معرفی روش RTK در برداشت با جی پی اس و دقت این روش و جزئیات دیگر

[Reza-MSR]

در اواسط دهه 90 سازندگان GPS روش كینماتیك آنی (RTK) را ارائه نمودند كه با استفاده از آن می توان به صورت آنی به دقتهای مورد نظر در نقشه برداری دست یافت. در این روش کاربر برای تعیین موقعیت به طور معمول نیاز به یك ایستگاه مرجع در فاصله حداکثر 10 كیلومتری دارد تا بتواند به دقت سانتیمتری در تعیین موقعیت دست یابد.

از موارد استفاده از این روش میتوان به تعیین موقعیت با دقت بالا جهت سیستم های ناوبری ، راهنمایی ماشین های اتوماتیک ، هواپیماهای بدون سرنشین ، عملیات دریایی مانند لایروبی و بروزرسانی نقشه های بزرگ مقیاس اشاره کرد.

به طور کلی RTK فرایندی است که در آن تصحیحات سیگنال GPS بصورت آنی(real-time )از یک ایستگاه گیرنده مرجع با موقعیت معلوم برای یک یا چند گیرنده متحرک مخابره می شود. بدین معنا كه با استفاده از مشاهدات كوتاه مدت امكان تعیین موقعیت دینامك (تعیین موقعیت در حال حركت بین ایستگاهها) فراهم شده و با استفاده از سیگنالهای فاز حامل (carrier code) فورا موقعیت مكانی ایستگاه سیار باصحت سانتیمتری تعیین می گردد.

در حقیقت در روش RTK با استفاده از یک گیرنده ثابت GPS (به نام Base) که بر روی یک ایستگاه با مختصات معلوم مستقر شده است، خطاهای مشاهدات آشکار سازی شده و از طریق یک آنتن رادیویی به گیرنده های متحرک(Rover) ارسال می شوند و آن گیرنده ها با اعمال تصحیحات به مشاهدات خود موقعیت دقیق محل خود را مشخص می نمایند.

به عبارت دیگر سیستم RTK شبیه تصحیح تفاضلی است با این تفاوت كه این متد از یك ایستگاه مرجع محلی(base) استفاده می كند كه تصحیحاتی با دقت بسیار زیاد را از طریق ارتباطات رادیویی به گیرنده سیار (rover) مخابره می نماید. بنابراین فاصله و دید مستقیم base نسبت به rover مهمترین پارامتر قابل توجه در این روش می باشد که محدودیتهایی را نیز درهنگام استفاده از آن به وجود می آورد، به این معنا که با افزایش فاصله ایستگاه سیار از ثابت صحت تعیین موقعیت سیر نزولی خواهد داشت و این کاهش به دلیل یکسان نبودن مدل خطاهای یونسفریک و تروپوسفریک در مناطق مختلف و تاثیرات سیستماتیک برافمریدها می باشد..درحقیقت وجود محدودیتهایی چون فاصله بین ایستگاههای ثابت و متحرک، و میرا بودن امواج رادیویی منجر به نامطلوب بودن صحت در فواصل دورتر و افزایش زمان و هزینه انجام عملیات می گردد.

راه حلی كه امروزه در بسیاری از كشورها جهت حل این مشكلات مورد استفاده قرار می گیرد استفاده از چندین ایستگاه مرجع و درحقیقت ایجاد یك شبكه ملی یا منطقه ای است كه اطلاعات RTK را ارسال می كند و در نتیجه تنها با استفاده از یك گیرنده GPS می توان به دقت سانتیمتری به صورت آنی دست یافت. دراین روش که اصلاحا Network RTK نامیده می شوند(در مقابل حالت اول كه SingleBase RTK خوانده می شود)ایستگاه مجهول برای تعیین موقعیت می تواند از یك یا چند ایستگاه معلوم(مرجع) موجود استفاده كند. افزایش تعداد ایستگاههای مرجع سبب بهبود شرایط سرشكنی خطاهای مشاهداتی و دستیابی به نتایج دقیق تر می گردد. درحقیقت علت تاكید بر روش RTK شبكه ای آن است كه می تواند تنها با یك نیروی انسانی به كار گرفته شود و به صحت بهتر از 3 سانتیمتر دست یابد.

از لحاظ زیرساختاری مهمترین بخش در راه اندازی شبكه RTK ایجاد ایستگاههای دائمی GPS است. این ایستگاهها می بایست دارای GPS دوفركانسه، كامپیوتر، تجهیزات لینك اطلاعاتی با مركز كنترل محاسبات و سیستم تامین انرژی باشند. فاصله بین ایستگاههای شبكه نباید از 20 كیلومتر بیشتر باشد و برای برآورده كردن این امر نسبت به شبكه های DGPS تعداد ایستگاههای بسیار بیشتری مورد نیاز است. ضمنا نگهداری از این ایستگاهها یكی از مسائل مهمی است كه باید به طور مستمر مورد توجه قرار داشته باشد. بخش مهم دیگر سیستم ارتباطی بسیار قوی برای شبكه است كه می بایست به طور دائم میان كاربر و ایستگاه مركزی از یک سو، و ایستگاه دائمی با مركزی از سوی دیگر، به صورت دو طرفه وجود داشته باشد که این ارتباط می تواند از طریق امواج رادیویی، تلفن موبایل یا اینترنت انجام گیرد.

اگرچه به نظر می رسد که ایجاد زیرساختار مورد نیاز و راه اندازی شبكه RTK در ابتدای امر مستلزم صرف هزینه نسبتا بالایی می باشد اما در عمل در دراز مدت نه­ تنها مقرون به صرفه است بلكه صحت و سرعت تعیین موقعیت را نیز افزایش می دهد. به عبارت دیگر ایجاد یك شبكه ملی (یامنطقه ای)در یك كشور (با شهر)از این لحاظ مقرون به صرفه و مفید است كه با یكبار صرف هزینه، این شبكه تا مدتها و به دفعات برای كاربردهای مختلف قابل استفاده خواهد بود.