Μετρολογικός Έλεγχος Δεκτών GNSS κατά ISO για RTK Μετρήσεις

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, η ανάπτυξη των GNSS (Global Navigation Satellite Systems), και ιδιαίτερα οι τεχνικές τους, που δίνουν αποτελέσματα σε πραγματικό χρόνο, όπως ο Κινηματικός Εντοπισμός σε Πραγματικό Χρόνο (RTK) και η επέκταση του, που περιλαμβάνει δίκτυα Μόνιμων Σταθμών Αναφοράς (RTN), έχουν επιφέρει μία επανάσταση στη Τοπογραφία, καθώς έχουν επιταχύνει και διευκολύνει τη μέτρηση και την ένταξη τριγωνομετρικών σημείων σε κρατικά ή/και διεθνή συστήματα αναφοράς.

Κάθε εταιρία κατασκευής δεκτών GNSS, παρέχει την ακρίβεια των μετρήσεων που μπορεί να επιτύχει κάθε δέκτης. Αυτές οι τιμές πρέπει να είναι σε θέση να επιβεβαιωθούν περιοδικά, μέσω της βαθμονόμησης των δεκτών, για την εξασφάλιση αξιόπιστων αποτελεσμάτων. Λόγω του ότι δεν έχει διατυπωθεί μία παγκοσμίως αποδεκτή μεθοδολογία βαθμονόμησης δεκτών GNSS, ο Οργανισμός ISO επιχειρεί την κάλυψη αυτού του κενού.

Το πρότυπο ISO 17123-8, που μελετάται στην παρούσα εργασία, επιχειρεί να προσδιορίσει την ακρίβεια που μπορεί να επιτύχει ένας δέκτης που διεξάγει μετρήσεις RTK και να συγκρίνει τα μεγέθη που υπολογίζει, με εκείνα που προδιαγράφονται από την εταιρία κατασκευής των δεκτών. Η διαδικασία που ακολουθείται δεν αποτελεί βαθμονόμηση αλλά μία διαδικασία προσδιορισμού, κυρίως, της εσωτερικής ακρίβειας των δεκτών.

Έτσι, στην εργασία αυτή πραγματοποιούνται μετρήσεις RTK και RTN, με βάση το πρότυπο αυτό, ώστε να μελετηθεί εν πρώτοις το ίδιο το πρότυπο και εν συνεχεία να διαπιστωθεί η συμμόρφωση των δεκτών που χρησιμοποιούνται με το αυτό. Οι δέκτες που χρησιμοποιούνται είναι των εταιριών Leica, της σειράς 1200+, και της Trimble, τύπου 5800, και είναι ίδιων προδιαγραφών ακριβείας, ενώ το δίκτυο στο οποίο έγιναν οι μετρήσεις είναι το δίκτυο της MetricaNet, με τη μέθοδο MAX.

Τα πειράματα αφορούν μετρήσεις διαφορετικής χρονικής διάρκειας και επιλύσεις με διαφορετικό αλλά και με το ίδιο πλήθος παρατηρήσεων, από αυτό που ορίζεται από το πρότυπο, για να διαπιστωθεί η σημασία τους. Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου.

Τα συμπεράσματα της εργασίας, είναι η μη σημαντική διαφοροποίηση των αποτελεσμάτων λόγω των διαφορετικών χρόνων παρατήρησης και η ορθή υιοθέτηση αριθμού παρατηρήσεων για την εξαγωγή αποτελέσματος από το πρότυπο. Επίσης, αποδεικνύεται η έλλειψη ουσίας στη διεξαγωγή μετρήσεων RTN με βάση το πρότυπο, καθώς έτσι ελέγχεται η ποιότητα του δικτύου και όχι του δέκτη, που είναι και το ζητούμενο. Τέλος, συμπεραίνεται η συμμόρφωση των δεκτών που χρησιμοποιήθηκαν, με το πρότυπο και τις προδιαγραφές των κατασκευαστών τους.

The last decades, the development of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and the techniques that are used to produce Real-Time solutions, like the Real-Time Kinematic (RTK) technique and its expansion to Real-Time Networks (RTN), have greatly accelerated and made much easier, the field procedures for the Surveying Engineers.

Each GNSS Antenna Developer, provides the precision of the measurements that an Antenna can achieve. These values have to be examined periodically, through the procedure of the Antenna Calibration, to make sure that the gaining results are reliable. Due to the absence of a worldwide accepted GNSS calibration procedure, the ISO tries the filling of this gap.

The ISO Standard 17123-8, that is examined in the present Diploma Thesis, intents to determine the precision of an Antenna that conducts RTK observations and to compare the results with the ones that are provided by the manufacturers. The procedure itself is not a calibration method, but a procedure through which can be estimated, mainly, the precision of the Antennas.

In this Thesis, RTK and RTN measurements are conducted, according to the Standard, to study the Standard itself and then to find if the Antennas that are used, are conformed with it. The Antennas used are a pair of Leica series 1200+ and a pair of Trimble 5800 and the RTN is conducted through the Network of MetricaNet, using MAX technique.

The experiments included measurements with different time of observation and solutions with varied number of observations than the stated one on the Standard, to determine their importance. The measurements where conducted in the Campus of the National Technical University of Athens.

The conclusions were that the time of observation is of no big significance to the results and that the correct number of observations is adopted by the Standard. Also, the lack of sense in the use of RTN is concluded, as through that procedure is examined the quality of the Network used and not of the Antennas, which is the one needed. Finally, it is concluded that the Antennas used, are conformed with the ISO Standard and the specifications of their manufacturers.