Permanentná Referenčná stanica (CORS) Bošáca.

Zámer projektu

Vyhotovenie vlastnej Referenčnej stanice (CORS) 98% výkonu za 2% ceny. 

Live minitoring mojej stanice: basemonitoring.zameriamto.win

Všetci určite poznáte značky ako Trimble, Leica, Topcon...  a astronomické ceny ktoré sa s nimi spájajú bežne sa pohybujúce v desiatkach tisíc eur.

Moja motivácia pre tento projekt bola jednoduchá a to vytvoriť vlastnú, cenovo dostupnú referenčnú stanicu (CORS), ktorá by dosahovala 98 % výkonu komerčných riešení za zlomok ceny čo je s použitím dnešných technológií dosiahnuteľný cieľ. 

Hardvér

Základom bolo vybrať správny hardvér ako GNSS dosku tú som použil ArduSimple u-blox ZED-X20P. Tento chipset podporuje všetky konštalácie okrem staršieho GLONASSU. Mnou použité konštalácie a signály z tejto dosky sú. GPS: L1C/A, L2C, L5 Galileo: E1, E5a, E5b, E6 a BeiDou: B1I, B1C, B2a, B2b, B3 samozrejme podporuje aj NAVIC a QZSS tie sú tu pre nás ale nepoužiteľné. Cena 225€. 

Ďalej potrebujeme anténu a to Calibrated Survey GNSS Quadband (IP67)  táto anténa má veľmi stabilné fázové centrum a bola kalibrovaná NGS (National Geodetic Survey) čiže má aj vlastný .antex súbor. Stabilita fázového centra ±2 mm čo je pre referenčnú stanicu jedna z kľúčových vecí.

Anténa si vie veľmi dobre poradiť aj s odrazmi (multipathing) pre dodatočné zlepšenie kvality signálu si ale viete vyrobiť aj ground plane (hliníkový kruh ktorý namontujete pod anténu). Cena 199€. 

Minopočítač vlastného výberu ja som si vybral Raspberry Pi 5 2GB ale sú desiatky rôznych typov značiek aké si môžete vybrať. Použitie tohto počítača je iba na to aby napájal GNSS dosku a zbieral surové dáta z už zmieňovanej GNSS dosky a posielal ich v rámci lokálnej siete do dalšieho serveru kde bude prebiehať spracovanie. Cena 80€ aj s príslušenstvom.

Linky na všetky produkty.

GNSS Doska: https://www.ardusimple.com/product/simplertk4-optimum-zed-x20p/ 

GNSS Anténa: https://www.ardusimple.com/product/calibrated-survey-gnss-quadband-antenna-ip67 

Minipočítač: https://rpishop.cz/535838/raspberry-pi-5-2gb-ram/

Softvér

Presúvame sa k softvéru a to k súboru programov RTKLIB jeden z týchto programov sa volá STRSVR ktorý príma surové dáta z GNSS dosky poslané cez lokálnu sieť použitím minipočítaču u mňa je to raspberry pi. Tento program prekonvertuje tieto pre GNSS rover nečitateľné dáta do formátu RTCM ktorý určite poznáte a to konkrétne do týchto správ ktoré podporujú všetky moderné prijímače RTCM 1006(10),1008(10),1033(10),1077(1),1097(1),1127(1) MSM7 a 1006(10),1008(10),1033(10),1074(1),1094(1),1124(1) MSM4. 

Teraz keď už máme korekcie potrebujeme ich dostať von cez internet do nášho GNSS roveru a na to použijeme program ktorý sa volá SNIP (lite).

Tento program je náš NTRIP server prijíma korekcie vytvorené programom STRSVR a poskytuje aj manažovanie jednotlivých pripojení ako sú používateľské mená a heslá a posúva ich už ďalej do samotného roveru pomocou internetu.

Ďalší skvelý softvér ktorý používam je Ublox u-center 2 tento softvér požívam na monitorovanie stavu referenčnej stanice a prímaných signálov. 

Taktiež tu môžem vidieť Skyplot (mapa satelitov na oblohe) a dá sa tu monitorovať aj kvalita jednotlivých signálov zo satelitov ktoré referenčná stanica aktuálne príma. 

Linky na všetky použité softvéry.

RTKLIB (Obsahuje STRSVR, RTKPOST, RTKCONV...): https://github.com/rtklibexplorer/RTKLIB/releases 

SNIP NTRIP server caster: https://www.use-snip.com/download/ 

Ublox u-center 2: https://www.u-blox.com/en/u-center-2

Raspberry Pi OS lite: https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/

Určenie presnej polohy a výšky referenčnej stanice

Prešli sme si hardvérom a softvérom ďalší dôležitý krok je presné určenie polohy a výšky referenčnej stanice. Postupoval som vykonaním 48h dlhej observácie kde som si z mojej referenčnej stanice vygeneroval .obs je to jeden zo súborov formátu RINEX a obsahuje fyzikálne merania pre každý jeden satelit, ktorý anténa "videla" v každej sekunde (epoche) merania.

Ďalej som si stiahol RINEX údaje obsahujúce .obs a .nav z SKPOS konkrétne z fyzickej referenčnej stanice (CORS) TRCN a pomocou softvéru RTKPOST vykonal statický výpočet kďe som určil presnú polohu a výšku mojej referenčnej stanice vyrovnanú na SKPOS. 

V ďalšom kroku som vzal túto presnú súradnicu + výšku a vložil ju pomocou u-center 2 softvéru priamo do GNSS dosky ktorú som následne prepol do módu referenčnej stanice.

Čo sa týka presnosti určenia polohy tá je 2-3mm v porovnaní na SKPOS čo sa týka výšky tá býva pri statických GNSS observáciach 2-3 krát horšia z dôvodu geometrických chýb. Obe presnosti sú ale dostačujúce aj výšková keďže samotný geoid má na našom území chyby od 1-3cm.

Samozrejme by sa dala presnosť zlepšiť napríklad dlhšou observáciou ale tu sa už bavíme o upresnení v milimetroch čo pre rôzne vedecké operácie význam má ale pre bežnú geodetickú činnosť je to nepodstatné. 

Porovnanie kvality zaznamenávaných dát z referenčnej stanice

V obrázkoch nižšie si môžete všimnúť kvalitu prímaných dát mojej referenčnej stanice od množstva sledovaných satelitov cez stabilitu ich sledovania až po silu signálov satelitov či čistotu signálov a multipath (odrazy signálu). Na vizualizáciu dát bol použitý program RTKPLOT.

ArduSimple u-blox ZED-X20P + Calibrated Survey GNSS Quadband (IP67) Bošáca

Trimble Alloy + Zephyr Geodetic Model 3 SKPOS TRCN

Porovnanie dát

V obrázkoch vyššie si môžete pozrieť porovnanie dát týchto referenčných staníc na oboch boli vykonané 12 hodinové observácie od 07.12.2025 00:00 do 07.12.2025 12:00. Rozdiel v dátach je hlavne ako si môžete všimnúť na mape oblohy (skyplot) fotka č.1 moja referenčná stanica nesleduje konštaláciu GLONASS Trimble Alloy ju sleduje a taktiež je ešte rozdiel v odrazoch (multipathing) obrázok č. 5 stredný graf. 

Tento rozdieľ je spôsobený hlavne vysokou kvalitou a individuálnou kalibráciou antény Zephyr Geodetic Model 3 kde dokáže excelentne filtrovať odrazy satelitov ktoré sú veľmi nízko na oblohe okolo 10° - 15° a dostať z nich čistý signál.

Keďže si ale priamo v GNSS prijímači vieme tieto satelity ktoré sú nízko na oblohe odstrániť tak táto výhoda ktorú táto stanica má sa pre koncového užívateľa stáva nepodstatná. A ak si odmyslíme tento lepší multipathing a konštaláciu GLONASS ktorú Trimble Alloy podporuje moja referenčná stanica poskytuje 98% výkonu za smiešne 2% ceny.

Ak by mal ale niekto záujem o používanie aj konštalácie GLONASS nie je najmenší problém vymeniť GNNS dosku s chipom u-blox ZED-X20P za Unicore UM980 ktorý túto konštaláciu podporuje a cenovo je porovnateľný s u-blox ZED-X20P. Link: https://www.ardusimple.com/product/simplertk3b-budget/

Kontrola presnosti merania v teréne

Po sfunkčnení referenčnej stanice som začal s testovaním reálneho merania v teréne. Najskôr som testoval RTK metódu a to pripojením na korekcie mojej referenčnej stanice a následne pripojením na korekcie SKPOS. Výsledky boli pri polohe medzi 1-1.5cm a pri výške do 2cm tieto hodnoty sú pre tento typ metódy určenia polohy bodu veľmi dobré.  Ďalej som testoval použitím statickej metódy kde som vykonal 3 hodinovú observáciu a vypočítal polohou a výšku bodu použitím mojej referenčnej stanice a použitím fyzickej stanice (CORS) SKPOS TRCN. Rozdiel v polohe medzi bodmi bol 2mm a vo výške 1.2cm tieto výsledky sú taktiež veľmi dobré. Testovanie som robil v Trenčíne čo je do 20km vzdušnou čiarou od miesta mojej referenčnej stanice to je Bošáca.

Na testovanie som použil GNSS príjmače od Trimblu r8s a r12i a taktiež aj príjmač od α-GEO Matrix III.

Pripojenie

Na referenčnú stanicu sa môžete pripojiť použitím mojej domény a to rtk.zameriamto.sk port:2305 Meno: Guest a heslo: Heslo123.

Ak by ste mali ale záujem nie je problém aj vytvorenie individuálneho Meno a Hesla za účelom testovania alebo prípadného použitia ako zálohy SKPOSu keďže pár krát do roka sa stane že nefunguje. Stačí mi napísať alebo zavolať rád pomôžem prípadne poradím.

Taktiež ponúkam aj integráciu tohto riešenia priamo pre vašu firmu ako som už spomínal zálohu SKPOS vo vašom okolí prípadne na vaše vlastné testovanie a potreby  ak by ste mali záujem neváhajte sa mi ozvať. 

Na obrázku je vidieť mapa pokrytia mojou referenčnou stanicu je to 30km okruh od Bošáce tam sa stanica nachádza.

Do 30km od referenčnej stanice mám otestovanú a garantujem centimetrovú presnosť čím viac ale za 30km by ste išli tým sa presnosť bude znižovať.

Záver a budúce plány

Do budúcna plánujem výstavbu ďalších referenčných staníc a integráciu VRS (Virtuálna referenčná stanica). A ďalšie rozširovanie siete mojich referenčných staníc. 

Taktiež plánujem aj zhotovenie mobilnej referenčnej stanice ktorá bude mať integrované rádio a používateľské rozhranie s cenou pod 1500E.

Čo sa záveru týka myslím že môžem prehlásiť môj projekt ako úspešný za zlomok ceny sa mi podaril vyhotoviť fungujúcu vysoko kvalitnú referenčnú stanicu použiteľnú na presné geodetické účely. Ďakujem za čítanie a v prípade otázok budem rád ak ma budete kontaktovať.