Συνδυασμός μεθόδων δορυφορικού και αδρανειακού γεωδαιτικού εντοπισμού στην ψηφιακή καταγραφή οδικών δικτύων
Authors: Καραμάνου Αλεξάνδρα 
Published: August 2021

Στην εργασία αυτή διερευνώνται οι δυνατότητες της συνδυασμένης χρήσης των μεθόδων κινηματικού και διαφορικού εντοπισμού, καθώς και ενός αδρανειακού συστήματος πλοήγησης στην ψηφιακή καταγραφή οδικών δικτύων, η οποία πραγματοποιείται με τον γεωδαιτικό εντοπισμό ενός αυτοκινήτου που κινείται με σταθερή ταχύτητα σε διπλή διαδρομή (aller-retour) κατά μήκος των οριογραμμών μιας υφιστάμενης οδού. Αντικείμενο της έρευνας είναι η ανάπτυξη μεθόδων για τον υψηλής ακρίβειας προσδιορισμό των γεωμετρικών στοιχείων του άξονα μιας καταγραφόμενης οδού, με σκοπό αρχικά την αξιολόγηση της ποιότητας χάραξής της και εν συνεχεία τον επανασχεδιασμό και βελτίωσή της, στα τμήματα όπου κρίνεται αναγκαίο. Οι μετρήσεις πεδίου περιλαμβάνουν την αποτύπωση με δορυφορικό εντοπισμό του βόρειου οδικού άξονα της Κρήτης, δύο νέων τμημάτων του ιδίου άξονα και του οδικού άξονα Κ.Δ.Δ.-Πεντέλης, καθώς και την αποτύπωση με ένα ολοκληρωμένο αδρανειακό και δορυφορικό σύστημα πλοήγησης του οδικού άξονα Σπάτα-Κερατέα. Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε για την αποτύπωση με δορυφορικό εντοπισμό των οδικών αξόνων, είναι ένα ζεύγος γεωδαιτικών δεκτών GPS δύο συχνοτήτων L1/L2 για την μέτρηση φάσεων και την εφαρμογή του σχετικού κινηματικού εντοπισμού, καθώς και ένα ζεύγος δεκτών ναυσιπλοΐας για την μέτρηση ψευδοαποστάσεων και την εφαρμογή του σχετικού διαφορικού εντοπισμού. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκε ένα ψηφιακό κλισίμετρο για την μέτρηση των εγκάρσιων κλίσεων της οδού. Μέσω του γεωδαιτικού εντοπισμού των κεραιών των κινητών δεκτών, που είναι σε κάθε περίπτωση σταθερά τοποθετημένες στην οροφή του αυτοκινήτου, καταγράφεται η τροχιά του κατά μήκος των οριογραμμών της οδού. Από την επίλυση των μετρήσεων δορυφορικού και αδρανειακού εντοπισμού προκύπτουν οι διαδοχικές συντεταγμένες στον χώρο του οχήματος, ενώ με ειδικό λογισμικό στην συνέχεια προσδιορίζονται τα στίγματα που συνθέτουν τον άξονα της οδού στην προβολή. Όσον αφορά στον έλεγχο των συγκριτικών αποτελεσμάτων των ταυτόχρονων μετρήσεων κινηματικού και διαφορικού εντοπισμού, αυτός πραγματοποιείται με ειδικό λογισμικό σε γραφικό περιβάλλον και είναι ενδεικτικός για τις ακρίβειες αποτύπωσης που επιτυγχάνονται για κάθε μία από τις μεθόδους εντοπισμού ξεχωριστά. Επιπλέον, στο στάδιο αυτό της προεπεξεργασίας, συνδυάζονται τα δεδομένα των δύο μεθόδων για την κάλυψη των κενών που δημιουργούνται σε κάποιες περιπτώσεις στις μετρήσεις κινηματικού εντοπισμού με τις αντίστοιχες, λιγότερο ευαίσθητες σε απώλειες δορυφορικού σήματος, μετρήσεις διαφορικού εντοπισμού. Στην συνέχεια υπολογίζονται τα γεωμετρικά στοιχεία των οδικών αξόνων που αποτυπώθηκαν (Χιλιομετρική Θέση, γωνίες διεύθυνσης, γωνίες κατά μήκος κλίσεων, εγκάρσιες κλίσεις), βάσει των οποίων προσδιορίζονται οι παράμετροι των γεωμετρικών στοιχείων οριζοντιογραφίας και μηκοτομής που τους συνθέτουν. Αρχικά σχεδιάζονται τα διαγράμματα των γωνιών διευθύνσεων και των κατά μήκος κλίσεων, στα οποία πραγματοποιείται με ειδικό λογισμικό η προσαρμογή των χαρακτηριστικών καμπύλών που αντιστοιχούν στα οριζόντια και κατακόρυφα γεωμετρικά στοιχεία της οδού και στην συνέχεια τα στοιχεία προσαρμόζονται στα αντίστοιχα διαγράμματα της οριζοντιογραφίας και της μηκοτομής, όπου πραγματοποιείται ο τελικός έλεγχος της ποιότητας προσαρμογής τους. Ο προσδιορισμός των εγκάρσιων κλίσεων της οδού πραγματοποιείται με την απευθείας προσαρμογή των κατάλληλων καμπύλών στο διάγραμμα των επικλίσεων, ενώ οι τελικές παράμετροι των οριζόντιων, κατακόρυφων και εγκάρσιων γεωμετρικών στοιχείων αποθηκεύονται σε ASCII αρχεία και αποτελούν το βασικό πληροφοριακό υλικό για την αξιολόγηση της χάραξης της οδού βάσει των Κριτηρίων Οδοποιίας. Χρησιμοποιώντας τα προγράμματα προσδιορισμού των γεωμετρικών στοιχείων οδού στα δεδομένα των μετρήσεων δορυφορικού και αδρανειακού εντοπισμού προκύπτουν οι ακρίβειες προσδιορισμού των γεωμετρικών στοιχείων που επιτυγχάνονται ανάλογα με την μέθοδο εντοπισμού και τις παραμέτρους που χρησιμοποιούνται κατά την αποτύπωση. Παράλληλα η συγκριτική ανάλυση μεταξύ των σφαλμάτων κινηματικού και διαφορικού εντοπισμού, έχει ως αποτέλεσμα την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικών με την μεταβολή των ακριβειών προσαρμογής των γεωμετρικών στοιχείων στον άξονα, ανάλογα με τις αντίστοιχες τιμές των χαρακτηριστικών τους παραμέτρων. Τέλος, από μία σειρά πειραμάτων που πραγματοποιήθηκε στις μετρήσεις και στον τρόπο επεξεργασίας τους, εξάγονται πολύτιμα συμπεράσματα σχετικά με την βελτιστοποίηση της μεθόδου καταγραφής