Nova solução RTK para superestações baseada em SLAM foi lançada.

A medição RTK geralmente se refere a dispositivos de medição móveis que utilizam a tecnologia RTK. Um receptor GNSS é conectado ao sistema CORS por meio de uma estação de rádio ou rede para realizar o posicionamento RTK. Simultaneamente, uma haste de centragem com comprimento específico é utilizada para coletar coordenadas de alta precisão em tempo real do ponto de referência da haste, como coordenadas de pontos de controle, pontos de fragmentação, pontos de referência para traçado topográfico, etc.

RTK tradicional

A medição RTK tradicional utiliza uma haste de centragem, o que exige um alinhamento vertical preciso entre o centro de fase da antena GNSS e o ponto de medição. Portanto, um nível de bolha é geralmente instalado na haste de centragem e calibrado rigorosamente em laboratório.

Ao coletar dados com RTK tradicional, para pontos a serem medidos com estruturas superiores, como cantos de salas, devido ao tamanho limitado do receptor GNSS, geralmente é impossível coletar posições planas com precisão.

RTK inercial

Para solucionar o problema da incapacidade do RTK tradicional em realizar medições de inclinação, topógrafos profissionais desenvolveram receptores GNSS com navegação inercial integrada. O receptor corrige a distância entre o centro de fase do GNSS e o ponto medido com base no ângulo de inclinação e na direção da haste de centragem, permitindo a coleta precisa de pontos mesmo com interferência lateral. Contudo, assim como os receptores GNSS tradicionais, o RTK com navegação inercial só realiza coletas em ambientes com sinal GNSS. Ele ainda não consegue realizar coletas eficazes em ambientes sem sinal GNSS, como dentro de edifícios e sob beirais.

RTK de imagem

Para solucionar o problema da coleta de dados de pontos em áreas sem sinal GNSS, como sob beirais, surgiu o Image RTK. O Image RTK é um módulo de câmera integrado ao receptor GNSS. Ele captura o ponto a ser medido na área onde o sinal GNSS é recebido, utilizando o método de interseção direta da fotogrametria, e obtém as coordenadas do ponto a ser medido por meio da interseção de imagens multiangulares ou por meio de locação de terreno.

Laser RTK

O termo Laser RTK refere-se a um dispositivo que instala um telêmetro a laser em um receptor GNSS e utiliza apontamento a laser para coletar e demarcar pontos. O Laser RTK pode iluminar diretamente o ponto a ser medido através do laser, sem a necessidade de uma haste de centragem, e simultaneamente medir a distância entre o dispositivo e o ponto. Com base nas informações de posição fornecidas pelo sistema de navegação inercial de alta precisão e pelo GNSS integrado à fuselagem, obtém-se a solução para a medição das coordenadas do ponto.

As tecnologias Image RTK e Laser RTK resolvem a medição de bordas de 10 metros, desde áreas com sinal GNSS até áreas sem sinal, mas são incapazes de realizar medições em áreas mais profundas sem sinal GNSS, como a medição da base de sistemas complexos de cruzamentos, medições em estacionamentos internos e externos, etc.

RTK tradicional

RTK inercial

RTK de imagem

Laser RTK

Introdução

Superstation RTK refere-se a um equipamento receptor GNSS RTK que utiliza a tecnologia SLAM para realizar medições de navegação em sistemas RTK tradicionais. Neste dispositivo, a tecnologia SLAM a laser é integrada ao receptor GNSS tradicional, e as poderosas capacidades de percepção ambiental e de mapeamento do SLAM a laser são utilizadas para alcançar navegação de posicionamento de alta precisão e medição de pontos em tempo real. Em um ambiente com sinais GNSS, o equipamento RTK utilizará principalmente os sinais GNSS para medição de pontos ou estaqueamento, realizando correções positivas na odometria SLAM a laser; após o equipamento RTK entrar em uma área sem sinais GNSS, ele utilizará o SLAM a laser para realizar a medição. A navegação de posicionamento continua a fornecer informações de posicionamento de alta precisão.

Com base nessa direção técnica, propusemos uma solução para implementar uma superestação RTK utilizando o scanner lidar portátil SLAM2000 + o módulo RTK portátil multifuncional S-RTK100.

Introdução ao sistema SLAM2000

O SLAM2000 é um scanner LiDAR portátil de nova geração. Ele utiliza um sensor laser de varredura não repetitiva, navegação inercial de alta precisão desenvolvida internamente e uma câmera de 12 megapixels. Possui recursos de mapeamento de nuvem de pontos de alta precisão, além de navegação e posicionamento de alta precisão.

Introdução ao sistema S-RTK100

O S-RTK100 adota um módulo de placa de cinco estrelas e dezesseis canais. Pode ser usado com produtos SLAM ou como um receptor GNSS independente para coleta de dados, alcançando precisão absoluta em nível centimétrico.

Uso

A Superestação RTK é composta principalmente por receptores GNSS, equipamentos SLAM, postes de centralização e aplicativos, não havendo necessidade de adicionar outros equipamentos de hardware.

O fluxo de trabalho geral é o seguinte:

1) Conecte o equipamento RTK, o equipamento SLAM, os postes de alinhamento e outros equipamentos para concluir a montagem da superestação RTK e controle e colete dados por meio do aplicativo móvel.

2) Durante o processo de inicialização, é necessário garantir que a superestação RTK esteja ligada em uma área sem obstruções GNSS. Utilize o aplicativo móvel para configurar o sistema CORS, definir a altura do poste e outros parâmetros. Após o RTK obter a solução fixa, ligue o equipamento SLAM e crie um novo projeto.

3) Durante o processo de aquisição, seja em uma área com sinais GNSS ou em uma área sem sinais GNSS, o RTK pode realizar aquisição normal, aquisição em modo de inclinação, aquisição em modo invertido, etc.; pode ser usado em situações onde o sinal GNSS está severamente bloqueado ou onde não há sinal GNSS. Coleta de coordenadas ou estaqueamento em áreas como em bosques, beirais, ambientes internos, espaços subterrâneos, etc.

4) Exporte os dados dos pontos de coordenadas coletados para posterior produção dos resultados de levantamento e mapeamento necessários.

Diagrama de coleta

Como mostrado na figura acima, a superestação RTK coleta informações de posição com base nos dados RTK obtidos pelo GNSS em um ambiente externo normal (trajetória verde) e, simultaneamente, corrige a altura e a inclinação do poste com base na postura do SLAM. Se houver bloqueio do sinal GNSS devido à inclinação ou inversão, a odometria a laser SLAM pode continuar realizando a navegação de posição e atitude. Após entrar em um ambiente sem GNSS (trajetória vermelha), o sinal GNSS é perdido, e o laser SLAM pode continuar realizando a navegação de posição e atitude, obtendo com precisão a posição do ponto a ser coletado. Ao retornar de um ambiente sem sinal GNSS para um ambiente externo, a coleta de dados pode ser continuada continuamente. Se a área sem sinal GNSS for grande, é possível garantir a precisão das coordenadas coletadas saindo várias vezes para receber dados GNSS em uma determinada área e retornando em seguida para o ambiente interno. Também é possível realizar pós-processamento, conforme necessário, para aprimorar ainda mais a precisão dos dados.

Conforme mencionado anteriormente, os métodos atuais de medição RTK que dependem de receptores GNSS e outros sensores incluem principalmente RTK tradicional, RTK de navegação inercial, RTK de imagem, RTK a laser, etc.

O RTK tradicional utiliza um receptor GNSS como unidade principal para medição de coordenadas ou locação de pontos; o RTK com navegação inercial possui equipamento de navegação inercial integrado e pode realizar medições de inclinação de mastro central; o RTK baseado em imagem utiliza um sistema de visão e pode realizar interseção direta, coletar as coordenadas do ponto a ser medido por meio de imagens ou fornecer orientação para realizar locação de pontos; o RTK a laser utiliza apontamento e alcance a laser para coletar ou locar as coordenadas de pontos a laser. Ao mesmo tempo, o RTK a laser também requer um sistema de navegação inercial. Os diversos modos descritos acima podem ser combinados e integrados entre si para alcançar mais funcionalidades de aplicação.

Para verificar a viabilidade da superestação RTK, foi utilizada a solução combinada SLAM2000+S-RTK100 para verificação, e dados foram coletados em edifícios, estruturas, saguões e garagens subterrâneas na área da Praça Baosheng, em Pequim, sendo elaborado um mapa de levantamento e mapeamento.

O Baosheng Plaza é um edifício com um andar subterrâneo e nove andares acima do solo. Todo o edifício tem formato quadrado. Algumas áreas possuem corredores. Os andares são altos em geral. As lojas no térreo possuem beirais. É impossível obter todos os pontos a serem medidos usando o RTK tradicional, e é impossível realizar medições diretas em ambientes internos e subterrâneos. Normalmente, é necessário usar uma estação total ou outro meio para medições com base no RTK tradicional, mas a solução RTK de superestação permite concluir a medição de uma só vez e garante a precisão do levantamento e mapeamento.

Diagrama esquemático da Praça Baosheng

Inicialização

Instale o SLAM2000 + S-RTK100 em um polo dedicado, ligue-o e realize as configurações de CORS, inicialização do SLAM e outras configurações de parâmetros no dispositivo.

Coleta de dados

Após a inicialização, a coleta de dados pode ser iniciada. Durante o processo de coleta, a obtenção de pontos é realizada por meio do aplicativo móvel. Seja em uma área com sinal GNSS ou em uma área sem sinal, você pode usar o Superstation RTK para medições regulares, medições em modo de inclinação, medições invertidas, etc. Após a conclusão da coleta, a lista de valores de coordenadas internas e externas pode ser exibida diretamente.

Resultados da Pesquisa de Sorteio

Os pontos de interrupção internos e externos coletados usando o RTK da superestação são plotados para gerar resultados de desenho de linhas. No mesmo conjunto de dados, o interior do edifício e a garagem subterrânea podem ser desenhados diretamente, obtendo-se assim um conjunto completo de desenhos da superfície e do subsolo do Parque Baosheng.

A Super Station RTK é um novo modo de operação SLAM+RTK. Ela é usada principalmente para obter ou definir coordenadas absolutas de pontos em ambientes normais e em cenários sem sinais GNSS ou visibilidade nula. Baseando-se na tecnologia SLAM, ela simplifica efetivamente o processo de operação RTK tradicional, expande o escopo de uso do RTK e oferece novas opções de equipamentos para medições de engenharia.