headerphoto

Cvičení 4: Diferenční technika v reálném čase (RTK)

V tomto cvičení se naučíte mapovat pomocí přesné techniky Real-Time Kinematic (RTK).

Zadání

Realizujte mapování vybraných bodových geoprvků v areálu VŠB-TUO s využitím techniky GNSS RTK.

Soubory pro cvičení

Cíle cvičení

  • porozumět charakteristikám techniky GNSS a naučit se ji prakticky používat při sběru dat v terénu
  • naučit se pracovat s geodetickým přijímačem GNSS Trimble R10 a kontrolerem Trimble TSC3

Úkoly

  1. Proveďte základní konfiguraci zakázky (job).
  2. Sestavte si vlastní kódy podle datových modelů pro váš projekt, který máte mapovat technikou RTK
  3. Proveďte konfiguraci profilu měření RTK v Trimble Access a zapište ji do dokumentace.
  4. Proveďte cvičné mapování několika bodů.
  5. Proveďte export výsledků do vybraných formátů (ESRI shapefile, CSV).

Obsah cvičení

Představení metody RTK

Real-Time Kinematic (RTK) je metoda zpřesňování polohy relativních fázových měření v reálném čase lokálního dosahu. Korekce jsou nejčastěji předávány prostřednictvím protokolu RTCM SC-104 v kombinaci s transportním protokolem NTRIP.

Metoda RTK vyžaduje

  • Měření dvou GNSS aparatur. Statická aparatura na bodě o známých souřadnicích je označována jako Base nebo referenční stanice Reference Station. Druhá aparatura, pohybující se v terénu, jejíž poloha je opravována pomocí referenčních měření, je označována jako Rover.
  • Měření na obou stanicích musí být prováděno ve stejném čase. Mezi Base a Rover musí být zajištěn komunikační kanál (radiomodem nebo datová služba mobilních operátorů).
  • Aplikaci na roveru, která umí přijímat korekce a realizovat určení polohy metodou RTK.

Výhody a nedostatky RTK

  • Protože je měření prováděno na bázi fázových měření, dosahuje vysoké přesnosti (standardně do cca 5 cm).
  • Přesnou polohu objektu známe okamžitě přímo v terénu.
  • Vzhledem k používání fázových měření je metoda velmi citlivá na rušivé vlivy okolního prostředí (problematické využívání pod vegetačním krytem, v městském prostředí, apod.).
  • Závislot na vzdálenosti obou přijímačů nebo přijímače od referenční stanice v rámci RTK sítě (netýká se tzv. VRS, viz níže).

Realizace může vycházet ze dvou modelů:
1) Jedna Base a jeden Rover - historicky starší.
2) Síť referenční stanice, kterou tvoří větší počet v síti vzájemně propojených Base stanic. V rámci této sítě je možné provádět výpočty korekcí pro každou stanici zvlášť nebo počítat také korekce, které jsou zpracovány z více stanic současně. Při současném zpracování korekcí z více referenčních stanic v síti lze generovat také tzv. Virtuální referenční stanice (VRS).

Doporučená vzdálenost mezi Base a Rover byvá do 35 km. Z toho pak vychází dopručovaná velikost rozestupů stanic v rámci RTK sítí kolem 60 km. Problém s relativně omezující vzdáleností mezi Rover a Base se v rámci sítě RTK může řešit právě pomocí VRS. VRS je na základě požadavku Roveru (znalosti jeho pozice) vygenerovaná z dat skutečných referenčních stanic sítě v okolí tak, aby byla její virtuální poloha v blízkosti přístroje Rover (do několika km). Pro VRS se pak na základě dat skutečných referenčních stanic vypočte nová sada korekcí, které jsou Roveru předávány.

Výhody síťových řešení

  • Rychlá inicializace roveru
  • Konzistentní přesnost v rámci RTK sítě (uvnitř oblasti pokryté stanicemi)
  • Monitorování integrity signálů

Aplikace Trimble Access

Aplikace Trimble Access je modulární polní software, který kompletně řeší sběr dat, vytyčování, výpočetní úlohy a správu dat.

Aplikace má tyto významné prvky:

  • Podpora přijímačů GNSS a totálních stanic společnosti Trimble
  • SW je kompletně v češtině včetně nápovědy
  • Snadné ovládání
  • Možnost využití fotoaparátů a dalších senzorů, které mohou být součásti embeded zařízení nebo mohou být k zařízení připojeny externě
  • Možnost práce s opravami měření v reálném čase a možnost konfigurace různých profilů měření
  • Tvorba lokálního transformačního klíče přímo v terénu
  • Možnost exportu naměřených dat do řady formátů přímo v zařízení
  • Možnost exportu naměřených dat na USB flash disk

Aplikace Trimble Access vychází více z pohledu CAD aplikací, které jsou rozšířenější v oblasti zeměměřictví, proto jsou některé postupy a pojmy při práci v Trimble Access odlišné od pojmů a postupů zažitých v geoinformatických software.

Zakázka (angl. Job): zakázka je nejblíže pojmu projekt tak, jak je chápan v GIS aplikacích. Důležitým rozdílem je však obsah zakázky. Zakázka po vzoru CAD obsahuje vše, co uživatel v rámci ní provedl (nastavil, uložil a zaměřil) jako je:

  • Nastavení konfigurace aplikace Trimble Access, kterou uživatel provedl.
  • Nastavení kódů a lokalizace.
  • Všechna podkladová data, ktera uživatel do zakázky importoval, kromě rastrových souborů.
  • Výsledná data z měření.

Kódy (angl. Codes): pojem kód je spojen s kombinací vlastností, které mohou být u objektů s přiřazeným kódem definovány. Pomocí kódu je možné definovat způsob zobrazení objektu, když je mu kód přiřazen a také do které vrstvy (odvozeno z CAD) bude daný objekt zapsán. Pokud navrhnete kód, pak jej v zakázce Trimble Access můžete přiřadit jakékoliv třídě objektů, která je založena na jakémkoliv z podporovaných tvarů geoprvků (bod, linie, polygon).
Je zde tedy významý rozdíl mezi běžně používanou praxí v GIS, kdy kombinace vlatností je vztažená ke konkrétní třídě geoprvků, která je reprezentovana zpravidla jedním typem geometrie geoprvků (body, liniemi nebo polygony).
Pomocí kódů můžete implementovat v Trimble Access datový model, který jste navrhli pro ukládání mapovaných objektů (limitované možnosti).

Lokalizace (angl. Localization): lokalizace slouží k sestavení numerického transformačního klíče pro transformaci souřadnic dat vypočtených GNSS přístrojem, pokud není požadovaný cílový souřadnicový systém podporován přímo aplikací Trimble Access. Transformační klíč Křovák 2018 je již v aplikaci Trimble Access vytvořen.
Transformace souřadnic je při sestavení vlastní lokalizace založena na tradičním postupu ztotožnění dvojic souřadnic pro známou sadu bodů. Při sestavování klíče je použita afinní transformace, která je dostatečně přesná pro menší území.

Praktická část cvičení

Postupujte dle podrobných návodů přípravy a realizace měření v Trimble Access: RTK_PRIPRAVA_MERENI.pdf a RTK_MAPOVANI_V_TERENU.pdf.