Instrukcja pomiarów RTN poprzez VRS AzusStar+ Azus Star Azus L1Static wersja 1.0.6 z 25.02.2013 Opracowanie: dr inż. Ryszard Pażus Wykorzystano oprogramowanie wykonane przez Tamoji TAKASU http://www.rtklib.com/rtklib.htm rozprowadzane na licencji GPLv3 General Public License http://gplv3.fsf.org/ z klauzulą Open Source Initiative BSD2 http://opensource.org/licenses/bsd-license.php dla wersji 2.4.28b (Beta z 10.01.2013). Oprogramowanie zostało przetestowane na Windows XP 32bit i Windows 7 64bit. SPIS TREŚCI I. WSTĘP...2 II. USTAWIENIA WYJŚCIOWE...3 III. POMIAR odbiornikiem AzusStar+... 14 IV. POMIAR odbiornikiem AzusStar++... 14 VI. POMIAR odbiornikiem Azus L1Static.... 21 VII. PORADY PRAKTYCZNE... 25 VIII. UWAGI KOŃCOWE... 27 1
I. WSTĘP 1. Do wykonania pomiaru wymagane jest połączenie do komputera z systemem operacyjnym Windows, z łącznością do serwera aktywnej sieci geodezyjnej. 2. W AzusStar+ zalecane jest zastosowanie odbiornika w opcji GPS/GLONASS, pozwalającej na wykorzystanie wszystkich kanałów uniwersalnych. W wersji GPS L1, z uwagi na to że powyżej kąta elewacji 10 O nad horyzontem dostępnych jest co najwyżej 10 satelitów, nie wszystkie kanały odbiornika są wykorzystywane. Dla wykonywania zasadniczych i dokładnych pomiarów statycznych należy stosować opcję nisko-kosztową, czyli GPS L1, 3. Korekty pobiera się strumieniem danych NAWGEO_VRS_3_1 serwisu NAWGEO ASG- EUPOS. 4. 5. Dla odbiorników z opcją GPS/GLONASS wyraźną poprawę wyników będziemy mieli w podsieciach. 6. 7. W instrukcji wykorzystano najnowszą wersję RTKLIB 2.4.2.b8 z dnia 10.01.2013. Jest to wersja z bibliotekami źródłowymi. Z pakietu kilku programów, których opis znajduje się na stronie prowadzonej przez Japończyka p. Tamoji Takasu http://www.rtklib.com/ wykorzystano aplikacje rtknavi i rtkplot. 8. Pełny pakiet programów z kodami źródłowymi należy pobrać ze strony głównej i rozpakować do katalogu. Po rozpakowaniu w podkatalogu znajduje się bardzo profesjonalna i szczegółowa instrukcja obsługi (w jez. ang. \doc\doc\manual.doc). Ta najnowsza wersja rtknavi ma opcję powiększania okien graficznych, wygodną dla laptopa. 2
Wcześniejsze wersje były przygotowane raczej dla komputerów typu pocketpc. 9. Program rtknavi.exe otwieramy z podkatalogu \bin (podwójne kliknięcie). Otworzy się okno główne (szczegółowy opis w dokumentacji autorstwa Tamoji Takasu): 10. II. USTAWIENIA WYJŚCIOWE 1. Przygotowanie pomiaru poprzedza ustawienie opcji (przycisk Options ) i parametrów wejścia/wyjścia oraz rejestracji wyników w postaci raportu to na pasku w górnym prawym rogu ( Input/Output/ Log Stream Status/Settings). 2. Dwa okna graficzne mają po kilka opcji wyświetlania: a. Lewe okno pokazuje: typ rozwiązania, współrzędne (XYZ, BL w dwóch formatach, wektor VRS punkt w dwóch formatach) i informacje statystyczne. 3
b. c. Prawe okno graficzne pokazuje informacje o odbieranych sygnałach z satelitów: wielkości SNR (sygnał/szum) dla odbiornika (rover) i VRS (baza) w różnych konfiguracjach, rozkład satelitów na nieboskłonie, wielkość wektora VRS punkt. Z trzech warstw interesuje nas L1. d. 4
e. f. g. 3. W Options ustawiamy: a. W pierwszej zakładce Setting1 : 5
b. c. W drugiej zakładce Setting2 : d. e. W trzeciej zakładce, formaty wyjściowe ( Output ) wybieramy wysokości geodezyjne i model geoidy oraz zaznaczamy, że chcemy mieć w raportach nagłówek (Output Header). UWAGA: w przygotowaniu jest model geoidy dla Polski (GUGiK 2001) to do czasu podania oficjalnego modelu quasigeoidy. 6
f. g. h. W zakładce Positions wybieramy: i. j. Akceptujemy Options czyli OK. 4. Ustawiamy parametry wejściowe (przycisk I ): 7
a. b. Wybieramy opcje przesyłania współrzędnych przybliżonych i zaznaczamy, że interesuje nas rozwiązanie baza (VRS) rover, oraz opcje: dla rover Serial (odbiornik), dla bazy VRS z serwera, tutaj ASG-EUPOS, przesyłanego przez NTRIP: c. d. Dla Serial musimy ustawić opcje przesyłania Opt (port przesyłania wybrany COM i szybkość) i wymagane polecenia Cmd oraz ustawić format jako Novatel OEM4. Uwaga: dla Azus L1Static format podajemy jako Super Star II i w porcie przesyłania COM podajemy prędkość jako 9600, to samo w odbiorniku ( Input Streams ) e. f. Dla Azus L1Static g. 8
h. Cmd możemy wprowadzić z podkatalogu \data plik oem4_raw_1hz.cmd i. j. Ustawiamy Opt dla NTRIP Client, oczywiście wpisując swoje dane dostępowe do ASG-EUPOS: k. l. Jeżeli pracujemy na obszarze podsieci z GPS/G:ONASS i odbiornikiem z taką opcją to zalecane jest korzystanie z odpowiednich strumieni np. MAZ_VRS_3_1, pamiętając o zmianie portu przesyłania (tu np. 2104) m. Podobnie ustawiamy Cmd korzystając z podkatalogu \data, tym razem wybierając plik oem4_rtcm3_1hz z tym, że z tego pliku usuwamy dwa wiersze:drugi i trzeci (trzeba włączyć edytowanie pliku). 9
n. o. Potwierdzamy nasz wybór strumieni wejścia OK. (Input Streams) 5. Rezultaty pomiarów zapisujemy do wybranego pliku: a. b. Przykładowo: c. 6. Monitorowanie pomiaru może odbywać się na wiele sposobów. Wyboru dokonujemy przyciskiem: 10
a. b. c. Przykładowo: 11
d. 7. Możemy też monitorować graficznie: przyciskiem Plot jest wiele opcji takiego monitorowania. a.. b.. 12
c. d. Ustawienia częściowo możemy sprawdzić przeprowadzając test dla pojedynczej sesji w trybie nawigacyjnym (przykład Azus L1Static): e. f. 13
III. POMIAR odbiornikiem AzusStar+ 1. Funkcjonalność odbiornika AzusStar+ jest taka sama jak Azus Star. To wersja GPS L1 a więc testy i dokładności są tutaj identyczne jak w opisie dla Azus Star. IV. POMIAR odbiornikiem AzusStar++ 1. AzusStar++ to odbiornik AzusStar+, w którym poprzez zmianę firmware jest możliwość odbioru sygnałów z GLONASS. Odbiornik taki ma kilka opcji (Set) do wyboru, na które trzeba się zdecydować przed pomiarem. Mamy do wyboru: Pierwszy. Second. 14 GPS L1 channels (to będzie po prostu AzusStar+) 12 GPS L1 channels + 2 SBAS L1 channels, Third. 10 GPS L1 channels + 4 GLONASS L1 channels Fourth. 8 GPS L1 channels + 6 GLONASS L1 channels Fifth. 8 GPS L1 channels + 4 GLONASS L1 channels + 2 SBAS L1 channels Sixth. 10 GPS L1 channels + 2 GLONASS L1 channels + 2 SBAS L1 channels Seventh. Eighth. 7 GPS L1 channels + 7 GLONASS L1 channels 14 GLONASS L1 channels 2. Przykład pomiarów dla opcji 4 (8+6). V. POMIAR odbiornikiem Azus Star 1. Dla odbiorników Azus Star (model z lat 2010-2012), które nie mają opcji GLONASS, zalecanym strumieniem danych korekcyjnych z ASG-EUPOS jest NAWGEO_VRS_3_1 2. 3. Brak opcji GLONASS ogranicza możliwości łatwego otrzymywania rozwiązań jednoznacznych (typ FIX ). Takie rozwiązanie otrzymamy jedynie przy dobrych warunkach do pomiaru (PDOP, brak przeszkód). Dla pomiarów produkcyjnych taka metoda nie ma zastosowania. To pomiar typowo GIS-owy. 4. Przykład pomiaru: 14
5. 6. 7. Niestety, dla pierwszego pomiaru rozwiązania typu FIX otrzymuje się zwykle po kilku minutach 15
8.. 9. 16
10. 11. 12. Podgląd na Google Earth 17
13. 14. Zalecane jest też planowanie optymalnych okresów dla pomiarów. Tu przykład bardzo szybkiego otrzymania rozwiązania jednoznacznego (fix). 15. 18
16. 17. 19
18.. 19. Bardzo pomocnym jest monitorowanie RTK Monitor Error/Warning. Pojawiają się tam wszelkie ostrzeżenia i informacje, np. o niejednoznaczności rozwiązań (ambiguity), cyklach utraconych (cycle slips), przerwach itp. 20. Przykładowo (przerwy w odbiorze sat=17 i duże poprawki dla sat=23, który jest w zenicie a na antenie spora czapa śniegu ): 20
21.. VI. POMIAR odbiornikiem Azus L1Static. 1. Pomiar odbiornikiem Azus L1 Static (model z lat 2008-2009) wykonuje się według opisu dla Azus Star ze zmianą trzech parametrów 2. 21
3. 4. Ustawiamy w komputerze port COM, do które będziemy podłączać odbiornik na 9600 bodów (9600, 8, brak, 1, brak). 5. Pomiar można wykonać na kablu RS232 dostarczonym w komplecie z odbiornikiem pod warunkiem przestawienia przełączników suwakowych znajdujących się wewnątrz obudowy. Na płycie głównej odbiornika AZUS L1Static trzeba je ustawić w pozycji SERVICE. W tym celu należy odkręcić pokrywę przednią odbiornika i lekko odchylić aby był dostęp do przełączników, które są umieszczone na skraju płyty głównej. W starszych modelach z 2008 roku są one w środkowej części płyty i dostęp do nich może być utrudniony. Może to wymagać częściowego wysunięcia płyty z prowadnic. Uwaga: odbiorniki te nie posiadają już gwarancji producenta i ewentualne uszkodzenia elementów skutkują naprawą odpłatną. 6. Odbiornik AZUS L1Static łączymy z komputerem poprzez wybrany COM. Ustawienie transfer/pomiar jest obojętne (przycisk czarny). 7. Dla wykonywania dotychczasowych pomiarów statycznych oczywiście wymagane jest powrotne przestawienie przełączników suwakowych do pozycji NORMAL 8. Brak opcji GLONASS ogranicza możliwości łatwego otrzymywania rozwiązań jednoznacznych (typ FIX ). Takie rozwiązanie otrzymamy jedynie przy dobrych warunkach do pomiaru (PDOP, brak przeszkód). Dla pomiarów produkcyjnych taka metoda nie ma zastosowania. To pomiary typowo GIS-owe. 9. W odbiornikach Azus L1Static rozwiązania FIX otrzymuje się po znacznie dłuższym okresie, rzędu kilku10 minut. Przyczyną tego jest głównie antena, wybrana do zasadniczego zastosowania, czyli pomiarów statycznych. 10. Przykład pomiaru: 22
11. 12. 13.. 23
14.. 15. 16. 24
17. VII. PORADY PRAKTYCZNE 1. W odbiornikach Azus L1Static i Azus Star zalecane jest zastosowanie dłuższego kabla antenowego tak, aby odbiornik i komputer były w samochodzie terenowym. Dla formalnych kontroli ustawień wyjściowych wystarczy antena nawigacyjna ma ją w komplecie wielu użytkowników Azus L1Static. 2. RTKLIB nie zawiera programów przeliczeń do krajowych układów współrzędnych. Do tego celu zalecane jest skorzystanie z komercyjnych programów krajowych (C-Geo, GeoKonwerter itp.). 3. Zastosowany w programie globalny model geoidy w postaci dyskretnej nie jest opisany ( Internal). Do wyboru są inne modele wymagają one podania formatu. Mamy cztery do wyboru. Najodpowiedniejszy chyba to EGM2008-SE 1 x1. 4. 25
5. EGM2008-SE 1 x1 pobiera się ze strony http://earthinfo.nga.mil/gandg/wgs84/gravitymod/egm2008/egm08_wgs84.html 6. link http://earthinfo.nga.mil/gandg/wgs84/gravitymod/egm2008/small_endian/und_min1 x1_egm2008_isw=82_wgs84_tidefree_se.gz 7. Uwaga: Po rozpakowaniu plik bedzie zajmował 933MB. Wybierając ten model w zakładce Options Output Geodetic należy równocześnie podać ścieżkę dostępu w zakładce Files do rozpakowanego pliku Und_min1x1_egm2008_isw=82_WGS84_TideFree_SE. Jeśli tej ścieżki nie podamy będzie przyjęta Internal ). 8.. 9. Dla tego formatu plik dla geoidy niwelacyjnej 2001 ma nazwę (only Poland) Und_min1x1_egm2008_isw=82_WGS84_TideFree_SE [GUGiK,2001].zip Trzeba też pamiętać, że program wykorzystuje jedynie depesze RTCM 1004 i RTCM 1012, czyli wysokości odnoszą się do ARP. 10. Dla testów innych niż tutaj przedstawiane, np. w nawiązaniu do jednej stacji referencyjnej, jeśli jest ona odpowiednio blisko, może być potrzebny plik Stations dla ASG-EUPOS. Niestety, nie ma takich oficjalnych informacji na stronie serwisu i na nasze potrzeby trzeba go tworzyć samodzielnie (tutaj ASG- EUPOS_dla_RTKLIB.pos). 26
11. 12. Format danych dla RTKLIB jest specyficzny: 13. VIII. UWAGI KOŃCOWE 1. Głównym celem tej instrukcji jest przekazanie szerszej informacji o pomiarach w czasie prawie rzeczywistym. Po prostu nie wypada, żeby geodeta zajmujący się pomiarami satelitarnymi ograniczał się jedynie do rozpoznawania FLOAT i FIX. 2. W zasadzie tylko jednoczęstotliwościowe odbiorniki GPS/GLONASS L1 nadają się do pomiarów geodezyjnych w czasie prawie rzeczywistym (AzusStar+ w opcji GPS/GLONASS) z wykorzystaniem VRS. Dotychczasowe modele, czyli Azus L1Static i Azus Star raczej tylko do podszkolenia się z metod czasu rzeczywistego. Dla tych odbiorników ważne jest planowanie pomiarów i pomiar w naprawdę otwartym terenie. 27
3. Wszystkie modele odbiorników Azus są projektowane jako nisko-kosztowe, dla wyznaczania położenia punktów osnowy pomiarowej pomiarem techniką statyczną bądź pół-kinematyczną (Stop-and-Go)w z dokładnością równoważną odbiornikom droższym. 4. Przedstawione tutaj procedury pomiarowe mają głównie cel edukacyjny dla użytkowników Azus-ów, tzn. intencją autora nie jest sugerowanie stosowania tych technik w pomiarach geodezyjnych. Przedstawienie tych technik było możliwe dzięki profesjonalnym, udostępnianym bezpłatnie, opracowaniom Japończyka p. Tamoji Takasu w najnowszej wersji jego programów. Poprzednie wersje nie dawały takiej możliwości. 5. RTKLIB jest na licencji GPLv3 General Public License z dostępem do biblioteki źródłowej. Zaawansowani w programowaniu użytkownicy mają więc możliwość modyfikacji tych programów. 6. RTKLIB zawiera, poza tutaj opisanymi: rtknavi i rtkplot, kilka innych, bardzo użytecznych programów, w tym wyrównania (postprocessingu). Możliwe jest więc korzystanie w szerszym zakresie niż tutaj opisany. To sugestia tylko dla zaawansowanych w teorii pomiarów satelitarnych. Niektóre szczegółowe rozwiązania nie uwzględniają istotnych elementów tak, że i praktyczne doświadczenie jest istotne. 7. Zachęcam się zainteresowanych tematem do przekazywania innych zastosowań pakietu RTKLIB. Możliwości jest bardzo dużo. Wskazane, żeby były one przekazywane w sposób jasny i, przede wszystkim, miały znaczenie praktyczne dla innych. Najlepsza forma to rodzaj instrukcji krok po kroku przekazywanych w ramach grupy dyskusyjnej użytkowników odbiorników Azus. 28