Hiểu các nguyên tắc và độ chính xác của RTK: Những điều người khảo sát nên biết

Một trong những câu hỏi phổ biến nhất từ người dùng RTK là đơn giản:

"Tại sao RTK của tôi không phải lúc nào cũng đạt được độ chính xác được hiển thị trong các thông số kỹ thuật?"

Nhiều người dùng tập trung vào các con số chính xác được công bố nhưng ít chú ý đến cách RTK thực sự hoạt động.hiểu các nguyên tắc định vị RTK cũng quan trọng như biết các con số trên trang thông số kỹ thuật.

Một sự hiểu lầm thường xảy ra bởi vì độ chính xác RTK không được xác định bởi các phép đo vệ tinh một mình.

Để hiểu lỗi xuất phát từ đâu, nó giúp chia quá trình RTK thành hai giai đoạn chính.

1. Định vị khác biệt giai đoạn tàu sân bay trong thời gian thực

Vị trí vệ tinh bị ảnh hưởng bởi nhiều nguồn lỗi, bao gồm:

• Sự chậm trễ trong khí quyển
• Lỗi quỹ đạo vệ tinh
• Lỗi đồng hồ vệ tinh
• Hiệu ứng đa đường
• Tiếng ồn của máy thu

Để giảm hoặc loại bỏ các lỗi này, RTK dựa vào ít nhất hai máy thu GNSS hoạt động đồng thời.

Không giống như khảo sát GPS tĩnh thông thường, nơi các quan sát được xử lý sau đó trong phần mềm văn phòng, RTK thực hiện tính toán khác biệt trong thời gian thực.

Thiết lập thường bao gồm:

Trạm cơ sở

Máy thu gốc được đặt ở một điểm được biết hoặc được thiết lập. Nó liên tục quan sát tín hiệu vệ tinh và truyền thông tin chỉnh sửa.

Máy thu Rover

Chiếc xe tìm kiếm nhận được:

• Quan sát vệ tinh GNSS
• Dữ liệu điều chỉnh từ trạm cơ sở

Sử dụng cả hai luồng dữ liệu, Rover tính vị trí của nó so với trạm cơ sở trong thời gian thực.

Quá trình này cho phép các hệ thống RTK xác định các mối quan hệ không gian rất chính xác giữa hai máy thu.

Trong điều kiện bình thường, độ chính xác đo liên quan đến thiết bị thường được thể hiện như sau:

Phẳng: 1 cm + 1 ppm
Dọc: 2 cm + 1 ppm

Tuy nhiên, các giá trị này chỉ mô tả hiệu suất định vị trong điều kiện quan sát lý tưởng.

Môi trường thực địa vẫn có thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.

Cây, tòa nhà, nhiễu vô tuyến, hình học vệ tinh và điều kiện quan sát kém có thể tạo ra sự không chắc chắn thêm.

2. Chuyển đổi phối hợp

Tính toán vị trí tương đối chỉ là một phần của dòng công việc.

Các nhà khảo sát hiếm khi làm việc trực tiếp trong hệ thống tọa độ vệ tinh.

Các quan sát GNSS được tạo ra tự nhiên trong một khung tham chiếu toàn cầu như WGS-84, trong khi các dự án kỹ thuật thường yêu cầu tọa độ trong các hệ thống địa phương hoặc quốc gia.

Ví dụ có thể bao gồm:

• Bắc Kinh 54
• Xian 80
• Các hệ thống State Plane
• Hệ thống tọa độ kỹ thuật địa phương

Vì điều này, chuyển đổi tọa độ trở nên cần thiết.

Hầu hết các phần mềm khảo sát xử lý biến đổi ngang và dọc riêng biệt.

Chuyển đổi theo chiều ngang

Các tọa độ GPS đầu tiên được chiếu vào tọa độ máy bay.

Các điểm kiểm soát được biết sau đó được sử dụng để tính toán các tham số biến đổi, thường sử dụng mô hình biến đổi tương đồng hai chiều.

Chuyển đổi độ cao

Các phương pháp có thể bao gồm:

• Thiết bị máy bay
• Thiết lập bề mặt
• Mô hình hình vuông
• Các phương pháp tiếp cận phù hợp với địa hình địa phương

Sử dụng độ cao chuẩn đã biết, phần mềm ước tính độ cao bất thường và dẫn ra các giá trị độ cao cuối cùng.

Chuyển đổi phối hợp cũng có thể đưa ra lỗi

Nhiều người dùng cho rằng lỗi RTK chỉ đến từ các quan sát vệ tinh.

Trong thực tế, chất lượng chuyển đổi thường có ảnh hưởng lớn.

Lỗi chuyển đổi chủ yếu bị ảnh hưởng bởi:

• Độ chính xác của các điểm kiểm soát
• Phân phối các điểm kiểm soát
• Lỗi đầu vào phối hợp
• Hiệu ứng dự đoán

Ngay cả các quan sát vệ tinh hoàn hảo cũng không thể bù đắp cho dữ liệu kiểm soát kém.

Đánh giá độ chính xác RTK trong công việc thực tế

Các bộ điều khiển RTK hiện đại thường hiển thị các chỉ số chất lượng thời gian thực.

Người dùng thường theo dõi:

• HRMS (Horizontal root mean square)
• VRMS (Vertical Root Mean Square)

Các giá trị này đại diện cho chất lượng đo GNSS trong khi quan sát.

Tuy nhiên, chúng không nhất thiết phải tiết lộ các vấn đề chuyển đổi phối hợp.

Thường cần kiểm tra thêm.

Sử dụng ba hoặc nhiều điểm kiểm soát

Khi sử dụng ba hoặc nhiều điểm điều khiển được biết, phần mềm có thể tính toán các tham số chuyển đổi và ước tính các lỗi còn lại.

Các đầu ra điển hình bao gồm:

• Phần còn lại của Northing
• Các dư lượng Easting
• Phạm lệch chuẩn biến đổi

Những số liệu thống kê này giúp đánh giá liệu mô hình chuyển đổi có đáng tin cậy hay không.

Nếu số dư biến đổi vượt quá các giá trị dự kiến, ví dụ, lớn hơn khoảng 5 cm, trong khi các chỉ số đo RTK vẫn bình thường, vấn đề có thể không phải là định vị vệ tinh.

Các nguyên nhân có thể bao gồm:

• Chọn điểm sai
• Lỗi nhập phối hợp
• Phân phối điểm điều khiển không đồng đều
• Chất lượng điểm kiểm soát kém

Những vấn đề này xảy ra thường xuyên hơn nhiều người dùng mong đợi.

Điều gì xảy ra với chỉ hai điểm kiểm soát?

Hai điểm chỉ cung cấp yêu cầu toán học tối thiểu để tính toán các tham số chuyển đổi.

Vấn đề là không có sự dư thừa.

Không có dư thừa, phần mềm không thể đánh giá chất lượng chuyển đổi theo thống kê.

Trong những tình huống này, người dùng thường kiểm tra tham số yếu tố quy mô, thường được thể hiện bằng ρ (rho).

Lý tưởng nhất:

ρ ≈ 1

Nếu hệ số quy mô lệch đáng kể so với đơn vị, ví dụ:

∙ρ−1 thì ≥ 1/40000

Việc chuyển đổi có thể không còn đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác kỹ thuật.

Nếu các phép đo GNSS xuất hiện ổn định trong khi yếu tố quy mô xuất hiện bất thường, các điểm kiểm soát nên được kiểm tra cẩn thận.

Những lời khuyên thực tế

• Sử dụng ít nhất ba điểm kiểm soát được biết đến khi có thể
• Duy trì chất lượng tương tự giữa tất cả các điểm kiểm soát
• Phân phối các điểm đều nhau xung quanh khu vực khảo sát
• Xem lại các dư lượng chuyển đổi sau khi hiệu chuẩn
• Khi sử dụng hiệu chuẩn hai điểm, hãy kiểm tra rằng hệ số thang đo vẫn gần 1

RTK có thể cung cấp vị trí ở mức độ centimet, nhưng đạt được độ chính xác đó liên tục phụ thuộc vào nhiều hơn chỉ là máy thu.

Trong nhiều dự án, kiểm soát chất lượng và thiết lập phối hợp đóng một vai trò quan trọng như quan sát vệ tinh.

Hiểu những chi tiết này có thể giúp tránh nhiều vấn đề thực địa mà các nhóm khảo sát gặp phải mỗi ngày.