En sammenligning av CPOS og tradisjonell RTK

Transkript

1 En sammenligning av CPOS og tradisjonell RTK Statens kartverk Geodesidivisjonen Per Erik Opseth Fagansvarlig SATREF

2 Innhold Status for CPOS Hvordan fungerer CPOS? CPOS versus tradisjonell RTK, praktiske forskjeller. Pålitelighetsanalyse Transformasjon CPOS versus tradisjonell RTK, ytelse.

3 S T Etablert pr A T U 104 brukere S

4 Hvordan fungerer CPOS? Data fra referansestasjonene CPOS korreksjonsdata SATREF kontrollsenter GPSposisjon GPSmåling

5 Vektor bestemmelse CPOS RTK X, Y, Z En vektor mellom et matematisk definert punkt og et fysisk punkt. Lengde: maks 5km Tradisjonell RTK X, Y, Z En vektor mellom to fysiske punkt. Lengde: 0-15km

6 Tradisjonell RTK Utjevning / analyse: Vektorkomponenter med tilhørende kovarians kan importeres inn i verktøy for videre utjevning og analyse. Det finnes pr. i dag flere slike verktøyer på markedet. I en slik beregning betraktes vektorkomponentene som observasjonsstørrelser. Vanligvis holdes koordinaten for basene fast, der målet er å bestemme roverens posisjon.

7 CPOS RTK Utjevning / analyse: I prinsippet kan vektorkomponenter med tilhørende kovarians importeres inn i verktøy for videre utjevning og analyse. Dette blir likevel litt annerledes enn ved tradisjonell RTK. Årsaker er blant annet som følger: VRS punktet er ikke et fysisk punkt med kjente koordinater. Punktet har per definisjon den koordinat som GPS mottakeren beregnet før CPOS ble oppringt. Det er ikke alltid like lett å få tak i denne koordinatverdien, da den kun er en størrelse som opptrer internt i den enkelte målebok. Noen leverandører har valgt å gi ut vektorkomponenter referert til den nærmeste fysiske basestasjonen i CPOS nettverket. Dette medfører at all utjevning og analyse må forholde seg til disse fysiske punktene.

8 CPOS RTK Utjevning / analyse: Med enkelte unntak finnes det pr. i dag ingen strømlinjeformet produksjonsløype for å kjøre utjevning og analyse av CPOS målinger etter samme prinsipp som ved tradisjonell RTK. For nærmere informasjon vedrørende dette kan en ta kontakt med SATREF på tlf: , eller direkte med den enkelte utstyrsleverandør.

9 Anbefalt metode for utjevning og analyse av RTK målinger generelt Det vil generelt være mer hensiktsmessig å gjennomføre utjevning og analyse på koordinatnivå, fremfor å operere på vektornivå som man gjør i dag. Dette er en betraktelig enklere måte å få kontroll med egne målinger på. Metoden lar seg også implementere direkte i målebøkene, noe som gjør det mulig å få kontroll allerede ute i felt. Enkelte programvareleverandører har allerede implementert utjevning/analyse på koordinatnivå. Andre jobber med saken.

10 Transformasjon Alt arbeid med GPS er i utgangspunktet relatert til WGS84. Derfor vil både tradisjonell RTK og CPOS RTK gi ut koordinatverdier relatert til WGS84 (EUREF89). Dersom en ønsker noe annet må en legge inn en transformasjon på et eller annet nivå. Referansestasjon: Hellesylt

11 Transformasjon Eksempel på fremgangsmåte ved arbeid i NGO48: Tradisjonell RTK Etabler en lokal 7 parameter transformasjon mellom EUREF89 og NGO48 Transformer basens NGO koordinat til EUREF. Resultat: Rover beregner sin posisjon relatert til EUREF89. Målebok benytter lokal 7 parameter for transformasjon til NGO48. CPOS RTK Etabler en lokal 7 parameter transformasjon mellom EUREF89 og NGO48 Utgangspunkt (VRS): EUREF89 Resultat: Rover beregner sin posisjon relatert til EUREF89. Målebok benytter lokal 7 parameter for transformasjon til NGO48.

12 Forutsetninger / konsekvenser: Tradisjonell RTK Transformasjon CPOS RTK Forutsetter lokal kunnskap om nettverket i arbeidsområdet. Fungerer greit dersom en benytter samme transformasjon i basen som i roveren, da eventuelle feilkilder i transformasjonen blir eliminert. Transformasjonen bør være av lokal art, men dette er avhengig av homogeniteten i nettverket og geoidens forløp innenfor det aktuelle bruksområdet Forutsetter lokal kunnskap om nettverket i arbeidsområdet. Det transformeres kun en vei, transformasjonen bør derfor være så god som overhodet mulig. Transformasjonen må ikke benyttes utenfor det området den er tiltenkt. I områder med mye høydevariasjon må en være spesielt påpasselig, da en 7 parameter ikke nødvendigvis tar opp i seg lokale variasjoner. Alternativt: Benytt en fylkes- eller kommune- formel sammen med en høydereferansemodell

13 Tester Hovedoppgave i Sverige, 2003: Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät. (Albert Johnsson & Anders Nordling) Test utført av KMS i Danmark, Januar 2002 RTK test udført ved Kort & Matrikelstyrelsen (Sigvard Stampe Villadsen & Kurt Madsen)

14 Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät. Testnettverket:

15 Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät.

16 Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät. All sammenlikning er foretatt før transformasjon, dvs. i SWEREF99 med ellipsoidiske høyder. Tre mottakertyper er testet: Leica, Trimble og Topcon Hvert punkt er målt ti ganger med hvert av utstyrene. Det er foretatt ny initialisering mellom hver måling.

17 Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät. Resultater: Nøyaktighet i planet (2d). Tabellen viser data fra alle utførte målinger uavhengig av mottaker type. Tallene er oppgitt i millimeter.

18 Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät. Resultater: Nøyaktighet i høyde. Tabellen viser data fra alle utførte målinger uavhengig av mottaker type. Tallene er oppgitt i millimeter.

19 Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät. Initialiseringstid

20 Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät. Konklusjon (Nøyaktighet) Vid 0-4 km, håller nätverks- och enkel-stationsmätningarna i stort sett samma kvalitet på mätningarna. Båda RTK-teknikerna är bra centrerade kring det sanna värdet och håller en hög noggrannhet och precision. Vid 10 km, börjar man se en tendens på att nätverks-rtk håller en högre kvalitet på mätningarna än enkelstations-rtk, där enkelstationsmätningarna är lite mer spridda och börjar visa tecken på systematiska fel. Nätverkskorrektionerna tar, vid modellering av troposfär och jonosfär, inte bort de rumsliga felen helt och hållet, när längden till närmaste referensstation ökar. Nätverksmätningarna håller dock en betydligt jämnare kvalitet över de olika avstånden än enkelstations-rtk och uppvisar endast ett svagt avståndsberoende.

21 Jämförelse av enkelstations-rtk och nätverks-rtk i Lantmäteriets testnät. Konklusjon (Initialisering( Initialisering) För enkelstations-rtk kan man se en tydlig tendens på att initialiseringstiderna ökar med avståndet till referensstationen (för Topcon och Trimble, Leica bryter något mot mönstret och uppvisar en jämnare kvalitet). På kortare avstånd, upp till tio kilometer, är i regel initialiserings-tiderna kortare för enkelstations-rtk än för nätverks-rtk. Överlag så håller nätverks-rtk en ganska jämn nivå för tiden till initialisering trots att baslinjelängden ökar. Vid mätningarna hade vi 106 avbrutna initialiseringsförsök för enkelstations- RTK mot 7 avbrutna för nätverks-rtk. Av detta kan man dra slutsatsen att nätverkskorri-gerad data alltså ger större möjlighet till fixlösning.

22 RTK test udført ved Kort & Matrikelstyrelsen Testkonsept: Målingene i testen er gjennomført i åpent lende Målingene er ikke gjennomført simultant, men de gir likevel en god indikasjon på hva en kan forvente av de ulike teknikkene med variernde avstand til referansestasjonen.

23 RTK test udført ved Kort & Matrikelstyrelsen Tradisjonell RTK Nettverks RTK

24 RTK test udført ved Kort & Matrikelstyrelsen Resultater i åpent lende: R95mid tilsvarer 2 sigma.

25 RTK test udført ved Kort & Matrikelstyrelsen Konklusjon Tradisjonell RTK er tilsynelatende mer nøyaktig innenfor en avstand på ca. 5 km fra basen. Ut over denne avstand vil nettverks RTK ha den beste nøyatighet. Dette gjelder både plan og høyde.