RTK

Allmänt om RTK

Traditionell RTK-mätning som sker med uppkoppling mot en tillfällig referensstation brukar kallas enkelstations-RTK. Sedan tidigt 2000-tal har tekniken vidareutvecklats till så kallat nätverks-RTK. I många länder finns – eller utvecklas – idag geodetisk infrastruktur med permanent etablerade referensstationer för GNSS-mätning just för att möjliggöra nätverks-RTK-teknik.

RTK är i dagsläget den tillämpade realtidsmetod som har lägst mätosäkerhet, i storleksordningen en till några centimeter, under förutsättning att mottagaren initieras korrekt, det vill säga att periodobekanta fixeras till rätt heltal (så kallad fixlösning). Initialisering tar i normalfallet cirka tio sekunder upp till en minut, beroende på lokala förhållanden. Med ökande avstånd mellan referensstation och rover kommer initialisering att bli svårare och mätosäkerheten att öka. Detsamma gäller vid snabba och stora förändringar i jonosfär eller troposfär.

Även den lokala mätmiljön och användarens genomförande påverkar vilken mätosäkerhet som kan uppnås vid RTK-mätning. Råd och riktlinjer till RTK-användare finns samlade i HMK – GNSS-baserad detaljmätning.

Enkelstations-RTK

Den enklaste formen av RTK-mätning sker med hjälp av två RTK-utrustningar, vilket kallas enkelstations-RTK. Vid enkelstations-RTK ställs en referensmottagare upp över en punkt med känd position och en rover (rörlig mottagare) placeras över de punkter vars position ska bestämmas. Med hjälp av den relativa positioneringen så kombinerar rovern sina egna GNSS-observationer med referensstationens, reducerar felkällorna, och erhåller därefter en position. Detta kräver dock att referensstation och rover samtidigt observerar samma uppsättning GNSS-satelliter, samt att datalänken klarar av att överföra referensstationens position och observationer i tid till rovern.

Nätverks-RTK

Nätverks-RTK är en vidareutveckling av konceptet enkelstations-RTK, med flera permanent etablerade referensstationer som samverkar för att optimera hanteringen av felkällor och ge användaren tillgång till sömlös RTK-mätning med jämförbar kvalitet över ett större täckningsområde. Konceptet innebär att referensstationerna fortlöpande skickar GNSS-observationer till en driftledningscentral, som samlar ögonblicklig information om de felkällor som uppkommer på grund av signalstörningarna i atmosfären, samt klock- och banfel. En särskild nätverks-RTK-programvara användas för att hantera hela kedjan: mottagning av inkommande dataflöden från stationerna, generering av RTK-korrektioner baserat på dessa flöden och slutligen utsändning av skräddarsydda korrektioner till de användare som ansluter till nätverks-RTK-tjänsten.

Den hittills dominerande nätverks-RTK-tekniken kallas VRS eller virtuell referensstation, vilket innebär att driftledningscentralen ”simulerar” en referensstation i närheten av rovern. Data från driftledningscentral till rover överförs i ett standardiserat format för relativ positionering, RTCM. I princip innebär lösningen att samma RTK-utrustning kan användas som vid enkelstations-RTK. VRS-tekniken kräver dock tvåvägskommunikation för att rovern ska kunna rapportera in sin ungefärliga position till driftledningscentralen, och referensstationsdata skräddarsys för den simulerade referensstationen.

För- och nackdelar med nätverks-RTK

Nätverks-RTK har både för- och nackdelar jämfört med enkelstations-RTK.

Några fördelar med nätverks-RTK:

• Metoden kräver endast en RTK-utrustning. Referensstation behöver inte etableras eller kvalitetssäkras av användaren.
• Ger möjlighet till jämnare kvalitet i ett större täckningsområde, till skillnad från enkelstations-RTK där mätosäkerheten ökar signifikant med avståndet till referensstationen.
• Mätning sker direkt i ett enhetligt och modernt referenssystem anpassat för GNSS-mätning; i Sverige SWEREF 99.

Några nackdelar med nätverks-RTK:

• Metoden kräver fungerande mobilt Internet, d.v.s. tvåvägskommunikation, mellan tjänsteleverantör och användare.
• Bristande spårbarhet, eftersom användaren inte har tillgång till fullständig information om beräkningsmetoden.

Användning av nätverks-RTK i Sverige

Lantmäteriet driver Swepos Nätverk-RTK sedan 2004. Utöver Swepos Nätverks-RTK finns även ett antal andra nätverks-RTK-tjänster från Lantmäteriets samarbetspartners som bygger på data från samma referensstationsnät, nämligen stationerna ingående i Swepos-nätet (nytt fönster).

Vid mätning med nätverks-RTK under normala förhållanden är en mätosäkerhet på centimeternivå möjlig att uppnå. Ju närmare en referensstation som rovern befinner sig och ju tätare nätet av referensstationer är, desto bättre kan felkällorna modelleras och mätosäkerheten i användarens position reduceras. Swepos-nätet har ca 35 km mellan referensstationerna i stora delar av Sverige. I fjällvärlden kan avståndet vara upp mot 70 km på enstaka platser och i storstadsregionerna och i vissa områden med stora infrastrukturprojekt är nätet förtätat ner till ca 10 km mellan referensstationerna.

Skattade osäkerhetsvärden för olika avstånd samt råd kring mätmetodik för genomförande av nätverks-RTK-mätning finns i HMK – GNSS-baserad detaljmätning.

Förberedelser för massmarknadstillämpningar

RTK-tekniken används främst för yrkesmässig utövning med avancerade GNSS-mottagare vid geodetisk detaljmätning, maskinstyrning och jordbrukstillämpningar och har några tusen användare i Sverige. Men tekniken utvecklas och det pågår pilotprojekt som studerar användning av RTK-tekniken med enklare GNSS-mottagare i t.ex. mobiltelefoner och för positionering av autonoma fordon och farkoster. För en sådan framtida massmarknad med hundratusentals användare krävs andra tekniker för överföring av korrektioner, än den virtuella referensstationen med skräddarsydda korrektioner för varje användare som idag används. Lantmäteriet deltar tillsammans med andra aktörer i branschen i ett flertal utvecklingsprojekt för att på olika sätt förbereda Nätverks-RTK-tjänsten för sådana massmarknadsstillämpningar. Exempel på projekt är:

• NPAD (nytt fönster)
• Prepare Ships (nytt fönster)
• DINPAS (nytt fönster)