Ανάπτυξη συστημάτων και μεθοδολογιών συλλογής γεωδαιτικών δεδομένων με τηλεχειρισμό

Abstract

Nowadays, the development of science and technology has led to the production of the modern Image Assisted Scanning Total Stations (IASTS), which incorporate systems capable of transmitting the target’s image and permitting their remote control by a remote observer. In this PhD thesis systems and methodologies for remote geodetic data capture are developed, tested and suggested for further usage. In details, the results of the implementation of the above systems and methodologies are presented in a wide range of geodetic activities; on the one hand, in laboratory environment such as the tests for evaluating the precision achieved during the horizontal and vertical directions measurements of the IASTS, in accordance with the standard ISO 17123-3 and the determination of the ″Uncertainty Equation of a Remote Survey Method based System″. On the other hand, in realistic surveying conditions such as the deformation monitoring of an existing geodetic network and the astrogeodetic measurements for the determination of the astronomical azimouth of a random direction.The main conclusion of the thesis is that the remote control of the IASTS is based on the existing Remote Survey method [Lambrou E., 2014] and is implemented with the two following methodologies:1st Remote Survey Methodology: Wired connection of the IASTS to the internet via the server device and remote control of the IASTS via the user device. The main advantage of this methodology is the achieved communication stability and speed in signal transmission because of the high bandwidth in the data transfer. The main disadvantage of this methodology is the constraints in the physical movements of the IASTS.2nd Remote Survey Methodology: Wireless connection of the IASTS to the internet and remote control of the IASTS via the user device. The main advantage of this methodology is the freedom in the physical movements of the IASTS. The main disadvantage of this methodology is the instability caused by the interventions of other wireless networks and the weakness of the IASTS to connect to preferred networks.For the implementation of the above methodologies two Remote Survey Systems were developed and are presented.1st Remote Survey System. This system is developed in order to support the wired Remote Survey Methodology and consists of the following integral components:• The IASTS• The screen of the server device• The screen of the user device• The observer• The target and• The environmental conditions.2nd Remote Survey System. This system is developed in order to support the wireless Remote Survey Methodology and consists of the following integral components:• The IASTS• The screen of the user device• The observer• The target and• The environmental conditionsThe implementation of the aforementioned systems and methodologies will undoubtedly support both the scientific and surveying communities in their daily workload.

Στη σημερινή εποχή η εξέλιξη της επιστήμης και της τεχνολογίας δημιούργησαν τις προϋποθέσεις για την παραγωγή των χωροεικονογεωδαιτικών σταθμών (IASTS), οι οποίοι καθιστούν ικανή τη μετάδοση της εικόνας του στόχου που σκοπεύεται και τον ταυτόχρονο τηλεχειρισμό τους από κάποιον απομακρυσμένο παρατηρητή. Στην παρούσα διατριβή αναπτύσσονται και προτείνονται συστήματα και μεθοδολογίες για τον τηλεχειρισμό των χωροεικονογεωδαιτικών σταθμών (μέθοδος Remote Survey) με αναλυτική παρουσίαση των επιμέρους παραμέτρων των συστημάτων. Επίσης, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την εφαρμογή των μεθοδολογιών σε ένα ικανό εύρος γεωδαιτικών εφαρμογών τόσο σε εργαστηριακό περιβάλλον, όπως ο έλεγχος μέτρησης οριζόντιων και κατακόρυφων διευθύνσεων σύμφωνα με το πρότυπο ISO 17123-3 και ο προσδιορισμός της ″Εξίσωσης αβεβαιότητας ενός συστήματος της μεθόδου Remote Survey″, όσο και σε ρεαλιστικές συνθήκες υπαίθρου, όπως ο έλεγχος μετακινήσεων ενός γεωδαιτικού δικτύου και η εκτέλεση αστρογεωδαιτικών παρατηρήσεων για τον προσδιορισμό του αστρονομικού αζιμούθιου τυχαίας διεύθυνσης. Το βασικό συμπέρασμα της διατριβής είναι ότι ο τηλεχειρισμός των χωροεικονογεωδαιτικών σταθμών είναι εφικτός, δεν αλλοιώνει την ονομαστική ακρίβεια των IASTS στη μέτρηση οριζόντιων και κατακόρυφων διευθύνσεων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο γεωδαιτικών δικτύων και για αστρονομικές παρατηρήσεις, βασίζεται στην υπάρχουσα μέθοδο Remote Survey [Lambrou E., 2014] και υλοποιείται με τις δύο μεθοδολογίες που ακολουθούν: 1η Μεθοδολογία Remote Survey: Ενσύρματη σύνδεση του χωροεικονογεωδαιτικού σταθμού στο διαδίκτυο μέσω της server device και τηλεχειρισμός του από την user device. Πλεονέκτημα της μεθοδολογίας η σταθερότητα που επιτυγχάνεται στην επικοινωνία μεταξύ των επιμέρους συσκευών όπως επίσης και η μεγαλύτερη ταχύτητα στη διάδοση του εκπεμπόμενου σήματος. Μειονέκτημα της μεθοδολογίας αποτελεί η δέσμευση για ενσύρματη σύνδεση η οποία και περιορίζει την ελευθερία των κινήσεων του σταθμού.2η Μεθοδολογία Remote Survey: Ασύρματη σύνδεση του χωροεικονογεωδαιτικού σταθμού στο διαδίκτυο με χρήση τεχνολογίας Wi-Fi και τηλεχειρισμός του από την user device. Πλεονέκτημα της μεθοδολογίας η ελευθερία των κινήσεων του σταθμού. Μειονέκτημα της μεθοδολογίας αποτελεί η μη σταθερότητα στη σύνδεση καθόσον διαπιστώθηκαν περιπτώσεις που είτε διακόπηκε η σύνδεση του σταθμού στο διαδίκτυο λόγω παρεμβολής άλλων δικτύων Wi-Fi είτε δεν ήταν δυνατή η σύνδεση σε επιθυμητά Wi-Fi δίκτυα.Για την υλοποίηση των ανωτέρω μεθοδολογιών αναπτύχθηκαν συστήματα που διακρίνονται σε δύο κατηγορίες ως εξής: 1ο Σύστημα της μεθόδου τηλεχειρισμού Remote Survey. Αναπτύχθηκε προκειμένου να υποστηριχθεί η μεθοδολογία της ενσύρματης σύνδεσης του χωροεικονογεωδαιτικού σταθμού στο διαδίκτυο και αποτελείται από τα ακόλουθα αδιαίρετα επιμέρους στοιχεία: • χωροεικονογεωδαιτικός σταθμός • οθόνη της server device • οθόνη της user device • παρατηρητής • στόχος και • συνθήκες 2ο Σύστημα της μεθόδου τηλεχειρισμού Remote Survey. Αναπτύχθηκε προκειμένου να υποστηριχθεί η μεθοδολογία της ασύρματης σύνδεσης του χωροεικονογεωδαιτικού σταθμού στο διαδίκτυο και αποτελείται από τα ακόλουθα αδιαίρετα επιμέρους στοιχεία: • χωροεικονογεωδαιτικός σταθμός • οθόνη της user device • παρατηρητής • στόχος και • συνθήκεςΜε την εφαρμογή των ανωτέρω συστημάτων και μεθοδολογιών εκτιμάται ότι θα βοηθηθεί στο έργο που επιτελεί τόσο η επιστημονική όσο και η επαγγελματική κοινότητα.