Reaaliaikainen kinemaattinen mittaus

Reaaliaikainen kinemaattinen mittaus (Real Time Kinematic, RTK) on etenkin maanmittauksessa käytettävä GPS-satelliittipaikannuksen mittausmenetelmä, jossa tehdään paikannussatelliitin kantoaallon vaihetta ja mittaustukiasemaa hyväksi käyttäen tarkkuusmittauksia.

Menetelmä 
Mittauksessa tarvitaan yksi tarkkaan tunnetussa pisteessä sijaitseva referenssimaa-asema. Mittauksissa saadaan reaaliajassa senttimetriluokan paikannustarkkuus. 

GPS-satelliitteja käyttävällä menetelmällä on englanninkielisissä maissa nimityksenä "Carrier-Phase Enhancement" eli CPGPS. 

Tavallisessa satelliittipaikannuksen mittauksessa paikantava vastaanotin vertaa satelliittien lähettämää koodia laitteen itsensä generoimaan koodiin ja mittaa näiden vertailujen perusteella satelliitin lähettämän signaalin kulkuaikaa. Neljän satelliitin lähetyksiä seuraamalla vastaanotin laskee paikkansa. Mittaustarkkuus riippuu mm. vastaanottimen elektroniikasta  GPS:n C/A-signaali lähettää bittejä 0,98 mikrosekunnin välein - vastaanottimen tarkkuus on 1% tästä eli noin 0,01 mikrosekuntia, joka vastaa kolmen metrin paikkavirhettä. Sotilaallinen P(Y)-signaali lähetetään kymmenkertaisella tahdilla, joten paikannuksen epätarkkuus pienenee 30 senttimetriin. Muita paikannuksen tarkkuutta heikentäviä seikkoja ovat mm. ilmekehän vesihöyryn määrä ja ionosfäärin
varaukset, jotka heikentävät tyypillisen tarkkuuden 15 metriin - tätä voidaan korjata tekemällä mittaukset kahdella eri taajuudella.

RTK-mittauksessa on samankaltainen vertailuperiaate mutta se käyttää kantoaaltoa signaalina eikä sen kuljettamaa koodia. GPS:n C/A-koodi lähetetään L1-taajuudella (1575,42 MHz) vaiheen muuttuessa 1,023 MHz taajuudella. Paikannustarkkuus voi nousta 1%:iin kantoaallon pituudesta eli 19 cm:stä (L1) tai 24 cm (L2).

RTK-mittauksessa vaikeutena on vaihesignaalien vertailu, joka ratkaistaan tilastollisilla 
menetelmillä. Käytännössä RTK-mittauksessa tarvitaan yksi maa-asema, joka palvelee lukuisia liikkuva mittausyksiköitä. Maa-asema välittää mittaamansa kantoaallon vaiheen mittauslaitteille. Tällöin mittaustarkkuus maa-asemaan verrattuna voi rajallisella mittausalueella olla millimetrin tarkka. Mittalaitteet vastaanottavat kahdella taajuudella - tällöin tavanomaisesti mittaustarkkuus on 1 cm ± 2 ppm vaakasuunnassa ja 2 cm ± 2 ppm pystysuunnassa.

Käyttö 
RTK-menetelmää ei juuri käytetä rakentamisen ja maanmittauksen ulkopuolella.

Verkko-RTK -menetelmistä suosituksi on tullut VRS (Virtual Reference Station), jossa kartoitusvastaanottimen mittausalueelle luodaan virtuaalinen tukiasema kiinteän laajemman alueen (esim. koko Suomi) kattavan tukiasemaverkon havaintojen avulla. Tässä mittaava laite lähettää paikkansa VRS-verkolle esim. GSM-viestinä. Verkon laskentakeskus luo virtuaalisen tukiaseman. Tämäkin toimii reaaliajassa, kun VRS-asema on luotu ja tietoliikenneyhteys toimii.

Lähteet

Aiheesta muualla 
http://www.precisionag.org/PDF/ch2.pdf 
Septentrio RTK explanation 
Magellan (Formerly Thales) RTK (Real-Time Kinematic) page 
Trimble Ag GPS, section explaining RTK 
Product Survey on RTK DGPS receivers for (mainly) hydrographic use

Paikannus