Wytyczne dotyczące pomiaru kontrolnych znaków pomiarowych : Jak ich używać w metodzie RTK i gromadzeniu danych PPK

Niezależnie od tego, czy jesteś doświadczonym geodetą, czy dopiero zaczynasz swój pierwszy projekt pomiarowy GNSS, prawdopodobnie słyszałeś o terminie "znaki pomiarowe". Zazwyczaj są one oznaczone betonowym słupkiem z centrycznie zatopioną rurką stalową, lub posiadają grawerowana stalową głowice z oznaczonym środkiem oraz opisem. Używając terminu znaki pomiarowe najczęściej mamy na myśli punkty należące do Państwowej Sieci Osnowy Geodezyjnej. 

Czym jest Osnowa Geodezyjna ?

Jest to zbiór punktów, które mają położenie wyznaczone w państwowym systemie odniesień przestrzennych, na których wyznaczono wielkości fizyczne charakterystyczne dla danego jej rodzaju oraz błąd ich wyznaczenia. Osnowy geodezyjne realizują fizycznie przyjęty układ współrzędnych, czyli tworzą układ odniesienia dla prac geodezyjnych i kartograficznych. Inaczej – punkty osnowy geodezyjnej pełnią rolę nawiązania dla wszystkich robót geodezyjnych, których wynikiem są współrzędne określone w państwowym układzie współrzędnych.

Punkty osnowy mają niepowtarzalne numery, posiadają opisy topograficzne, zostały oznaczone w terenie znakami geodezyjnymi a ich dane zostały umieszczone w Państwowym Zasobie Geodezyjnym i Kartograficznym.

Ze względu na dokładność oraz sposób jej zakładania osnowę geodezyjną dzieli się na:

1.    osnowę podstawową fundamentalną – stanowią ją punkty wyznaczone w sieciach o najwyższej dokładności, które przenoszą na obszar kraju geodezyjny układ odniesienia i układ wysokości
2.    osnowę podstawową bazową – stanowią ją punkty wyznaczone w sieciach o najwyższej dokładności realizujące przyjęte układy odniesienia, i które są rozmieszczone równomiernie na terenie Polski
3.    osnowę szczegółową – stanowią ją punkty wyznaczone w sieciach będących rozwinięciem podstawowej osnowy geodezyjnej, a stopień ich zagęszczenia jest uzależniony od stopnia zurbanizowania terenu.

Współrzędne punktów podstawowej oraz szczegółowej osnowy geodezyjnej wyznacza się w obowiązującej realizacji geodezyjnego europejskiego ziemskiego systemu odniesienia ETRS89.

Ze względu na cechę określającą znaczenie osnowy w pracach geodezyjnych i kartograficznych, kolejność włączania punktów do wyrównywania osnowę dzieli się na 3 klasy. Podstawowym kryterium włączenia punktów osnowy do odpowiedniej klasy jest dokładność wyznaczenia współrzędnych (X, Y, H) punktu w państwowym systemie odniesień przestrzennych charakteryzująca się wartością błędu średniego wyznaczenia:

•          klasę 1. stanowi osnowa podstawowa fundamentalna
•          klasę 2. stanowi osnowa podstawowa bazowa
•          klasę 3. stanowi osnowa szczegółowa.

Osnowy geodezyjne, ze względu na wykorzystanie do konkretnych pomiarów geodezyjnych oraz sposób przedstawienia wzajemnego położenia punktów, dzielą się na:

•          osnowę poziomą (podstawową fundamentalną, bazową oraz szczegółową), w której określone jest wzajemne poziome położenie punktów na powierzchni, bez uwzględnienia różnic wysokości,
•          osnowę wysokościową (podstawową fundamentalną, bazową oraz szczegółową), w której określono wysokość punktów względem poziomu odniesienia,
•          osnowę dwufunkcyjną, której punkty maja znane położenie i wysokość, a więc spełniają równocześnie funkcje punktów osnowy poziomej i wysokościowej.

Dane dotyczące położenia tych punktów oraz ich dokładne współrzędne i wysokości przechowywane i udostępniane są komercyjnie przez Powiatowe Ośrodki Dokumentacji Geodezyjnej.

Współrzędne X; Y punktów osnowy udostępniane są głównie w obowiązującym na terenie Polski układzie współrzędnych płaskich prostokątnych o nazwie „Układ współrzędnych 2000- PL-2000” Oznaczony w nomenklaturze kodów EPSG Geodetic Parameter set:

• Układ współrzędnych 2000 (strefa V) – EPSG:2176
• Układ współrzędnych 2000 (strefa VI) – EPSG2177
• Układ współrzędnych 2000 (strefa VII) – EPSG:2178
• Układ współrzędnych 2000 (strefa VIII) – EPSG:2179

Układ dzieli się na strefy IV strefy odpowiadające poszczególnym długościom geograficznym, jak na załączonym rysunku:

 Natomiast układ wysokościowy H  – układ, który tworzą wysokości normalne, odniesione do średniego poziomu morza

Obowiązujący w Polsce układ PL-EVRF2007-NH z poziomem odniesienia w Amsterdamie jedynym oficjalnie obowiązującym od 1 stycznia 2020. Układ wysokości PL-KRON86-NH obowiązywał do 31 grudnia 2019, a układy PL-KRON60-NH, Amsterdam '55, Triest oraz lokalne przestały obowiązywać z dniem 31 grudnia 2009, jednak w zasobach ośrodków geodezyjnych są nadal przechowywane i są używane przez geodetów jako obligatoryjne do czasu przejścia na jednolity układ odniesienia.

Do czego służą znaki pomiarowe

Podczas zbierania danych za pomocą dwóch odbiorników RTK należy skonfigurować jeden z nich jako bazowy - BASE a drugi jako ROVER. Kluczowe jest zastosowanie dokładnych współrzędnych stacji bazowej w celu zebrania wiarygodnych danych, ponieważ współrzędne pozyskane odbiornikiem w trybie ROVER będą obarczone błędami pomiaru wynikającymi z samej technologii GNSS ale również błędem położenia stacji bazowej pełniącej role punktu odniesienia.
Ponieważ wspomniane współrzędne znaków pomiarowych -OSNOWY są znane a ich położenie ściśle określone to właśnie ich używa się do stosowania jako lokalizację stacji bazowej oraz do wykonywania kontroli pracy odbiornika w połączeniu NTRIP CASTER.

Możesz zobaczyć więcej jak to wygląda w praktyce w naszym poradniku video:

Kiedy będziesz już w posiadaniu współrzędnych znaku pomiarowego | OSNOWY (otrzymasz je w układzie „PL-2000”) należy dokonać ich transformacji do układu w którym pracuje aplikacja ReachView czyli WGS84 | EPSG4326 używając np darmowej aplikacji QGIS
Otrzymane wysokości również należy przeliczyć miedzy „geoidą a elipsoidą”  stosując np komercyjną aplikację:  http://www.numerus.net.pl/h2h.html

Jeśli nie jesteś geodetą i nie posiadasz odpowiednich narzędzi aby samodzielnie "przenieść" wysokość z Reperu (Punktu osnowy wysokościowej) - wykupując dane w PODGiK (Powiatowy Osrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej) staraj się wybierać punkty osnowy dwufunkcyjnej, której punkty maja znane położenie i wysokość, a więc spełniają równocześnie funkcje punktów osnowy poziomej i wysokościowe

Posiadając już współrzędne osnowy przeliczone na układ WGS84, możemy przystąpić do wykonywania pomiarów.

Rozpoczynamy od precyzyjnego umieszczenia BAZY nad punktem osnowy, następnie ręcznie wprowadzamy jego współrzędne w układzie WGS84.

Oto przewodnik wideo, jak prawidłowo umieścić bazę RTK nad znanym punktem:

Podwójna kontrola współrzędnych za pomocą PPP

Współrzędne punktów na całym świecie przez cały czas zmieniają się z powodu ruchu ziemi. W przeciwieństwie do Continuously Operating Reference Stations (CORS) (stale działających stacji referencyjnych)  znaki pomiarowe nie zbierają stale zaktualizowanych danych z satelitów. Dlatego współrzędne w arkuszach danych mogą nie być całkowicie dokładne, jeśli nie zostały ostatnio zaktualizowane. 

Aby uzyskać najdokładniejsze współrzędne, użyj usługi Precise Point Positioning (PPP) (Precyzyjne Pozycjonowanie Punktów) w końcowym przetwarzaniu danych. Istnieje wiele bezpłatnych serwisów online do wykonywania PPP. Możesz sprawdzić stronę Precise Point Positioning Software Center lub poszukać takiej, która bardziej Ci odpowiada. Wszystko, czego potrzebujesz, to jeden z takich serwisów oraz Twój plik dziennika RINEX z bazy. 

Zawsze dokładnie sprawdzaj współrzędne znaku pomiarowego, aby upewnić się, że zebrane dane są wiarygodne i dokładne. Zwłaszcza, jeśli projekt wymaga bezwzględnej dokładności.

Podsumowanie

Zastanów się wcześniej, jak dokładnych wyników ostatecznych potrzebujesz. Znaki pomiarowe działają zarówno dla RTK, jak i PPK. Użycie znaków pomiarowych w zbieraniu danych sprawia, że są one dokładniejsze w stosunku do obowiązującego państwowego układu współrzędnych. Pamiętaj ze Twoje współrzędne zamierzone odbiornikiem ROVER będą miały dokładność zgodną z dokładnością położenia wybranego przez Ciebie punktu odniesienia.