KWALIFIKACJA ELM2 - CZERWIEC 2013

PYTANIE NR 34.
Na fotografii przedstawiono kompas elektroniczny składający się z dwu geodezyjnych odbiorników GPS umieszczonych na jednej osi oraz oprogramowania służącego do zapisywania danych pomiarowych. Urządzeniem tym nie można zmierzyć
Ilustracja przedstawia zestaw elektronicznego kompasu geodezyjnego, który składa się z dwóch odbiorników GPS umieszczonych
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Układ z dwoma odbiornikami GNSS rejestruje dane satelitarne i pozwala wyznaczać parametry geometryczne położenia/orientacji, takie jak wysokość, azymut czy kąt elewacji (z geometrii obserwacji). Nie mierzy jednak prędkości wiatru, bo do tego potrzebny jest czujnik meteorologiczny (np. anemometr), a nie sam GNSS.

Pełne wyjaśnienie:

Opisane urządzenie to zestaw oparty o dwa odbiorniki GNSS (GPS) umieszczone na jednej osi oraz oprogramowanie do zapisu danych. Z takiego układu można uzyskać przede wszystkim informacje geometryczne wynikające z pozycjonowania satelitarnego i geometrii obserwacji. Dwa odbiorniki (dwie anteny) umożliwiają dodatkowo wyznaczanie kierunku/azymutu osi (tzw. heading) na podstawie wektora bazowego między antenami.

Dlaczego "prędkości wiatru" nie da się zmierzyć?
Prędkość wiatru jest wielkością meteorologiczną opisującą ruch mas powietrza. GNSS nie jest czujnikiem ruchu powietrza, tylko systemem, który dostarcza informacji o położeniu (oraz pochodnych, np. prędkości obiektu z rozwiązania nawigacyjnego). Bez dodatkowego sensora (np. anemometru) nie ma fizycznego mechanizmu pomiaru wiatru, więc taki zestaw nie "zmierzy" prędkości wiatru.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są (co do zasady) mierzalne/wyznaczalne w takim systemie?

  • "wysokości" – wysokość jest jednym ze składowych rozwiązania pozycji GNSS (w praktyce z określoną dokładnością i zależnie od metody, układu odniesienia oraz jakości sygnału). Jest to typowy parametr wyjściowy odbiornika.
  • "azymutu" – przy dwóch odbiornikach na jednej osi można wyznaczać orientację osi (azymut/heading) z wektora między antenami. To jedno z klasycznych zastosowań konfiguracji dwuantenowej.
  • "kąta elewacji" – w nawigacji satelitarnej "elewacja" odnosi się do kąta wzniesienia satelity nad horyzontem dla danej obserwacji. Odbiorniki/oprogramowanie GNSS często obliczają elewację satelitów na podstawie efemeryd i przybliżonej pozycji odbiornika, bo parametr ten jest używany m.in. do filtracji obserwacji.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w odpowiedziach mieszają się wielkości z różnych dziedzin (geometria położenia vs meteorologia), sprawdź, czy urządzenie ma odpowiedni czujnik fizyczny. Sam GNSS dostarcza danych o pozycji/orientacji, ale nie mierzy bezpośrednio parametrów atmosfery.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To rozwiązanie, w którym dwie anteny/odbiorniki GNSS na stałej bazie pozwalają wyznaczać orientację (kierunek) osi między nimi. Oprócz pozycji można uzyskać azymut/heading z wektora bazowego. Taki "kompas" nie jest magnetyczny i działa dzięki geometrii sygnałów satelitarnych.
Azymut (heading) wyznacza się z kierunku wektora łączącego pozycje dwóch anten w tym samym układzie odniesienia. Gdy baza między antenami jest znana i sztywna, układ oblicza kierunek tej bazy względem północy. To typowa funkcja zestawów dwuantenowych w geodezji i nawigacji.
GNSS wyznacza pozycję i ewentualnie prędkość odbiornika (obiektu), a nie ruch powietrza. Wiatr to parametr atmosfery i wymaga czujnika oddziałującego z przepływem (np. anemometru). Bez takiego sensora nie ma podstaw do pomiaru prędkości wiatru.
Kąt elewacji w GNSS to kąt wzniesienia satelity ponad horyzontem w punkcie odbiornika. Jest obliczany z geometrii: pozycji odbiornika i satelity. Elewacja pomaga ocenić jakość obserwacji (nisko nad horyzontem zwykle rośnie ryzyko zakłóceń i odbić).
W praktyce większość odbiorników GNSS podaje współrzędne 3D, w tym składową wysokości, ale jej dokładność bywa gorsza niż w poziomie. Wysokość zależy od metody pomiaru, warunków odbioru i modelu odniesienia. Mimo to jest to typowy parametr możliwy do wyznaczenia.
Najczęściej stosuje się anemometr (czasem z wiatrowskazem) do prędkości i kierunku wiatru. GNSS może jedynie dostarczyć pozycję miejsca pomiaru lub zsynchronizować czas danych, ale nie zastępuje czujnika przepływu. W systemach pomiarowych łączy się więc anemometr + rejestrator + lokalizacja GNSS.
"Pomiar" zwykle oznacza bezpośrednią rejestrację wielkości przez czujnik (np. prędkości wiatru przez anemometr). "Wyznaczenie" to obliczenie parametru z innych danych (np. elewacji satelity z geometrii). W testach warto sprawdzić, czy urządzenie ma fizyczny sensor danej wielkości.
Tak, wiele odbiorników GNSS wyznacza prędkość ruchu odbiornika (np. z różnic położenia w czasie albo z efektu Dopplera). To jednak prędkość urządzenia/pojazdu, a nie prędkość wiatru. Te dwie wielkości są często mylone, bo obie mają jednostki m/s lub km/h.
Częsty błąd to przypisywanie GNSS możliwości "pomiaru wszystkiego", bo aplikacje pokazują dużo danych. Drugi błąd to mylenie pojęć: azymut (kierunek w poziomie), elewacja (kąt wzniesienia) i wysokość (składowa pionowa). Pomaga sprawdzenie: czy dana wielkość wynika z geometrii, czy wymaga czujnika środowiska.
Najpierw ustal, jakie dane może dać opisany układ (tu: GNSS + rejestracja). Potem dopasuj odpowiedzi do klasy parametrów: geometryczne (pozycja, azymut, elewacja) vs środowiskowe (wiatr, temperatura). Jeśli wielkość jest środowiskowa, szukaj w opisie dedykowanego czujnika; jeśli go brak, to zwykle nie da się jej zmierzyć.
info

Statystycznie 49% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Eksperci podkreślają: "Układ z dwoma odbiornikami GNSS rejestruje dane satelitarne i pozwala wyznaczać parametry geometryczne położenia/orientacji, takie jak wysokość, azymut czy kąt elewacji (z geometrii obserwacji)."

Źródła:

  • Kaplan, Elliott D.; Hegarty, Christopher J. (red.): "Understanding GPS/GNSS: Principles and Applications", Artech House, wydania nowsze (rozdziały: GNSS observables, position/velocity/time solutions).
  • Hofmann-Wellenhof, Bernhard; Lichtenegger, Herbert; Wasle, Elmar: "GNSS – Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more", Springer (części dot. geometrii satelitów, elewacji/azymutu satelity).
  • Teunissen, Peter J.G.; Montenbruck, Oliver (red.): "Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems", Springer (sekcje dot. modeli obserwacji GNSS i parametrów geometrycznych).

Materiały:

  • Podręczniki GNSS/GPS (wprowadzenie do systemów nawigacji satelitarnej)
  • Materiały producentów odbiorników GNSS: opisy funkcji heading/azymut z dwóch anten
  • Słownik pojęć geodezyjnych i nawigacyjnych (azymut, elewacja, wysokość)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego