kth.sePublications KTH
Operational message
There are currently operational disruptions. Troubleshooting is in progress.
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Free Station Establishment in Motion: Evaluation of a Kinematic RUFRIS Method
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Real Estate and Construction Management.
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Fri Stationsetablering i Rörelse : Utverderig av en Kinematisk RUFRIS metod (Swedish)
Abstract [en]

Accurate geodetic positioning is fundamental in modern surveying projects, from planning and construction to administration and maintenance of buildings and infrastructure. Traditional land surveying techniques like distance and direction measurements with a total station (TS) are usually georeferenced by measuring towards at least two established control points. However, in some scenarios, static control points might not exist on the sightline from the TS. In that case, satellite positioning, more specific Real Time Kinematics (RTK), is combined with TS measurements to become completely independent from static physical control points. The method of free establishment with combined TS and RTK measurements is referred to as Real Time Updated Free Station (RUFRIS).

RUFRIS involves simultaneous RTK and TS measurements of at least 15 common points which can be time consuming and challenging due to rugged terrain or poor satellite conditions. This master thesis explores a kinematic alternative using continuous movement to collect data for RUFRIS establishment. Theoretical analysis and practical field experiments were conducted to evaluate whether continuous kinematic measurements yield acceptable TS positioning accuracy. The synchronization error between TS and RTK measurements is a key issue in which nature and effect on the result is investigated. Two computational approaches are used: the traditional least squares method (LSQ) and the more robust Balanced Least Absolute Value Estimator (BLAVE).

The results show that the proposed method can estimate the TS position with centimeter accuracy. Theoretical analysis suggests that if the synchronization error was completely constant, and the measurements follow a perfect circle, only the TS orientation would be affected by the synchronization error. However, field results showed that the synchronization error between TS and RTK measurements is not constant. The quality of the results from field experiments is mainly evaluated based on positional accuracy which can be compared to standard levels of positional accuracy according to HMK, and deviation from the correct TS position and orientation. Tests in field experiments that followed a circular trajectory showed a deviation from the correct TS position on centimeter level, and according to HMK standard levels, the method is suitable for monitoring of environment and overview planning. The method and results are affected by limitations such as overestimated expected uncertainties and the synchronization error between TS and RTK measurements which could not be eliminated. In conclusion, the continuous kinematic RUFRIS method shows potential for efficient TS establishment in situations where rapid and flexible setup is needed.

Abstract [sv]

Noggrann geodetisk positionering är grundläggande inom modern mätningsteknik, från planerings- och byggnadsskedet till underhåll av byggnader och infrastruktur. Traditionella mätningsmetoder som exempelvis längd- och riktningsmätning med totalstation (TS) är vanligtvis georefererade genom att relatera TS mot ett referenssystem genom att mäta mot åtminstone två fysiska kontrollpunkter. Men i vissa scenarion finns inte statiska kontrollpunkter i siktlinjen för TS på platsen för mätningen. I så fall kan satellitpositionering, eller mer specifikt relativ bärvågsmätning i realtid (RTK), kombineras med totalstationsmätningar för att bli helt oberoende av fysiska kontrollpunkter. Metoden som innefattar fri stationsetablering av TS genom kombinerad TS och RTK kallas för realtidsuppdaterad fri station (RUFRIS).

Utförandet av RUFRIS innefattar simultana mätningar med TS och RTK på minst 15 gemensamma punkter vilket kan vara arbetsamt, tidskrävande och svårt att utföra enligt specifikationer på grund av ojämn eller svår terräng. Detta master-arbete utforskar ett kinematiskt tillvägagångssätt av mätning för att utföra stationsetablering av en TS. Teoretisk analys samt praktiska fältmätningar har utförts för att utvärdera huruvida kontinuerliga kinematiska mätningar av gemensamma punkter kan användas för att beräkna TS position och orientering med acceptabel noggrannhet. Problematiken med synkroniseringsfel mellan TS och RTK är betonat i uppsatsen och dess typ och påverkan på stationsetableringens noggrannhet utforskas. Beräkningen av RUFRIS baseras både på minsta-kvadratmetoden samt en mer robust metod: Balanced Least Absolute Value Estimator (BLAVE).

Teoretisk analys visar att om synkroniseringsfelet var konstant och om mätningarna följde en perfekt cirkulär bana, så skulle endast TS orienteringsparameter påverkas negativt. Dock visar fältmätningarna att synkroniseringsfelet mellan TS och RTK mätningar inte är konstant. Kvaliteten av resultaten från fältmätningarna är främst utvärderad baserad på lägesosäkerheten vilken kan jämföras med standardnivåer enligt HMK, samt avvikelsen av estimerad totalstationsetablering från den korrekta positionen och orienteringen för instrumentet. Test i fältmätningarna som följde en cirkulär bana visade en avvikelse från korrekt TS position på centimeternivå, och enligt HMK så är den utvärderade metoden lämplig att användas vid bevakning av miljö och naturvård samt vid översiktlig planering. Både metod och resultat i arbetet har påverkats av begränsningar såsom överestimerade förväntade standardosäkerheter och att synkroniseringsfelet mellan TS och RTK mätningar inte kunde elimineras. Sammanfattningsvis så visar den kontinuerliga kinematiska RUFRIS metoden potential för effektiv totalstationsetablering i situationer då snabb och flexibel uppsättning krävs.

Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 45
Series
TRITA-ABE-MBT ; 25541
Keywords [en]
Total station establishment, RUFRIS, RTK, synchronization error
Keywords [sv]
Totalstationsetablering, RUFRIS, RTK, synkroniseringsfel
National Category
Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-368272OAI: oai:DiVA.org:kth-368272DiVA, id: diva2:1988068
External cooperation
WSP
Educational program
Degree of Master
Supervisors
Examiners
Available from: 2025-08-11 Created: 2025-08-11 Last updated: 2025-08-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2341 kB)162 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2341 kBChecksum SHA-512
1327c03671b3fc4e029fb41607b53fdc9ff20d8a13bf8bfeeb29b488d3b6131aa58f9131f56c7a184bc03110fe98834f1c7cc277103fa4a5ad8d461d2761c311
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Real Estate and Construction Management
Civil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 162 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 491 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf