โซลูชัน Super Station RTK แบบใหม่ที่ใช้เทคโนโลยี SLAM ได้เปิดตัวแล้ว

การวัดแบบ RTK โดยทั่วไปหมายถึงอุปกรณ์วัดเคลื่อนที่ที่ใช้เทคโนโลยี RTK โดยใช้ตัวรับสัญญาณ GNSS เชื่อมต่อกับระบบ CORS ผ่านสถานีวิทยุหรือเครือข่ายเพื่อทำการกำหนดตำแหน่งแบบ RTK ในขณะเดียวกัน จะใช้แท่งศูนย์กลางที่มีความยาวที่กำหนดไว้เพื่อเก็บรวบรวมพิกัดความแม่นยำสูงแบบเรียลไทม์ของจุดล่างสุดของแท่งศูนย์กลาง เช่น การเก็บพิกัดจุดควบคุม จุดแบ่งส่วน จุดรากของแบบร่าง ฯลฯ และการวาดแบบยกสูง เป็นต้น

RTK แบบดั้งเดิม

การวัดแบบ RTK แบบดั้งเดิมใช้เสาศูนย์กลาง ซึ่งต้องมีการจัดแนวในแนวตั้งที่แม่นยำระหว่างจุดศูนย์กลางเฟสของเสาอากาศ GNSS และจุดที่วัด ดังนั้น โดยปกติแล้วจึงต้องติดตั้งระดับน้ำบนเสาศูนย์กลางและทำการสอบเทียบอย่างเข้มงวดในห้องปฏิบัติการ

เมื่อเก็บข้อมูลด้วยระบบ RTK แบบดั้งเดิม สำหรับจุดที่จะวัดซึ่งมีโครงสร้างด้านบน เช่น มุมห้อง เนื่องจากตัวเครื่องรับสัญญาณ GNSS มีขนาดจำกัด จึงมักเป็นไปไม่ได้ที่จะเก็บข้อมูลตำแหน่งในระนาบได้อย่างแม่นยำ

RTK เฉื่อย

เพื่อแก้ปัญหาที่ระบบ RTK แบบดั้งเดิมไม่สามารถวัดความเอียงได้ นักสำรวจมืออาชีพจึงได้พัฒนาเครื่องรับสัญญาณ GNSS ที่มีระบบนำทางเฉื่อยในตัว เครื่องรับสัญญาณนี้สามารถแก้ไขระยะห่างจากจุดศูนย์กลางเฟส GNSS ไปยังจุดที่วัดได้โดยอาศัยมุมเอียงและทิศทางของเสาอ้างอิง และสามารถเก็บข้อมูลได้อย่างแม่นยำแม้จะมีสัญญาณรบกวนด้านข้าง อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับเครื่องรับสัญญาณ GNSS แบบดั้งเดิม ระบบ RTK ที่มีระบบนำทางเฉื่อยสามารถเก็บข้อมูลได้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณ GNSS เท่านั้น ยังไม่สามารถเก็บข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสัญญาณ GNSS เช่น ภายในอาคารและใต้ชายคา

ภาพ RTK

เพื่อแก้ปัญหาการเก็บรวบรวมข้อมูลจุดในพื้นที่ที่ไม่มีสัญญาณ GNSS เช่น ใต้ชายคาบ้าน จึงได้มีการพัฒนาระบบ Image RTK ขึ้นมา Image RTK คือโมดูลกล้องในตัวของเครื่องรับ GNSS มันสามารถจับภาพจุดที่ต้องการวัดในพื้นที่ที่สามารถรับสัญญาณ GNSS ได้ โดยใช้วิธีการตัดกันแบบไปข้างหน้าของการถ่ายภาพทางอากาศ และได้พิกัดของจุดที่ต้องการวัดผ่านการตัดกันของภาพหลายมุม หรือการกำหนดตำแหน่งโดยการปักหมุด

เลเซอร์ RTK

Laser RTK หมายถึงอุปกรณ์ที่ติดตั้งเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์บนตัวรับสัญญาณ GNSS และใช้การชี้เป้าด้วยเลเซอร์เพื่อเก็บรวบรวมและกำหนดพิกัดจุด Laser RTK สามารถส่องแสงเลเซอร์ไปยังจุดที่ต้องการวัดได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้แท่งอ้างอิง และในขณะเดียวกันก็สามารถวัดระยะทางจากอุปกรณ์ไปยังจุดที่ต้องการวัดได้ โดยอาศัยข้อมูลตำแหน่งที่ได้จากระบบนำทางเฉื่อยความแม่นยำสูงและ GNSS ที่ติดตั้งอยู่ในตัวเครื่อง จึงได้พิกัดจุดที่ต้องการวัดออกมา

ระบบ RTK แบบภาพและแบบเลเซอร์สามารถแก้ปัญหาการวัดขอบเขต 10 เมตรจากบริเวณที่มีสัญญาณ GNSS ไปจนถึงบริเวณที่ไม่มีสัญญาณได้ แต่ไม่สามารถใช้งานในพื้นที่ลึกกว่านั้นที่ไม่มีสัญญาณ GNSS ได้ เช่น การวัดด้านล่างของระบบทางแยกต่างระดับที่ซับซ้อน การวัดพื้นที่จอดรถทั้งในร่มและกลางแจ้ง เป็นต้น

RTK แบบดั้งเดิม

RTK เฉื่อย

ภาพ RTK

เลเซอร์ RTK

การแนะนำ

Superstation RTK หมายถึงอุปกรณ์รับสัญญาณ GNSS RTK ที่ใช้เทคโนโลยี SLAM เพื่อให้ได้การวัดตำแหน่งนำทางบนระบบ RTK แบบดั้งเดิม ในอุปกรณ์นี้ เทคโนโลยีเลเซอร์ SLAM ถูกนำมาใช้ในเครื่องรับสัญญาณ GNSS แบบดั้งเดิม และใช้ความสามารถในการรับรู้สภาพแวดล้อมและการสร้างแผนที่อันทรงพลังของเลเซอร์ SLAM เพื่อให้ได้การนำทางตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงและการวัดจุดแบบเรียลไทม์ที่ถูกต้อง ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณ GNSS อุปกรณ์ RTK จะใช้สัญญาณ GNSS เป็นหลักในการวัดจุดหรือการกำหนดตำแหน่ง และทำการแก้ไขค่า odometry ของเลเซอร์ SLAM อย่างถูกต้อง หลังจากที่อุปกรณ์ RTK เข้าสู่พื้นที่ที่ไม่มีสัญญาณ GNSS แล้ว ก็จะใช้เลเซอร์ SLAM ในการวัดตำแหน่งต่อไปเพื่อให้ได้ข้อมูลตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง

จากแนวทางทางเทคนิคนี้ เราจึงเสนอแนวทางแก้ไขเพื่อสร้างสถานี RTK ระดับสูงโดยใช้เครื่องสแกนไลดาร์แบบพกพา SLAM2000 + โมดูล RTK แบบพกพาอเนกประสงค์ S-RTK100

บทนำระบบ SLAM2000

SLAM2000 เป็นเครื่องสแกนไลดาร์แบบพกพารุ่นใหม่ล่าสุด ใช้เซ็นเซอร์เลเซอร์สแกนแบบไม่จำกัดตำแหน่ง ระบบนำทางเฉื่อยความแม่นยำสูงที่พัฒนาขึ้นเอง และกล้องความละเอียด 12 ล้านพิกเซล มีคุณสมบัติในการสร้างแผนที่จุดเมฆความแม่นยำสูง และการนำทางและการระบุตำแหน่งความแม่นยำสูง

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับระบบ S-RTK100

S-RTK100 ใช้โมดูลบอร์ดแบบห้าแฉกและสิบหกช่องสัญญาณ สามารถใช้งานร่วมกับผลิตภัณฑ์ SLAM หรือใช้เป็นตัวรับสัญญาณ GNSS แยกต่างหากสำหรับการเก็บรวบรวมข้อมูล เพื่อให้ได้ความแม่นยำสัมบูรณ์ระดับเซนติเมตร

การใช้งาน

ระบบ Superstation RTK ประกอบด้วยเครื่องรับสัญญาณ GNSS, อุปกรณ์ SLAM, เสากำหนดตำแหน่ง และแอปพลิเคชันเป็นหลัก จึงไม่จำเป็นต้องเพิ่มอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์อื่นๆ

ขั้นตอนการทำงานโดยรวมมีดังนี้:

1) เชื่อมต่ออุปกรณ์ RTK, อุปกรณ์ SLAM, เสาจัดแนว และอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อประกอบสถานี RTK แบบครบวงจร และควบคุมและรวบรวมข้อมูลผ่านแอปพลิเคชันบนมือถือ

2) ในระหว่างกระบวนการเริ่มต้นใช้งาน จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าสถานีฐาน RTK เปิดใช้งานอยู่ในพื้นที่ที่ไม่มีสิ่งกีดขวางสัญญาณ GNSS ใช้แอปพลิเคชันบนมือถือเพื่อตั้งค่าระบบ CORS ตั้งค่าความสูงของเสา และพารามิเตอร์อื่นๆ หลังจากที่ RTK ได้รับตำแหน่งที่แน่นอนแล้ว ให้เปิดอุปกรณ์ SLAM และสร้างโครงการใหม่

3) ในระหว่างกระบวนการเก็บข้อมูล ไม่ว่าจะเป็นในพื้นที่ที่มีสัญญาณ GNSS หรือพื้นที่ที่ไม่มีสัญญาณ GNSS ระบบ RTK สามารถทำการเก็บข้อมูลแบบปกติ การเก็บข้อมูลแบบเอียง การเก็บข้อมูลแบบกลับหัว ฯลฯ ได้ และสามารถใช้ในสถานการณ์ที่สัญญาณ GNSS ถูกบดบังอย่างรุนแรงหรือไม่มีสัญญาณ GNSS เลย สำหรับการเก็บรวบรวมพิกัดหรือการกำหนดตำแหน่งในพื้นที่ต่างๆ เช่น ใต้ป่า ใต้ชายคา ในอาคาร ใต้ดิน ฯลฯ

4) ส่งออกข้อมูลจุดพิกัดที่รวบรวมได้เพื่อใช้ในการผลิตผลลัพธ์การสำรวจและการทำแผนที่ตามที่ต้องการต่อไป

แผนภาพการรวบรวมข้อมูล

ดังแสดงในรูปด้านบน สถานี RTK ระดับสูงจะรวบรวมข้อมูลตำแหน่งโดยอิงจากข้อมูล RTK ที่ได้รับจาก GNSS ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งปกติ (เส้นสีเขียว) และในขณะเดียวกันก็แก้ไขความสูงและความเอียงของเสาโดยอิงจากท่าทาง SLAM หากเกิดการเอียงหรือกลับหัว หากสัญญาณ GNSS ถูกปิดกั้น ระบบวัดระยะทางด้วยเลเซอร์ SLAM ยังคงสามารถทำการนำทางตำแหน่งและทิศทางต่อไปได้ หลังจากเข้าสู่สภาพแวดล้อมที่ไม่มี GNSS (เส้นสีแดง) หากสัญญาณ GNSS หายไป เลเซอร์ SLAM ยังคงสามารถทำการนำทางตำแหน่งและทิศทางต่อไปและรับข้อมูลพิกัดตำแหน่งของจุดที่ต้องการรวบรวมได้อย่างแม่นยำ เมื่อกลับเข้าสู่สภาพแวดล้อมกลางแจ้งจากสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสัญญาณ GNSS การเก็บรวบรวมข้อมูลสามารถดำเนินต่อไปได้อย่างต่อเนื่อง หากพื้นที่ที่ไม่มีสัญญาณ GNSS มีขนาดใหญ่ คุณสามารถตรวจสอบความถูกต้องของพิกัดที่รวบรวมได้โดยการออกไปข้างนอกหลายครั้งเพื่อรับข้อมูล GNSS บางส่วนแล้วกลับเข้ามาในร่ม คุณยังสามารถทำการประมวลผลภายหลังตามต้องการเพื่อปรับปรุงความถูกต้องของข้อมูลให้ดียิ่งขึ้นได้

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ วิธีการวัด RTK ในปัจจุบันที่อาศัยตัวรับสัญญาณ GNSS และเซ็นเซอร์อื่นๆ ส่วนใหญ่ได้แก่ RTK แบบดั้งเดิม, RTK นำทางด้วยระบบเฉื่อย, RTK ภาพ, RTK เลเซอร์ เป็นต้น

ระบบ RTK แบบดั้งเดิมใช้ตัวรับสัญญาณ GNSS เป็นหลักในการวัดพิกัดหรือกำหนดตำแหน่ง ระบบ RTK ที่ใช้การนำทางแบบเฉื่อยมีอุปกรณ์นำทางแบบเฉื่อยในตัวและสามารถทำการวัดความเอียงของเสาศูนย์กลางได้ ระบบ RTK แบบภาพใช้ระบบวิชั่นเป็นพื้นฐานและสามารถทำการตัดกันไปข้างหน้า รวบรวมพิกัดของจุดที่จะวัดผ่านภาพ หรือให้คำแนะนำในการกำหนดตำแหน่งจุดได้ ระบบ RTK แบบเลเซอร์ใช้การชี้และวัดระยะด้วยเลเซอร์เพื่อรวบรวมหรือกำหนดพิกัดของจุดเลเซอร์ ในขณะเดียวกัน ระบบ RTK แบบเลเซอร์ก็ต้องใช้ระบบนำทางแบบเฉื่อยด้วยเช่นกัน โหมดต่างๆ ข้างต้นสามารถผสมผสานและบูรณาการเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ฟังก์ชันการใช้งานที่มากขึ้น

เพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ของระบบ RTK ระดับสูง จึงได้ใช้โซลูชันแบบผสมผสาน SLAM2000+S-RTK100 ในการตรวจสอบ และเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับอาคารบนพื้นดิน สิ่งปลูกสร้าง โถงทางเข้า และที่จอดรถใต้ดินในพื้นที่ปักกิ่งเป่าเซิงพลาซ่า และจัดทำแผนที่ผลลัพธ์การสำรวจและทำแผนที่

อาคารเป่าเซิงพลาซ่ามีชั้นใต้ดิน 1 ชั้น และชั้นเหนือพื้นดิน 9 ชั้น ตัวอาคารมีรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัส บางส่วนมีทางเดินเชื่อมระหว่างชั้นต่างๆ ความสูงของอาคารโดยรวมสูง ร้านค้าที่ชั้นล่างมีชายคา การวัดจุดทั้งหมดโดยใช้ระบบ RTK แบบดั้งเดิมนั้นเป็นไปไม่ได้ และไม่สามารถวัดโดยตรงทั้งในและใต้ดินได้ โดยปกติแล้วจำเป็นต้องใช้กล้องสำรวจแบบ Total Station หรือเครื่องมืออื่นๆ ในการวัดโดยใช้ระบบ RTK แบบดั้งเดิม แต่การใช้โซลูชัน RTK แบบ Super-station สามารถทำการวัดให้เสร็จสิ้นได้ในครั้งเดียวและรับประกันความแม่นยำของการสำรวจและการทำแผนที่

แผนผังแสดงโครงสร้างของ Baosheng Plaza

การเริ่มต้น

ติดตั้ง SLAM2000 + S-RTK100 บนเสาเดี่ยวเฉพาะ เปิดใช้งาน และทำการตั้งค่า CORS การเริ่มต้นใช้งาน SLAM และการตั้งค่าพารามิเตอร์อื่นๆ บนอุปกรณ์

การเก็บรวบรวมข้อมูล

หลังจากขั้นตอนการเริ่มต้นเสร็จสมบูรณ์แล้ว ก็สามารถเริ่มเก็บข้อมูลได้ ในระหว่างกระบวนการเก็บข้อมูล จะทำการเก็บพิกัดผ่านแอปพลิเคชันบนมือถือ ไม่ว่าคุณจะอยู่ในพื้นที่ที่มีสัญญาณ GNSS หรือกำลังเข้าสู่พื้นที่ที่ไม่มีสัญญาณ GNSS คุณก็สามารถใช้ Superstation RTK สำหรับการวัดแบบปกติ การวัดในโหมดเอียง การวัดแบบกลับหัว ฯลฯ ได้ หลังจากเก็บข้อมูลเสร็จแล้ว ก็สามารถส่งออกรายการค่าพิกัดภายในและภายนอกอาคารได้โดยตรง

ผลการสำรวจดึงข้อมูล

นำจุดบกพร่องของขั้นบันไดทั้งภายในและภายนอกอาคารที่เก็บรวบรวมโดยใช้สถานีตรวจวัดสภาพอากาศ RTK มาสร้างเป็นภาพวาดเส้น โดยใช้ชุดข้อมูลเดียวกัน สามารถวาดภาพภายในอาคารและโรงจอดรถใต้ดินได้โดยตรง และได้ภาพวาดพื้นดินและใต้ดินที่สมบูรณ์ของสวนสาธารณะเป่าเซิงได้โดยตรง

สถานี Super Station RTK เป็นโหมดการทำงาน SLAM+RTK ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการรับหรือกำหนดพิกัดสัมบูรณ์ของจุดในสภาพแวดล้อมปกติ และในสถานการณ์ที่ไม่มีสัญญาณ GNSS หรือมองไม่เห็น ด้วยเทคโนโลยี SLAM ทำให้กระบวนการทำงานของ RTK แบบดั้งเดิมง่ายขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ ขยายขอบเขตการใช้งาน RTK และมอบทางเลือกอุปกรณ์ใหม่สำหรับการวัดทางวิศวกรรม