روش‌های تعیین موقعیت GNSS؛راهنمای جامع RTK و استاتیک تا PPK و DGNSS

در مقاله‌های پیشین، با اصول کلی تعیین موقعیت با گیرنده‌های GPS/GNSS آشنا شدیم. در این مقاله، به بررسی روش‌های پیشرفته‌تر برای افزایش دقت و مقابله با خطاها می‌پردازیم.روش های تعیین موقعیت GNSS مانند DGNSS، RTK، استاتیک و PPK، به ما کمک می‌کنند تا با دقت بیشتری موقعیت نقاط را تعیین کنیم.

روش‌های تعیین موقعیت GNSS : روش‌های تفاضلی _نقشه‌برداری با دقت بیشتر

برای مقابله با خطاهای سیستم‌های موقعیت‌یابی ماهواره‌ای و افزایش دقت، از روش‌های تفاضلی استفاده می‌شود. در این روش‌ها، تصحیحات از ایستگاه‌های مرجع دریافت شده و به گیرنده Rover اعمال می‌شود. این روش‌ها با عنوان DGPS (Differential GPS) یا DGNSS (Differential GNSS) شناخته می‌شوند. اعمال این تصحیحات بسته به شرایط می‌تواند به‌صورت آنی یا به‌صورت پس‌پردازش بر روی داده‌ها انجام شود.

• ایستگاه مرجع (Base/Reference): در روش‌های تفاضلی، یک گیرنده ثابت در نقطه‌ای با موقعیت دقیق و معلوم قرار می‌گیرد. این گیرنده به عنوان ایستگاه مرجع (در صورت راه‌اندازی توسط دولت یا نهادها مثل شمیم) یا Base (در صورت راه‌اندازی توسط نقشه‌بردار) عمل می‌کند. گیرنده توکناو به دلیل دقت و پایداری بالا، می‌تواند یک انتخاب مناسب باشد؛ زیرا هم می‌تواند نقش بیس رادیویی و هم بیس اینترنتی را ایفا کند و این موارد گیرنده توکناو را به عنوان ایستگاه مرجع به یک انتخاب ایده‌آل تبدیل می‌کند.
• محاسبه تصحیحات: ایستگاه مرجع با مقایسه موقعیت محاسبه‌شده خود با موقعیت واقعی، خطای سیستم را محاسبه و تصحیحات لازم را به دست می‌آورد. این تصحیحات به گیرنده Rover ارسال می‌شود.

روش‌های دریافت تصحیحات

تصحیحات محاسبه‌شده از ایستگاه مرجع را می‌توان به دو روش دریافت کرد:

1. روش RTK (Real-Time Kinematic): در این روش، تصحیحات به‌صورت آنی به گیرنده Rover ارسال می‌شود. اگر این تصحیحات بر اساس فاز موج حامل باشد، روش را RTK می‌نامند و اگر بر اساس مشاهدات کد باشد، DGNSS خوانده می‌شود. گیرنده‌های توکناو با قابلیت دریافت تصحیحات RTK، دقت سانتی‌متری را در لحظه فراهم می‌کنند.
2. روش استاتیک (Static): در این روش، تصحیحات پس از برداشت داده‌ها و به‌صورت پس‌پردازش انجام می‌شود. به این روش، روش پس‌پردازش نیز گفته می‌شود.

۱. روش‌های تعیین موقعیت GNSS روش RTK (تعیین موقعیت آنی با دقت سانتی‌متری)

روش RTK یکی از رایج‌ترین روش‌های تعیین موقعیت ماهواره‌ای است که دقت سانتی‌متری را به‌صورت آنی فراهم می‌کند.

• نحوه کار: گیرنده Rover تصحیحات را از ایستگاه مرجع موجود در منطقه یا یک شبکه از ایستگاه‌ها دریافت می‌کند. این اتصال از طریق رادیو یا اینترنت برقرار می‌شود. برای دریافت تصحیحات به‌صورت اینترنتی، داشتن نام کاربری و کلمه عبور از ارائه‌دهنده تصحیحات و داشتن اینترنت در منطقه ضروری می‌باشد. در گیرنده‌های به‌روز، با قرار دادن سیم‌کارت داخل گیرنده این امکان فراهم می‌شود. در برخی گیرنده‌ها، اینترنت مورد نیاز از طریق کنترلر مورد استفاده تامین می‌شود.
• دقت: با استفاده از روش RTK، گیرنده‌های مولتی‌فرکانس مانند توکناو می‌توانند موقعیت را با دقت سانتی‌متری تعیین کنند.
• دریافت تصحیحات با اینترنت: امروزه گیرنده‌های GNSS (از جمله توکناو) قابلیت دریافت تصحیحات از طریق سیم‌کارت یا اینترنت را دارند. برای این کار، اتصال پایدار و پیوسته به اینترنت ضروری است.

در روش‌های سنتی و در مناطق فاقد پوشش اینترنت، تصحیحات باید از ایستگاه بیس زمینی به‌صورت رادیویی دریافت شود. این ایستگاه به‌صورت محلی توسط خود نقشه‌بردار راه‌اندازی می‌شود. در روش‌های نوین این تصحیحات از طریق اینترنت در اختیار کاربر قرار می‌گیرد. شبکه شمیم که توسط اداره ثبت راه‌اندازی شده به عنوان مهم‌ترین شبکه RTK کشور در این لحظه دارای ۲۴۶ ایستگاه در کل کشور، و شبکه شمیم پلاس نیز با ۱۸۰ ایستگاه، ارسال تصحیحات را به کاربران GNSS فراهم می‌کند.

۲. روش‌های تعیین موقعیت GNSS : روش استاتیک (دقت میلی‌متری با پس‌پردازش)

در روش استاتیک، حداقل دو گیرنده GNSS باید به‌صورت همزمان مشاهدات را انجام دهند. این روش برای ایجاد نقاط ماندگار و بنچ‌مارک‌ها مناسب است. برخلاف روش رادیویی، در این روش نیازی به ارتباط بین دو گیرنده نمی‌باشد.

• اساس کار: تشکیل خط مبنا و حل بردار مبنا.
• دقت: با استفاده از روش استاتیک می‌توان به دقت میلی‌متری دست یافت.
• زمان برداشت: زمان برداشت استاتیک به عواملی مانند فاصله تا نقطه معلوم، فاصله نقاط از یکدیگر، نوع گیرنده و شرایط محیطی بستگی دارد. در شبکه‌های زیر ۲۰ کیلومتر، معمولاً $15+1$ دقیقه زمان برداشت لازم است. البته امروزه گیرنده‌های مولتی‌فرکانس مانند توکناو، زمان برداشت استاتیک را به‌طور چشمگیری کاهش داده‌اند.
• پردازش پس از برداشت: پس از برداشت داده‌ها، پردازش در نرم‌افزارهایی مانند LGO، TBC و Leica Infinity انجام می‌شود.
• کاربردها: ایجاد شبکه نقاط کنترل ماندگار یا بنچ‌مارک‌ها، توجیه دوربین‌ها و گسترش نقاط.

۳.روش‌های تعیین موقعیت GNSS : روش PPK (تعیین موقعیت آفلاین با سرعت بالا)

روش (Post-Processed Kinematic) PPK زمانی استفاده می‌شود که منطقه مورد نظر پوشش اینترنت ندارد و تعداد نقاط هم بیشتر است.

• نحوه کار: داده‌ها با یک دستگاه گیرنده Rover برداشت شده و سپس داده‌های راینکس (RINEX) در سامانه شمیم بارگذاری و پردازش می‌شوند. نتایج پردازش به‌صورت PDF قابل دانلود از وب‌سایت شمیم می‌باشد.
• مزایا: مناسب برای مناطق بدون پوشش اینترنت.
• انعطاف‌پذیری: گیرنده‌های توکناو امکان برداشت داده‌ها با روش PPK را فراهم می‌کنند.

نکات مهم در برداشت داده (جلوگیری از Cycle Slip)

برای جلوگیری از بروز خطاهایی مانند جهش فاز (Cycle Slip)، به نکات زیر در هنگام برداشت داده‌ها توجه کنید:

• از سر و ته کردن گیرنده خودداری کنید.
• از خاموش کردن گیرنده بین نقاط خودداری کنید.
• از حمل و انتقال گیرنده در محیط‌های چالشی (مانند نزدیکی دیوار، ساختمان‌های بلند، درختان و دکل‌های برق) خودداری کنید.
• برای پردازش PPK، نقطه اول را به مدت ده دقیقه و نقاط بعدی را حداقل یک دقیقه برداشت کنید.
• زمان برداشت به نوع گیرنده، تعداد ماهواره‌ها، فاصله از ایستگاه مرجع و شرایط محیطی بستگی دارد.

نکته: درمورد برداشت استاتیک و PPK این ویدیو را مشاهده کنید.

جمع‌بندی روش‌های تعیین موقعیت GNSS

با استفاده از روش‌های پیشرفته تعیین موقعیت مانند DGNSS، RTK، استاتیک و PPK، می‌توان به دقت بالاتری در نقشه‌برداری و تعیین موقعیت دست یافت. در گیرنده‌های توکناو، استفاده از تمامی روش‌های گفته‌شده از جمله RTK، استاتیک و PPK و PPP امکان‌پذیر بوده و امکان دسترسی به دقت‌های سانتی‌متری و میلی‌متری برای کاربران فراهم می‌شود. انتخاب ابزار و روش مناسب برای تهیه نقشه یک نکته ضروری برای نقشه‌برداران می‌باشد.

امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد. در مقالات بعدی، به بررسی جزئیات بیشتری از این روش‌ها و کاربردهای آن‌ها خواهیم پرداخت.

درباره اوربیت ژئوماتیک:

شرکت اوربیت ژئوماتیک، مرجع تخصصی تأمین، واردات و پشتیبانی فنی به‌روزترین تجهیزات نقشه‌برداری، فتوگرامتری و گیرنده‌های مولتی‌فرکانس GNSS در ایران است. ما با تکیه بر دانش فنی کارشناسان باسابقه، متعهد به ارائه تجهیزات اصل، آموزش‌های جامع کارگاهی، به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری و خدمات پس از فروش مطمئن و بی‌واسطه به جامعه مهندسی کشور هستیم.

پیشنهاد ویژه:

• برای آشنایی با مشخصات فنی، بررسی قیمت و سفارش جدیدترین گیرنده‌های ایستگاهی توکناو، به صفحه محصولات TOKNAV سر بزنید.
• برای مطالعه جدیدترین مقالات کاربردی، ترفندهای حل مشکلات RTK و آموزش‌های میدانی، از بخش وبلاگ و مقالات تخصصی اوربیت ژئوماتیک دیدن فرمایید.

مشاوره فنی با کارشناسان اوربیت ژئوماتیک: