520 likes | 706 Views
Útvar Geodézie a geodynamiky a Geodetická observatoř Pecný: aktivity v oblasti kosmické geodézie. Trochu ú stavn í 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
E N D
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 • ročnírozpočet ústavu cca 40 mil. Kč(roční variace až o 30%) • v současnosti 4výzkumné 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
Určování parametrů orientace Země na základě astronomických pozorování pasážník, zenitteleskop, cirkumzenitál Slapová gravimetrie (Askania GS-15) Historie experimentálních pozorování do r. 1988
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
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
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 jak250 národních, evropských i globálních GNSS permanentních stanic • IGS, EUREF, IERS, CODE, GOP produkty a modely
Analytické centrum GOP - 2/2 Pravidelnézpracovávánídat cca 85stanicEvropské permanentní sítě (13z ČR) (projektyEUREF) Pravidelnézpracovávánídatcca 50 GNSS stanicv ČR (sítě CZEPOS, TOPNET, VESOG, monitorování kvality) Pravidelnézpracovávánídatcca 220 GNSS stanicv 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
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
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
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 • profilyv 5 hladináchod 10 cm do 120 cm • sensoryodVIRRIB 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
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 • měřeníod 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