Rīgas kvaziģeoīda modelis

Ar 2021. gada 15. aprīli pieejams jauns kvaziģeoīda modelis RIGA′20, kuru ir izstrādājis Rīgas domes Pilsētas attīstības departaments (Turpmāk – RDPAD).

Nosakot normālo augstumu Eiropas vertikālās atskaites sistēmas (turpmāk - EVRS) realizācijā Latvijas teritorijai Latvijas normālo augstumu sistēmā epohā 2000,5 (turpmāk – LAS-2000,5) ar globālo pozicionēšanu, valsts un pašvaldību funkciju veikšanai, izmanto nacionālo kvaziģeoīda modeli. Ja tiek izmantots cits kvaziģeoīda modelis, izstrādātājs nodrošina tā precizitātes pārbaudi, veicot kontrolmērījumus un kamerāli veicot modeļa precizitātes novērtējumu.

RDPAD ir veicis modeļa precizitātes pārbaudi un iesniedzis tās rezultātus un modeļa novērtējumu Latvijas Ģeotelpiskās informācijas aģentūrai (turpmāk – Aģentūra) publicēšanai Aģentūras mājaslapā.

Kvaziģeoīda modelis RIGA'20

Īss apkopojums par kvaziģeoīda modeļa RIGA′20 precizitātes pārbaudi

Savietotie un pārbaudes punkti

Kā savietotie punkti ar normālo augstumu EVRS realizācijā Rīgas pilsētas administratīvajā teritorijā izmantoti četri Valsts ģeodēziskā tīkla N1 klases punkti un vienpadsmit vietējā tīkla punkti (no tiem trīs punktiem izveidots iznesums nivelējot).

Kā modeļa precizitātes pārbaudes punkti ar normālo augstumu EVRS realizācijā Rīgas pilsētas administratīvajai teritorijā izmantoti četri Valsts ģeodēziskā tīkla nivelēšanas tīkla N1 klases punkti un divi vietējā tīkla punkti.

Savietoto punktu vērtības noteiktas, laika posmā no 2019. līdz 2020. gada veicot globālās pozicionēšanas  novērojumus piecpadsmit Valsts ģeodēziskā tīkla N1 klases un vietējā tīkla punktos (vai iznesumos to tiešā tuvumā).

Pārbaudes punktu vērtības noteiktas, laika posmā no 2020. gada septembra līdz 2021. gada martam, veicot Globālās pozicionēšanas  novērojumus sešos Valsts ģeodēziskā tīkla N1 klases un vietējā tīkla punktos. 

Papildus atlasīti 45 punkti pārbaudes mērījumiem reālā laika režīmā, no tiem 26 Valsts ģeodēziskā tīkla un 19 vietējā tīkla punkti. Mērījumi veikti globālās pozicionēšanas bāzes staciju sistēmās “Latvijas Pozicionēšans sistēma” (Turpmāk - LatPos) un “EUPOS-RĪGA”.

Savietotajos un pārbaudes punktos globālās pozicionēšanas mērījumi īstenoti pēcapstrādes režīmā, uzkrājot datus 4 stundu garumā. Savietošanai izmantotie 15 punkti atrodas datnē GNSS_RIGA20_SP.dat. Pārbaudē izmantotie 6 punkti atrodas datnē GNSS_RIGA20_VP.dat.

Globālās pozicionēšanas mērījumi reālā laika režīmā veikti LatPos sistēmā, kopsummā 37 punktos, un EUPOS-RĪGA sistēmā, kopsummā 45 punktos.

Katrā stacijā veikti divi neatkarīgi novērojumi, katrs novērojums sastāv no 10 sesijām, katrā sesijā 10 mērījumi ar intervālu 1 sekunde. Izmantots tuvākās stacijas risinājums. Septiņiem punktiem reālā laika novērojumi veikti uz aptuveni 60 m attāliem iznesumiem. Iznesumiem normālais paaugstinājums noteikts ar ģeometrisko nivelēšanu, atbilstoši nivelēšanas 2. klases precizitātei, un augstums noteikts pret tuvāko nivelēšanas zīmi.

Mērījumu apstrāde

Savietotajiem un pārbaudes punktiem, kam ģeodēziskais augstums noteikts, pēcapstrādes režīmā uzkrājot datus 4 stundu garumā, globālās pozicionēšanas aprēķiniem izmantota Bernese Software 5.2 programma ar precīzām satelītu efemerīdām, un ievērojot neatkarīgo vektoru principu.

Pārbaudes punktiem ģeodēziskais augstums noteikts kā vidējais no visiem mērījumiem, atmetot rupjās kļūdas.

Normālā augstuma vērtību salīdzinājums

Pārbaudei izmantotajos nivelēšanas tīkla un vietējā tīkla punktos, kuros globālā pozicionēšana veikta ar pēcapstrādi, augstuma standartnovirze pret VĢT vienas sigmas robežās ir līdz 3 mm. Normālo augstumu starpības ir intervālā no -15 līdz 7 mm.*

Pārbaudei izmantotajos nivelēšanas tīkla un vietējā tīkla punktos, kuros globālā pozicionēšana veikta ar reālā laika mērījumiem LatPos sistēmā, standartnovirzes vienas sigmas robežās ir līdz 10 mm. Normālo augstumu starpības ir intervālā no -14 līdz 25 mm, vidējā vērtība 9 mm.

Pārbaudei izmantotajos nivelēšanas tīkla un vietējā tīkla punktos, kuros globālā pozicionēšana veikta ar reālā laika mērījumiem EUPOS-RĪGA sistēmā, standartnovirzes vienas sigmas robežās ir līdz 15 mm. Normālo augstumu starpības ir intervālā no -17 līdz 26 mm, vidējā vērtība 5 mm.

Kvaziģeoīda modeļa RIGA′20 pārbaudē iegūtās standartnovirzes pēcapstrādes un reālā laika režīmā parāda, ka kvaziģeoīda modeļa RIGA′20 precizitāte nodrošina ģeotelpisko pamatdatu ieguvi Rīgas pilsētas pašvaldības funkciju un uzdevumu izpildei pilsētas sauszemes teritorijā.

Aģentūrai izskatot izstrādāto modeli un tā izstrādes pārskatu, konstatētas sekojošās nepilnības:

• GNSS pārbaudes mērījumu pārskata nodaļā “Kvaziģeoīda pārbaude reālā laika režīmā”, 15.lpp., novērotā sistemātiskā nobīde starp rezultātiem, kas iegūti RTK mērījumos LatPos un EUPOS-RĪGA tīklos nav sistemātiska. Šinī pašā nodaļā, 15.lpp. iekļauts sekojošs nekorekts precizitātes skaidrojums: “EUPOS-RĪGA sistēmā iegūtais normālo augstumu starpību intervāls līdzīgs ar iegūto intervālu LatPos sistēmā, kas apstiprina to, ka nosākamā standartnovirze ne vienmēr nosaka mērījuma precizitāti.”;
• modelis izstrādāts Rīgas pilsētas administratīvajai teritorijai, un tā precizitātes novērtējums pilnībā attiecas tikai uz to. Nav sniegts paskaidrojums 6 km pārklājuma nepieciešamībai ārpus pilsētas robežām. Modeļa pārklājumam ārpus Rīgas pilsētas administratīvajām robežām jābūt vienādam ar dubulta datu soļa garumu;
• kvaziģeoīda modelis nav salīdzināts ar iepriekš izveidotiem modeļiem, kas pārklāj tā teritoriju (piemēram, LV'14, LV'98). Piemēram, RIGA'20 un LV'14 virsmu orientācija līdzīga visā savietoto punktu teritorijā; RIGA'20 visā teritorijā ir augstāks par LV'14 0,02- 0,07 m robežās, vidējā starpība aptuveni 0,04 m (skat. attēlus). Būtu ieteicams veikt modeļu salīdzinājumu, izmantojot jaunos pārbaudes punktus. Šo starpību analīze palīdzētu noteikt modeļa veiktos uzlabojumus, salīdzinot ar vecākiem modeļiem;

Attēls 1. Konstruēto profilu atrašanās vietas. Apzīmējumi: I – pārbaudes punkti; II – savietotie punkti; III – RIGA'20 pārklājums; IV – konstruētie profili.

Attēls 2. Konstruētie profili RIGA'20 savietoto punktu teritorijā. Modeļu augstuma anomāliju vērtību salīdzinājums.

* Kvaziģeoīda modeļa pārbaudi veic, salīdzinot modeļa empīriskās augstuma anomālijas ar iegūtām lauka mērījumu ceļā. Augstuma anomālijas ir vērtības, ko ģeodēziskās programmas izmanto pārejai no ģeodēziskā (elipsoidālā) uz normālo augstumu gan globālās pozicionēšanas instrumentos, gan datu aprēķinu programmās.

Vērtējot kvaziģeoīda saderību ar augstumu atskaites sistēmu, jāņem vērā, ka arī augstumu sistēma, savietotie un pārbaudes punkti, un globālās pozicionēšanas mērījumi ir realizēti ar noteiktu noteiktību. Iegūtie normālie augstumi savietotajiem un pārbaudes punktiem vērtējami vismaz piecas reizes labāk nekā iegūtais ģeodēziskais augstums, tāpēc to ietekme uz gala novērtējumu ir izslēdzama.