2018年03月24日

スタティック測量へ挑戦

このプロジェクトとは別の話ですが、市の委託業務で2級基準点測量を請負い、国土地理院の技術的助言と日本測量協会の成果検定を受け、無事年度末の納品が終わりました。この業務はGNSS測量のスタティック観測を用いた仕様で、もちろん測量作業規定に適合する作業手順で行う必要があります。使用するGNSS測量機も機械検定を受けたものでなければなりません。
ついては機械はレンタルです。(基線解析も平均計算もレンタル)
入間市の基準点網図を完成させるためには、与点は入間市設置の1級基準点でなければなりません。(と思います)しかし
国土地理院の助言の中に「電子基準点を与点とした2級基準点の設置が可能になりました」とあります。
数年前作業規定の改定で可能になったのですが、今回の市の委託は今までやってきた市設置の基準点との整合を第一と考えて、市設置の1級基準点を与点とする事としているのだと思います。
さて、今日のタイトルですがそのことと関係ある電子基準点を与点としたスタティック測量にチャレンジしました。
勿論、RTK同様ローコストで行える事が前提です。
これができればRTK基準局の位置精度が増し、移動局の位置精度が結果として増すことになります。
FIXしたRTK観測結果は基準局位置精度が移動局の位置精度に平行移動するのです。
ですから基準局の位置は正確でなければなりません。
現時点では、測量業務用受信機でVRS方式での単点観測値を基準局の位置座標として仮設定しています。(これでも2~3cm程度の精度はあるので十分だとは思いますが)
このRTKプロジェクトを普及させるためにはだれでもローコストでRTK基準局の位置決めができなければなりません。
VRSができなくとも正確な基準局の位置を知る方法が必要なのです。(TSで基準点を回して、屋根の上を観測するような真似(ど測量?)はしたくありません)
そこで電子基準点を利用したスタティック測量によって基準局の位置が判れば素晴らしい。
実はRTKLIBで電子基準点を与点としたスタティック測量ができるのです。
RTKLIBのなかにあるRTKPOSTをつかいます。電子基準点を与点としてスタティック測量で基準局を再測量するのです。
RTKPOST.PNG

RTKLIBのすばらしさに驚きを隠せません。こんなに何でも出来てフリーソフトなのです。
フリーソフトでも信頼性は抜群です。世界のRTK関係者が使っています。
一方既知となる点(電子基準点)は日々の観測データー、航法データーが国土地理院からRINEX形式で公開されています。
各方面の研究者(地球物理学者が多いのでは?)がこのデーターを使っています。
今回のプロジェクトもこの電子基準点データーを利用します。
地理院から得られるデーターはRINEX形式というものですが、GNSS受信機各社の受信機からoutputされるデーターの形式はバラバラなのでRINEX形式に変換する必要があります。
RTKLIBにはその変換ソフトRTKCONV(RTKコンバーター)も備えているからビックリです。
RTKCONV.PNG

まずはU-bloXの受信機を起動させ1時間以上観測します。
RTK基準局として設置完了しているので室内のPCをそのまま稼働させるだけす。
電子基準点データーは1時間単位(〇〇時0分から〇〇時59分30秒)でのデーター取得ですので受信機の観測時間もそのサイクル(以上=少し前から少し後まで)で行います。
そのデーターをRINEX形式にコンバートします。
RTKCONVに入力すればRINEX形式のobsデーター(観測記録)とnav(航法記録)変換されます。
こればRTKの基準局を観測していますが、求めたい位置データーなのでROVER(移動局)データーですのでお間違え無いように
RTKCONV メニュウ画面.PNG

今度は電子基準点のデーターを国土地理院のHPからダウンロードします。
地理院基準点位置画面.PNG

データー入手には登録が必要ですが誰でも簡単にできます。
ダウンロード画面.PNG

観測記録(obs)と航法記録(nav)をダウンロードします。

RINEXに変換したRoverデーター(RTK基準局の観測データーobsファイル)とダウンロードした電子基準点RINEXしたデーターをRTKPOSTに入力します。
(注意)Roverの観測時間帯と電子基準点でダウンロードする観測時間帯は当然同じ時間帯(同じ時間帯を含む)でなければなりません。
RTKPOSTメニュウ画面.PNG

Executeすると測位計算します。
計算設定はいろいろありますが詳しくは省略します。
RTKPOSTにもPlot画面があるので測位結果を画面で確認します。
Rover(今回はRTK基準局)の観測結果全てがプロットされています。
下の枠外にFIX率60%と出ています。
結果プロット.PNG

1グリット=50cmで表示
表示を切り替えFIX解だけをプロットさせます。
1グリット=5mmで表示
数点明らかにミスFIXしていますがそれ以外は5mm以内に集中した塊が時間の経過とともに2〜3p移動しています。
ミスFIX点以外のFIX点は観測時間内(2時間)で2~3p移動しているのでどれが正解なのかは分りません。
FIX結果.PNG

View画面を押すと測位結果が数字で表示されてきます。
RTKpostのoutput設定で緯度、経度を度分秒表示にしています。
FIX数値.PNG

結果の検証は次回にします。
速報=数o精度の塊が2〜3p程度 時間経過と共に移動 
ミスFIXの原因はViewでおかしな数値が出ている時間帯をみて、その時間帯の衛星の位置を見ればどの衛星がミスFIXの原因か判るのではと思います。
多分、南東方向に一本電柱があるのでその電柱によるマルチパスがミスFIXの原因のような気がしますが?
RTK測位をする際、マルチパスが少しでもあるとRTKLIBは最初から計算のやり直しをするそうです。だからなかなかFIX解が得られません。当初、移動局側は畑のど真ん中で観測しているのに30分以上たってもFIXしなかった理由は、基準局側(事務所屋根の上)に問題があったからでした。






posted by Y-NAMISOKU at 19:07| Comment(0) | プロジェクト

2018年03月18日

既知点でRTKプロジェクト実証実験(その1)

3月17日(土)位置が既知の基準点 
入間市設置の1級基準点=NO.138 
B=35°48′56.4156″ L=139°21′01.1477″
世界測地2011平面直角座標(\系) 
X=−20342.939 Y=−43647.291
にRTKプロジェクト移動局(アンテナ+受信機+PC+RTKLIB)=移動局総額=¥120,000を設置して観測した結果を報告しましす。
観測場所の状況は畑で天空は完全に開けていて障害物の一切ない絶好の条件
観測開始からFIXするまでの約1分30秒
観測開始前のRTKNAVI
1.jpg

FIXした時のRTKNAVI
2.jpg

Ratio4〜7でFIX状態 
その後FL0AT状態に戻ることなく2分程度でRatioは70程度まで上昇したので観測をストップしました。
3.jpg

観測状況を記録するためPCのデスクトップ画面を画像保存
その場で国土地理院HPで緯度、経度を平面直角座標値に換算して座標値を比較しました。
座標値比較.jpg

その結果 X方向格差=−0.031m Y方向格差=+0.009m
約¥12万の設備で世界測地座標成果が得られました。
2〜3百萬は掛かるVRS方式の測量設備で得られる成果と同程度の成果が10分の1以上の廉価で実現した訳です。もちろん使い勝手はまだまだ問題はあります。
しかしプロジェクトの目的、10分の1のコストでRTKが実現可能です。
プロジェクトは順調に進んでいます。
posted by Y-NAMISOKU at 17:52| Comment(0) | 実証実験

2018年03月16日

移動局の設定と実験開始

実は実験は既に開始しています。
3月3日にFIXしたと報告しています。
その前にはFIXするまでに30分近く要し、ほとんど放置状態「これでは使えないな」と思っていましたが、基準局の環境を変えたり試行錯誤したところ3分ほどでFIXした事の報告でした。
ですからこの時にすでに実験は開始しています。つまり、3月3日以前には基準局の設置とデーター送信、移動局の設定と受信環境の整備は終わっていた事になるのですが、その後、多少の調整や、基準局の作り直し、基準位置データーの設定修正をおこなっていました。 

基準局の位置は、測量業務用のネットワーク型RTK(VRS方式)で観測した単点観測値をとりあえず仮の位置データとしています。
2周波の受信機でVRS方式で行っているので2〜3pの誤差で緯度、経度、標高の絶対位置が観測できます。測量業務用で金が掛かっている訳ですからこの精度は当たり前なのです。
GNSS.jpg
ネットワーク型RTK(VRS方式)のアンテナ
ローコストで行う今回のプロジェクトとはアンテナの大きさからして違います。FIX時間も環境が良ければ2〜3秒 
今回の基準局(事務所屋根の上)では2〜3秒でFIXしています。観測値もセッション間(再初期化を行うタイミング)格差で1〜2oです。セッション間の時間が短かったので衛星の移動が少ない環境だったこともあります。この数値でも基準局の位置情報としては十分使えるとは思いますが後程、RTKLIBでスタティック測位を試してみたいとも思っています。

さて、移動局の設置ですが、2in1型ノートPCとアンテナ及び受信機の設えです。受信機(NEO-MP8)の設定はU-bloX社から提供されている「U-center」をつかいます。
U-center.jpg
受信機(NEO-MP8)とPCをUSB-microUSBケーブルで接続します。
20180306_102747.jpg
PCではRTKLIBをインストールして使います。
rtknavi.jpg

細かな報告は機会があったらしますがRTKLIBの中にあるrtknaviを起動します。
移動局側(ROVER)と基準局側(Base)で同時に衛星からの電波L1帯搬送波を受信しています。
SNR.jpg
受信している衛星の位置情報(天空)も切り替えれば表示されます。
GはGPS CはBeiDou(中国、北斗)です。
衛星配置.jpg

次回はFIX時間と観測精度の報告予定です。

posted by Y-NAMISOKU at 21:11| Comment(0) | プロジェクト

2018年03月14日

MY基準局の設置

前回「高精度測位のカギは基準局」といったタイトルで投稿しましたが、MY基準局を設置したので報告します。
事務所の屋根の上にカメラの三脚を利用してアンテナを設置しました。
MY基準局アンテナ.jpg
アンテナからSMAケーブルを15mほど延長して事務所内の受信機〜パソコンに接続しています。
パソコン内ではRTKLIBのSTRSVRといったソフトが起動していて、アンテナで受信した衛星データーをNTRIP Casterといったクラウド上のサーバーにアップロードしています。

パソコン内でSTRSVRが起動してNTRIP CasterにIP通信している状態
STRSVR起動中.jpg

MY基準局PC.jpg
これがMY基準局です。
実は今日、NTRIP casterにデーター送信しているつもりで現場(移動局)に出かけましたが、基準局データーを受信できませんでした。パソコンを節電モードにしておいたのでスリープ状態になってしまいデーター送信ができていなかったのです。(お粗末)

NTRIP Casterを使ったサービスは一般的に企業(データー配信会社)が有料で行っているケースが多く、その企業がサーバーを設置して配信サービスを展開していますが、ユーザーが自由にアクセスできるオープンなNTRIP Casterサービスがあります。
「rtk2go」といった無料サーバーはだれでもデーター送信でき、送信されたデーターに誰でもアクセスできます。だたし誰が送信したデーターかを識別するためにマウントポイントといったものを設定する必要があります。小生は、他で使っている人がいないと思いますが「namisoku.rtk」といったマウントポイントにしています。移動局側の設定でこのマウントポイントは必要になります。

NTRIP Casterの構成要素〜NTRIP Casterはオープンサーバー「rtk2go」を使用
NTRIP

posted by Y-NAMISOKU at 21:11| Comment(0) | プロジェクト

2018年03月13日

高精度測位のカギは「基準局」

前回RTK測位の概要で説明したましたが、基準局は位置が判っている必要があります。
位置とは地球上の位置のこと=緯度、経度、標高(楕円体高) 
この位置精度が移動局(位置を知りたいもう一方)の位置精度に直結します。
位置が判っている点としては、行政機関が設置した基準点(三角点や公共基準点)がありますが、RTK測位にはその点ともう一方の点との通信が必要になります。
三角点や公共基準点は緯度、経度、標高は判っていますが、データー発信はしません。現地にあるのは単なる石や金属の標識です。(電子基準点といったものは別ですが)
リアルタイムの測位となると常に基準局からその位置データーが発信されている必要があります。
あと、移動局の位置精度は10q圏内に基準局があるか無いかに掛かっています。
だから、移動局での測位を必要とする人が、自ら基準局を開設してその位置のデーター発信をすれば良いことになります。
事務所の屋根の上にカメラの三脚を使って基準局を設置しました。(小さなアンテナが載っています。)
基準局カット版.jpg
発信するデーターはU-bloX(NEO-MP8)が基準局側で受信した測位データーです。
実はこのデーター発信はRTKLIBでできるのです。
自分のパソコンを基準局データーの発信サーバーにできるのです。
RTKLIBに含まれるSTRSVRといったソフトでデーター発信します。
衛星〜アンテナ〜受信機〜パソコン(STRSVR)よりoutputされている状態であれば、IP通信により外から発信されているデーターにアクセスできる訳です。

ただし、インターネットに関する問題もあります。データー発信基準局のIPアドレスが判らなければアクセスできません。グローバルIPアドレスが固定している事、若しくはDDNSを利用してすることなどの対処が必要だそうです。また、ファイヤーウォールに穴をあける必要があるそうです。でないと外部からデーターアクセスできません。(セキュリティー対策させていないPCは皆無ですから)
RTK技術以外にネット関連の知識も必要です
また、企業のローカルネットワークに外部からアクセスできるようにするのはなかなか難しいです。そんなリスクはたかが実験レベルでは普通犯しません。
そんな訳で、小生はNTRIP といった仕組みを利用しました。
自分で開設した基準局から発信しているデーターをインターネット経由でNTRIP Casterといったサーバーにアップロードしておけば、移動局からNTRIP Casterにアクセスして基準局データーをダウンロードすることができるのです。
図で示すと次のようなこと(トラ技2018.1月号より)
NTRIP
以上すべてトラ技の受け売りですが、実際に試してみました。



posted by Y-NAMISOKU at 20:58| Comment(0) | プロジェクト