Harmonizacja danych o dokładności w Raportach

Różne formaty danych, różny sposób zapisu tych samych wartości. Jeśli korzystasz z wersji 2.10 Raportów (lub wyższej) i obserwujesz puste kolumny z danymi RMS2D i RMS1D (lub brak danych MP i MH) – polecamy przeczytanie tego wpisu, ponieważ od wersji 2.10 nastąpiła harmonizacja danych o dokładności!

Po co w ogóle to robić?

W danych o dokładności, pozyskanych z odbiornika można znaleźć różne parametry, ściśle związane z dokładnością, m.in:

  • HSIG i VSIG
  • MX MY MH
  • RMS
  • HRMS, VRMS
  • macierz kowariancji

oczywiście to co otrzymają Raporty zależy tylko i wyłącznie od zapisanych danych przez aplikację kontrolera.
Odbiornik sam z siebie jest do pewnego stopnia w stanie oszacować dokładność pomiaru (w końcu wykonuje uśrednienia także po swojej stronie) i tę informację przekazuje do oprogramowania kontrolera. Oprogramowanie kontrolera z kolei jest w stanie akumulować poszczególne wartości i również obliczać z nich średnią wartość mierzonej pozycji. Jednakże nie każde oprogramowanie zapisze potrzebne nam informacje (a najlepiej właśnie, gdyby były wszystkie).

Co chcemy otrzymać?

Skoro wykonujemy pomiar uśredniony, to co nas interesuje w zakresie dokładności to:

  1. szacowana przez odbiornik dokładność – dla wsp. płaskich XY i dla wsp. wysokościowych
  2. obliczone przez oprogramowanie kontrolera odchylenie wartości średniej – również w rozbiciu na wsp. płaskie i wysokościowe
  3. faktyczna dokładność, czyli odchyłka liniowa i na wysokości – ale to jest możliwe do uzyskania, gdy robimy tyczenie lub kontrolę (gdy mamy już istniejący punkt, zamierzony z odpowiednio dużą dokładnością)
Wizualizacja pomiaru kontrolnego

Wizualizacja pomiaru kontrolnego – pomiar przy 15 epokach sprzętem geodezyjnym. W centrum (kolor zielony) punkt osnowy + promień wg wartości dopuszczalnych, próbki z GNSS na żółto, niebieskim oznaczono średnią z promieniem o wielkości odchylenia (RMS2D=SD2D). Kolorem czerwonym oznaczono dokładność szacowaną przez odbiornik (HSIG=mP)

Pierwszy punkt możemy pozyskać dwojako: albo otrzymując bezpośrednio dane (HSIG i VSIG), albo wyliczając je z macierzy kowariancji. Czasem jest informacja o poszczególnych składowych (MX MY MH), z których można wyznaczyć HSIG (=MP) oraz VSIG(=MH).

Drugi punkt realizujemy poprzez pozyskanie informacji RMS, z tymże jak się okazuje, RMS z odbiornika, a RMS z kontrolera to dwie różne sprawy! Tutaj przydaje się odczyt wartości HRMS oraz VRMS lub SD2D i SD1D traktując je jako RMS2D oraz RMS1D.

I tutaj właśnie mamy cel przeprowadzenia harmonizacji. Część z formatów danych jest w stanie przekazywać nam zarówno HSIG,VSIG jak i SD2D i SD1D. W części możemy uzyskać tylko HSIG i VSIG.

Które dane o dokładności są istotniejsze?

I tutaj można by śmiało powiedzieć: dla geodety wszystkie trzy! O ile w przypadku pomiaru (bez tyczenia i kontroli) nie ma jak uzyskać 3 zestawu (czyli faktycznych odchyłek), o tyle szacowane przez odbiornik dane są i odchylenie standardowe również jest technicznie do uzyskania.

Podając tylko zestaw 1 (szacowane przez odbiornik) zaniżamy dokładność, ponieważ zazwyczaj te wartości są większe (np. 2-5 cm). Podając tylko zestaw 2 z kolei zawyżamy dokładność, ponieważ odbiornik może być precyzyjny, ale nie musi być dokładny! Jeśli odbiornik poda nam bardzo skoncentrowane próbki – możemy uzyskać nawet 1-2mm RMS, ale wtedy zawyżamy dokładność!

Rozważmy następujący przykład (bazujący na realnym pomiarze):

Pomiar kontrolny przy 15 epokach

Pomiar kontrolny przy 15 epokach

Widać, że te 2-3mm nie są dla nas informacją faktycznie dającą nam pogląd na dokładność! Po pierwsze – odbiornik szacuje dokładność na ok 1,1cm. Faktyczna dokładność (sprawdzona na punkcie osnowy) to 7,6cm! Oznacza to, że odbiornik na wsp. płaskich „przeliczył się” prawie 7-krotnie (dla wysokości 3,5-krotnie). Co prawda wciąż jest to w obszarze dopuszczalnym, jednakże widać, jak bardzo mylące może być opieranie się tylko na dokładności HSIG i VSIG!

Oczywiście w przypadku geodezji, lepiej jest mieć zaniżoną dokładność, niż odwrotnie (jeśli zaniżona dokładność wciąż spełnia wytyczne jest wciąż dobrze). Jeśli natomiast ocenimy nasz pomiar jako super-dokładny, a faktycznie taki nie będzie.. cóż, mamy wtedy problem!

W prawidłowo wykonanym raporcie powinny być zawarte zarówno dane dotyczące MP/MH, jak i RMS2D i RMS1D, bo tylko wtedy możemy w miarę dobrze oszacować dokładność i precyzję pomiaru.

Przypatrzmy się innym przypadkom:

Pomiar kontrolny 30 epokowy GNSS

Pomiar kontrolny 30 epokowy GNSS

Odbiornik szacuje dokładność pomiaru wsp. płaskich na 1cm, rozrzut współrzędnych wskazuje precyzję rzędu 1cm. Jednakże faktyczna dokładność to 2cm, a zatem – mając informację z odbiornika i statystykę z pomiaru wciąż nie mamy 100% potwierdzenia szacowanych wartości. To potwierdzenie możemy uzyskać tylko i wyłącznie mierząc punkt osnowy (który ma oczywiście prawidłowo zmierzone współrzędne).

A może jakiś przykład z odchyleniem większym od szacowanego? Czy taka sytuacja zdarza się w praktyce? Proszę oto przykład (również z faktycznego pomiaru kontrolnego):

Pomiar kontrolny GNSS 10 epok

Pomiar kontrolny GNSS 10 epok

Tutaj mamy informację z odbiornika: „hej! mierzysz wsp. płaskie i wysokości z dokładnością 8mm! jest super!”. Wstępną radość hamuje nam wynik statystyki – wychodzi na to, że rozrzut wsp. płaskich jest 2x większy od szacowanego, jedynie rozrzut na wysokościach jest mniejszy. Idziemy dalej – popatrzmy na wynik odchyłki liniowej – to już prawie 10cm! To oznacza, że w tym przypadku odbiornik „przeliczył się” prawie 10-krotnie! W takim przypadku w zasadzie powinno się przełożyć sesję pomiarową na inny czas – będąc na granicy wartości dopuszczalnych ryzykujemy osłabienie jakości sesji pomiarowej.

Mając w raporcie tylko informację HSIG=MP jesteśmy nazbyt optymistyczni. Z kolei pokazując dodatkowo wartości RMS2D dajemy sygnał: RMS2D jest 2x większe, niż MP – oho, coś się dzieje. Mając wtedy punkt kontrolny i możliwość porównania, możemy pokazać, że być może ta sesja pomiarowa nie powinna być traktowana jako wzorcowa, z uwagi na mniejszą precyzję.

Już wiemy czego potrzeba!

Tak jest! Tak więc, jeśli nasze oprogramowanie będzie w stanie pozyskać i zapisać:

  1. dane szacowane przez odbiornik (min. dla wsp. płaskich i wysokości)
  2. statystykę uśrednionych próbek pozycji (min. odchylenie standardowe)
  3. wielkości odchyłek liniowych w przypadku pomiaru kontrolnego

będziemy mieli minimum potrzebnych i przydatnych informacji! Dodatkowo, jeśli oprogramowanie:

  • jest w stanie zapisać poszczególne pozycje uśrednianych próbek
  • jest w stanie informować nas, jakie pikiety zostały uśrednione (dla przypadków, w których uśredniamy np. kilka pikiet pozyskanych z uśrednienia – np. mamy 3 pomiary 30epokowe i chcemy mieć 1 punkt na bazie tych 3 pomiarów )
  • jest w stanie zapisać inne parametry pomiaru dla uśrednionych próbek (łącznie z układem konstelacji satelitów)

wtedy mamy rewelację – ponieważ wszystkie potrzebne dane są pod ręką i będzie je można wykorzystać podczas analizy!
Sprawdźmy zatem, jakie typy danych jesteśmy w stanie uzyskać z poszczególnych formatów.

Odsłaniamy tajemnice formatów

I dlatego też , już na bazie posiadanych danych od użytkowników, przeprowadziliśmy harmonizację danych, weryfikując i wprowadzając pomniejsze poprawki do importu. I tak, harmonizacji poddano następujące formaty importu (z wyłączeniem raportu TXT Leici, który nie oferuje bezpośrednich danych z kontolera):

RW5 od Carlsona

Tutaj może być różnie, zależnie od wersji, w trybie harmonizacji można mieć puste kolumny RMS2D i RMS1D (jeśli kontroler nie jest ustawiony na pełne raportowanie). Jednak w przypadku wielu testowanych plików, zarówno szacowane dane z odbiornika, jak i dane statystyki były możliwe do uzyskania. Niestety listy uśrednionych próbek nie znajdziemy w tym formacie.

JXL od Trimble

W trybie harmonizacji kolumny RMS2D i RMS1D mogą być puste – jest to związane z brakiem wyraźnego raportowania wielkości SD2D,SD1D i HSIG i VSIG. Co prawda w tym formacie mamy pola „Precision”, jednak mamy też macierze kowariancji i dane precyzji nie są tożsame z tymi uzyskanymi z obliczeń macierzy, ani nie wskazują na to, aby były to dane odchyleń standardowych (można zresztą popatrzeć – w JXL pola HorizontalStandardDeviation praktycznie są puste!. Program Raporty preferuje dane z obliczeń kowariancji do obliczeń MP (HSIG), jeśli jednak włączymy tryb harmonizacji – będziemy mieli tylko je – bez danych statystyki (czyli RMS2D i RMS1D).
Punkty brane do uśrednienia – nie uświadczymy ich w postaci zgrabnej listy, tak więc sytuacja nie jest tutaj różowa.

CSV i DB z CHC

Dane o dokładności szacowanej przez odbiornik są, RMS2D i RMS1D nie ma (więc w trybie harmonizacji będą puste). Listy poszczególnych uśrednianych próbek brak.

CSV od Geosun

Zarówno dane o dokładności szacowanej przez odbiornik, jak i RMS2D i RMS1D są. Co prawda w testowanych przypadkach RMSy wyglądały jak na zaokrąglane (np. powtarzające się dla kolejnych punktów), jednakże nie zmienia to faktu, że w trybie harmonizacji kolumny RMS2D i RMS1D nie będą puste. Listy poszczególnych uśrednianych próbek brak.

RAW z Fieldgeniusa

Tutaj jest całkiem nieźle. Fieldgenius w najnowszych wersjach raportuje zarówno HSIG\VSIG jak i RMS2D i RMS1D. Więc tutaj pustych kolumn RMS2D i RMS1D w trybie harmonizacji raczej nie uświadczymy (chyba że z jakiegoś względu format został programowo ograniczony, bądź skorzystamy z konwertera RAW, który nie zapisze nam wszystkich potrzebnych rzeczy).
Punkty brane do uśrednienia – nie obserwowaliśmy ich w plikach RAW (po prostu oznaczenie „punkt uśredniany” i to wszystko).

RAW z Geoapp

W porównaniu do Fielgeniusa mamy braki – nie są wykazywane dokładności szacowane przez odbiornik, charakterystyka danych wskazuje na wartości RMS2D i RMS1D, natomiast HSIG i VSIG tutaj nie uświadczymy. Podobnie jak punktów branych do uśrednienia. W trybie harmonizacji kolumny MX MY MH MP i M3D będą puste.

RAW z Geomaxa

Podobnie jak w przypadku RAW-Fieldgeniusa, oba pakiety danych mamy, jednakże wartości odchyleń wyglądają często na dziwnie zawyżone lub zaokrąglone. Jednakże tutaj harmonizacja nie powinna skutkować pustymi kolumnami.

TSJ i MJF z Topcona

Topcon przekazuje macierz kowariancji, więc jesteśmy w stanie wyznaczyć szacowane przez odbiornik dokładności, jednak danych RMS2D i RMS1D brakuje w tabelach danych GNSS. Wykazu uśrednianych pikiet nie udało się w tych formatach zlokalizować. W rezultacie w trybie harmonizacji zabraknie kolumn RMS2D i RMS1D.

XML od Leici

Macierz kowariancji jest, zatem dostęp do informacji szacowanej dokładności z odbiornika również (choć te wartości nie są bezpośrednio wykazane). Odchyleń standardowych brak – zatem kolumny RMS2D i RMS1D w trybie harmonizacji będą puste. Nie ma również informacji o wykazie uśrednianych pikiet.

PGPS – nasz format PowerGPS

Na koniec zostawiliśmy wisienkę na torcie. Z racji bezpośredniego autorstwa programu, mogliśmy zdecydować jak dużo informacji z pomiaru ma być przekazywane do formatu. I tutaj jak zwykle ułatwiamy użytkownikom pracę – mamy zapisane wszystko co jest wymagane i zalecane! Co prawda w starszych wersjach (seria I) dane mogły być częściowe (format zapisu był stopniowo rozbudowywany), natomiast użytkując wersje nowsze (w szczególności RTK PowerGPS 2.10) macie spokój – wszystko czego potrzebujecie macie w zasięgu ręki i jest to dużo więcej, niż oferuje Wam jakikolwiek z wcześniej opisanych formatów!

Jako extra dodatek, w trzecim wydaniu wersji 2.10 (R3 2016-12-31) znajdziecie możliwość podglądu wykresu próbek (tak, wyżej wykonane wizualizacje są otrzymane z Raportów). Po prostu wybierzcie jakąkolwiek pikietę z tabeli (jedną naraz) i wciśnijcie kombinację klawiszy Ctrl+Shift+I.

wykres-podglad

Po pokazaniu się ekranu, klawiszami Q i A regulujecie powiększenie, klawiszami 1 i 2 zmieniacie położenie wyników i podziałki. Klawisz S lub kliknięcie w obszar obrazka pozwala zapisać go w postaci pliku bitmap BMP. Ponieważ jest to świeża funkcja, nie została jeszcze wdrożona do zapisu w formacie RGPS – zatem w wersji 2.10 (R2) można ten podgląd zrobić jedynie po bezpośrednim odczycie pliku PGPS lub PGA (jeśli zapiszecie projekt w formacie RGPS, funkcja podglądu próbek będzie niedostępna).

Dokładność czy precyzja?

To również dobry moment, aby odpowiedzieć na pytanie: czy dokładność to to samo co precyzja?
Analizując powyższe obrazki można dojść do wniosku, że jednak nie.
Przypatrzmy się:

cmp1

mniejsza PRECYZJA i mniejsza DOKŁADNOŚĆ

s10

większa PRECYZJA i mniejsza DOKŁADNOŚĆ

cmp4

mniejsza PRECYZJA (RMS2D) i większa DOKŁADNOŚĆ (dL)

sl12

większa PRECYZJA i większa DOKŁADNOŚĆ

Dzięki nowemu wydaniu Raportów nie tylko będziecie mogli sprawdzić, jak wasz sprzęt mierzy (dokładnie i precyzyjnie?), ale także pochwalić się wynikiem, skoro funkcja zapisu wizualizacji pozwoli Wam na zapisanie tej wizualizacji błyskawicznie!

Podsumowanie

W świetle pozyskanych informacji trudno zatem założyć: użytkownik na pewno chce mieć raport „po staremu” i nie mieć pustych kolumn RMS2D. Być może w wielu przypadkach tak jest, jednak jeśli oprogramowanie kontrolera nie raportuje tego do czego zostało stworzone, trzeba mieć to na uwadze i podjąć decyzję świadomie.
I to był właśnie powód, aby oprócz harmonizacji dodać przełącznik, pozwalający na pracę programu wg wcześniejszych reguł. Znajdziecie go w trzech miejscach:

  • w module Tabeli w Konfiguracjach projektowych
  • w oknie importu pod przyciskiem „Sekcje” (ostatnia pozycja)
  • w oknie importu wciskając przycisk Ctrl+Alt+H

odczyt-projektowe

sekcje-raporty

Przełącznik umożliwia wyłączenie bądź włączenie trybu harmonizacji danych o dokładności.
To pozwoli Wam na uzyskanie danych w „pustych kolumnach” – jednak to sprawi, że raport nie będzie do końca zgodny ze stanem faktycznym!

Ważna sprawa to taka, aby po dokonaniu zmiany ponownie wczytać plik z danymi GPS (np. RW5, JXL, RAW..itd), ponieważ decyzja Raportów „jak się zachować..zgodnie z regułami harmonizacji czy starszymi”, jest podejmowana przez program tylko na etapie importu.

Po to właśnie jest pomiar kontrolny!

Analizując tego typu sytuacje docieramy do miejsca, w którym widzimy, jak istotna jest weryfikacja naszego zestawu przed i po zakończeniu sesji pomiarowej! Porównując jakość danych (na podstawie odchyłek, szacowanych oraz tych ze statystyki) możemy sprawdzić czy podczas sesji pomiarowej nie zaszło pogorszenie jakości pomiaru.

W przypadku pomiarów, gdzie istotne są wysokie dokładności warto rozważyć większą ilość punktów kontrolnych na mierzonym obszarze. Przytoczone przykłady pokazują także, że nie wystarczy mieć sprzęt i klikać przycisk pomiaru – trzeba myśleć „geodezyjnie” i nie ufać 100% sprzętowi (obojętnie co twierdziłby dostawca czy producent sprzętu) – weryfikacja to istotny element każdego dokładnego pomiaru.

Jeśli dysponujemy zestawem, który nie daje nam pełnej informacji z pomiaru – warto rozważyć przejście na duet RaportyGPS + PowerGPS, który będzie dbał o uzyskanie przez Was wysokiej dokładności i pozwoli Wam wygodnie przygotować odpowiedni raport i wynikowe współrzędne. Dzięki wprowadzonej harmonizacji będziecie mogli zweryfikować, czy Wasze oprogramowanie kontrolera przekazuje wszystkie niezbędne informacje.

3 comments

  1. […] poprawek i ulepszeń (np. obsługa offsetów zapisanych w nowej wersji Fieldgeniusa) nastąpiła harmonizacja danych o dokładności (czyli uporządkowano kwestie RMS2D RMS1D), co może wiązać się z innym sposobem interpretacji […]

  2. […] tematowi poświęciliśmy osobny wpis, pt: Harmonizacja danych o dokładności w Raportach polecamy jego przejrzenie, szczególnie w sytuacji, gdy po aktualizacji do nowej wersji 2.10, przy […]

  3. Kunizte pisze:

    Dobrze, że została zwrócona uwaga że precyzja to nie to samo co dokładność, jednakże puenta artykułu ma niewiele wspólnego z rzeczywistością, bowiem kontrole pomiaru RTN wykonuje się przeważnie na punktach (a właściwie na znakach) 3 klasy, których błąd położenia jest porównywalny albo gorszy niż dokładność pomiaru RTN. To, że punkt osnowy „nie siedzi” na 0.07 m nie oznacza że taka jest dokładność instrumentu, bo częściej oznacza to błąd położenia znaku osnowy lub przeliczenia współrzędnych. Kontrola miałaby sens, gdyby była dokonywana na punktach 0 i 1 klasy – na każdych innych bardziej mówi o jakości posadowienia znaku osnowy niż o dokładności pomiaru.
    Ponadto konieczność spakowania instrumentu do auta i przejechaniu 3 km do najbliższego punktu osnowy, którego można pomierzyć satelitarnie nie będzie nic mówiła o dokładności w czasie pomiaru na obiekcie.
    A sens pomiarów kontrolnych wyjaśnił GGK i wynika z troski i ograniczonego zaufania do poprawek nadawanych przez system ASG a nie o jakość i dokładność pomiaru.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *