Rīgas valstspilsētas pašvaldības Pilsētas attīstības departamenta (turpmāk – Departaments) speciālisti 2021.gadā ir pabeiguši Rīgas pilsētas kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 izstrādi, kas kopumā ilga divus gadus – no 2019.gada līdz 2020.gadam. Izstrādātais kvaziģeoīda modelis RIGA’20 atbilst 2011. gada 15. novembra Ministru kabineta noteikumu Nr. 879 “Ģeodēziskās atskaites sistēmas un topogrāfisko karšu sistēmas noteikumi” 18. un 21. punkta prasībām un ir pirmais kvaziģeoīda modelis Baltijas valstīs, kas radīts speciāli konkrētai pilsētai.
2021. gada 15. aprīlī informāciju par izstrādāto kvaziģeoīda modeli RIGA’20 savā mājas lapā ir publicējusi Latvijas Ģeotelpiskās informācijas aģentūra.
Kvaziģeoīda modeļa RIGA‘20 izstrādes kopsavilkums
Atbilstoši Rīgas VT attīstības koncepcijai 60% jeb apm. 185 km2 Rīgas pilsētas administratīvās teritorijas ir iespējams veikt mērījumus (skat. 1. attēlu), izmantojot globālas pozicionēšanas metodi, jo šajās teritorijās nav šķēršļu globālās pozicionēšanas metodes izmantošanai – skraja apbūve vai teritorijās ar mazu vai nelielu veģetāciju.
Globālā pozicionēšanā normālā augstuma noteikšanai nepieciešams augstuma anomālijas modelis – kvaziģeoīds, kuru ģeodēziskās programmas izmanto kā pāreju no ģeodēziskā (elipsoidālā) augstuma uz normālo augstumu.
1.attēls Globālās pozicionēšanas iespējas Rīgā
Rīgas kvaziģeoīda modelis ļauj izmantot globālās pozicionēšanas metodi lielā daļā Rīgas pilsētas teritorijas un iegūt normālo augstumu, kura vērtības ir maksimāli tuvu Valsts ģeodēziskā tīkla (turpmāk – VĢT) N1 klases punktu un pilnveidoto vai daļēji pilnveidoto Rīgas vietējā ģeodēziskā tīkla (turpmāk – VT) raksturlielumam. Globālās pozicionēšanas metodes izmantošana ir ekonomiskāk, ātrs un ērts veids ģeotelpisko pamatdatu iegūšanai un nav nepieciešama VT pilnveidošana visā pilsētas teritorijā.
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 izmantošana
Kvaziģeoīda modelis RĪGA’20 aprēķināts, izmantojot GRAVSOFT programmatūru, un pret VĢT iegūta standartnovirze ar 1σ (68%) ticamību – 6mm.
Augstuma anomālijas pārklāj Rīgas pilsētas administratīvo teritoriju intervālā no 20.3 m līdz 21.1 m (skat. 2. attēlu). Pārbaudot kvaziģeoīda modeli RIGA’20 attiecībā pret N1 klases un Rīgas vietējā ģeodēziskā tīkla (turpmāk – VT) punktiem, iegūtās normālo augstumu starpības gan pēcapstrādes, gan RTK režīmā atbilst normatīvo aktu prasībām.
2.attēls. Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 robeža
Kvaizģeoīda modelis RIGA’20 ir izmantojams, veicot globālās pozicionēšanas novērojumus tautsaimniecībā – ģeodēziskajos un topogrāfiskajos darbos, kā arī zinātniskajos darbos, kur nepieciešama augstumu pārejas virsma no ģeodēziskiem uz normāliem augstumiem.
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 izmantošana Rīgas pilsētas administratīvā teritorijā ir ieteicama un nepieciešama.
Kvaziģeoīda modeli RIGA’20 jāizmanto Rīgas teritorijā, ņemot vērā šādus norādījumus:
- veicot augstas detalizācijas topogrāfiskās informācijas uzmērīšanas darbus vai kontrolmērījumus pilnveidoto Rīgas VT un VĢT punktu tiešā tuvumā (līdz 200 m), Rīgas VT un VĢT punktu izmantošana ir obligāta;
- novērojumus ar globālās pozicionēšanas metodi veic saskaņā ar vispārpieņemtajiem globālās pozicionēšanas sistēmas mērījumu veikšanas tehnoloģijas nosacījumiem, kas nodrošina satelītu pārraidītā signāla tiešu uztveršanu;
- veicot globāls pozicionēšanas novērojumus, jāievēro LatPos un EUPOS-RĪGA patstāvīgo bāzes staciju lietošanas noteikumi.
Ārpus Rīgas pilsētas administratīvās robežas, kvaziģeoīda modeļa RIGA’20izmantošana pieļaujama, tikai veicot papildu kontrolmērījumus. Departaments nav atbildīgs par kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 precizitāti ārpus Rīgas pilsētas administratīvās robežas.
Kvaziģeoīda modelis RIGA’20 ir pieejams bez maksas ikvienam lietotājam un lejuplādējams *.gri un *.dat paplašinājumos šeit RIGA’20 vai Latvijas Ģeotelpiskās informācijas aģentūras mājas lapā: https://www.lgia.gov.lv/lv/rigas-kvazigeoida-modelis-0.
Ar Rīgas pilsētas kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 aprēķināšanas pārskatu var iepazīsties šeit RIGA’20.
Kvaziģeoīda modelis RIGA’20 pieejams arī pie mērniecības instrumentu un datorprogrammatūru izplatītājiem.
Pārējā Rīgas teritorijā augstas precizitātes datu ieguvei nepieciešamības gadījumā ir jāizmanto pilnveidotais Rīgas VT vai VĢT.
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 aprēķināšana
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 aprēķināšanai ir izmantota Dānijas Tehniskās universitāte pasniedzēju izveidota programma GRAVSOFT (turpmāk – GRAVSOFT) ar komandas uzvednes palaišanu. Aprēķinos izmantotas GRAVSOFT programmas GEOCOL17, SELECT, TCGRID, TC, TCFOUR, GEOIP, GEOGRID, SPFOUR un GCOMB.
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 aprēķinam tika izvēlēta noņemšanas-atjaunošanas metode (remove-restore method), sagatavoti un modelēti šādi dati:
- Latvijas Ģeotelpiskās informācijas aģentūras izsniegtās brīvā gaisa gravitācijas anomālijas.
- Pasaules gravitācijas lauka modelis EGM2008.
- Latvijas Ģeotelpiskās informācijas aģentūras izstrādātais sauszemes teritorijas digitālais reljefa modelis – DTM (Digital terrain model).
- Savietotie nivelēšanas un globālās pozicionēšanas punkti Rīgas administratīvajā teritorija un tuvākajā apkārtnē .
Pēc datu sagatavošanas tika uzsākts kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 aprēķins. Aprēķins tika uzsākts ar noņemšanas procesu (Full remove). Izmantojot garos viļņus, no EGM2008 modeļa tika atvasināts gravitācijas anomālijas lauks, izmantojot īsos un vidējos viļņus, no reljefa modeļa datiem tika atvasinātas gravitācijas anomālijas un no brīvā gaisā gravitācijas anomālijām atņemtas aprēķinātās EGM2008 un reljefa modeļa gravitācijas anomālijas. Noņemšanas procesā tika iegūti pilnībā reducēti gravimetriskie dati.
Atjaunošanas procesā (Full restore) tika aprēķināti reljefa modeļa atlikumi. Izmantojot ātro Furjē transformācijas algoritmu (Fast Fourier Transform) un Stoksa formulu, tika iegūtas reducētas ģeoīda vērtības. Turpmāk tika aprēķināti pilnībā reducēti gravitācijas dati, atjaunoti reljefa modeļa atlikumi un no ģeoīda modeļa reducētām vērtībām iegūts gravimetriskais ģeoīds, kas piesaistīts pie globālas atskaites sistēmas. Ģeoīds tika piesaistīts pie savietotiem nivelēšanas un globālās pozicionēšanas punktiem ar piesaistes (fitting) metodi, izmantojot programmas GEOIP, GEOGRID un GCOMB. No aprēķinātā gravimetriskā ģeoīda modeļa tika atņemti savietoto nivelēšanas un globālās pozicionēšanas punktu ģeodēziskie raksturlielumi, iegūstot ģeoīda viļņa vērtības starpības, tad transformētas regulārā tīklu datu formātā un pieskaitītas pie gravimetriskā ģeoīda modeļa. Aprēķinu rezultātā tika iegūts augstuma anomāliju modelis – kvaziģeoīds RIGA’20.
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 precizitātes novērtējums
| vidēja novirze (mean) m | standartnovirze (std.dev) m | novirzes intervāls (min) m | novirzes intervāls (max) m |
| 0.000 | 0.006 | -0.010 | 0.010 |
Kvaziģeoīda modelis RIGA’20 izstrādāts Rīgas administratīvai teritorijai ar definēto soli 0.0075 decimālgrādi, attiecīgi kvaziģeoīda modeļa robeža samazināta līdz 56° 45′ 00” līdz 57° 15′ 09” Z.p. un no 23° 30′ 09” līdz 24° 45′ 18” A.g. un visas vērtības, kas atrodas apm. 6 km ārpus Rīgas pilsētas administratīvas teritorijas robežas, aizstātas ar vērtību 9999.000 (skat. 3. attēlu).
3.attēls Kvaziģeoīda modelis RIGA ’20
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 pārbaude pēcapstrādes režīmā
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 pārbaude veikta laika posmā no 01.09.2020. līdz 10.03.2021. Pārbaudē izmantoti seši punkti – nivelēšanas tīkla N1 klases un Rīgas VT punkti, kuru standartnovirzes 1σ (68%) robežās pret VĢT nepārsniedz 2mm. Globālā pozicionēšana veikta pēcapstrādēs režīmā. Pārbaudē izmantoti punkti, kuriem augstuma standartnovirze pret VĢT 1σ (68%) robežās ir līdz 3 mm. Attiecīgi, izmantojot aprēķināto augstuma anomāliju modeli, iegūtas normālo augstumu starpības, kur maksimālās vērtības pēcapstrādes punktos ir intervālā no – 15 mm līdz 7 mm.
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 pārbaude reālā laika režīmā
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 pārbaudei LatPos sistēmā izvēlēti 37 punkti. Globālās pozicionēšanas laikā iegūtas standartnovirzes līdz 10 mm. Izmantojot aprēķināto augstuma anomāliju modeli, iegūtās normālo augstumu starpības LatPos sistēmā ir intervālā no -14 mm līdz 25 mm, vidēja vērtība 9 mm.
Kvaziģeoīda modeļa RIGA’20 pārbaudei EUPOS-RĪGA sistēmā izvēlēti 45 punkti. EUPOS-RĪGA tīklā, izmantojot aprēķināto augstuma anomāliju modeli, novērojumi veikti uz VĢT punktiem, kas atbilst 2011. gada 15. novembra Ministru kabineta noteikumu Nr. 879 “Ģeodēziskās atskaites sistēmas un topogrāfisko karšu sistēmas noteikumi” 12. punktam un uz Rīgas VT punktiem, kuru standartnovirzes 1σ (68%) robežās pret VĢT nepārsniedz 2mm. Neskatoties uz to, ka EUPOS-RĪGA bāzes stacijām piemēro standartnovirzi ģeodēziskajam (elipsoidālajam) augstumam 15mm pret VĢT, iegūtā normālo augstumu starpība ir intervālā no -17 mm līdz 26 mm ar vidējo vērtību 5 mm.
