xx xy xt xh  q q q  yy yt yh Q  ( AT A) 1   q q X  hh ht  simetri q   tt GDOP







PDOP







HDOP







VDOP







TDOP







 q  q tt hh q  q  q xx yy hh q  q xx yy q hh q tt q



xx



 q



         



A = Matrik Desain



yy



Perhitungan DOP untuk absolute positioning dan differential positioning adalah tidak sama Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Variasi Nilai GDOP



GDOP besar (Volume Tetrahedron kecil)



GDOP kecil (Volume Tetrahedron besar) Semakin banyak satelit yang diamati, nilai GDOP akan semakin mengecil dan sebaliknya !



http://www.topconps.com/gpstutorial/



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Contoh Hasil Penentuan Posisi Absolut Dengan GPS 100



Northing (m)



50



0



-50



-100 -100



42 0 27’ 34” U 71 0 15’ 54” B 2 April 1997 setiap 1 menit Ashtech GG24 25



Lintang Bujur Waktu Sampel Receiver Jumlah satelit



: : : : : :



HDOP < 1 1< HDOP< 2 HDOP > 2



: 43% : 51% : 6%



Kesalahan horisontal : 50% : 20. 1 m 95% : 52.5 m 99% : 73.8 m -50



0 Easting (m)



50



100



Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Penentuan Posisi Absolut Dengan GPS Setelah SA Ditiadakan (1 Mei 2000)



Ref. : SNAP, School of Geomatics Eng. UNSW



Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Penentuan Posisi Absolut Dengan GPS Setelah SA Ditiadakan (KOMPONEN HORISONTAL) 100 80



SA On SA Off



60



Latitude (m)



40



20 0



-100 -80 -60 -40 -20 0 -20



20



40



60



SA Off



80 100 SA Off



3 2



-40



1



-60 0



-80 -100



-3



-2



-1



0



1



2



3



-1 -2



Longitude (m) -3 Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Penentuan Posisi Absolut Dengan GPS Setelah SA Ditiadakan (KOMPONEN TINGGI) 1200 SA On SA Off



1100



Meter



1000 900 800 700



600 1



101



201



301



401



Epoch Ref. Lab. Geodesi - ITB



Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Tuliskan persamaan pengamatan untuk TUGAS kasus-kasus berikut (kesalahan orbit, ionosfir, troposfir dan multipath diasumsikan telah direduksi dengan mekanisme lainnya atau diabaikan) : 1. 2. 3. 4.



GPS - 5



Absolute positioning : 4 satelit, 1 epok, pseudorange Absolute positioning : 3 satelit, 2 epok, pseudorange Absolute positioning : 2 satelit, 3 epok, pseudorange Absolute positioning : 1 satelit, 6 epok, pseudorange



Untuk kasus 1,2 da 3 : kesalahan jam receiver dianggap berbeda untuk setiap epoknya, dan untuk kasus 4 : kesalahan jam receiven dimodelkan dengan polinomial berderajat 2. • Tuliskan persamaan pengamatan akhir dalam bentuk matriks. • Waktu Penyelesaian = 1 minggu Hasanuddin Z. Abidin, 2012



 







 



   



Differential Positioning



It is also called relative positioning. Required at least 2 STATIC GPS Satellite GPS Satellite receivers, where one of them is located on the point with known coordinates (reference station). Reference Monitor station Position is determined station Observer relative to the reference Observer KINEMATIC station. Basic concept: differencing process could eliminate and/or reduce the effects of some errors and biases, and therefore enhancing the positioning accuracy. Effectiveness of differencing process would strongly depend on the distance between the monitor station and the point to be positioned (the shorter the more effective, and vice versa). Point to be positioned could be stationary or moving. Could use pseudoranges, phases, or phase-smoothed pseudoranges. Positioning accuracy level ranges from medium to high. Main applications: survey and mapping, geodetic surveys, and precise navigation.



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Reduksi dan Eliminasi Kesalahan & Bias



Orbital error



 100 m



Satellite clock error



 500 m



Ionospheric bias



 50 m



 49.5 m



 4.9 m



5m Tropospheric bias



Selisihkan 2 jarak ukuran  Bagaimana sisa kesalahannya ? Hasanuddin Z. Abidin, 2011



Effect of GPS Data Differencing ERRORS AND BIASES



COULD BE ELIMINATED



Satellite Clock Receiver Clock



√ √



Orbit (Ephemeris) Ionosphere Troposphere Multipath Noise



COULD BE REDUCED



COULD NOT BE ELIMINATED OR REDUCED



√ √ √ √ √



• The effectiveness of error-and-bias reduction will mainly depend on the distance between stations (baseline length)  the longer the baseline, reduction will be less effective, and vice-versa. • For high precision applications, the residual errors and biases should be further modeled and/or estimated. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Data Differencing Modes Satellite # 2, epoch # 2



Satellite # 1, epoch # 2 BETWEEN SATELLITES



BETWEEN EPOCHS



Satellite # 1, epoch # 1



BETWEEN RECEIVERS



Receiver # 1



Receiver # 2 Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Differencing Types SD DD TD • • • •



OW SD DD TD



= OW - OW = SD - SD = DD - DD = = = =



ONE-WAY data SINGLE-DIFFERENCE data DOUBLE-DIFFERENCE data TRIPLE-DIFFERENCE data



Data that are mainly used for differential GPS positioning are :



between-receiver  between-satellite  between-epoch 



valid for pseudoranges, phase ranges, or other data combination



• Receiver-Satellite Double-Difference • Triple Difference Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Contoh Hasil Penentuan Posisi Dengan Metode Diferensial GPS 10 : : : : : :



0



HDOP < 1 1< HDOP< 2 HDOP > 2



: 20 % : 75 % : 5%



-5



Kesalahan horisontal : 50% : 1.5 m 95% : 3.8 m 99% : 7.2 m



5



Northing (m)



42 0 27’ 34” U 71 0 15’ 54” B 2 April 1997 setiap 1 menit Ashtech GG24 25



Lintang Bujur Waktu Sampel Receiver Jumlah satelit



-10 -10



DGPS



-5



0 Easting (m)



5



10



Jarak ke Stasion Referensi : 140 km



Hasanuddin Z. Abidin, 1997



SA On



http://www.mercat.com/QUEST/



Penentuan Posisi Dengan Metode Diferensial GPS (1 Mei 2000, Durasi : 52 menit) Hasanuddin Z. Abidin, 1997



SA Off



http://www.mercat.com/QUEST/



Penentuan Posisi Dengan Metode Diferensial GPS (2-3 Mei 2000, Durasi : 13h 40m) Hasanuddin Z. Abidin, 1997







DGPS (Differential GPS) system is a term used to represent a real-time differential positioning system using pseudorange data.



DGPS System







In order to establish a real time mode, Reference Station has to send the differential correction to the user in real-time by using a certain data communication system.



GPS







Two types of differential correction : - pseudorange correction (RTCM SC-104) - position correction







Generally used : pseudorange correction







Typical positioning accuracy : 1 - 3 m







It is generally used to position the moving objects.







Main applications: marine surveys and medium accuracy navigation.



Vessel Reference Station Differential Correction



Hasanuddin Z. Abidin, 1996



Sistem DGPS



http://www.mercat.com/QUEST/DGPS.htm



Hasanuddin Z. Abidin, 1996



Local & Wide Area DGPS Tergantung wilayah cakupannya, sistem DGPS dapat dibedakan atas Local Area DGPS (LADGPS) dan Wide Area DGPS (WADGPS)



Jumlah stasion referensi



LADGPS Satu stasion referensi



Koreksi untuk setiap satelit



Skalar (koreksi pseudorange)



Validitas koreksi



Lokal (< 100 km)



WADGPS Beberapa stasion referensi Vektor (koreksi jam satelit, tiga komponen kesalahan ephemeris, parameterparameter model ionosfir) Regional Hasanuddin Z. Abidin, 2011



Sistem WADGPS







RTK (Real-Time Kinematic) system is a term used to represent a real-time differential positioning system using phase data.







Could be used to position the stationary and moving objects.







In order to establish a real time mode, Reference Station has to send both phase and pseudorange data to the user in real-time by using a certain data communication system.



Rover



RTK System GPS satellites



Phases and Pseudoranges



Monitor Station







Typical positioning accuracy : 1 - 5 cm







Main applications : staking out, cadastral survey, mining survey, and high precision navigation.



Hasanuddin Z. Abidin, 1996



RTK Positioning: Today



10 km 2 cm accuracy



Today’s typical accuracy of positioning based on • L1 Code and Carrier • L2 Carrier • Data Link USC-USDC (2002)



RTK Positioning: Tomorrow



Faster recovery following signal interruptions (ex., under bridges)



100+ km 2 cm accuracy



Fewer reference stations needed



Tomorrow’s typical accuracy of positioning based on • L1 Code and Carrier •L5 Code and Carrier • L2 Code and Carrier •Data Link USC-USDC (2002)



Penggunaan Repeater • Memperluas cakupan sinyal • Untuk menangani adanya obstruksi dari topografi



Satelit GPS



Repeater



4 Stasion Referensi Hasanuddin Z. Abidin, 2006



Pengguna (Rover)



RTK Net (Sistem VRS) Pengguna seolah-olah menerima data dari SR maya



SR maya



SR Utama



Pengguna SR utama mengirimkan ‘data’ SR maya ke pengguna



SR (Stasion Referensi) sebenarnya Hasanuddin Z. Abidin, 2006



Static Positioning Satelit GPS



 



Stasion Referensi



 vektor baseline



 Satelit GPS







Stasion Referensi







Titik (-titik) yang akan ditentukan posisinya tidak bergerak. Bisa berupa absolute ataupun differential positioning. Bisa menggunakan data pseudorange dan/atau fase. Ukuran lebih pada suatu epok pengamatan biasanya banyak. Keandalan dan ketelitian posisi yang diperoleh umumnya tinggi (orde mm sampai cm). Aplikasi : penentuan titik-titik kontrol untuk survai pemetaan maupun survai geodetik. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



GPS Static Surveying 



All points to be positioned are stationary.



Fixed points Points to be positioned observed baseline vectors







Observations are usually performed to cover a certain network of points.







The coordinates are determined relative to the fixed points with known coordinates.







Observation is usually performed in baseline mode for a few hours or days.







Usually based on differential positioning using phase data.







Achievable positioning accuracy is usually high (mm to cm level).







Applications : control surveys, monitoring surveys, etc..







Other Methods :



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



- RAPID STATIC - PSEUDO-KINEMATIC



- STOP AND GO - KINEMATIC



KARAKTERISTIK SURVEI GPS •



• • • • • •



Metode penentuan posisi yang digunakan adalah metode diferensial (metode relatif). Minimal 2 receiver GPS diperlukan. Penentuan posisi sifatnya statik (titik-titik survainya tidak bergerak). Data utama pengamatan yang digunakan untuk penentuan posisi adalah data fase. GPS Tipe receiver yang digunakan adalah tipe survai/geodetik bukan tipe navigasi. Pengolahan data umumnya dilakukan secara post-processing. Monitor Antar titik tidak perlu bisa saling Station ‘melihat’. Yang perlu adalah setiap titik dapat ‘melihat’ satelit. Hasanuddin Z. Abidin, 2004



Geometri Jaring Survei GPS • Jaring survai GPS dibentuk oleh titik-titik yang diketahui koordinatnya (titik tetap) dan titik-titik yang akan ditentukan posisinya.



• Titik-titik tersebut dihubungkan dengan baseline-baseline yang komponennya (dX,dY,dZ) diamati. • Contoh suatu bentuk jaring GPS :



titik tetap titik yang akan ditentukan posisinya baseline yang diamati



Hasanuddin Z. Abidin, 1996



Moda Jaring vs. Moda Radial MODA JARINGAN



Moda yang digunakan akan berpengaruh pada:



MODA RADIAL (DARI 1 TITIK TETAP)



• Ketelitian titik • Waktu Survei • Biaya Survei



Hasanuddin Z. Abidin, 2004



Tahapan Pelaksanaan Survei GPS PERENCANAAN revisi



PERSIAPAN revisi



PENGUMPULAN DATA revisi



PENGOLAHAN DATA perhitungan tambahan



PELAPORAN



• • • • •



peralatan geometri strategi pengamatan strategi pengolahan data organisasi pelaksanaan



• •



pengenalan lapangan (reconnaissance) monumentasi



• • •



data GPS data meteorologi data pelengkap



• • • • •



pemrosesan awal perhitungan baseline perhitungan jaringan transformasi koordinat kontrol kualitas Hasanuddin Z. Abidin, 1996



Pemrosesan Data Survei GPS 



Pemrosesan data survei GPS biasanya akan mencakup tiga tahapan utama perhitungan, yaitu : 1. Pengolahan data baseline 2. Perataan jaringan 3. Transformasi datum dan koordinat







Titik tetap



Pemrosesan data dapat dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak komersial ataupun ilmiah, tergantung tingkat ketelitian koordinat yang diinginkan. Hasanuddin Z. Abidin, 1995



GPS Data Processing Software Commercial Software



Author



SKIPro GPSurvey Pinnacle



Leica Trimble Topcon



Scientific Software



Author



BERNESSE



University of Berne, Swiss



DIPOP



University of New Brunswick, Kanada



GAMIT



Massachussets Institute of Technology, USA



GIPSY



Jet Propulsion Laboratory, USA



TOPAS



University of Federal Armed Forces, Jerman



Hasanuddin Z. Abidin, 2006



On-line GPS Data Processing Software • It provides users with the facility to submit dual frequency geodetic quality GPS RINEX data observed in a 'static' mode, to website-based GPS processing system and the user receive rapid turn-around ITRF coordinates.



• It is a FREE service. • This service takes advantage of both the IGS Stations Network and the IGS product range, and works with data collected anywhere on Earth.



Examples : AUSPOS : http://www.ga.gov.au/geodesy/sgc/wwwgps/ CSRS-PPP : http://www.geod.nrcan.gc.ca/ppp_e.php SCOUT : http://sopac.ucsd.edu/cgi-bin/SCOUT.cgi AUTO GIPSY : http://milhouse.jpl.nasa.gov/ag/ OPUS : http://www.ngs.noaa.gov/OPUS/



Hasanuddin Z. Abidin, 2006



Diagram Alir Pengolahan Baseline GPS Pemrosesan Awal Penetapan/penentuan koordinat dari satu titik ujung baseline untuk berfungsi sebagai titik tetap Penentuan posisi secara deferensial (menggunakan triple-difference fase)



Solusi Baseline



Pendeteksian dan pengkoreksian cycle slips Penentuan posisi secara diferensial (menggunakan double-difference fase, ambiguity-float)



Solusi Baseline



Penentuan ambiguitas fase (searching dan fixing) Penentuan posisi secara diferensial (menggunakan double-difference fase, ambiguity-fixed)



Solusi final dari baseline



Input untuk Perataan Jaringan Hasanuddin Z. Abidin, 1995



Perkembangan Ketelitian Survei GPS



milimeter



100



Level Presisi Komponen Horisontal



10



1 1985 Ref. : UNAVCO (1995)



1986



1987



1988



1989



1990



1991



1992



1993



Hasanuddin Z. Abidin, 1996



Perkembangan Ketelitian Survei GPS 50



Level Presisi Komponen Vertikal



milimeter



40



30 20 10 5 0 1985



Ref. : UNAVCO (1995)



1986



1987



1988



1989



1990



1991



1992



1993



Hasanuddin Z. Abidin, 1996



Jaringan GPS untuk Contoh Perhitungan



24



22



23



60 50



Panjang Baseline



Jaring GPS Orde-II BPN Jawa Timur 1994 25



40



N10239



21 N0006 20



19



14



15



13 06



12 09



07



11



10



10



18



Nomor baseline



17



16



08 N10240 05



04



03



02



Titik-Titik Tetap (N10237, N10239, N10240, N0006)



01



1



N10237



30 25 20 15 10 5



0



Panjang baseline (km) Hasanuddin Z. Abidin, 1995



20



Ellips kesalahan titik (95 % confidence level, Skala ellips kesalahan = 3 : 20) N10239



Ketelitian relatif (ppm)



15 10 5 0 1



10



20



30



40



50



Nomor Baseline



N0006



N10237



Contoh Hasil Perhitungan Jaringan GPS



N10240 Hasanuddin Z. Abidin, 1995



60







   











  



Kinematic Positioning



Titik (-titik) yang akan ditentukan posisinya bergerak (kinematik). Selain posisi GPS juga bisa digunakan untuk GPS menentukan kecepatan, percepatan & attitude. Bisa berupa absolute ataupun differential positioning. Bisa menggunakan data pseudorange dan/atau fase. Hasil penentuan posisi bisa diperlukan saat pengamatan (real-time) ataupun sesudah pengamatan (post-processing) Monitor Untuk real-time differentian positioning Station diperlukan komunikasi data antara monitor station dengan receiver yang bergerak. Penentuan posisi kinematik secara teliti memerlukan penggunaan data fase. Problem utamanya adalah penentuan ambiguitas fase secara on-the-fly. Ukuran lebih pada suatu epok pengamatan biasanya tidak banyak. Ketelitian posisi : rendah sampai tinggi. Aplikasi : navigasi, pemantauan (surveillance), guidance, fotogrammetri, airborne gravimetry, survai hidrografi, dll.



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



















   



Precise Kinematic Positioning



Penentuan posisi titik-titik yang bergerak secara teliti (tingkat ketelitian berorde centimeter). Harus berbasiskan differential positioning yang menggunakan data fase. GPS Problem utama : penentuan ambiguitas fase secara on-the-fly, yaitu penentuan ambiguitas fase pada saat receiver sedang bergerak dalam waktu sesingkat mungkin. Penentuan ambiguitas secara on-the-fly akan meningkatkan ketelitian, keandalan, dan fleksibilitas dari kinematic positioning. Monitor Saat dikenal beberapa teknik penentuan Station ambiguitas fase secara on-the-fly. Hasil penentuan posisi bisa diperlukan saat pengamatan (real-time) ataupun sesudah pengamatan (post-processing) Untuk real-time differentian positioning diperlukan komunikasi data antara monitor station dengan receiver yang bergerak. Aplikasi : sistem pendaratan pesawat, kalibrasi altimeter satelit, studi oseanografi (arus, gelombang, pasut), dll. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Survei Statik Singkat (Rapid Static)   Titik Tetap baseline



titik yang akan ditentukan posisinya      



  



Survei Statik dengan sesi pengamatan yang lebih singkat (5-20 menit ketimbang 1-2 jam). Prosedur pengumpulan data di lapangan seperti pada survei statik. Lama pengamatan tergantung pada panjang baseline, jumlah satelit, serta geometri satelit. Berbasiskan differential positioning dengan menggunakan data fase. Persyaratan mendasar : penentuan ambiguitas fase secara cepat.



Menuntut penggunaan piranti lunak pemroses data GPS yang andal dan canggih. Memerlukan satelit geometri yang baik, tingkat bias dan kesalahan data yang relatif rendah, serta lingkungan yang relatif tidak menimbulkan multipath. Data dua-frekuensi lebih diharapkan. Untuk meningkatkan keandalan, satu baseline umumnya diamati dalam dua sesi pengamatan. Ketelitian (relatif) posisi titik yang diperoleh adalah dalam orde centimeter. Aplikasi utama : survai pemetaan (orde tidak terlalu tinggi), densifikasi titik, survai rekayasa, dll.



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Statik Singkat vs Statik    



 



Statik singkat mempunyai tingkat produktivitas yang lebih tinggi dibandingkan survei statik, karena waktu pengamatan satu sesi relatif lebih singkat. Metode survei statik memberikan ketelitian posisi yang relatif lebih tinggi dibandingkan metode statik singkat . Metode statik singkat memerlukan receiver GPS serta piranti lunak pemroses data yang lebih canggih dan lebih modern. Karena harus memastikan penentuan ambiguitas fase secara benar dengan data pengamatan yang relatif lebih sedikit, metode statik singkat relatif ‘kurang fleksibel’ dibandingkan metode statik. Metode survei statik singkat relatif lebih rentan terhadap efek dari kesalahan dan bias. Skenario yang paling baik adalah dengan menggabungkan kedua metode tersebut, dimana setiap metode digunakan secara fungsional sesuai dengan karakteristiknya masingmasing. Survai statik



Survai statik singkat Titik tetap (kontrol) Titik yang ditentukan posisinya dengan metode statik Titik yang ditentukan posisinya dengan metode statik singkat Hasanuddin Z. Abidin, 1995



Survei Pseudo-Kinematik (1)  pengamatan -1



 Monitor Station



 pengamatan - 2 setelah > 1 jam



perubahan geometri



GPS







Pengamat



Dinamakan juga metode intermittent static atau metode reoccupation. Dua survai statik singkat (lama pengamatan beberapa menit) dengan selang waktu yang cukup lama (lebih besar dari 1 jam) antara keduanya. Argumen mendasar : Pengamatan dalam dua sesi yang berselang waktu relatif lama dimaksudkan untuk mencakup perubahan geometri yang cukup, untuk dapat mensukseskan penentuan ambiguitas fase dan juga untuk mendapatkan ketelitian posisi yang lebih baik. Memerlukan satelit geometri yang baik, tingkat bias dan kesalahan data yang relatif rendah, serta lingkungan yang relatif tidak menimbulkan multipath. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Survei Pseudo-Kinematik (2) Berbasiskan differential positioning dengan menggunakan data fase.  Data pengamatan di antara titik-titik diabaikan.  Receiver GPS dapat dimatikan selama pergerakan.  Penentuan posisi menggunakan data gabungan dari dua sesi pengamatan.  Tidak semua receiver GPS mempunyai moda operasional untuk metode pseudo-kinematik ini.  Menuntut penggunaan piranti lunak pengolahan data GPS yang khusus.  Ketelitian (relatif) posisi titik yang diperoleh adalah dalam orde centimeter.  Metode yang ideal ketika kondisinya tidak sesuai untuk penerapan metode statik singkat ataupun metode stop-and-go. 



Statik Statik Singkat Pseudo-Kinematik Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Survei Stop-and-Go (1) 



















Karakteristik : rover bergerak dan stop stop go (selama beberapa puluh detik) dari titik stop Rover ke titik. stop go Dinamakan juga survei semi kinematik. go go Mirip seperti kinematic positioning, stop hanya titik yang akan ditentukan stop Titik posisinya tidak bergerak dan receiver Tetap go go diam beberapa saat di titik tersebut. stop Ambiguitas fase pada titik awal harus go stop go ditentukan sebelum receiver bergerak, stop untuk mendapatkan tingkat ketelitian Pergerakan receiver berorde centimeter. Selama pergerakan antara titik ke titik, receiver harus selalu mengamati sinyal GPS (tidak boleh terputus). Seandainya pada epok tertentu selama pergerakan terjadi cycle slip maka receiver harus kembali ke titik sebelumnya untuk inisialisasi dan kemudian bergerak kembali. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Survei Stop-and-Go (2)  



 











Berbasiskan differential positioning dengan menggunakan data fase. Rover Trayektori dari moving receiver di antara titik-titik tidak diperlukan meskipun teramati. Titik Tetap Menuntut penggunaan piranti lunak pemroses data GPS yang khusus. Untuk mendapatkan kualitas posisi yang baik diperlukan satelit geometri yang baik, tingkat bias dan kesalahan Perhitungan data yang relatif rendah, serta lingkungan koordinat relatif yang relatif tidak menimbulkan multipath. Penentuan posisi bisa dilakukan secara real-time ataupun post-processing. Moda real-time menuntut strategi operasional yang lebih ketat. Metode ini cocok untuk penentuan posisi titik-titik yang jaraknya dekat satu sama lainnya serta berada pada daerah yang terbuka, seperti di daerah persawahan, perkebunan dan padang peternakan. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Contoh Survei Stop-and-Go 4 17 16



5



3 18 1



15 A 14 13 12



6



2 8 9



Utara Arah pergerakan Rover



7



A = Stasion referensi 1 s/d 18 = Titik-titik yang akan ditentukan posisinya 10



10 m



11



Titik



Lama Pengamatan (menit)



A 1 2 s/d 18



» 24 »7 »1



4 3



GDOP



2 1



PDOP



Jendela Waktu Pengamatan



0 8:00 8:10 8:20 8:30 8:40 8:50 9:00 Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Contoh Survei Stop-and-Go Standar Deviasi Koordinat (mm) Lintang Bujur Tinggi



5 4



3 2 1 0



1



2



3



4



5



6



7



8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Nomor Titik Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Stop-and-Go vs Kinematik   







  



Pada stop-and-go titik yang akan ditentukan posisinya diam, sedangkan pada kinematic titik yang akan ditentukan posisinya bergerak. Metode stop-and-go harus berbasiskan differential positiong dengan data fase, sedangkan metode kinematic tidak perlu kecuali untuk precise kinematic. Pada kedua metode, penentuan ambiguitas fase secara benar adalah suatu hal yang esensial untuk memperoleh posisi yang relatif teliti. Pada metode kinematik, kebutuhan terhadap metode on-the-fly lebih besar. Jika penentuan ambiguitas fase dapat dilakukan secara on-the-fly, maka pada kedua metode ini terjadinya cycle slip pada pengamatan fase selama pergerakan receiver tidak menjadi masalah. Metode kinematic positioning umumnya memerlukan interval data yang lebih pendek. Kedua metode memerlukan kondisi pengamatan (satelit geometri, tingkat kesalahan dan bias) yang baik untuk mencapai ketelitian posisi yang relatif tinggi. Kedua metode dapat diimplementasikan dalam moda real-time maupun post-processing. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Kombinasi Metode 



PSEUDO-KINEMATIK dan STOP-AND-GO



pseudo-kinematik



Karena kondisi topografi dan lingkungan kadangkala diperlukan kombinasi dari beberapa metode untuk penentuan posisi titik-titik.



Rover



Titik Tetap



STATIK SINGKAT dan STOP-AND-GO stop-and-go







Receiver GPS tipe geodetik saat ini umumnya dapat melaksanakan metode-metode statik singkat, pseudo-kinematik, ataupun stopand-go. Jadi penggabungan metode memungkinkan.



Rover statik singkat Titik Tetap



jembatan



stop-and-go



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



GPS dan Terestris Pengukuran detil (rincikan) dengan Total Station



STATIK SINGKAT dan POLIGON



statik singkat Titik Kontrol GPS statik singkat











pengukuran poligon statik singkat STATIK SINGKAT dan RINCIKAN



statik singkat



Titik Kontrol GPS



Karena obstruksi (pepohonan dan bangunan) atau pertimbangan efisiensi dan efektivitas kerja, kombinasi antara pengamatan GPS dan pengukuran terestris kadangkala diperlukan. Problem : perbedaan datum antara kedua sistem pengukuran. Hasanuddin Z. Abidin, 1996



Pergerakan Receiver Metode radial satu rover



Rover-1



1



Metode radial dua rover



Rover-1



1



Rover-2 2



Monitor station 3



2



Monitor station



3



4 4



Pergerakan dari moving receiver harus diperhitungkan sedemikian rupa sehingga menguntungkan tidak hanya dari segi kemudahan operasional, tapi juga dari segi kekuatan geometri jaringan yang dihasilkan



kedua receiver bergerak bersamaan pada saat yang sama



5



Metode hybrid, dua rover



Rover-1



1



Rover-2



2



Monitor station



3



kedua receiver bergerak secara bergiliran



4 5



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Penggunaan Beberapa Monitor Station Metode radial satu rover, dua monitor



Rover-1



1







2







Monitor-1 3



Monitor-2



Lebih banyak baseline yang diukur. Meningkatkan keandalan dan ketelitian dari posisi. Langkah preventif terhadap kemungkinan tidak berfungsinya satu monitor station.



4







Penggunaan beberapa monitor station juga dapat digunakan untuk mengestimasi parameter dari beberapa kesalahan dan bias. Berpotensi untuk meningkat kan ketelitian dari posisi titik.



Metode hybrid, dua rover, dua monitor



Rover-1



1



Rover-2 2



Monitor station



3 4 5 Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Tinggi yang Diberikan GPS Permukaan Bumi Geoid Ellipsoid



Pusat Bumi



H



e







Ketinggian titik yang diberikan oleh GPS adalah ketinggian titik di atas permukaan ellipsoid WGS 1984.







Tinggi ellipsoid (h) tersebut tidak sama dengan tinggi orthometrik (H) yang umum digunakan untuk keperluan praktis sehari-hari yang biasanya diperoleh dari pengukuran sipat datar (levelling).



h



Tinggi orthometrik suatu titik adalah tinggi titik tersebut di atas geoid diukur sepanjang garis gaya berat yang melalui titik tersebut. Tinggi ellipsoid suatu titik adalah tinggi titik tersebut di atas ellipsoid dihitung sepanjang garis normal ellipsoid yang melalui titik tersebut. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Geoid dan Ellipsoid 



Permukaan Bumi Geoid Ellipsoid



H



e h 



Pusat Bumi



   







Geoid adalah salah satu bidang ekuipotensial medan gaya berat Bumi. Untuk keperluan praktis umumnya geoid dianggap berimpit dengan muka air laut rata-rata (Mean Sea Level, MSL). Secara matematis, geoid adalah suatu permukaan yang sangat kompleks yang memerlukan sangat banyak parameter untuk merepresentasikannya. Oleh karena itu untuk merepresentasikan Bumi secara matematis digunakan suatu ellipsoid referensi dan bukan geoid !



Perhitungan matematis umumnya dilakukan pada ellipsoid referensi. Ketinggian geoid terhadap ellipsoid dinamakan undulasi geoid . Geoid dapat ‘diindera’ oleh alat ukur, sedangkan ellipsoid tidak dapat. Geoid adalah bidang referensi untuk menyatakan tinggi orthometrik. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Tinggi Ellipsoid ke Tinggi Orthometrik Permukaan Bumi Geoid Ellipsoid



H



e



h



h= H= N= e =



tinggi ellipsoid (bereferensi ke ellipsoid). tinggi orthometrik (bereferensi ke geoid). tinggi (undulasi) geoid di atas ellipsoid. defleksi vertikal.



H=h-N 



Pusat Bumi



 



Rumus di atas adalah rumus pendekatan. Cukup teliti untuk keperluan praktis. Besarnya defleksi vertikal (e) umumnya tidak melebihi 30”.



Penentuan undulasi geoid secara teliti (orde ketelitian cm) bukanlah suatu pekerjaan yang mudah. Disamping diperlukan data gaya berat yang detil, juga diperlukan data ketinggian topografi permukaan Bumi serta data densitas material di bawah permukaan Bumi Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Ketelitian Tinggi GPS 



GPS



Ketelitian komponen tinggi yang ditentukan dengan GPS umumnya 2-3 kali lebih rendah dibandingkan ketelitian komponen horisontalnya. Kadangkala bahkan sampai 4-5 kali lebih rendah. PENYEBABNYA :



Bumi



Komponen horisontal, pengeliminiran kesalahan







Satelit-satelit yang bisa diamati hanya yang berada di atas horison (one-sided geometry) : - secara geometrik tidak optimal - tidak ada effek pengeliminiran kesalahan. Dalam kasus komponen horisontal, adanya satelit di Timur-Barat ataupun Utara-Selatan memungkinkan adanya pengeliminiran tsb.







Efek dari kesalahan dan bias umumnya adalah memanjang-mendekkan jarak ukuran. Dalam hal ini yang paling terpengaruh adalah komponen tinggi.



GPS



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Penentuan Tinggi Dengan GPS Untuk mendapatkan hasil yang relatif teliti penentuan tinggi harus dilakukan secara relatif :



GPS



dH = dh - dN B



A HA



hA



Geoid



NA



HB NB







hB







dh dapat ditentukan lebih teliti dibandingkan h dN dapat ditentukan lebih teliti dibandingkan N



PERANAN PENENTUAN TINGGI DENGAN GPS 



Pemantauan perubahan beda tinggi antar titik (berguna untuk mempelajari deformasi struktur, pergerakan lempeng, survai rekayasa, dll. nya)  Penentuan tinggi orthometrik (seandainya geoid yang teliti diketahui)  Penentuan geoid (seandainya tinggi orthometrik diketahui)  Transfer datum tinggi antar pulau



Hasanuddin Z. Abidin, 1994



Ketelitian Beda Tinggi Ellipsoid dari GPS Ketelitian yang Dilaporkan



Peneliti



Sekitar 1.6 ppm 3 ppm Sampai 3.2 ppm



Engelis & Rapp (1984) Schwarz & Sideris (1985) Holloway (1988)



(0.5 mm + 1-2 ppm) 1 - 3 ppm



Zilkoski & Hothem (1988) Kearsley (1988)



Sampai 3.5 ppm



Leal (1989)



1 - 2.5 ppm



Kleusberg (1990)



Ketelitian diturunkan umumnya berdasarkan hasil salah penutup dari beda tinggi yang ditentukan dengan metode differential GPS. Hasanuddin Z. Abidin, 1994



GPS Levelling vs. Levelling 320 280 240



Ketelitian (mm)



GPS levelling - 3 ppm



Pada grafik ini untuk GPS levelling diasumsikan kesalahan relatif undulasi (dN) tidak ada (= nol).



200 160



80



Levelling - Orde 3 GPS levelling - 1 ppm Levelling - Orde 2



40



Levelling - Orde 1



120



0



0



20



40 60 Jarak (km)



80



100 Hasanuddin Z. Abidin, 1997



Velocity and Acceleration Determination using GPS Estimation process Phase Data



EP #1



dt



Position dt



Estimation process Frequency (Phase rate) dt



Differential operator



Frequency Rate



EP #2



Velocity dt



Estimation process EP #3



Acceleration Hasanuddin Z. Abidin, 1997



More Learning Sites on GPS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.



http://www.gmat.unsw.edu.au/snap/gps/about_gps.htm http://www3.sympatico.ca/craymer/geodesy/gps.html http://igscb.jpl.nasa.gov/ http://www.gpsy.com/gpsinfo/ http://www.ga.gov.au/geodesy/sgc/wwwgps/ http://www.geod.nrcan.gc.ca/ppp_e.php http://sopac.ucsd.edu/cgi-bin/SCOUT.cgi http://milhouse.jpl.nasa.gov/ag/ http://www.ngs.noaa.gov/OPUS/ http://sideshow.jpl.nasa.gov/mbh/series.html http://www.ngs.noaa.gov/gps-toolbox/ http://www.navcen.uscg.gov/gps/modernization/default.htm http://www.usace.army.mil/publications/eng-manuals/ em1110-1-1003/toc.htm http://bowie.mit.edu/%7Esimon/gtgk/ http://facility.unavco.org/software/processing/gipsy/gipsy_info.html http://www.gpsworld.com/gpsworld/ http://www.navtechgps.com/



Hasanuddin Z. Abidin, 2007



TUGAS GPS - 6 Tuliskan persamaan pengamatan untuk kasus-kasus berikut (kesalahan orbit, ionosfir, troposfir dan multipath diasumsikan telah direduksi dengan mekanisme lainnya) :



1. 2. 3.



Relative positioning : 5 satelit, 2 epok, 2 receiver, pseudorange Relative positioning : 5 satelit, 2 epok, 2 receiver, jarak fase Relative positioning : 5 satelit, 2 epok, 2 receiver, pseudorange dan jarak fase



• Tuliskan persamaan pengamatan akhir dalam bentuk matriks. • Waktu Penyelesaian = 1 minggu Hasanuddin Z. Abidin, 2007