Millimeter-level GPS: Absolute positioning

How to determine absolute 3-D station coordinates from GPS data

Answer: Three software packages are available for absolute positioning

(1) BERNESE(2) GAMIT(3) GIPSY (used in this

workshop)

Obtaining and learning software takes time and computer expertise.

Cómo determinar absoluta estación 3-D coordina a partir de datos GPS

Respuesta: Tres paquetes de software disponibles para el posicionamiento absoluto1. BERNESE2. GAMIT3. GIPSY (utilizado en este

taller)Obteniendo y aprendiendo el software requiere tiempo y conocimientos de computadoras.

Nivel Milímetro GPS: Posicionamiento absoluto

FREE Web-based automated processing of GPS RINEX files - Absolute positioning

apps.gdgps.net – NASA Jet Propulsion Laboratory automated processing w/GIPSY (static & kinematic)ga.gov.au/geodesy/sgc/wwwgps - AUSPOS – Australian Geoscience (static only)sopac.ucsd.edu/processing – Scripps SOPAC SCOUT software w/GAMIT (static only)ngs.noaa.gov/OPUS – National Geodetic Survey (static only)

Procesamiento basado en Web-FREE automatizado de archivos RINEX GPS

- Posicionamiento absolutoapps.gdgps.net - NASA Jet Propulsion Laboratory de procesamiento automatizado w / GIPSY (estática y cinemática)ga.gov.au / geodesia / sgc / wwwgps - AUSPOS - australiana Geociencia (estática solamente)sopac.ucsd.edu / procesamiento - software Scripps SOPAC SCOUT w / GAMIT (estática solamente)ngs.noaa.gov / OPUS - Servicio Geodésico Nacional (estática solamente)

Range from L1 phase = distancesatellite-to-GPS the true range

+ λ1N1

unknown phase bias+ c*(dTsat – dTrec) offset in satellite &

receiver clocks + dtrop

tropospheric water vapor delay

– dion ionospheric free electron delay

+ dmultipath

antenna multipath delay

Errors in d(L1) range measurement shown by

Rango de la fase L1 =distancesatellite-to-GPS Verdadera rango + λ1N1 polarización de fase desconocida+ c*(dTsat – dTrec) desplazamiento en relojes de los satélites y receptores + dtrop retraso vapor de agua troposférico – dion ionosfera retraso electrón libre+ dmultipath dmultipath retardo multitrayecto

Errores en d (L1) medida de la gama mostrada por

Flow diagram for GIPSY software

Apply models for ocean loading, satellites, Earth tides, troposphere, etc.

Para

met

er e

stim

ation

Postprocessing

Diagrama de flujo para el software GIPSY

Aplicar modelos para la carga del océano, los satélites, las mareas de la Tierra, la troposfera, etc

Millimeter-level GPS: Does it work?

Volcano reference station – El SalvadorDaily Latitude estimates – GIPSY – 365 days

GPS-nivel Milímetro: ¿Funciona?

Estación de referencia Volcán - El Salvador

Estimaciones Latitud Diaria - GIPSY - 365 días

Millimeter-level GPS: Does it work?

Volcano reference station – El SalvadorDaily Elevation estimates – GIPSY – 365 days

GPS-nivel Milímetro: ¿Funciona?

Estación de referencia Volcán - El Salvador

Estimaciones Elevaciones Diaria - GIPSY - 365 días

Tropospheric water vapor delay (GIPSY estimates parameters

other than site location)G

PS s

igna

l del

ay f

rom

wat

er v

apor

(mill

imet

ers)

Retardo de vapor de agua troposférico(Estimaciones GIPSY parámetros distintos

de la ubicación del sitio)

Reta

rdo

de la

señ

al G

PS d

el v

apor

de

agua

(milí

met

ros)

Millimeter-level GPS: Absolute positioning

Nor

th (m

m)

1997 2009Ea

st (m

m)

Nivel Milímetro GPS: Posicionamiento absoluto

Millimeter-level GPS: North American continuous GPS

GPS-nivel Milímetro: GPS continua norteamericana

Global plate motions – UW-Madison solution – 2/2009

Movimientos de las placas globales - solución UW-Madison - 2/2009

Exercise #1 – Process GPS data to find a 3-D station location

Exercise #2 – Process TIME SERIES of GPS station days to find a GPS station velocity

Exercise #3 – Process 2nd time series to find relative movement between GPS stations

Exercise #4 – Interpret results in a geologic North, East, Down coordinate system

Precise Absolute Positioning: GIPSY Exercise Ejercicio # 1 - Los datos de

proceso GPS para encontrar una ubicación de la estación 3-D

Ejercicio # 2 - SERIE TEMPORAL Proceso de días de estaciones GPS para encontrar una velocidad de la estación GPS

Ejercicio # 3 - Proceso segunda serie de tiempo para encontrar el movimiento relativo entre las estaciones de GPS

Ejercicio # 4 - Interpretar los resultados en una geológico Norte, Este, Abajo sistema de coordenadas

Precise Posicionamiento absoluto: Ejercicio GIPSY

Latitude is λ

Longitude is Φ

Latitud es λLongitud es Φ

rz = | r | * sin(λ)

rz = | r | * sin(λ)

rx = | r | * cos(λ) * cos(Φ)

ry = | r | * cos(λ) * sin(Φ)

r = | r | * [ cos(λ) * cos(Φ) i + cos(λ) * sin(Φ) j + sin(λ) k ]

rearth = 6373 km

rz = | r | * sin(λ)

rx = | r | * cos(λ) * cos(Φ)

ry = | r | * cos(λ) * sin(Φ)

What are λ and Φ in terms of rx , ry , and rz ?

¿Qué son y λ Φ en términos de rx , ry , and rz ?

rz = | r | * sin(λ)

rx = | r | * cos(λ) * cos(Φ)

ry = | r | * cos(λ) * sin(Φ)

What are λ and Φ in terms of rx , ry , and rz ?

λ = sin-1( rz / r )

Φ = tan-1( ry / rx )

¿Qué son y λ Φ en términos de rx , ry , and rz ?

XYZ Cartesian often referred to as global coordinate system.

In geology, we frequently use a local coordinate system

consisting of local north, east, and down.

How can we transform between the two ?

XYZ cartesiana a veces referido a sistema de coordenadas globales.

En geología, frecuentemente usamos un sistema de coordenadas local que consiste de local Norte, Este, y abajo.

¿Cómo podemos transformar entre los dos?