Im Rainy Lake Experiment wurden eine Vielzahl von Werkzeugen verwendet. Einige davon sind hier aufgelistet und beschrieben.

Theodolit und Nivelliergerät

Bild 1: Das Nivelliergerät TOPCON AT-B3 war das von George Hnatiuk meist verwendete Gerät. [1] Es dient ausschliesslich dazu, eine horizontale Ebene auf Augenhöhe zu etablieren. Wenn man durch das Zielfernrohr blickt, und wenn ein Objekt in der Ferne auf dem horizontalen Fadenkreuz erscheint, befindet es sich auf der Horizontalebene des Nivelliergerätes, auch Augenhöhe genannt. Das Nivelliergerät misst weder vertikale Winkel noch Abstände. Das ist die Domäne eines Theodoliten.

Das TOPCON Nivelliergerät hat einen 28-fachen Zoom und die Spezifikationen geben eine Genauigkeit von 0,31" (0,31 Bogensekunden = 1,5 mm bei 1 km Entfernung) an. Die Genauigkeit der Kompensatoreinstellung ist 0,5". Die gemessene Genauigkeit liegt innerhalb von 7" (siehe Kalibrierung des Nivelliergerätes), was einer Höhenunsicherheit beim letzten Tangent-Ziel (7) in 9,5 km Entfernung von 0,32 m entspricht. Zum Vergleich: Die vertikale Grösse der Tafel (7) beträgt 1,6 m.

Bild 2: Der Theodolit Wild T2 (mod): 1973 - 1996 hat einen Zoom von 30-fach und eine Ablesegenauigkeit von 1". Die Genauigkeit des Theodoliten beim Tangent-Ziel (7) beträgt 0,05 m.

Bild 3 zeigt, wie die Genauigkeit des TOPCON-Theodoliten aussieht, wenn man durch das Okular schaut. Das Tangent-Ziel (7) ist, kaum sichtbar, ein Tick über dem rechten horizontalen Querbalken. Die vertikale Grösse der Tafel beträgt 1,6 m.

Bild 5: Das Nivelliergerät SAL 20 verfügt über ein Penta-Prisma für gute Sichtung der Wasserwaage und ein oben angebrachtes Peep-Visier. Die Nivellierungsgenauigkeit beträgt 22" (1/8 Zoll bei 100 Fuss). Die Genauigkeit des Nivelliergerätes beim letzten Tangent-Ziel (7) beträgt 1,0 m. Zum Vergleich: Die scheinbare Anhebung durch Standard Refraktion k = 0,17 in dieser Entfernung beträgt 1,2 m.

Kalibrierung des Nivelliergerätes

An jedem Ende des 146,6 m langen Ganges ist eine Zielscheibe in einer bestimmten Höhe angebracht. Das Ziel hat zwei horizontale Linien in einem Abstand von 1/100 Zoll, die zum Anvisieren verwendet werden. Man sichtet die Ziele von beiden Enden des Ganges. Anschliessend stellt man den Kompensator des Nivelliergerätes so ein, dass beide Linien genau in der Mitte des horizontalen Fadenkreuzes erscheinen. George hat eine Genauigkeit von besser als 7" gemessen. [2]

Corner Reflector

Bild 7: Ein Corner Reflector ist ein Retroreflektor bestehend aus drei zueinander senkrechten, sich kreuzenden ebenen Flächen, der Lichtstrahlen direkt zur Quelle zurückreflektiert, aber leicht verschoben. Die drei sich kreuzenden Flächen haben oft quadratische Formen. Optische Eckreflektoren, sogenannte Corner Cubes, aus dreiseitigen Glasprismen werden in der Vermessung und Laser Entfernungsmessung eingesetzt. [4]

Bild 8: Man montiert den Corner Reflector neben dem zu messenden Ziel. Man platziert einen Theodoliten, der Entfernungen mit einem Laser messen kann, an einer genau bekannten Position und Höhe und zielt auf den Corner Reflector. Der Theodolit gibt dann genaue Winkel, Neigungsentfernung, horizontale Entfernung und relative Höhe zum Reflektor aus. Die Höhen a und c werden mit einem Messband gemessen und die Höhe b ist die relative Höhe, die vom Theodoliten berechnet wird. [5]

Die Höhe der Tangent-Zieltafel (7) wurde zuerst mit der TOPCON Totalstation von einer nahegelegenen Position auf dem Eis und dem Corner Reflector neben der Zieltafel gemessen, wie in Bild 8 gezeigt. Später wurde der genaue GPS-Vektor zur Mitte der Tafel von Jesse Kozlowski mit Differential-GPS-Ausrüstung gemessen.

Differential-GPS-Ausrüstung

Die Differential-GPS-Ausrüstung besteht aus mindestens einem festen GNSS-Empfänger, der als Basisstation arbeitet, einem mobilen GNSS-Empfänger, der mit der Basisstation verbunden ist, um verschiedene Standorte zu messen, und einem Kontrollgerät zur Steuerung der GNSS-Empfänger. Die GNSS-Empfänger verwenden Global Navigation Satellite Systems (GNSS) wie NAVSTAR und GLONASS, um GPS-Vektoren zu den Standorten der GNSS-Empfänger zu berechnen. [7]

Jeder Standort wird mehrmals gemessen, um eine statistische Wahrscheinlichkeit für die Genauigkeit der Messungen zu erhalten. Die Basisstation stellt dem mobilen Empfänger Fehlerkorrekturen zur Verfügung, um die Genauigkeit der Messungen des mobilen Empfängers um Faktoren zu verbessern. Durch post-processing der GPS-Vektoren mit Software auf einem Computer und der Operating Reference Station (CORS) können die Messungen auf cm-Genauigkeit weiter verbessert werden. Siehe Verbessern der GPS-Genauigkeit mittels Differential-GPS.

Die folgende Differential-GPS-Ausrüstung wurde im Rainy Lake Experiment verwendet:

• Trimble R10 GNSS System Empfänger arbeitet als Basisstation
• Trimble R10 GNSS System Empfänger als mobile Station
• Trimbel TSC3 Controller zur Steuerung der GNSS-Empfänger

Trimble R10 GNSS System

Das Trimble R10 GNSS System bildet zusammen mit der Trimble Access Feldsoftware und der Trimble Business Center Bürosoftware das fortschrittlichste GNSS-Vermessungssystem auf dem Markt. [8]

• Leistungsstarke 440-Kanal Lösung mit Trimble 360 Technologie bietet die fortschrittlichste Satellitenverfolgung.
• Trimble CenterPoint™ RTX™ liefert GNSS-Korrekturen über Satellit oder Internetverbindung überall auf der Welt für beispiellose Geschwindigkeit und Genauigkeit für eine PPP-Lösung.
• Kombination mit Trimbel TSC3 Controller, Trimble Tablet, Slate oder Trimble CU für die leistungsstärkste Lösung auf dem Markt.

Der Trimble R10 GNSS-Empfänger enthält eine GNSS-Antenne, einen Empfänger, ein internes Funkgerät und eine Batterie in einer robusten, leichten Einheit, die sich ideal als All-on-the-Pole-RTK-Rover oder Basisstation für schnelle Einrichtung/schnelle Mobilisierung eignet. Mit LEDs können Sie die Satellitenverfolgung, den Funkempfang, den Datenprotokollierungsstatus, den Wi-Fi Status und die Stromversorgung überwachen. Die kabellose Bluetooth Technologie ermöglicht eine kabellose Kommunikation zwischen Empfänger und Controller.

Sie können den Empfänger als Teil eines RTK-GNSS Systems mit der Trimble Access™ Software verwenden. Der Empfänger kann optional GNSS-Daten im internen Speicher des Empfängers aufzeichnen und auf einen Computer oder einen USB-Flash-Speicherstick herunterladen.

Der Real-Time Kinematic (RTK)-Betrieb bietet Präzision auf Zentimeterebene, indem Fehler im GNSS-System eliminiert werden. Für alle RTK-Operationen benötigen Sie sowohl einen Rover-Empfänger als auch eine Korrekturquelle von einer Basisstation oder einem Netzwerk von Basisstationen.

Eine Basisstation besteht aus einem Empfänger, der an einer bekannten (und festen) Position platziert wird. Der Empfänger verfolgt dieselben Satelliten, die vom Rover-Empfänger verfolgt werden, während der Rover sie gleichzeitig verfolgt. Fehler im GNSS-System werden an der festen (und bekannten) Basisstation überwacht und eine Reihe von Positionskorrekturen berechnet. Die Nachrichten werden über eine Funkverbindung an den Rover-Empfänger gesendet, wo sie verwendet werden, um die Echtzeitpositionen des Rovers zu korrigieren.

Der Rover-Empfänger wird zwischen den Punkten bewegt, die eine Messung oder Absteckung erfordern. Der Rover-Empfänger ist mit einer Basisstation oder einer Quelle für RTK-Korrekturen wie einem VRS-System oder dem Trimble CenterPoint RTX-Korrekturdienst verbunden. Die Verbindung wird bereitgestellt von:

• einem integrierten Radio
• einem integrierten Mobilfunkmodem
• einem integrierten WLAN-Modul
• einem Mobilfunkmodem im Controller
• einer integrierten GNSS-Antenne (L-Band)

Trimbel TSC3 Controller

Der Trimble® TSC3 Controller mit Trimble Access™-Software ist eine tragbare Feldcomputerlösung, die den Ablauf der täglichen Vermessungsarbeit und die Anzahl der Geräte, die Sie im Feld benötigen, optimiert. [9]

• Bluetooth-Funktechnologie macht Kabel überflüssig
• Drahtlose Internetverbindung mit integriertem GSM/GPRS-Modem
• Kompatibel mit allen Trimble GNSS-Positionierungssystemen inkl. Trimble R10 GNSS System
• Empfang von GNSS-Basisstation-Korrektursignalen
• Das integrierte 3G-Modell bietet Zugriff auf das Internet, um Korrektursignale der Basisstation zu empfangen und Daten zu synchronisieren

Differenzkorrektur

Differenzkorrektur ist der Prozess der Korrektur von GNSS-Daten, die auf einem mobilen GNSS-Empfänger (Rover) gesammelt wurden, mit Daten, die gleichzeitig an einer Basisstation gesammelt wurden. Da sich die Basisstation an einem bekannten Standort befindet, können alle Fehler in den an der Basisstation gesammelten Daten gemessen und die notwendigen Korrekturen an den Roverdaten vorgenommen werden. Siehe Verbessern der GPS-Genauigkeit mittels Differential-GPS.

Die Differenzkorrektur kann in Echtzeit erfolgen oder nachdem die Daten durch post-processing gesammelt wurden.

Magellan SporTrak Pro

SporTrak Pro kann bis zu 12 Satelliten gleichzeitig aus der aktuellen Konstellation verfolgen und unterstützt vollständig WAAS (Wide Area Augmentation System) in den USA und EGNOS in Europa. Mit der aktuellen GPS-Genauigkeit ist der SporTrak Pro auf 3 Meter genau oder besser, abhängig von der Sichtlinie zu den Satelliten und der Menge der starken Satellitensignale, die den Empfänger erreichen [10].

Der Magellan SporTrak Pro wurde verwendet, um die Positionen der Ziele grob zu vermessen. Später wurden mit Hilfe von Differential-GPS-Ausrüstung viel genauere Messungen vorgenommen.

Laternen

Diese Laternen wurden für die Beobachtung in der Nacht verwendet.

Stangen für die Zieltafeln

Diese Abwasserrohre wurden als Stangen für die Zieltafeln verwendet, die auf dem Eis aufgestellt wurden.

Dronen

Referenzen