Please use this identifier to cite or link to this item: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/44988
Title: The effect of absolute humidity on GPS-positioning accuracy
Other Titles: Вплив абсолютної вологості на точність визначення положення пунктів GPS-приймачами
Authors: Пішко, Ю.
Pishko, Yu.
Affiliation: Національний університет “Львівська політехніка”
Lviv Polytechnic National University
Bibliographic description (Ukraine): Pishko Yu. The effect of absolute humidity on GPS-positioning accuracy / Yu. Pishko // Геодезія, картографія і аерофотознімання : міжвідомчий науково-технічний збірник. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2018. — Том 87. — С. 30–35.
Bibliographic description (International): Pishko Yu. The effect of absolute humidity on GPS-positioning accuracy / Yu. Pishko // Heodeziia, kartohrafiia i aerofotoznimannia : mizhvidomchyi naukovo-tekhnichnyi zbirnyk. — Lviv : Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2018. — Vol 87. — P. 30–35.
Is part of: Геодезія, картографія і аерофотознімання : міжвідомчий науково-технічний збірник (87), 2018
Journal/Collection: Геодезія, картографія і аерофотознімання : міжвідомчий науково-технічний збірник
Volume: 87
Issue Date: 26-Feb-2018
Publisher: Видавництво Львівської політехніки
Place of the edition/event: Львів
UDC: 528.2
Keywords: GPS
абсолютна вологість
тривалість сеансів спостережень
точність положення пунктів
GPS
absolute humidity
duration of observation
points-positioning accuracy
Number of pages: 6
Page range: 30-35
Start page: 30
End page: 35
Abstract: Мета. Дослідити вплив абсолютної вологості на точність визначення положення пунктів супутникових геодезичних мереж під час спостереження різної тривалості GPS-приймачами. Методика. Вихідними даними для дослідження послужили результати спостережень різної тривалості протягом 50 діб з квітня по жовтень місяць на 17 перманентних станціях Франції та 8 станціях Швейцарії. З цих спостережень сформовано чотири мережі з різною кількістю пунктів (від 8 до 5) та довжинами векторів (середня довжина сторін змінюється від 48,6 км до 5,1 км). Визначено значення абсолютної вологості, використовуючи середні значення температури повітря, атмосферного тиску та відносної вологості, отриманими за показниками з 6 по 22 год. Підібрані такі дні, коли значення абсолютної вологості, суттєво відрізнялися, тобто були найменшими та найбільшими. Опрацювання спостережень виконувалось програмним забезпеченням Trimble Business Center, змінюючи тривалість спостережень (4, 2, 1 год). Загалом нами опрацьовано 1200 сеансів. Порівнявши значення істинних та визначених за результатами спостережень планових координат пунктів мереж, отримані середні квадратичні помилки положення пунктів. Результати. Аналіз отриманих значень середніх квадратичних помилок положення пунктів, отриманих за результатами спостережень, показав що спостерігається тенденція погіршення точності визначення положення пунктів мереж за зростання абсолютної вологості. Порівнювалися значення СКП, отримані за найменших значень абсолютної вологості та найбільших для всіх мереж та різній тривалості спостережень. Таким чином, за зміни абсолютної вологості від 7,0 г/м3 до 13,8 г/м3 та тривалості спостережень 4 год, отримане середнє значення СКП зросло у 1,6 раза (від 4,4 мм до 7,0 мм), за тривалості сеансів 2 год значення СКП зросло у 1,8 раза (від 4,7 мм до 8,3 мм), а для тривалості 1 год – у 2,1 раза (від 6,1 мм до 13,0 мм). Наукова новизна та практична значущість. Середовище поширення супутникових сигналів і досі залишається одним з основних джерел помилок, зокрема тропосфера, у якій по суті “формується” погода. Хоча сьогодні більше увагу акцентують на прогнозуванні погоди використовуючи супутникові навігаційні системи, але існує і зворотний зв’язок. У дослідженні запропоновано враховувати метеорологічні умови, зокрема абсолютну вологість як спосіб зменшення впливу зовнішнього середовища на точність GPS-вимірювань, тобто підвищити їхню якість. Одержані результати проведених досліджень є досить достовірними, оскільки використано значну кількість даних, вони дають змогу рекомендувати вибирати такі дні для спостережень, коли значення вологості є мінімальними (не більшими ніж 12 г/м3). З практичного погляду – це можливість за відомими метеопараметрами, отриманими з прогнозу погоди, встановлювати доцільність виконання спостережень.
Objective. Investigate the effect of absolute humidity on the GPS accuracy for different durations of observation. Methods. The GPS observations with different durations over spring-autumn period at 17 permanent stations in France and 8 stations in Switzerland were chosen for initial data. These observations used four GPS networks with a different number of points (from 5 to 8) and lengths of vectors (average length varied from 5.1 to 48.6 km). Values of absolute humidity were determined using the average values of air temperature, atmospheric pressure, and relative humidity, obtained from 06:00 to 22:00. For our investigation we selected only those days when absolute humidity varied significantly. The observations were processed by the Trimble Business Center software, changing the duration of the observations (1, 2, 4 hours). In total, 1.200 sessions were processed. By comparing the values of true coordinates of the network points and those determined by the results of observations, we obtained the RMS (rootmean- square) errors of the positions of the points. Results. The analysis of RMS position errors showed that there is a tendency for deterioration of the point’s position accuracy in the network when the absolute humidity is increasing. The values of the RMS, obtained at the lowest and highest values of absolute humidity, for all networks and the different durations of observations were compared. Thus, when the absolute humidity changed from 7.0 g/m3 to 13,8 g/m3 for the observation duration of 4 hours, the average values of RMS increased 1.6 times (from 4.4 mm to 7.0 mm), for the sessions of 2 hour duration the value of RMS increased 1.8 times (from 4.7 mm to 8.3 mm), and for a 1 hour duration – 2.1 times (6.1 mm to 13.0 mm). Scientific novelty and practical significance. The environment of satellite signals propagation remains one of the main sources of errors, in particular in the troposphere, which, in essence, “forms” the weather. Although today more attention is focused on weather forecasting using satellite navigation systems, there is also an inverse problem. The study suggests meteorological conditions, specifically absolute humidity, should be considered to increase the accuracy of GPS-measurements. The obtained results of the studies are quite reliable, since a large amount of data is used. It is advisable to choose the days for GPS observations, when the moisture content is minimal (no higher than 12 g/m3). From a practical point of view – the possibility of using observable meteorological parameters obtained from the weather forecasts are feasible.
URI: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/44988
Copyright owner: © Національний університет “Львівська політехніка”, 2018
URL for reference material: https://en.wikipedia.org/wiki/Humidity
http://137.193.32.1/
References (Ukraine): Absoliutna volohist [absolute humidity. [Wikipedia, the
free encyclopedia]. Available at:
https://en.wikipedia.org/wiki/Humidity
Antonovich K. M., Frolova E. K. Sovmestnoe ispol'zovanie
meteodannyh nazemnyh i ajerologicheskih nabljudenij
pri obrabotke sputnikovyh izmerenij [The use of
meteorological data from terrestrial and aerial
observations in the processing of satellite
measurements]. Vestnik SGGA. 2003, issue 8, pp. 8–13.
Azizov A. A., Gajkovich K. P., Kashkarov S. S., Chernjaeva
M. B. Ispol'zovanie signalov navigacionnyh ISZ dlja
opredelenija parametrov atmosfery [Use of navigation
satellite signals to determine atmospheric parameters]. Izv.
VUZov. Radiofizika [Radiophysics and Quantum
Electronics], 1997, T. XLI, no. 9, pp. 1093–1110.
Devis M. S., Businger S., Herring T. A. et al. GPS
meteorology: remote sensing of atmospheric water
vapor using the Global Positioning System.
J. Geophys. 1992, v. 97, pp. 15787–15801.
Hofmann-Wellenhof В., Lichtenegger Н., Collins J.
Global Positioning System. Theory and Practice.
Wien; N. Y.: Springer-Verlag, 1994, 356 p.
Hutorova O. G., Vasil'ev A. A., Hutorov V. E.
O perspektivah issledovanija neodnorodnoj struktury
troposfery s pomoshh'ju seti priemnikov GPSGLONASS
[On prospects of investigation of the
nonhomogeneous troposphere structure using the set
of GPS-GLONASS receivers]. Optika atmosfery i
okeana [Atmospheric and Oceanic Optics]. 2010, 23,
no. 6, pp. 510–514
Ivanov V. A., Rjabova N. V., Zuev A. V., Kislicyn A. A.,
Ershov P. M. Vlijanie klimaticheskih i geofizicheskih
javlenij na pomehoustojchivost' priema radionavigacionnyh
signalov sistem GLONASS/GPS [Influence of
climatic and geophysical phenomena on noise immunity
reception of radio navigation signals of GLONASS/GPS
systems]. II Vserossijskie Armandovskie chtenija.
Radiofizicheskie metody v distancionnom zondirovanii
sred. Materialy V Vserossijskoj nauchnoj konferencii
[Materials of the All-Russian Scientific Conference]
(Murom, 26-28 June 2012). Murom: Izd. poligraficheskij
centrMI VlGU, 2012, 567 p.
Kablak N. I. Monitorynh osadzhenoi vodianoi pary na
osnovi obrobky HNSS-danykh [Monitoring of the
besieged water vapor on the basis of the processing
of GNSS data]. Kosmichna nauka i tekhnolohiia
[Space Science and Technology]. 2011, T. 17, no. 4,pp. 65–73.
Kablak N. I. Suchasni pidkhody do vyznachennia ta
vykorystannia troposfernykh zatrymok GNSS syhnaliv [Questions of definition that uses of
tropospheric delays of GNSS-signals at the present
stage of development of satellite technologies are
considered]. Heodeziia, kartohrafiia i
aerofotoznimannia [Geodesy, Cartography and
Aerial Survey”]. 2009, issue 72, pp. 22–27
Kovorotnyj A. L., Kivva F. V., Goncharenko Ju. V.,
Gorobec V. N., Gorb A.I. Sravnitel'nyj analiz
modelej dlja ocenki polnogo vlagosoderzhanija
troposfery nad Har'kovskim regionom posredstvom
GPS-izmerenij [The comparative analysis of models
for estimation of the total moisture content of the
troposphere through the GPS measurements over
Kharkov]. Radiofizyka ta elektronika [Radiophysics
and electronics]. 2014, T. 5(19), no. 4, pp. 21–26.
Mendes V. B., Langley R. B. Tropospheric Zenith Delay
Prediction Accuracy for Airborne GPS High-
Precision Positioning. Proceedings of The Institute of
Navigation 54th Annual Meeting, Denver, CO,
U.S.A., 1–3 June 1998, pp. 337–347.
Schueler T. On Ground-Based GPS Tropospheric Delay
Estimation Dissertation. T. Schuelеr. Schriftenreihe73, Studiengang Geodäsie und Geoinformation
Universität der Bundeswehr München, February2001. Available at: http://137.193.32.1/ Forschung/TropAC/ docs/phd/index.html.
Vahnin A. V. Primenenie meteorologicheskoj informacii
v navigacionnyh sistemah GLONASS/GPS:
Magisterskaja dissertacija [Application of
meteorological information in navigation systems
GLONASS. GPS: Master's thesis]. Vahnin Anton
Vjacheslavovich. Sankt-Peterburg, 2012, 68 p.
Zablotskyi F. D. HNSS-meteorolohiia [GNSS
meteorology]. lviv Polytechnic Publishing House,2013, 96 p.
Zablotskyi F., Palianytsia B., Matviienko L., Turchyn N.
Sukha i hidrostatychna skladovi zenitnoi troposfernoi
zatrymky [On the dry and hydrostatic component of
zenith tropospheric delay]. Suchas. dosiahn. heodez.
nauky ta vyr-va: zb. nauk. pr. Zakh. heodez. t-va
UTHK [Modern achievements of geodetic science
and industry: Coll. Science pr. UTHK Western
geodetic company]. Lviv Polytechnic Publishing House, 2011, issue II, pp. 92–95.
References (International): Absoliutna volohist [absolute humidity. [Wikipedia, the
free encyclopedia]. Available at:
https://en.wikipedia.org/wiki/Humidity
Antonovich K. M., Frolova E. K. Sovmestnoe ispol'zovanie
meteodannyh nazemnyh i ajerologicheskih nabljudenij
pri obrabotke sputnikovyh izmerenij [The use of
meteorological data from terrestrial and aerial
observations in the processing of satellite
measurements]. Vestnik SGGA. 2003, issue 8, pp. 8–13.
Azizov A. A., Gajkovich K. P., Kashkarov S. S., Chernjaeva
M. B. Ispol'zovanie signalov navigacionnyh ISZ dlja
opredelenija parametrov atmosfery [Use of navigation
satellite signals to determine atmospheric parameters]. Izv.
VUZov. Radiofizika [Radiophysics and Quantum
Electronics], 1997, T. XLI, no. 9, pp. 1093–1110.
Devis M. S., Businger S., Herring T. A. et al. GPS
meteorology: remote sensing of atmospheric water
vapor using the Global Positioning System.
J. Geophys. 1992, v. 97, pp. 15787–15801.
Hofmann-Wellenhof V., Lichtenegger N., Collins J.
Global Positioning System. Theory and Practice.
Wien; N. Y., Springer-Verlag, 1994, 356 p.
Hutorova O. G., Vasil'ev A. A., Hutorov V. E.
O perspektivah issledovanija neodnorodnoj struktury
troposfery s pomoshh'ju seti priemnikov GPSGLONASS
[On prospects of investigation of the
nonhomogeneous troposphere structure using the set
of GPS-GLONASS receivers]. Optika atmosfery i
okeana [Atmospheric and Oceanic Optics]. 2010, 23,
no. 6, pp. 510–514
Ivanov V. A., Rjabova N. V., Zuev A. V., Kislicyn A. A.,
Ershov P. M. Vlijanie klimaticheskih i geofizicheskih
javlenij na pomehoustojchivost' priema radionavigacionnyh
signalov sistem GLONASS/GPS [Influence of
climatic and geophysical phenomena on noise immunity
reception of radio navigation signals of GLONASS/GPS
systems]. II Vserossijskie Armandovskie chtenija.
Radiofizicheskie metody v distancionnom zondirovanii
sred. Materialy V Vserossijskoj nauchnoj konferencii
[Materials of the All-Russian Scientific Conference]
(Murom, 26-28 June 2012). Murom: Izd. poligraficheskij
centrMI VlGU, 2012, 567 p.
Kablak N. I. Monitorynh osadzhenoi vodianoi pary na
osnovi obrobky HNSS-danykh [Monitoring of the
besieged water vapor on the basis of the processing
of GNSS data]. Kosmichna nauka i tekhnolohiia
[Space Science and Technology]. 2011, T. 17, no. 4,pp. 65–73.
Kablak N. I. Suchasni pidkhody do vyznachennia ta
vykorystannia troposfernykh zatrymok GNSS syhnaliv [Questions of definition that uses of
tropospheric delays of GNSS-signals at the present
stage of development of satellite technologies are
considered]. Heodeziia, kartohrafiia i
aerofotoznimannia [Geodesy, Cartography and
Aerial Survey"]. 2009, issue 72, pp. 22–27
Kovorotnyj A. L., Kivva F. V., Goncharenko Ju. V.,
Gorobec V. N., Gorb A.I. Sravnitel'nyj analiz
modelej dlja ocenki polnogo vlagosoderzhanija
troposfery nad Har'kovskim regionom posredstvom
GPS-izmerenij [The comparative analysis of models
for estimation of the total moisture content of the
troposphere through the GPS measurements over
Kharkov]. Radiofizyka ta elektronika [Radiophysics
and electronics]. 2014, T. 5(19), no. 4, pp. 21–26.
Mendes V. B., Langley R. B. Tropospheric Zenith Delay
Prediction Accuracy for Airborne GPS High-
Precision Positioning. Proceedings of The Institute of
Navigation 54th Annual Meeting, Denver, CO,
U.S.A., 1–3 June 1998, pp. 337–347.
Schueler T. On Ground-Based GPS Tropospheric Delay
Estimation Dissertation. T. Schueler. Schriftenreihe73, Studiengang Geodäsie und Geoinformation
Universität der Bundeswehr München, February2001. Available at: http://137.193.32.1/ Forschung/TropAC/ docs/phd/index.html.
Vahnin A. V. Primenenie meteorologicheskoj informacii
v navigacionnyh sistemah GLONASS/GPS:
Magisterskaja dissertacija [Application of
meteorological information in navigation systems
GLONASS. GPS: Master's thesis]. Vahnin Anton
Vjacheslavovich. Sankt-Peterburg, 2012, 68 p.
Zablotskyi F. D. HNSS-meteorolohiia [GNSS
meteorology]. lviv Polytechnic Publishing House,2013, 96 p.
Zablotskyi F., Palianytsia B., Matviienko L., Turchyn N.
Sukha i hidrostatychna skladovi zenitnoi troposfernoi
zatrymky [On the dry and hydrostatic component of
zenith tropospheric delay]. Suchas. dosiahn. heodez.
nauky ta vyr-va: zb. nauk. pr. Zakh. heodez. t-va
UTHK [Modern achievements of geodetic science
and industry: Coll. Science pr. UTHK Western
geodetic company]. Lviv Polytechnic Publishing House, 2011, issue II, pp. 92–95.
Content type: Article
Appears in Collections:Геодезія, картографія і аерофотознімання. – 2018. – Випуск 87



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.