TERESTRICNA IZMERA MIKROMREZE PRI VZPOSTAVITVI MAREOGRAFSKE POSTAJE KOPER TERRESTRIAL MEASUREMENTS OF MICRO NETWORK FOR THE ESTABLISHMENT OF THE TIDE GAUGE STATION KOPER Simona Savšek - Safič, Tomaž Ambrožič, Dušan Kogoj udk: 528.2:528.33:551.46.08 IZVLEČEK Agencija Republike Slovenije za okolje je leta 2002 začela s prenovo mareografske postaje v Kopru, ki je bila postavljena leta 1958. Sodobna mareografska postaja bo poleg beleženja srednjega nivoja morja in temperature morja pridobivala natančne meteorološke podatke (hitrost in smer vetra, zračni tlak, temperatura zraka in vlažnost) ter neprekinjena opazovanja iz permanentne postaje GPS. Neprekinjena GPS-opazovanja omogočajo stalno spremljanje položaja referenčne točke antene GPS-sprejemnika na mareografski postaji ter povezavo opazovanj nivoja morja s terestričnim referenčnim sistemom. V članku so opisana geodetska dela na mareografski postaji Koper v času njenega poskusnega delovanja, ki so se izvajala z namenom spremljanja lokalne horizontalne in višinske stabilnosti referenčne točke antene GPS-sprejemnika v okviru izmere terestrične mikromreže. kljuČne besede mareografska postaja, terestrična mikromreža, lokalna horizontalna stabilnost, višinska stabilnost Klasifikacija prispevka po COBISS-u: 1.02 ABSTRACT In 2002 the Environmental Agency of the Republic of Slovenia started with the modernisation of the tide gauge station in Koper, which was first set up in 1958. Besides the recording of mean sea level and sea water temperature, the modern tide gauge station will also provide precise meteorological data (wind speed and direction, air pressure, air temperature and humidity) and uninterrupted monitoring at the permanent GPS station. This makes it possible to permanently monitor the position of the GPS antenna reference point to determine the position of the reference point of the tide gauge station, and it allows us to connect the monitoring of the sea level with the terrestrial reference system. The paper presents the geodetic activities at the tide gauge station Koper in the trial period, carried out in order to monitor the local horizontal and vertical stabilities of the GPS antenna reference point of the permanent GPS station in the frame of the terrestrial micro network. key words tide gauge station, terrestrial micro network, local horizontal stability, vertical stability 1 UVOD Mareografska postaja Koper (v nadaljevanju MP) je bila postavljena leta 1958 za potrebe določanja srednjega nivoja morja, na osnovi katerega lahko določimo lego ničelne ekvipotencialne ploskve, tj. višinske referenčne ploskve. Skladno s priporočili IOC (Intergovernmental Oceanographic Commission) je Agencija Republike Slovenije za okolje (ARSO) leta 2002 začela s prenovo MP. Objekt starega mareografa je bil porušen, cev s plovcem pa premaknjena ob carinski pomol. Na mestu starega mareografa je bila zgrajena sodobna MP s permanentno postajo GPS in referenčno točko antene GPS (GARP - GPS Antenna Reference Point), ki ustreza mednarodnim standardom za registracijo in spremljanje nivoja morja (Stopar et al., 2006). Permanentna postaja GPS je vključena v slovensko omrežje GPS postaj SIGNAL (Stopar et al., 2002). Ker anteno GPS (kontrolno točko KOPE) obravnavamo kot referenčno točko glede na MP, mora biti ta točka lokalno stabilna oziroma moramo poznati njen premik v prostoru in času. Za ugotavljanje stabilnosti oziroma določevanje morebitnega značilnega premika smo na območju nove MP vzpostavili geodetsko mikromrežo. Točke so stabilizirane na način, ki zagotavlja zanesljivo talno stabilizacijo in prisilno centriranje reflektorjev za opazovanje premikov. Opazovanja so izvedena na ekscentričnih stojiščih, kar omogoča izvedbo meritev in obdelavo opazovanj brez podatka o višini instrumenta. Na osnovi treh primerljivih izmer lahko ugotavljamo horizontalno in višinsko stabilnost referenčne točke antene GPS oziroma njene premike v prostoru. Slika 1: Stari mareograf iz leta 1958 (levo) in novi mareograf s permanentno postajo GPS (desno). Omeniti je treba, da je pričujoči članek nadaljevanje članka Stopar et al., 2006 z namenom podrobnejše razlage predvsem poglavja 3.4. 2 OBLIKA IN VELIKOST TERESTRIČNE MIKROMREŽE Lokalno terestrično mikro geodetsko mrežo sestavljajo tri referenčne, položajno in višinsko domnevno stabilne točke SMKP, KP02, KP03. Dodatno so stabilizirane tri pomožne točke S01, S02, S03, ki predstavljajo ekscentrična stojišča za izvedbo terestričnih opazovanj. Na objektu mareografa je na vrhu droga stabilizirana referenčna točka antene GPS, ki jo imenujemo kontrolna točka KOPE, katere stabilnost ugotavljamo. Glede na predhodno opravljene simulacije opazovanj lahko trdimo, da geometrija mreže zagotavlja zahtevano natančnost določitve položaja kontrolne točke glede na referenčne točke, ki je boljša od 1 mm. Horizontalna geodetska mreža je terestrična triangulacijsko trilateracijska mikromreža, višine točk v mreži so določene s trigonometričnim višinomerstvom. Na sliki 2 je predstavljena oblika terestrične mikromreže. ii I 1= "S 1= 55 -Ji o Točke Oznake točk Število Referenčne točke SMKP, KP02, KP03 3 Ekscentrična stojišča S01, S02, S03 3 Kontrolna točka KOPE 1 Skupno število točk v terestrični mikromreži 7 Preglednica 1: Status točk v terestrični mikromreži. Ekscentrična stojišča S01, S02 in S03 so postavljena v neposredni bližini referenčnih točk na oddaljenosti od 7 m do 25 m. Najkrajša dolžina v terestrični mikromreži med točkama S03 in KP03 znaša 7 m, najdaljša pa je med točkama S03 in SMKP in znaša 73 m. KP03 Slika 2: Oblika terestrične mikromreže. Lokalni koordinatni sistem horizontalne terestrične mikromreže je določen s koordinatami treh domnevno stabilnih točk - to je referenčnih točk SMKP, KP02, KP03. V terestrično mikromrežo so vključena tudi ekscentrična stojišča S01, S02, S03 ter kontrolna točka KOPE, katerim v postopku izravnave določamo koordinate. Izhodiščne višine referenčnih točk so določene z metodo geometričnega nivelmana z navezavo na reper mareografa 9001 (Stopar et al., 2006). Točke v terestrični mikromreži so med seboj povezane z največjim možnim številom povezav in tvorijo zaključene like, ki zagotavljajo zanesljivo ugotavljanje in izločanje grobo pogrešenih opazovanj, hkrati pa zagotavljajo zahtevano in homogeno natančnost določitve prostorskih koordinat novih točk. 3 STABILIZACIJA IN SIGNALIZACIJA TOCK TERESTRICNE MIKROMREŽE V terestrični mikromreži pričakujemo zelo majhne premike, zato je način stabilizacije, ki zagotavlja stabilnost referenčnih točk, zelo pomemben. V praksi se v mrežah za ugotavljanje premikov pogosto uporablja betonske stebre z možnostjo prisilnega centriranja. Tak način stabilizacije sicer zagotavlja veliko lastno stabilnost in natančno prisilno centriranje, vendar je zaradi velike mase temelja in stebra večja možnost nagiba in lokalnega premika. Hkrati je tovrstna stabilizacija zelo moteča v urbanem ali kmetijskem okolju (Vodopivec in Kogoj, 2005). V terestrični mikromreži je uporabljen način talne stabilizacije točk, kjer so točke določene z dvema fizično stabiliziranima točkama - referenčno točko in ekscentričnim stojiščem. Na referenčne točke, katerih premike ugotavljamo, prisilno centriramo reflektor. Meritve pa izvedemo iz točke, ki je glede na referenčno točko postavljena ekscentrično. Na ta način eliminiramo pogrešek centriranja instrumenta, saj ekscentrično stojišče predstavlja le pomožno točko za določitev koordinat referenčnih točk. V terestrični mikromreži smo uporabili tri načine stabilizacije točk. a. Kontrolna točka - KOPE Točka je stabilizirana na vrhu droga nad MP, kjer je nameščena antena GPS. Točka je definirana z vijakom, ki omogoča privitje antene GPS ali posebnega nastavka za prizmo. Točko signaliziramo s precizno prizmo Leica GPH1P. Ugotavljamo horizontalno in vertikalno stabilnost te točke. Slika 3: Kontrolna točka KOPE - antena GPS (levo) in reflektor (desno). b. Referenčne točke - SMKP, KP02, KP03 Točka SMKP je bila stabilizirana že pred obnovo MP in je bila vključena v številne izmere GPS. Fizična stabilizacija je izvedena z medeninastim valjastim drogom, ki sega do nivoja okolice. Na vrhu droga je luknja s colskim cevnim navojem, v katerega privijemo nastavek za anteno GPS, nastavek za prizmo Leica za terestrična opazovanja ali nastavek za niveliranje. Ko točke ne uporabljamo v geodetske namene, privijemo v navoj čep, ki ščiti navoj in seveda ležišče, na katerega nasedajo prej omenjeni nastavki. Položaj točk KP02 in KP03 je bil izbran glede na točki SMKP in KOPE tako, da ie zagotovljena vidnost iz ekscentričnih stojišč S01, S02 in S03 o o rsi ter da so zaščitene pred uničenjem. Točki KP02 in KP03 sta stabilizirani na enak način kot točka SMKP, le da sta izdelani iz nerjavečega jekla. Vse točke signaliziramo s preciznimi prizmami Leica GPH1P. c. Ekscentrična stojišča - S01, S02, S03 Točke so stabilizirane z navadnim čepom z luknjico, vgrajenim v asfalt oziroma beton. Signalizirane so s stativom, kamor je nameščen merski instrument oziroma ustrezno podnožje s precizno prizmo tipa Leica GPR121. Položaji stojišč so izbrani tako, da so iz posameznega stojišča vidne vse druge točke terestrične mikromreže. Slika 4: Stabilizacija in signalizacija referenčnih točk (levo) in ekscentričnih stojišč (desno). 4 MERSKA OPREMA Za terestrično izmero smo uporabili precizni instrument in dodatni pribor, ki skupaj zagotavljajo visoko mersko natančnost. Za merjenje horizontalnih kotov, zenitnih razdalj in poševnih dolžin smo uporabili precizni elektronski tahimeter Leica Geosystems TC2003. Instrument je namenjen najnatančnejšim meritvam kotov in dolžin v preciznih terestričnih geodetskih mrežah. Deklarirani standardni odklon merjenja kotov znaša 0,15 mgona, standardni odklon merjenih dolžin pa iS o Savšek - Safic, S., Ambrožič T., Stopar B., Turk G. (2003). Ugotavljanje premikov točk v geodetski mreži. Geodetski vestnik, 47 (182), 7-17 Stopar, B., Radovan, D., Berk, S., Bilc, A. (2002). Projekt izgradnje slovenskega, omrežja, permanentnih GPS-postaj in vzpostavitev GPS-službe. Stopar, B., Koler, B., Kogoj, D., Sterle. O., Ambrožič, T., Savšek - Safic, S., Kuhar, M., Radovan, D. (2006). Geodetska dela na novi mareografski postaji Koper. Geodetski vestnik, 50 (4), 609-619. Stopar, B., Koler, B., Kogoj, D., Ambrožič, T., Savšek - Safic, S., Sterle, O., Kuhar, M., Radovan, D. (2006). Izvedba geodetskih del na modernizirani mareografski postaji Koper. Tehnično poročilo. Ljubljana. Vodopivec, F., Kogoj, D. (2005). Nov način precizne stabilizacije geodetskih točk za opazovanje premikov. Geodetski vestnik, 49 (1), 9-17. Prispelo v objavo: 5. februar 2007 Sprejeto: 9. marec 2007 asist. dr. Simona Savšek - Safic, univ. dipl. inž. geod. FGG - Oddelek za geodezijo, Jamova 2, SI-1000 Ljubljana E-pošta: simona.savsek@fgg.uni-lj.si izr. prof. dr. Dušan Kogoj, univ. dipl. inž. geod. FGG - Oddelek za geodezijo, Jamova 2, SI-1000 Ljubljana E-pošta: dusan.kogoj@fgg.uni-lj.si doc. dr. Tomaž Ambrožič, univ. dipl. inž. geod., univ. dipl. inž. rud. FGG - Oddelek za geodezijo, Jamova 2, SI-1000 Ljubljana E-pošta: tomaz.ambrozic@fgg.uni-lj.si