Analysen som presenteras i detta arbete demonstrerar potentialen hos Precise Point Positioning (PPP) och Post Processed Kinematic (PPK) för efterprocessering av både vertikala och horisontella positioneringsdata. Här demonstreras potentialen med att använda efterprocesserade GNSS-höjder tillsammans med statiska och dynamiska korrektioner för att i framtiden förhoppningsvis kunna få en bättre bild av vattenytans form samt justera geoidmodeller till havs.
En jämförelse mellan de två olika efterprocesseringsmetoderna PPK och PPP höjddata och original RTK-höjder har genomförts för att verifiera metodernas förmåga att förbättra realtidsmätningarnas positionering. Resultatet visar att medelvärdet för positionsnoggrannheten (RMS) i vertikalled för de tre tidsintervall är som allra lägst med den efterprocesseringsmetod som baseras på PPK-koncept. PPK-lösningarnas RMS medelvärde konstateras vara 1,3 cm för de tre utvalda tidsintervallen. RMS medelvärde för PPP efterprocesserings-koncept konstateras ha ett medelvärde på 4,8 cm. Vilket är ett högre medelvärde än de värden som framgått från realtidslösningarna medelvärde, som ligger på 4,3 cm. Detta innebär att den beräknade ortometriska höjden skiljer sig betydligt beroende på vilken metod som används. De efterprocesserade PPK-lösningarnas ortometriska höjd skilde sig 2 – 8 cm från realtidsmätningarnas ortometriska höjder medan differensen mellan PPP och RTK höjd varierade mellan 5 – 16 cm. Detta visar på att PPK löningarnas noggrannhet är betydligt högre än de som nåddes med hjälp av PPP. En tydlig förbättring med både PPK och PPP, i jämförelse med RTK, är att vid tillfällen när RTK-höjden tappat sin s.k. fixlösning (vilket lett till en ortometrisk höjdskillnad på över 1 m) så har de två efterprocesseingsmetoderna kunnat processera bort realtidsmätningarnas spikar. Detta har framför allt kunnat genomföras genom att data processeras både framåt och bakåt i tid, och på så sett kunnat fixera och bestämma våglängder för att kunna uppnå en förbättrad positionerings noggrannhet.
De observationer som presenteras i detta arbete för att bedöma de två olika efterprocesserings-metoderna PPP:s och PPK:s förmåga att förbättra positionsnoggrannheten indikerar att positionsnoggrannheten är beroende av vilken metod som används. Resultatet visar även att efterprocessering av RTK-mätningar enligt PPK-konceptet ger mätningar med lägre RMS och därmed högre precision och noggrannhet. Alltså går det att förbättra realtidspositionerna genom att korrigera realtidsmätningarnas position genom PPK efterbearbetnings koncept. I detta fall har en korrigering av positionen inneburit att den ortometriska höjden justerats med 5 cm i genomsnitt, dock visade sig metoden vara tidskrävande. Därmed hade PPP-konceptet kunnat vara fördelaktigt eftersom denna typ av teknik inte är i behov an några referensstationer, vilket förväntas leda till god flexibilitet samtidigt som tid och utgifter kan minimeras. Dock har denna studie även påvisat att lös PPP-integrering inte resulterar i lika hög noggrannhet och precision som realtidsmätningarna, utan
tekniken måste fortfarande utvecklas för att möjliggöra samma positionsnoggrannhet som hos PPK. Förhoppningarna är att PPP tät integrering, som i dagsläget inte är helt utformad, i framtiden skall visa sig ge en noggrannare positionering än vad som är möjligt i nuläget med lös integrerad PPP. För att metoderna i framtiden skall kunna stötta realtidsapplikationer, behöver metoderna utvecklas. PPK-metoden är fortfarande för tidskrävande för praktisk applicering och PPP (lös integrering) ger en stabilare positionering än realtidslösningarna, precis som PPK, men utan förbättrad positionering. I en sekundär process jämfördes viktat vattenstånd från fartygets tre närmsta vattenstationer under fartygets rutt med fartygets aktuella vattenstånd baserat på PPK-lösningarnas GNSS-höjder och korrektioner för fartygets sättning samt dynamiska rörelser. Resultatet indikerar att det vattenståndet som är relaterat till PPK-lösningens GNSS-höjd inklusive fartygets sättning och dynamiska korrektioner motsvarar det viktade vattenståndet från vattenståndsstationer under de första 5 dagarna, men att det finns en viss oklar variation mellan dessa två från den 4:de augusti 2016 (Fig. 19). Variationen i detta fall motsvarar ungefär 6 cm. Utöver detta kan det även konstateras att vattenståndsvariationerna är betydligt större under tillfällen då PPK-lösningen haft försämrad RMS.
REFERENSER
Alkan, R.M., Saka, M.H., Ozulu, İ.M., İlçi, V. 2017. Kinematic precise point positioning using GPS and GLONASS measurements in marine environments. Measurement: Journal of the International Measurement Confederation, 109, 36-43.
Applanix Corporation, 2014. POSPac MMS GNSS-Inertial Tools User Guide. Ver 7.1, rev 9. Canada: Applanix Corporation.
Bender, L. C., Howden, S. D., Dodd, D. and Guinasso, Jr. N. L. 2010. Wave Heights during Hurricane Katrina: An Evaluation of PPP and PPK Measurements of the Vertical Displacement of the GPS Antenna. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 27 (10), 1760-1768.
Boberg, B., Berefelt, F., Nilsson, U., Strömbäck, P and Wirkander, S. 2006. Robust Navigering Slutrapport, Stockholm: FOI. Vapen och skydd. (FOI-R—2081—SE).
Canter, P., Brennan, R. and Van Den Ameele, E. 2008. Tightly Integrated Inertially-Aided Post Processed Virtual Reference Station Technique for Marine Hydrography. Proceedings of the Canadian Hydrographic Conference and National Surveyors Conference. Victoria, BC, Canada. Dodd, D. 2014. An Evaluation of C-NAV, NovAtel and NRCan Real-Time PPP Services. Proceedings of
the Canadian Hydrographic Conference. 14-17 April.
Du, S. & Gao, Y. 2010. Integration of PPP and low cost IMU. In: The 2010 Canadian Geomatics Conference and Symposium of Commission I, ISPRS, Calgary, Canada, 15-18 Jun.
Gao, Y. & Chen, K., 2014. Performance Analysis of Precise Point Positioning Using Rea-Time Orbit and Clock Products. Journal of Global Positioning Systems, 3 (1-2), 95-100.
Geng, J., Teferle, F. N., Meng, X. and Dodson, A. H. 2010. Kinematic precise point positioning at remote marine platforms. GPS Solutions, 14 (4), 343-350.
Groves, P. D. 2008. Principles of GNSS, inertial, and multisensor integrated navigation system. Artech House, Boston, London, 1-507.
Han, H., Xu, T. and Wang, J. 2016. Tightly Coupled Integration of GPS Ambiguity Fixed Precise Point Positioning and MEMS-INS through a Troposphere-Constrained Adaptive Kalman Filter. Sensors, 16 (7), 1057.
Kouba, J. and Héroux, P. 2001. GPS Precis Point Positioning using IGS orbit products. Physics and Chemistry of the Earth, Part A: Solid Earth and Geodesy, 26 (6-8), 573-578.
Landau, H., Vollath, U. and Chen, X. 2002. Virtual Reference Station System. Journal of Global Positioning Systems, 1 (2), 137-143.
Lilje, C., Engfeldt, A. and Jivall, L., 2007. Introduktion till GNSS. Gävle: Lantmäteriet.
Liu, S., Sun, F., Zhang, L., Li, W and Zhu, X. 2016. Tight integration of ambiguity-fixed PPP and INS: model description and initial results. GPS Solutions, 20 (1), 39-49.
Nassar, S. 2003. Improving the Inertial Navigation System (INS) Error Model for INS and INS/DGPS Applications. Carlgary: The University of Calgary.
Noureldin, A., Karamat, T. B. and Georgy, J., 2013. Fundamentals of Inertial Navigation, Sateliite based Positioning and their Integration. Berlin: Springer.
Olsson, U., Jakobsson, L. a Blom, J., 2008. Mälarsquat - Inmätning och kontroll av fartygs dynamiska rörelser och djupgående med stöd av RTK, Norrköping: Sjöfartsverket.
Roelser, G. and Martell, H. 2009. Tightly coupled processing of Precise Point Position (PPP) and INS data. In. Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Savannah, United States, 22-25 Sep, 3, 1740-1747.
Scherzinger, B. M. (2006). Precise Robust Positioning with Inertial/GPS RTK. Journal of the Institute of Navigation, 53 (2), 73-83.
Shi, J. and Gao, Y. 2013. A comparison of three PPP integer ambiguity resolution methods. GPS Solutions, 18 (4), 519-528.
Sjöfartsverket, 2017. FAMOS. Available at: http://www.famosproject.eu/ retrieved 2016-12-11.
Zhang, Y. and Gao, Y. 2008. Integration of INS and Un-Differenced GPS Measurements for Precise Position and Attitude Determination. The Journal of Navigation, 61 (1), 87-97.
Zumberge, J. F., Heflin, M. B., Jefferson, D. C. and Watkins, M. M. 1997. Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks. Journal of geophysical research B: Solid Earth, 102 (B3), 5005-5017.
Hämtad data
Finnish Geospatial Research Institute, 2015. Available at: http://euref-fin.fgi.fi/fgi/en retrieved 2015 12-11.
Lantmäteriet, 2016. SWEPOS Available at: https://swepos.lantmateriet.se/ retrieved 2016-12-01. SMHI, 2016. Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut. Available at:
http://www.smhi.se/klimatdata/Oppna-data retrieved 2016-02-01. Sjöfartsverket, 2016. Interndata. retrieved 2015-11-01.