Лекція_Методи визначення поправок при спостереженнях в режимі RTK

Мережі базових станцій RTK – різні способи формування поправок

Вище були розглянути переваги від використання мереж базових станцій RTK в порівнянні з одиночною базовою станцією з економічної точки зору.

Тепер ми зупинимося на описі чотирьох різних способів формування мережевих RTK-

поправок: MAX, i-MAX, FKP та VRS.

Існує різниця між цими способами і, отже, між якістю одержуваних RTK-розв’язків. Раніше була розглянута роль сервера мережі – збір супутникових спостережень від всіх базових станцій і трансляція RTK-поправок користувачу з ровером (Мал. 7).

Мал. 7 - Роль сервера в мережі RTK

Керування роботою сервера мережі здійснює Провайдер мережі базових станцій, який оформляє підписки користувачів для користування мережею, Провайдер вибирає спосіб формування RTK-поправок з огляду на потреби користувачів.

І цей вибір докорінно впливає на якість одержуваного RTK-рішення і точність визначення власних координат ровером.

Оцінивши спосіб MAX (заснований на стандарті мережі RTK, RTCM V3.1 Master Auxiliary Concept – MAC), як кращий на ринку сьогодні, пояснимо, чому користувачеві слід запитувати поправки типу MAX у провайдера мережі базових станцій. В наступному розділі аналізується інформація для того, щоби показати, що комбінуючи MAX технологію та SmartRTK (реалізовано в роверах виробництва Leica) користувач отримає кращий RTKрозв’язок, що наявний на ринку

.

Критерії оцінки способу формування RTK-поправок?

Як тільки сервер мережі RTK отримує вимірювання з усіх базових станцій, він зводить їх до так званого «загального рівня невизначеності». Ця операція виконується за допомогою спеціальних алгоритмів програмного забезпечення сервера мережі.

Після визначення «загального рівня невизначеності», програмне забезпечення сервера застосовує метод формування RTK-поправок (наприклад, MAX) для ровера.

Всі методи RTK мають властивість зменшувати помилки, що залежать від відстані, і, отже дозволяють збільшити можливу відстань між базовою станцією і ровером (тобто довжину базових ліній), хоча, в кожному методі, це досягається різними шляхами. Щоби оцінити різницю в методах формування поправок, визначимо декілька критеріїв.

Стандартизація методів

Методи формування RTK поправок можуть бути розділені на стандартизовані і нестандартизовані. У першому випадку, програмне забезпечення сервера використовує стандартизовані міжнародним співтовариством алгоритми, для генерування мережевих RTK-поправок. Ці алгоритми опубліковані і доступні для вивчення будь-якій людині. Таким чином, забезпечується прозорість алгоритмів для будь-якого користувача. Це означає, що інформація, що отримується роверами від мережі, не залежить від виробника устаткування і відповідає чітко визначеним міжнародним стандартам.

Нестандартизовані методи використовують закриті (пропрієтарні), неопубліковані алгоритми, які формують мережеві RTK-поправки.

Контроль ровером над мережевим розв’язком

Мета RTK мережі базових станцій – зменшення помилки, що залежать від відстаней, отримати оптимальний RTK-розв’язок і підвищити швидкість ініціалізації ровера на великому віддаленні від базових станцій. Залежно від способу, що використовується обчисленнями при мережевому рішенні керують або сервер або ровер.

Якщо ровер здатний обирати, дані яких базових станцій будуть використані для отримання рішення, яка кількість станцій і яку методику використовувати для зменшення помилок, буде отриманий розв’язок, керований ровером. Перевага такого підходу полягає в тому, що ровер може постійно оцінювати точність отриманого RTK-розв’язку і стежити за ефективністю диференціальної корекції. Якщо алгоритм ровера вважає, що рішення не є оптимальним (наприклад, через зміни атмосферних умов) він може виконати ініціалізацію «в польоті», обрати іншу стратегію корекції і отримати більш досконалий мережевий розв’язок. І, отже, отримати оптимальний RTK-розв’язок.

У випадку, якщо сервер керує мережевим розв’язком, він використовує одну стратегію для всіх користувачів, оптимальну для мережі, але не для окремого ровера. Серверу невідомо, в яких умовах працює кожний ровер, отже, якщо мережеве рішення не підходить для якогось ровера, RTK-розв’язок може бути не оптимальним і швидка ініціалізація може не бути виконана.

Щоб гарантовано виконувати швидку ініціалізацію і забезпечувати оптимізацію RTKрозв’язку, ровер повинен бути здатним керувати RTK-розв’язком.

Максимальне використання усіх супутникових даних

Мережеві RTK-сервери збирають супутникові дані від усіх базових станцій і генерують RTKпоправки, що відправляються на роверні приймачі. Проте деякі методи використовують ці дані не максимально повно. В деяких випадках це може означати різницю між можливістю розрахунку RTK-рішення або відсутність такої можливості.

Наприклад, нехай геодезист знаходиться в полі і на своєму роверному приймачі спостерігає 8 супутників. Він чекає, що його приймач може швидко ініціалізуватися. Проте, на одній з базових станцій, що використовуються для отримання RTK поправок, спостерігається тільки 5 супутників з цих 8-ми. В цьому випадку деякі мережеві RTK-методи можуть генерувати RTK-поправки тільки для 5 загальних супутників або повинні виключити одну референцну станцію з рішення і, в результаті, ослабити рішення. Таким чином роверний приймач може не отримати достатню кількість даних для швидкої ініціалізації і геодезистові, залишається чекати ініціалізації в полі.

Геодезист може мати кращий приймач на ринку, але не реалізувати його можливостей, обмежуючись такими, що приймаються RTK-поправками. Це швидше схоже на купівлю останньої моделі телевізора високої чіткості, щоб дивитися старі відео формату VHS.

Для збільшення можливостей ровера розраховувати RTK-рішення, метод мережевого RTK повинен максимально використовувати всі наявні супутникові дані.

Простежуваність та повторюваність

Простежуваність (traceability) - це загальноприйнятий у всьому світі термін системи контролю якості , в тому числі і серед геодезистів, що виконують вимірювання і зйомки. Це означає, що всі вимірювання за вимогами нормативних документів повинні бути зроблені відносно фізично існуючих точок (пунктів). Також завжди повинна залишатися можливість зробити ці виміри знову, тобто безпосередньо повторити їх. Наприклад, одиночна базисна лінія (dX, dY, dZ) між базовою станцією і вимірюваної точкою повинна мати можливість бути виміряна повторно. Для цього необхідно щоби станція і точка були фізично закріплені (наприклад, за допомогою пілона або кілка), що означатиме, що походження вимірів базисної лінії може бути простежена. Отже, будь-які вектори, виміряні за допомогою методу RTK в мережах базових станцій RTN повинні простежуватися і бути здатними повторитися.

Узгодженість

При роботі з одиночної базовою станцією точність визначення координат ровера в реальному часу знижується по мірі віддалення від базової станції. При мережевому RTK цей ефект значно зменшується. Отже, положення і точність його визначення будуть більш узгодженими (однорідними) в межах всього району робіт (звичайно при цьому обов’язкові до виконання вимоги керівництв з ГНСС знімань відносно кількості супутників, DOP та ін.).

Перш ніж перейти до опису різних методів формування мережевих поправок, розглянемо взаємодію сервера і ровера. Ця взаємодія визначає головні відмінності методів.