Metoda pomiaru kinetycznego RTK jest jedną z metod różnicowych stosującą poprawkę po przesunięciu fazowym GPS do wyliczenia współrzędnych z "centymetrową" dokładnością. Metody czasu rzeczywistego RTK z inicjalizacją OTT umożliwiają szybkie wyznaczenie położenia centrum fazowego anteny odbiornika z dokładnością 1-2cm.

Metody wyznaczania pozycji w trybie RTK:

1. Jedna stacja referencyjna
   Odbiornik ruchomy wyznacza współrzędne punktu na podstawie sygnałów odebranych przez jego antenę GPS oraz sygnałów z stacji referencyjnej przez antenę modemową lub telefon komórkowy

2. Wiele stacji referencyjnych
   Nad co najmniej dwoma punktami o znanych współrzędnych ustawione są anteny odbiorników GPS pełniących funkcje stacji referencyjnych i wykorzystujących do transmisji różne częstotliwości. Odbiornik ruchomy wyznacza pozycje swojej anteny kolejno w odniesieniu do stacji poprzez zmianę kanału, utrzymując pozycję uśrednioną.
   Możliwe jest także nadawanie danych przez różne stacje referencyjne na jednej częstotliwości z wykorzystaniem do transmisji różnych momentów czasu w epoce pomiarowej.

3. Sieć stacji referencyjnych
   Sieć tworzą co najmniej trzy odbiorniki GPS. Istnieją dwa sposoby uwzględniania danych z sieci stacji referencyjnych przy precyzyjnym wyznaczaniu współrzędnych. Powierzchniowe systemy dystrybucji poprawek RTK. Możliwa jest transmisja przez stacje referencyjne oryginalnych danych z satelitów.

Metoda z jedną stacją
W metodzie tej niezbędne są co najmniej dwa odbiorniki GPS. Jeden odbiornik jest konieczny do wytworzenia stacji referencyjnej (bazowej) GPS, prowadzącej ciągłe obserwacje i wysyłającej dane w formacie RTCM, bądź CMR opracowanym przez firmę Trimble za pomocą radiomodemu lub telefonu komórkowego GSM. Za pomocą radiomodemu transmituje surowe dane do jednego lub więcej odbiorników ruchomych. Komputer polowy (kontroler) pracuje ze stacja ruchomą GPS, wylicza na podstawie danych z punktu referencyjnego i chodzącego pozycję w dowolnym momencie.

ISTOTNE ELEMENTY POMIARU RTK

1. Ustawienie stanowiska (kalibracja systemu)
   Należy ustawić związek między WGS 84 (układem współrzędnych odniesienia GPS), a płaskim układem współrzędnych - lokalnym lub państwowym. Opcja oprogramowania kontrolera definiuje taki związek oraz określa położenie stacji referencyjnej GPS w wybranym układzie współrzędnych (ustanowienie stanowiska). W procesie ustalania tego związku uzyskujemy parametry transformacji, które mogą być wyliczone z danych pochodzących z nowego pomiaru i z danych posiadanych. W zależności od posiadanego kontrolera można wyznaczyć pięcio- lub siedmio- parametrową transformację.
   Metody ustanowienia stanowiska i uzgadniania parametrów transformacji.
   Metoda Punkt Swobodny
   Odbiornik referencyjny ustawiamy w dowolnym punkcie (stanowisko swobodne) i do nawiązania tegoż stanowiska swobodnego możemy wykorzystać nieskończoną liczbę punktów dostosowania o znanych współrzędnych w układzie lokalnym (4-6 punktów). Tworzymy na ich podstawie definicję lokalnego układu współrzędnych. Współrzędne lokalne punktów dostosowania mogą być wprowadzone w trakcie procedury "stanowisko swobodne" a ich współrzędne WGS 84 mogą być wprowadzone zarówno ręcznie jak i pomierzone w terenie. Gdy wprowadzamy odpowiednią liczbę punktów dostosowania zostaną wyliczone metodą najmniejszych kwadratów parametry 5 lub 7 parametrowej transformacji oraz współrzędne punktu referencyjnego.
   Metoda Punkt Znany
   W metodzie Punkt Znany odbiornik referencyjny ustawiamy na punkcie o znanych współrzędnych lokalnych. W identycznej procedurze jak w metodzie Punkt Swobodny uzyskujemy parametry transformacji do układu lokalnego.

2. Inicjalizacja
   Niezbędna na początku wymiaru i ewentualnie re-inicjalizacji w przypadku utraty sygnału czy radiowego czy satelitarnego. Pomiar różnicowy, dane z dwóch odbiorników. Potrzebny dokładny pomiar odległości do każdego z widocznych satelitów. To proces w którym odbiorniki ustalają pełne odłożenia długości fal dla wszystkich satelitów. Tzw. proces "rozwiązania niejednoznaczności" znalezione rozwiązanie jest utrzymywane przez odbiornik i korygowane ze wzglądu na przemieszczanie się odbiornika ruchomego, dlatego przy kolejnych pomiarach odbiornika potrzeba dodać poprawkę przesunięcia fazy. Wymagana jest łączność z 5-cioma lub więcej satelitami wspólnymi dla odbiornika bazowego i chodzącego, po inicjalizacji do pomiaru wystarczają 4 satelity.
   Odbiorniki 2-czestotliwościowe inicjalizują się w kilka sekund, 1-czestotliwościowe w kilka minut.

3. Utrata kontaktu-łączności
   Objawia się w sytuacji utraty kontaktu odbiornika z satelitą powodującego utratę wyliczonej niejednoznaczności.
   Sytuacja krytyczna - gdy odbiornik otrzymuje sygnał od mniej niż 4 satelitów.
   Utratą kontaktu jest również utrata łączności radiowej między odbiornikami. Wtedy konieczna jest re-inicjalizacja systemu.

4. Telemetria
   RTK wymaga łącza radiowego, które przenosi dane z odbiornika referencyjnego do odbiornika ruchomego. Stosowane są radiomodemy i modemy GSM

PRAKTYCZNE WSKAZÓWKI DO POMIARÓW RTK

1. Położenie punktu referencyjnego - punkt referencyjny należy ustawić na otwartej przestrzeni z dobrą widocznością nieba najwyżej jak jest to możliwe na terenie zakresu pomiaru. Jeżeli część nieba będzie dla odbiornika referencyjnego przesłonięta, RTK nie będzie uzyskiwało wydajności.

2. Utrata kontaktu - należy przewidzieć utratę. Przed wejściem w taki obszar powinno pomierzyć się łatwy do zidentyfikowania punkt, który pozwoli na re-inicjalizację (wykonanie pomiaru kontrolnego)

3. Antena - zasięg anteny zależy od lokalnych warunków terenowych, pogody i jej ustawienia. Antena powinna być ustawiona wysoko, na otwartej przestrzeni.

PODSTAWOWE ELEMENTY SYSTEMU

PODSTAWOWE ELEMENTY ZESTAWU UŻYTKOWEGO

• aparaty grupy pojazdów

• zestaw użytkownika

SYSTEMTY SATELITY NEW STAR

• system wprowadzenia na orbitę

• system śledzenia, telemetrii i sterowania

• system kontroli wysokości i prędkości

• blok zasilenia

• system nawigacyjny

• system kontroli reakcji

• system kontroli termicznej

• konstrukcja i mechanizmy

Cechy charakterystyczne orbity satelitów:

• mimośród bliski zeru (orbita prawie kołowa)

• okres obiegu (orbita półsynchroniczna) około 12h

• równomierne cofanie się węzłów wstępujących 6 płaszczyzn orbitalnych

• znikomy wpływ perturbacji od atmosfery.

Sygnał satelity GPS i warunki:

• umożliwia pomiar odebranych sygnałów czasu w czasie realnym z dokładnością większą od 10ns

• umożliwia dokładny pomiar przesunięcia dopplerowskiego, lepszy od 0,1Hz

• umożliwia przesłanie dużej liczby danych

• umożliwia aktywizację nawigacyjną z dobrą dokładnością wzdłuż drogi

• umożliwia korygowanie jonosferycznego opóźnienia grupowego

• zapewnia dobrą dostępność z różnych miejsc

• umożliwia usuwanie interferencji

• umożliwia tolerancję interferencji wielotorowej (odbić)

• zapewnia kompatybilność generowanych sygnałów z innymi systemami kosmicznymi i systemów elektronicznych

• umożliwia uniknięcie odchyleń zakresu pasma częstotliwości od częstotliwości nominalnej.

PODZIAŁ ODBIORNIKÓW GPS W ZALEŻNOŚCI OD PRZEZNACZENIA

1. nawigacyjne - o małej dokładności

2. geodezyjne - dokładne

3. specjalne - o wysokiej dokładności

PODZIAŁ ODBIORNIKÓW GPS Typy:

• wykonujące pomiar kodu odległości

• wykonujące pomiar fali nośnej i kodu odległości

PODZIAŁ METOD POMIAROWYCH Grupy:

• wyznaczanie pozycji pojedynczego punktu (wyznaczenie absolutu)

• różnicowy GPS

• względne wyznaczenie pozycji

Wyznaczenie pozycji pojedynczego punktu
Jest to technika pomiarowa powszechnie stosowana w nawigacji poruszających się obiektów. Mierzony jest tylko kod odległości. Dokładność 16-100m
Różnicowy GPS
Metoda wymaga korzystania z usług stacji referencyjnych przesyłających działającym w jej zasięgu użytkownikom poprawki kodu odległości uwzględnione w procesie pomiarowym. Dokładność od kilku cm do 100m.
Względne wyznaczenie pozycji
Metoda najdokładniejsza. Wymaga zastosowania co najmniej dwóch odbiorników, które mierzą fazę fal nośnych tych samych satelitów w tym samym czasie. Wyznaczone współrzędne są określane względem drugiego punktu, którego współrzędne są przyjmowane za stałe.

Technologią GPS są określane trójwymiarowe współrzędne X,Y,Z punktów w układzie WGS 84 (wysokość w odniesieniu do elipsoidy) Dlatego do transformacji do układu płaskiego x,y wykorzystywane jest odwzorowanie Gaussa-Krugera lub azymutalne stereograficzne - układ "65".

PLANOWANIE POMIARÓW

• wymagana jakość (dokładność) pomiarów jednostkowych

• liczba pomiarów

• warunki obserwacji w miejscu pomiaru

• możliwości techniczne odbiorników

• geometryczne rozkład obserwowanych satelitów względem miejsca obserwacji

WYWIAD TERENOWY

• obejrzenie punktów pomiarowych i określenie warunków obserwowalności satelitów na tych punktach

• wybranie właściwych punktów nawiązania

• przygotowanie zestawienia współrzędnych punktów nawiązania

OKREŚLENIE WARUNKÓW W MIEJSCU POMIARU

• usytuowanie punktu względem terenu

• zasłony naturalne i sztuczne ograniczające kontakt anteny odbiornika z satelitami

• zbiorniki wodne, linie wysokiego napięcia, nadajniki, radary itp.

• warunki meteorologiczne

• rozkład satelitów

CZYNNOŚCI WYKONYWANE PODCZAS POMIARU PUNKTU

• centryczne ustawienie anteny nad punktem i oznaczenie jej wysokości

• połączenie anteny z odbiornikiem i odbiornika ze źródłem zasilania

• uruchomienie odbiornika i odczyt

• zapis odczytu

• zakończenie sesji pomiarowej.

PRZYGOTOWANIE ODBIORNIKA DO ODBIORU

• nazwa punktu

• numer sesji

• numer odbiornika i numer anteny

• data pomiaru

• nazwa kampanii obserwacyjnej

• wysokość anteny

• wpisanie parametrów pomiaru (np. układ współrzędnych, odwzorowanie)

Pomiary na obszarach leśnych stanowią podstawę do:

• ustalenia stanu i uregulowania stosunków prawnych gospodarstwa leśnego

• ustalenia zasobów leśnych w celu racjonalnego zorganizowania gospodarstwa oraz sporządzenia okresowego planu czynności gospodarczej

• podejmowanie niektórych czynności gospodarczych, wynikających z realizacji planu gospodarczego (wyłączenie gruntów pod uprawę rolną, wyznaczanie powierzchni zrębów, zalesień).

WŁAŚCIWOŚCI POMIARÓW LEŚNYCH

1. Poszczególne jednostki administracyjne (nadleśnictwa) mogą składać się z większej liczby kompleksów (działów) otoczonych gruntami nieleśnymi. Wielkość jednego kompleksu waha się w granicach od kilku do kilkunastu tysięcy hektarów. W Polsce wielkie kompleksy leśne (pow. 2000ha) zajmują około 65% powierzchni leśnej.

2. Teren leśny należy uważać za trudy. Trudności te wynikają ze skomplikowanego układu granic, rzeźby, zadrzewienia i zabagnienia.

3. W poszczególnych sytuacjach występuje charakterystyczna dla obszarów leśnych płynność linii konturowych (granic użytków rolnych i drzewostanów)

4. W pomiarach szczegółowych leśnych występuje pewna okresowość, która wynika z charakteru prac urządzeniowo-leśnych, podejmowanych w związku z okresowością sporządzania leśnych planów gospodarczych i która zmusza do trwałego stabilizowania punktów pomiarowych.

5. Z gospodarczego punktu widzenia pomiary leśne nie wymagają dokładności i są w kategorii najniższej (tak jak pomiary rolne).

Podstawowe założenia instrukcji dla pomiarów terenów leśnych:

1. Podstawowym typem osnowy geodezyjnej jest osnowa poligonowa, która może sie składać z ciągów o znacznej długości (do 8km) ze względu na słabe zagęszczenie punktów osnowy podstawowej.

2. W wyjątkowych przy.......(brak w notatkach)

3. Mimo znacznej wielkości leśnych obiektów pomiarowych do pomiaru poligonowej osnowy mogą być używane instrumenty o dokładności małej (około 30").

Rodzaje osnów geodezyjnych i pomiarowych:

1. osnowa dowiązana do sieci triangulacyjnej lub poligonizacji precyzyjnej (osnowy podstawowej)

2. osnowa niezależna, zorientowana według południka magnetycznego

3. poligonowa osnowa pomiarowa niezależna, nawiązana lub zorientowana według południka magnetycznego

4. osnowa pomiarowa liniowa niezależna, zorientowana według południka magnetycznego lub nawiązania.

Ciągi główne (2 klasy)

• ciągi długości do 4km

• 4-8 km

Ciągi osnowy pomiarowej nie mogą przekraczać długości 6km

PROJEKTOWANIE OSNÓW GEODEZYJNYCH

1. Dobrze utrwalone punkty poligonów obwodowych sąsiadujących z granicami mierzonego obiektu zaleca się włączyć do projektowanej osnowy geodezyjnej lub pomiarowej

2. Długości projektowanych ciągów uzależniać od

   1. gęstości ewentualnych punktów nawiązania

   2. wielkości mierzonej powierzchni

   3. trudności wynikających z rzeźby terenu i układu granic

   4. rodzaju dokładności posiadanego sprzętu

3. Zwróć uwagę na uzyskanie dla ciągów osnowy geodezyjnej optymalnych warunków (prostolinijność, utrzymanie kątów w granicach 120^o-240^o oraz kątów nawiązania w granicach 60^o-300^o)

4. Dążąc do zmniejszenia liczby punktów węzłowych, skrócenia ciągów głównych i nadania osnowie bardziej prawidłowego kształtu, można wyłączyć wydłużone części obszaru o powierzchni poniżej 200ha i części te będą mogły być pomierzone za pomocą ciągów osnowy pomiarowej nawiązanej do osnowy geodezyjnej.

5. Punkty należy obierać w miarę możliwości na punktach załamania granic oraz na drogach i liniach oddziałowych, w miejscach nie narażonych na uszkodzenie (zwróć uwagę na trasy, którymi poruszają się samochody i ciągniki wywożące drewno z lasu)

6. Wybierając miejsca na znaki pomiarowe należy zapewnić im dobrą widoczność podczas pomiaru.

Dla punktów osnowy geodezyjnej sporządza się opis:

• miejscowość

• bliższe położenie znaku

• jego numer

• sposób utrwalenia

Oddzielne szkice sytuacyjne wykonać należy tylko dla punktów węzłowych.
Instrukcja leśna wyróżnia stopnie:

• teren łatwy (otwarty, równy lub lekko falisty, albo lesisty bez podszycia i runa leśnego),

• teren średni (pagórkowaty, lesisty z podszyciem, albo błotnisty o średniej wysokości runa leśnego)

• teren trudny (górzysty, lesisty o gęstym podszycie, albo bagienny o wysokim runie leśnym)

POMIARY WYSOKOŚCIOWE ORAZ SYTUACYJNO-WYSOKOŚCIOWE W ZASTOSOWANIU DLA POTRZEB LEŚNICTWA

Opracowanie rzeźby terenu w celu sporządzenia mapy warstwic jest niezbędne przy projektowaniu podziału powierzchniowego sieci dróg, kolejek leśnych oraz planowaniu zabiegów gospodarczych. Na mapach warstwicowych opierać się będą również projekty regulacji potoków, melioracji, budowy zakładów przemysłu drzewnego, małych mostów, przepustów.

Pomiar wysokościowy tras leśnych obejmuje:

1. Niwelacja reperów, trasy
Las to teren kategorii D, niwelacja "klasy o dokładności +/- 15mm na 1km ciągu"
2. Możność wykorzystania fotoszkiców i fotomap do celów urządzeniowo-leśnych (taksacji i inwentaryzacji zasobów leśnych). W zakresie tych zadań zdjęcie fotogrametryczne nie zastępuje normalnych czynności taksatora, lecz poprawia i uzupełnia jego pracę w terenie.
3. Zdjęcia lotnicze mogą stanowić podstawowy materiał do przeprowadzenia inwentaryzacji klęsk spowodowanych przez pożary, wiatrowały, śniegowały, gradacje owadów itp., do okresowej rejestracji zmian zachodzących w poszczególnych drzewostanach, do systematycznych badań nad rozwojem tych drzewostanów i celowością podejmowanych zabiegów hodowlanych.
4. Możność wykorzystania zdjęć lotniczych do projektowania osad leśnych, tras kolejek i dróg leśnych, gospodarstw rybnych
5. Najwięcej jednak korzyści można osiągnąć w toku wykonywania prac urządzeniowo-leśnych, obejmujących czynności geodezyjne i taksacyjno-leśne.

Przy opracowywaniu zdjęć fotogrametrycznych dla potrzeb leśnictwa mają znaczenie:
1) Pojedyncze zdjęcia lotnicze ( jako materiał szkicowy ułatwiający projektowanie podziału powierzchniowego i sieci drogowej oraz umożliwiające określenie niektórych elementów taksacji leśnej).
2) Pojedyncze zdjęcia przetworzone oraz fotomapy.
3) Stereogramy w zakresie zadań geodezyjnych i taksacyjnych.

Rodzaje map leśnych:
-gospodarcze
-przeglądowe
-drzewostanowe
-siedliskowe
-inne: pierworys map, mapy cięć i zalesień.
Pierworys
Stanowi podstawę do sporządzenia leśnej mapy gospodarczej, przedstawiony w skali 1:5000, zawiera następujące szczegóły o charakterze stałym: granice, podział powierzchniowy, drogi publiczne, zabudowania, wody i użytki rolne.

Leśna mapa gospodarcza
Powstaje przez uzupełnienie pierworysu szczegółami o charakterze leśnym. Jest podstawowym materiałem do planowania czynności gospodarczych. Podaje się na nich numerację oddziałów, oznaczenia literowe konturów (drzewostanów, użytków rolnych, nieużytków itp.), powierzchnie oddziałów, linii oddziałowych, dróg, rowów oraz pozostałych szczegółów wypełniających oddziałów.

Mapa przeglądowa
W skali 1:20 000 lub 1:25 000. Podaje obok szczegółów sytuacyjnych zwięzłą charakterystykę użytków leśnych oraz ułatwia administracji leśnej orientowanie się w terenie.
Mapy przeglądowe powinny zawierać następujące dane:
-granice obiektu i wszystkie szczegóły sytuacji wewnętrznej
-numerację oddziałów i wyłączonych powierzchni konturowych
-numerację znaków granicznych w punktach charakterystycznych
-strzałkę N-S
-opis gruntów przyległych
-nazwy uroczysk
-podziałkę liniową
-wykaz znaków umownych
-orientacyjną mapkę sytuacyjną wzajemnego położenia kompleksów leśnych danego nadleśnictwa (1:100 000 lub 1:200 000) oraz napis główny.

Praktyczne wykorzystanie pomiarów GPS w leśnictwie
-pomiar obiektów poligonowych, linowych i punktowych niewymagających „dużej” precyzji – wszystkie działy gospodarki leśnej (ochrona lasu, hodowla, użytkowanie, selekcja, nasiennictwo, łowiectwo, ochrona przeciw pożarowa)
-nawigowanie „po trasie i na punkt”
-wyznaczanie pozycji – identyfikacja obiektów w terenie
-prace urządzeniowe i inwentaryzacyjne.

Sprzęt wykorzystywany w lesie
-proste odbiorniki jednoczęstotliwościowe (w formie kart rozszerzeń lub modułów komunikujących się bezprzewodowo do notebooków, odbiorniki zintegrowane)
-specjalizowane jednoczęstotliwościowe odbiorniki GPS
-odbiorniki dwuczęstotliwościowe
-odbiorniki RTK.

Oprogramowanie
-ArcPad 7
-mLASinżynier
-Farm Site Mate
-ArcGis 9.1
-oprogramowanie dedykowane i udostępniane przez producentów sprzętu np. MobileMapper Office (Thales), Pathfinder Office (Trimble), GIS DATA pro.

Podsumowanie:
Polepszenie dokładności pomiarów
-w teren ruszamy po zaplanowaniu czasu misji pomiarowej
-włączamy odbiornik w miarę możliwości w terenie otwartym
-sprawdzamy jakość sygnału tzw. „fix”
-obiekty powierzchniowe i liniowe mierzymy wykonując pomiar ciągły z interwałem np. 2 sekundy, umożliwi to późniejszą generalizację i eliminację błędów grubych spowodowanych np. chwilowym zanikiem sygnału lub zniekształceniem
-podczas pomiaru orientujemy antenę odbiornika tak aby był widoczny horyzont południowy.