Estación de referencia única RTK

 

Los equipos GPS móviles RTK tradicionalmente recibían datos RTK desde una única estación de referencia. La estación de referencia puede ser permanente (por ejemplo en una Oficina) o se puede estacionar temporalmente en el campo. En ambos casos el principio es el mismo.

 

El principio

 

El principio de la referencia RTK única comienza con una sola estación de referencia que es:

 

1. Una estación en un punto conocido;

2. Envío de correcciones para el móvil a través de un enlace de comunicaciones

(normalmente unidireccional, como el radio módem o una conexión de GSM) (figura 2).

 

Hay tres puntos importantes que hay que tener cuenta entre la estación de referencia y el móvil:

 

1. Ambos, la referencia y móvil están observando un conjunto común de satélites.

2. La referencia envía todas sus observaciones de posición y satélites al móvil.

3. El móvil combina estas observaciones de la estación de referencia con sus propias observaciones para calcular una posición RTK.

La posición se calcula mediante algoritmos RTK, tales como SmartRTK en el System1200. Recientes avances en algoritmos RTK - especialmente con SmartRTK- permiten al móvil trabajar correctamente y en repetidas ocasiones a distancias de hasta 50 km desde la estación de referencia RTK.

 

Figura 2: Principio de base de referencia único RTK

 

Ventajas

 

Las ventajas de una referencia RTK única son:

 

•El principio es relativamente sencillo y generalmente se entiende bien.

•La trazabilidad puede mantenerse a través de la estación de referencia,

ya que su posición es conocida y fija y el móvil gestiona todo el cálculo de sus posiciones.

 

Desventajas

 

Las  desventajas principales de tener una única estación de referencia RTK es:

 

•El coste de adquirir la estación de referencia o equipo base.

•El tiempo necesario para la instalación de la estación de referencia sobre todo en campo.

•A medida que aumenta la distancia entre la referencia y el móvil, la precisión del cálculo de la posición de los móviles disminuye.

 

Esta disminución en la precisión es debido a errores dependientes de distancia: principalmente errores atmosféricos. Esencialmente, como la distancia entre el móvil y la estación de referencia aumenta, las condiciones atmosféricas en el móvil y estación de referencia serán cada vez más diferentes. Esto disminuye la precisión y hace más difícil para el móvil corregir las ambigüedades.

 

Red RTK

 

Una Red RTK requiere un mínimo recomendado de cinco estaciones (no hay ningún máximo) con un espaciado de hasta 70 km. Las estaciones de referencia son instalaciones generalmente permanentes y forman las redes RTK.

 

El principio

 

El principio de la red RTK comienza con la observación de satélites por parte de todas las estaciones de referencia dentro de la red de forma continua y el envío de las mismas a un servidor central con software de red, como Leica GNSS Spider.

 

El objetivo de la red RTK es reducir al mínimo la influencia de los errores de dependientes de distancia para  los equipos móviles que calculan su posición dentro de los límites de la red. El software de servidor de red RTK comienza este proceso por:

 

1. Fijar las ambigüedades de los satélites (observados por las estaciones de referencia) dentro de la red;

2. Usar los datos de todas (o un subconjunto de) las estaciones para generar las correcciones de referencia que se envían al móvil (fig. 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 3: Principio de red RTK

 

El móvil se conecta al servidor de red RTK mediante un enlace de comunicaciones unidireccional o bidireccional (por ejemplo, radio módem, GSM o Internet). Una vez el móvil recibe los datos RTK calcula su posición mediante el algoritmo adecuado.

 

Ventajas de una red RTK

 

Las ventajas de la red RTK son:

 

• No es necesario estacionar una estación base en campo

• La precisión de las posiciones calculadas en el móvil es más homogénea.

• La precisión se mantiene a grandes distancias entre estaciones de referencia y el móvil.

• Mejora la fiabilidad y disponibilidad de correcciones (por ejemplo, si una estación deja de funcionar, otra estación puede asumir su función).

 

Desventajas de una red RTK

 

La desventaja de red RTK es:

 

• El coste para suscribirse a una red de RTK y recibir correcciones de red RTK, aunque ahora que tenemos una visión general del funcionamiento de la red RTK, la cuestión principal es si es caro o barato esta suscripción en relación al ahorro proporcionado por las mismas: Ahorro en equipos, seguros, personal, mantenimientos…

 

Ejemplo de uso de una Red RTK ¿es realmente una ventaja?

 

Considere un topógrafo típico en España.

 

Leica ESPAÑA ofrecerá una suscripción anual a su red SmartNet por unos 400€. Esto significa que en cualquier lugar, en cualquier momento dentro de las Redes SmartNet de Leica, el topógrafo puede recibir correcciones RTK en su equipo móvil sin necesidad de configurar cada vez su propia estación base.

 

400€ es una pequeña suma de dinero comparado con los beneficios que nos aporta:

 

En primer lugar, el topógrafo ahorra tiempo, al no necesitar:

 

• Estacionar la base todos los días y en ocasiones varias veces.

• Tener siempre baterías preparadas para la estación base.

• Ir a la ubicación de la estación base a poner el equipo y recogerlo

• Vigilar la estación base (es decir, no es necesario preocuparse acerca posibles robos).

 

En segundo lugar, el topógrafo ahorra dinero al no necesitar comprar:

 

• Una estación base.

• Accesorios (radios, baterías, trípode, etc.).

• Pagar a alguien para que simplemente se siente a vigilar la estación base

• Mantenimiento de la estación base y accesorios.

 

En este ejemplo hay dos topógrafos A y B. Ambos tienen los mismos trabajos a completar. El 1 y 2. Cada trabajo es de 30 minutos y para desplazarse entre ellos hay unos  35 km.

 

Topógrafo A

 

“A” utiliza un Leica GPS1200 Móvil y un GSM / GPRS Teléfono móvil de (Internet)

para recibir correcciones RTK de SmartNet. “A” toma los siguientes

pasos para completar el trabajo 1 (fig. 4):

 

1.Sacar el equipo y configurar el trabajo

2.Conectar a SmartNet para recibir las correcciones RTK.

3.Medir puntos.

4.Desconexión de SmartNet.

5.Recoger.

 

Topógrafo B

 

“B” usa una estación base y un móvil. “B” toma los siguientes pasos para completar el trabajo 1:

 

1.Sacar los equipos.

2.Estacionar y configurar la estación base en una ubicación apropiada, que puede o

no ser adyacente al área de trabajo.

3.Medir la altura de la estación base.

4.Iniciar el envío de las correcciones RTK.

5.Sacar el móvil.

6.Configurar el móvil y Conectar el Móvil a la estación base para recibir correcciones  RTK.

7.Medir puntos.

8.Recoger el equipo Móvil.

9.Volver a la estación base.

1o.Comprobar que la altura de la base no haya cambiado (para verificar que no haya movido).

11.Recojer la estación base.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Al terminar ambos A y B, se desplazan a la segunda zona de trabajo repitiendo los mismo pasos para realizar el trabajo, la ventaja de A es que no tiene que volver a estacionar, crear otra base, etc. con el consiguiente ahorro de tiempo, dinero y riesgos potenciales…

 

• Que se acabe la batería de estación base.

• Que se acabe la batería de la radio de la estación base.

• Que se mueva la base (por ejemplo, por el viento, el tráfico o etc).

 

Redes RTK – diferentes métodos

 

¿Cómo funcionan las redes RTK?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cuatro partes básicas de la relación entre el servidor y el móvil en una Red RTK

 

1.Observación de Satélites comunes: El móvil y el servidor de red (a través de las estaciones de referencia) están observando un conjunto común de satélites.

2.Resolución de Red (ambigüedades): Mediante un algoritmo adecuado, el servidor de la red resuelve las ambigüedades de la red y reduce los datos de los satélites a una resolución de ambigüedades común.

3.Generación de correcciones RTK: El servidor genera y envía las correcciones RTK al Móvil en un formato estándar o no estándar.

4.Solución RTK: El móvil utiliza las correcciones RTK para calcular una solución RTK.

 

RTK redes – diferentes métodos

 

VRS e i-MAX

 

El método

 

Los métodos i-MAX y VRS son similares. Ambos están clasificados como individualizados y requieren que el móvil envíe una posición aproximada al servidor. La relación entre el servidor y el Móvil para i-MAX y estación de referencia virtual se muestran en las figuras 3 y 4 respectivamente.

 

Métodos no-estándar

 

Ambos métodos utilizan algoritmos no publicados para generar correcciones de red RTK y son, por lo tanto, no-estándar.

 

Solución de red controlada por servidor

 

En ambos métodos el servidor calcula la solución de red para reducir los errores dependientes de distancia. Esto significa que la solución de red no es optimizada por el móvil.

 

Uso de los datos de satélites

 

Ambos métodos generan correcciones que simulan una única referencia RTK. Esto limita los datos de los satélites que puede usar el móvil, por lo tanto en algunas situaciones (de poca visibilidad de cielo) podría no llegar a obtenerse una posición por el móvil.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 3: La relación entre el servidor y el móvil con la i-MAX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 4: La relación entre el servidor y el móvil utilizando la virtual

 

Punto de diferencia.

 

El i-MAX y métodos de estación de referencia virtual son similares, pero no son idénticos. El gran punto de diferencia es que el método i-MAX genera correcciones para una estación de referencia real en lugar de una referencia virtual.

 

Trazabilidad y repetibilidad

 

Las correcciones i-MAX están relacionadas con una estación principal. Esto significa que la línea base entre la estación principal y el punto de medición puede siempre ser directamente remedida. Por lo tanto, las medidas son trazables y repetibles (fig. 3).

 

Con el método de estación de referencia virtual donde el móvil no recibe  observaciones relacionadas con una estación de referencia real. Esto significa que la línea base entre la estación de referencia virtual y el punto de medida no pueden ser directamente remedidos. Esto viola los principios fundamentales de trazabilidad y repetibilidad (fig 4).

 

Consistencia

 

Leica i-MAX se actualiza dinámicamente al seguir el movimiento del móvil. Además, están relacionados con las correcciones a una estación de referencia real (la estación principal). Esto significa que las posiciones y precisiones son coherentes.

 

RTK redes – diferentes métodos

 

Correcciones MAX

 

El método

 

En el concepto MAC se envía al servidor de red las observaciones en bruto completas de las estaciones “auxiliares” y se coordina la información para una sola estación de referencia, “master”. Para todas las otras estaciones de la red (o un subconjunto adecuado de estaciones) conocidas como estaciones auxiliares. Se envían sus ambigüedades, observaciones reducidas y diferencias de coordenadas (a la estación de Master se transmiten las observaciones y las coordenadas).

 

La relación entre el servidor y el móvil se muestra en la figura 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 6: La relación entre el servidor y el móvil utilizando el método de MAX

 

Método estandarizado

 

MAX utiliza algoritmos publicados para generar y enviar las correcciones de red RTK y por lo tanto, es un método estandarizado. Además, con estos datos siempre se puede trazar una línea base a estaciones de referencia reales.

 

RTCM Comisión Especial 104 ha reconocido MAX como el estándar oficial para las correcciones de red RTK y lo ha incluido en sus documentos estándares RTCM 3.1.

 

Solución de red bajo el control del equipo Móvil

 

El concepto MAC ofrece al móvil la flexibilidad de realizar una interpolación, ya sea simple de las correcciones de red como FKP, o un cálculo más riguroso, con múltiples líneas base auxiliares. Esto significa que el móvil puede monitorizar la solución RTK y cambiar su cálculo sobre la marcha para optimizar la solución RTK. Esta es una ventaja muy importante sobre FKP y cualquier otro método.

 

Maximiza el uso de todos los datos de satélite

 

Con estos datos MAX se puede reconstruir para el móvil los datos de ambigüedades reducidas para cada estación de referencia. Por lo tanto, permite maximizar el uso de todos los datos de satélites para calcular la mejor solución posible de RTK.

 

Consistencia

 

El móvil tiene la posibilidad de adaptarse a la prevaleciente condiciones atmosféricas utilizando un número adecuado de estaciones de referencia (por ejemplo, en el modelo de mayor escala atmosférica actividad). Esto significa que el móvil puede garantizar que las soluciones RTK (posiciones y precisiones) sean coherentes a lo largo de una encuesta.

 

Trazabilidad y repetibilidad

 

Las correcciones MAX permiten al móvil medir una línea base real a la estación principal: una estación de referencia real. Por lo tanto, las medidas son trazables y repetibles (fig 6).

 

RTK redes – diferentes métodos

 

Resumen de la evaluación de métodos de tres redes RTK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabla: Evaluación resumen los tres métodos diferentes de red RTK

 

MAX es el único método que cumple todos los criterios requeridos por el usuario para lograr la mejor solución posible de RTK. Por eso debería pedir a un usuario MAX correcciones de su proveedor de servicios de red RTK.