PPK – Post-processingové kinematické určování polohy v geodézii

Definice

Post-Processed Kinematic (PPK) je pokročilá GNSS metoda určování polohy, která poskytuje centimetrickou přesnost zaznamenáváním syrových satelitních dat současně na pevné základnové stanici a na pohybujícím se roveru (například dron, geodetická tyč nebo vozidlo). Po skončení terénních prací jsou tyto datové sady sloučeny a zpracovány ve specializovaném softwaru, který opravuje GNSS chyby, což vede k vysoce přesným pozicím pro mapování a měření. Na rozdíl od RTK nevyžaduje PPK během sběru dat propojení v reálném čase, a proto umožňuje spolehlivé vysoce přesné výsledky i v odlehlých nebo stíněných oblastech.

Jak PPK funguje

PPK je založen na diferenciálním určování polohy GNSS. Základnový i rover přijímač zaznamenávají syrové observace – měření pseudovzdálenosti a nosné vlny – z více satelitních systémů (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou). Při následném zpracování jsou data z roveru opravena pomocí známé polohy základny, čímž se eliminují sdílené chyby jako zpoždění v atmosféře a nepřesnosti v drahách družic.

Hlavní kroky:

• Záznam syrových dat: Oba přijímače zaznamenávají všechna satelitní data během měření.
• Synchronizace: Po skončení měření jsou logy importovány do PPK softwaru pro zarovnání epoch a událostí (např. spouštěče fotoaparátu dronu).
• Aplikace korekcí: Software vypočítá korekce na základě známých souřadnic základny a aplikuje je na data z roveru.
• Řešení nejednoznačností: Řeší se nejednoznačnosti nosné vlny, což umožňuje centimetrickou přesnost.
• Výstup: Opravené pozice jsou exportovány pro použití při mapování, fotogrammetrii nebo GIS.

Flexibilita PPK umožňuje opakované zpracování s novými referenčními daty nebo vylepšenými algoritmy, což zajišťuje dlouhodobou hodnotu dat.

Pracovní postup měření metodou PPK

1. Příprava: Ověřte, že základnový i rover přijímač podporují záznam syrových GNSS dat. Synchronizujte hodiny a u dronů zajistěte přesný záznam událostí spouštěče kamery.
2. Sběr dat: Umístěte základnovou stanici na známé místo s volným výhledem na oblohu. Rover provádí měření dle potřeby, zaznamenává syrová GNSS data a (při leteckém mapování) přesné časy pořízení snímků.
3. Získání referenčních dat: Použijte vlastní základnu nebo stáhněte data z CORS stanice pro časové okno měření, pokud jsou dostupná a kompatibilní.
4. Následné zpracování: Importujte data ze základny i roveru do PPK softwaru, slaďte epochy a události a nastavte parametry zpracování (využívané konstelace, délka základny, řešení nejednoznačností).
5. Integrace: Exportujte opravené pozice pro použití ve fotogrammetrii, mapování nebo geodetickém softwaru. Pokud je to možné, ověřte výsledky na pozemních kontrolních bodech nebo kontrolních místech.

PPK vs. RTK: Hlavní rozdíly

Klíčové pojmy a termíny

• GNSS: Satelitní systémy poskytující globální určování polohy (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou).
• Základnová stanice: Pevný GNSS přijímač na známé pozici, zaznamenává referenční data.
• Rover: Mobilní GNSS přijímač (dron, tyč, vozidlo).
• RINEX: Standardní formát pro syrová GNSS data (.obs pro pozorování, .nav pro navigaci).
• Époka: Časově označená sada měření ze satelitů.
• Řešení nejednoznačností: Určení celého počtu cyklů nosné vlny pro dosažení centimetrické přesnosti.
• Základna: Vzdálenost mezi základnou a roverem (kratší znamená vyšší přesnost).
• Multipath: Odrazy signálu způsobující GNSS chyby.
• Pozemní kontrolní body (GCPs): Geodeticky zaměřené body pro ověření nebo kalibraci mapovacích výsledků.

Příklady využití

• Dronová fotogrammetrie: PPK přesně geotaguje snímky, snižuje závislost na GCPs a urychluje mapovací postupy.
• Topografická a hraniční měření: Umožňuje přesné právní nebo inženýrské mapy i v odlehlých či zakrytých oblastech.
• Precizní zemědělství: Přesně mapuje hranice polí a infrastrukturu pro autonomní techniku.
• Stavebnictví a těžba: Podporuje tvorbu modelů stavenišť, objemové výpočty a dokumentaci tam, kde může selhat spojení v reálném čase.
• Hydrografie: Georeferencuje data z echolotů nebo LiDARu na vodních plochách pro batymetrická mapování.
• Validace autonomních vozidel: Poskytuje referenční trajektorie pro testování a kalibraci navigačních systémů.

Požadavky na PPK data a typy souborů

Zajistěte, aby všechna data:

• Byla ve vzájemně kompatibilních formátech a časových systémech,
• Pokrývala stejné časové období,
• Odpovídala použitým satelitním konstelacím a frekvencím.

Vybavení, hardware a software

• Přijímače: Musí podporovat záznam syrových dat (doporučeno vícefrekvenční a vícesystémové); příklady: Emlid Reach RS3, DJI D-RTK 2, ArduSimple simpleRTK2B.
• Drony: Geodetické UAV (DJI Phantom 4 RTK, Matrice 350 RTK, Mavic 3 Enterprise) s GNSS modulem a hot shoe pro záznam událostí kamery.
• Úložiště: Dostatečná kapacita paměti na palubě, aby nedošlo ke ztrátě dat.
• Zpracovatelský software: Oblíbené možnosti zahrnují RTKLIB (open-source), Emlid Studio, Propeller PPK, DJI Terra a Hydromagic.
• Fotogrammetrické programy: Agisoft Metashape, Pix4D, DJI Terra a další přijímají PPK-korektní pozice pro přesné mapování.

Shrnutí

PPK je klíčovým nástrojem pro moderní, vysoce přesné GNSS měření. Díky oddělení přesné korekce polohy od komunikace v reálném čase umožňuje profesionálům spolehlivě mapovat a sbírat data v jakémkoli prostředí. Jeho flexibilita, auditovatelnost a schopnost dodávat výsledky na úrovni centimetrů z něj činí preferovanou volbu pro dronové mapování, pozemní měření i vědecký výzkum.

Další zdroje

• Emlid – Co je PPK?
• National Geodetic Survey – CORS Network
• RTKLIB Dokumentace

Pro podrobné seznámení s pracovními postupy PPK, návody k softwaru a recenzemi hardwaru kontaktujte náš tým nebo si domluvte živou ukázku.