System 1200 Newsletter – Nr 52 Sieci RTK – Wprowadzenie

System 1200 Newsletter – Nr 52
Sieci RTK – Wprowadzenie
SIECI RTK - PRZYSZŁOŚĆ
Dziesięć lat temu, zwykłe pomiary RTK wymagały dwóch odbiorników GPS (bazowy i ruchomy),
dużo kabli i baterii, dwóch radiomodemów, statywu, oraz tyczki i plecaka do noszenia tego
wszystkiego.
Dzisiaj można wybierać pomiędzy odbiornikami
GPS lub GNSS, i, radiomodemem lub telefonem
komórkowym. Potrzeba tylko kilku baterii, bez
żadnych kabli, wszystko jest zamocowane na
tyczce. Teraz właśnie, wraz z założeniem sieci
RTK (jak ASG-EUPOS), można także wybrać
pomiar odbiornikiem ruchomym RTK wewnątrz
takiej sieci zamiast ustawiania swojej stacji bazowej.
Użytkownik łączy się z siecią RTK, w celu odbierania poprawek dla odbiornika ruchomego, zamiast korzystać z własnej stacji bazowej.
Poprawki taki mogą być generowane za pomocą
kilku metod – Poprawki Master-Auxiliary (MAX),
Indywidualne poprawki MAX (i-MAX), Virtual
Reference Station (VRS) i Flächen-KorrekturParameter (FKP) – więcej informacji o tych metodach w następnym newsletterze. Uwaga: System 1200 obsługuje wszystkie ww metody.
Sieci RTK będą tematem tego I dwóch kolejnych
Newsletters firmy Leica Geosystems. Zarys treści każdego Newsletter podano poniżej.
Newsletter 52 – Wprowadzenie: Wprowadzenie do tematu sieci RTK, krótki opis ich funkcjonowania w porównaniu do pojedynczej stacji
bazowej RTK, oraz podkreślenie korzyści ekonomicznych płynących z użycia sieci RTK.
Newsletter 53 – Różne metody: Opisano różne
zasady funkcjonowania sieci RTK istniejące na
rynku (FKP, MAX, Virtual Reference Station itp),
oraz wady i zalety każdej z nich. Porusza problemy odtwarzalności drogi rozwiązania i używania metod własnych (firmowych) oraz zestandaryzowanych.
Newsletter 54 – Przykłady studialne: Opisuje I
omawia kilka przykładów różnych metod stosowanych w sieciach RTK. Porusza sprawy Includes the issues of accuracy, repeatability and
reliability.
SIECI RTK - WPROWADZENIE
Sieci RTK, są to sieci permanentnch stacji GPS
i/lub GNSS, których połączone dane służą do
generowania poprawek dla odbiornika ruchomego – poprawki te zwane są poprawkami sieciowymi. Dziś, sieci RTK pracują w wielu krajach,
żeby wymienić choćby Niemcy, Hiszpanię, Honk
Kong, częściowo również Ameryka i Australia. W
Polsce sieć taka jest obecnie zakładana – ASGEUPOS
Sieci RTK mogą składać się z kilku stacji lub
nawet kilkudziesięciu i obejmować działaniem
cały kraj jak np. ASG-EUPOS (www.asgeupos.gov.pl) (rys. 1).
BU Surveying
Surveying & Engineering Division
1 of 5
Rys 1: Stan realizacji ASG-EUPOS
Ale zanim o szczegółach – najpierw opiszemy
czym właściwie jest sieć RTK.
Najprostszym sposobem na wyjaśnienie jest
porównanie z pojedynczą stacją referencyjną.
POJEDYNCZA STACJA REFERENCYJNA RTK
Tradycyjnie odbiornik ruchomy RTK odbiera
poprawki z pojedynczej stacji referencyjnej. Stacja może być zainstalowana na stałe (np. na
dachu biura), lub tymczasowo rozstawiana w
terenie. W obu przypadkach idea jest ta sama.
ZASADA DZIAŁANIA
Zasadą działania pojedynczej stacji referencyjnej
jest:
1. Ustawienie nad punktem o znanych współrzędnych; i
2. Wysyłanie poprawek do odbiornika ruchomego za pomocą połączenia radiowego lub
GSM (Rys. 2).
System 1200 Newsletter – Nr 52
Sieci RTK – Wprowadzenie
Odbiornik ruchomy
nawet do braku możliwości obliczenia pozycji
RTK.
Stacja ref.
Poprawki RTK
SIEĆ RTK
Rys. 2. Idea działania z pojedynczą stacją referencyjną
O trzech rzeczach należy pamiętać rozpatrując
współpracę stacji bazowej i odbiornika ruchomego:
1. Obydwa odbiorniki GPS/GNSS „obserwują”
wspólny układ satelitów.
2. Stacja referencyjna wysyła do odbiornika
ruchomego swoją pozycję i obserwacje satelitów.
3. Odbiornik ruchomy łączy obserwacje stacji
ze swoimi w celu obliczenia pozycji RTK.
Pozycja obliczana jest w oparciu o algorytmy
RTK, taki jak SmartRTK w systemie 1200.
Współczesne rozwiązania zastosowane w algorytmie SmartRTK pozwalają na poprawne i wysoko dokładne pomiary RTK w odległościach
nawet do 50km od stacji referencyjnej.
ZALETY
Sieć RTK wymaga połączenia minimum 5 odbiorników (maksimum nie ma). Odległości między stacjami mogą sięgać 70km. Stacje takie są
zazwyczaj instalowane na stałe, na dachach
budynków, czy masztach.
ZASADA DZIAŁANIA
Ideą działania sieci jest wspólna praca wszystkich stacji – wysyłanie obserwacji na bieżącą do
jednego serwera, obsługiwanego przez oprogramowanie sieciowe RTK, takie jak np. Leica
GNSS Spider.
Głównym celem działania Sieci RTK jest zniwelowanie wpływu błędów spowodowanych odległością na dokładność określenia położenia odbiornika ruchomego. Oprogramowanie serwera
sieci RTK rozpoczyna ten proces od:
1. Rozwiązania nieoznaczoności satelitów (obserwowanych przez stacje referencyjne należące do sieci) ; i
2. Użycia danych ze wszystkich (lub części)
stacji do wygenerowania poprawki wysyłanej
do odbiornika ruchomego (Rys. 3).
Rover
Pojedyncza stacja referencyjna posiada zalety:
-
Identyfikacja stacji odbywa się poprzez
ustawienie na punkcie o znanych współrzędnych, a wszystkie obliczenia wykonuje
odbiornik ruchomy.
WADY
Ref. Stn.
Ref. Stn.
Ref. Stn.
Software
-Fixing network
ambiguities
-Preparing data for
sending out
Network RTK
Server
e.g. Leica GNSS Spider
Rys. 3. Zasada działania sieci RTK
Niemniej jednak, posiada również wady:
-
Koszt zakupu stacji referencyjnej.
-
Czas niezbędny do jej ustawienia.
-
Wraz ze wzrostem odległości między stacją
a odbiornikiem ruchomym, spada również
dokładność określenia położenia.
Spadek dokładności związany jest z czynnikami,
na które wpływ ma odległość – głównie chodzi
tutaj o wpływ atmosfery. W skrócie – wraz ze
wzrostem odległości pomiędzy odbiornikami
warunki atmosferyczne dla obu zaczynają się
różnić. Powoduje to obniżenie dokładności a
BU Surveying
Surveying & Engineering Division
km
.
Zasady są względnie proste i dość dobrze
rozumiane.
~7
0
-
RTK
Corr
ectio
ns
Ref. Stn.
2 of 5
Odbiornik ruchomy łączy się z siecią RTK za
pomocą łącza jedno- lub dwukierunkowego (radiowego, GSM lub przez połączenie z internetem). Po otrzymaniu danych RTK odbiornik oblicza swoją pozycję.
Który algorytm wykorzystuje odbiornik I jak są
niwelowane błędy spowodowane odległością
zależy od metody zastosowanej przez sieć RTK.
Wspomnieliśmy wcześniej o MAX, FKP i Virtual
Reference Station jako przykładach metod w
jaki błędy są minimalizowane lub modelowane
na różne sposoby. Zależnie od metody modelowanie to jest wykonywane przez serwer sieci lub
System 1200 Newsletter – Nr 52
Sieci RTK – Wprowadzenie
przez odbiornik. Tak więc współpraca Sieci RTK
i odbiornika jest inna dla każdej z metod. Prowadzić to może do różnic w jakości, dokładności i
pewności pomiaru dla odbiornika ruchomego.
Temat ten będzie rozwinięty w następnych
dwóch newsletterach.
czenia z internetem, ale przy obecnych taryfach
telemetrycznych jest on pomijalnie mały).
Więc pytanie dla geodety w Anglii brzmi: Czy
oszczędzić 20 Funtów na jednej robocie zakupując własną stację referencyjną?
Po pierwsze oszczędza czas strawiony na:
ZALETY SIECI RTK
Podsumowując można wymienić następujące
zalety Sieci:
-
Nie ma potrzeby ustawiania stacji referencyjnej
-
Dokładności określenia pozycji przez odbiornik ruchomy są mniej więcej jednakowa niezależnie od odległości od stacji składowych
Sieci.
-
Dokładność jest utrzymana na większych
odległościach niż przy zastosowaniu pojedynczej stacji.
-
Ten sam obszar może być pokryty przy zastosowaniu mniejszej ilości stacji.
-
Większa niezawodność I dostępność poprawek (jeśli jedna stacja przestaje działać, jej
“obowiązki” przejmuje inna).
Poszukiwaniu punktu osnowy – do ustawienia stacji.
-
Zorganizowanie zasilania dla stacji.
-
Podróży do lokalizacji stacji, co nie zawsze
jest miejscem łatwo dostępnym I bliskim.
-
Ustawienie stacji referencyjnej.
-
Zabezpieczenie stacji przed kradzieżą czy
uszkodzeniem.
-
Pakowanie stacji po zakończonej pracy.
Po drugie, oszczędność pieniędzy; nie musi
nabywać:
-
Stacji referencyjnej.
-
Akcesoriów (baterii, statywów itp. )
-
Koszt związany z czynnościami wymienionymi wyżej.
Po trzecie:
WADY SIECI RTK
Wadami Sieci RTK są:
-
-
Koszt odbioru poprawek
Mamy więc ogólny zarys idei działania Sieci RTK
– podstawowym pytaniem pozostaje : Czy to się
opłaca?
-
Zminimalizowanie błędów spowodowanych
przez złe ustawienie stacji, itp.
-
Mniej sprzętu do transportu.
Lista jest niewątpliwie dłuższa, wymieniliśmy
jedynie najważniejsze punkty. Spójrzmy jeszcze
na przykład:
SIECI RTK – CZY TO SIĘ OPŁACA?
Rozważmy pracę geodety na przykładzie sieci
SmartNET w Anglii.
Leica UK oferuje nieograniczony dostęp do poprawek sieciowych za sumę 2 000 Funtów rocznie. Oznacza to, że geodeta może odbierać poprawki w dowolnym miejscy Anglii i o dowolnej
porze. Bez potrzeby ustawiania własnej stacji
referencyjnej.
2 000 Funtów to niemałą kwota. Ale zakładając,
że geodeta wykonuje 2-3 roboty tygodniowo,
przy 40 tygodniach rocznie używając sieci RTK –
daje to około 100 robót rocznie.
Koszt odbioru poprawek dla jednej roboty to
około 20 Funtów. (Pozostaje jeszcze koszt połą-
BU Surveying
Surveying & Engineering Division
3 of 5
PRZYKŁAD – UŻYWANIE SIECI RTK
Przykład opisuje pracę dwóch geodetów: geodety A I Geodety B. Obaj mają te same dwa zadania do wykonania, zadanie 1 i zadanie 2. Każde
zadanie zajmuje ok. 30 minut na przejście całego zadanego terenu i pomierzenie zadanej ilości
punktów. Miejsca wykonani robót są od siebie
oddalone o 35 km.
GEODETA A
Geodeta A używa odbiornika GPS 1200 i telefonu GSM do połączenia z siecią .
Kroki, które wykonuje Geodeta A w celu wykonania zadania 1. (Rys. 4):
System 1200 Newsletter – Nr 52
Sieci RTK – Wprowadzenie
1. Dojazd na teren zadania 1.
5. Dojazd się na teren roboty.
2. Złożenie odbiornika ruchomego.
6. Złożenie odbiornika ruchomego.
3. Podłączenie do sieci SmartNet aby uzyskać
poprawki.
7. Podłączenie się do stacji referencyjnej.
4. Wykonanie pomiaru na zadanych punktach
5. Rozłączenie się z siecią SmartNet.
8. Pomiar zadanych punktów.
9. Spakowanie odbiornika ruchomego.
10. Powrót do stacji referencyjnej.
6. Spakowanie odbiornika ruchomego.
11. Ponowny pomiar wysokości stacji.
GPS1200 Rover
(SmartRTK)
12. Spakowanie stacji referencyjnej.
Ref. Stn.
.
km
~7
0
Job 1
Rover
RTK MAX
Corr
ectio
ns
Ref. Stn.
35
km
Ref. Stn.
Job 2
Leica GNSS Spider
Job 1
3
km 5
~7
0
Job 2
km
.
Ref. Stn.
Ref. Stn.
Rys 4:Geodeta A wykonuje zadanie1
Geodeta A powtarza czynności od 1 do 6 w miejscu zadania 2. (Rys. 2.) następnie jedzie do
biura.
GPS1200 Rover
(SmartRTK)
35
km
Rover
RTK MAX
Corre
ction
s
.
35
km
Job 1
Ref. Stn.
Ref. Stn.
Job 2
Job 2
Leica GNSS Spider
km
.
km
~7
0
Job 1
Geodeta B musi następnie wykonać ponownie
czynności od 1 do 12 dla zadania 2. (Rys 7.)
Następnie jedzie do biura.
~7
0
Ref. Stn.
Rys. 6: Geodeta B wykonuje zadanie 1
Ref. Stn.
Ref. Stn.
Rys. 7. Geodeta B wykonuje zadanie 2
Rys. 5: Geodeta A wykonuje zadanie 2.
Geodeta B może również zdecydować się na
pozostawienie stacji referencyjnej przy pierwszym zadaniu, jednak musi mieć na uwadze,
pogorszenie dokładności oraz sposób zabezpieczenia stacji przed kradzieżą. (Rys. 8)
Job 1
3
km 5
.
Geodeta B wykonuje następujące czynności by
wykonać zadanie 1 (Rys. 6):
Rover
Ref. Stn.
Job 2
km
Geodeta B używa zestawu odbiorników RTK –
Stacji bazowej i odbiornika ruchomego połączonych za pomocą GSM.
~7
0
GEODETA B
1. Dojazd na teren zadania 1.
2. Ustawienie stacji bazowej na punkcie o znanych współrzędnych, który może, choć nie
musi znajdować się blisko tereny, na którym
wykonuje zadanie.
3. Pomiar wysokości stacji referencyjnej.
4. Uruchomienie nadawania poprawek przez
stację.
BU Surveying
Surveying & Engineering Division
4 of 5
Rys. 8: Geodeta B wykonuje oba zadania przy stacji
ustawionej w pobliżu terenu zadania 1
Dodatkowo Geodeta B będzie musiał po zakończeniu zadania 2 wrócić po stację bazową.
System 1200 Newsletter – Nr 52
Sieci RTK – Wprowadzenie
PODSUMOWANIE
Dzięki brakowi własnej stacji referencyjnej Geodeta A ma znacznie mniej pracy niż geodeta B.
Dodatkowo unika potencjalnego ryzyka związanego z:
-
Zasilaniem stacji referencyjnej i jej radia.
-
Zmianą położenia stacji (wiatr, ruch uliczny… lub złodziej).
Geodeta B może dwukrotnie rozstawiać stację,
lub pozostawić ją w jednym miejscu, kosztem
dokładności pomiaru.
Geodeta A nie poświęcając czasu czy dokładności łącząc się z siecią SmartNET zachowuje
jednakową dokładność pomiaru na obu robotach.
PAMIĘTAJ
-
Bez potrzeby rozstawiania włąsnej stacji
referencyjnej oszczędzasz czas i pieniądze
zarówno w terenie jak i w biurze.
-
Sieci RTK są coraz instalowane w coraz
większej ilości krajów. Aby dowiedzieć się
więcej na temat Sieci ASG-EUPOS skontaktuj się ze Swoim przedstawicielem Leica
Geosystems.
-
Więcej o sieciach RTK pod adresem:
http://www.leica-geosystems.com
/corporate/en/products/gps_systems
/lgs_4229.htm
-
Następny newsletter opisywał będzie szczegóły różnych metod dystrybucji poprawek
RTK: MAX, i-MAX, FKP i Virtual Reference
Station (VRS).
Jeśli chciałbyś aby newsletter
poruszył
jakiś
konkretny
problem skontaktuj się z
przedstawicielem
Leica
Geosystems.
Czekamy na wszelkie sugestie dotyczące Systemu 1200. Zarówno tachimetrów jak i GPS.
Aplikacji wewnętrznych i oprogramowania
LGO.
BU Surveying
Surveying & Engineering Division
5 of 5