Master's Thesis

RTK System for Precision Positioning in Landscape Architecture

Final Thesis 3.08 MB Appendix 1.11 MB

Author of thesis: Bc. Karolína Kuběnová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Vladimír Skřivánek

Reviewer: Ing. Jan Chalupa

Abstract:

This diploma thesis focuses on design and implementation of an open-source RTK system consisting of a base station and a rover unit. The goal is to achieve centimeter-level positioning accuracy for practical use in landscape architecture and small-scale surveying at significantly lower cost compared to commercial geodetic systems.

Keywords:

RTK, GNSS, ZED-F9P, rover, base station, landscape architecture

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Při obhajobě studentka nejprve prezentovala svoji diplomovou práci, následně byly přečteny posudky a studentka odpovídala na dotazy oponenta. Poté byly členy komise položeny následující otázky: Jaká je pořizovací cena zařízení? Jak řešíte napájení zařízení? Jaký je dosah Wi-Fi připojení u vašeho zařízení? Obhajoba byla komisí hodnocena jako dobrá.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechatronics (N-MET-P)

Composition of Committee

RNDr. Vladimír Opluštil (předseda)
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D. (člen)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Bastl, Ph.D. (člen)
Ing. Peter Zavadinka, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Vladimír Skřivánek

Diplomová práce studentky představuje komplexní inženýrské dílo s jasným praktickým výstupem. Cílem bylo navrhnout a sestrojit nízkonákladový RTK systém skládající se ze základnové stanice a mobilní jednotky (roveru), který by umožnil centimetrově přesné zaměřování. Tento cíl byl plně dosažen. Rozsah odvedené práce je značný a zahrnuje návrh hardwarové sestavy, 3D tisk komponent, programování firmwaru pro mikrokontrolér ESP32 v jazyce C++ i tvorbu uživatelské aplikace v Pythonu pro prostředí Raspberry Pi.Jako vedoucí práce oceňuji především samostatnost, se kterou studentka projekt vedla, a její schopnost dotáhnout dílčí technické problémy do funkčního konce. Pozitivně hodnotím i provedené terénní testy, ve kterých autorka metodicky otestovala stabilitu komunikačního spojení, proces konvergence a naváděcí logiku. Výsledky prokazují, že přesnost zařízení v režimu RTK Fix s rezervou splňuje požadavek na odchylku do 5 centimetrů.
Identifikovaná slabá místa systému, jako je závislost přenosu korekcí výhradně na Wi-Fi s omezeným dosahem, autorka v textu korektně přiznává a navrhuje relevantní možnosti budoucího rozšíření. Předložená diplomová práce po všech stránkách splňuje, a v oblasti praktické realizace i převyšuje, požadavky kladené na tento typ závěrečných prací. Z tohoto důvodu ji hodnotím jako výbornou a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Chalupa

Studentka se věnuje praktickému tématu, které však již bylo v minulosti několikrát zpracováno. Vzhledem k tomu bych očekával větší důraz na propracování metod vyhodnocení výsledků a na dotažení softwarové části do podoby, která by byla skutečně využitelná pro pracovníky v oboru zahradní architektury. Existuje funkční prototyp, avšak dle mého názoru nikoliv v takového stavu, aby jej mohl efektivně používat méně zdatný uživatel v terénu.

V textu se zřídka vyskytne tvrzení, která je nepřesné nebo zavádějící. To nasvědčuje buď nepochopení, nebo nеkritickému převzetí informací, potenciálně i z nástrojů AI. Například citace „Protože větší počet viditelných satelitů zlepšuje geometrii a tím i přesnost.“ Odstavec věnovaný šumu přijímače je asi nevhodně pojmenován a zpracován velmi povrchně, navzdory tomu, že je to klíčový faktor ovlivňující přesnost měření. Dále tvrzení, že frekvenční pásma L1 a L2 jsou dostupná pouze autorizovaným uživatelům, není pravda, pro dosažení RTK fixu jsou obě pásma nezbytná. Chybí srovnání dostupných embedded modulů s podporou RTK. Není zřejmé, na základě jakých kritérií byl zvolen použitý modul. Zcela opomenuty jsou například otázky napájení a spotřeby jednotlivých součástí.

Text obsahuje nadbytečné nebo opakující se pasáže. Jde například o zbytečný popis sběrnic, či opakování informací o konstrukci zařízení, 3D tisku, periferiích a způsobu datového propojení. Opakovaně se objevují souhrny již uvedených výsledků.V rámci výsledků bych očekával například implementaci podpory s mapovými podklady nebo nákresy pozemku/projektu, včetně jejich správného škálování, posunu a orientace, zvláště když zařízení obsahuje magnetometr. Proč v rámcí řešení komunikačních problémů není uvažováno například použití mobilních dat pro přenos RTCM zpráv namísto přímého Wi-Fi připojení, případně propojení přes router.

Způsob prezentace návhru SW napříč platformami není konzistetní, použité diagramy jsou stylisticky i koncepčně nejednotné. Metody vyhodnocení přesnosti měření jsou nedostatečné, chybí jakákoliv statistická analýza. Z tohoto důvodu nelze spolehlivě určit zdroje chyb ani jejich charakter.

Vyhodnocení měření v okolí garáže působí příliš zjednodušeně. Grafické znázornění polohy vykazuje značné odchylky a nekoresponduje s vyznačenými body, zatímco tabulkové výsledky vypadají velmi příznivě. Tento nesoulad není v práci dostatečně vysvětlen.


Z formálního hlediska se v práci vyskytují drobné chyby, například číslice namísto diakritiky či zapomenuté “Hele” na konci seznamu literatury. Kapitola věnovaná budoucímu rozšíření je zařazena nestandardně až za kapitolu se závěrem, její obsah působí stojově generovaný a ve výsledku zbytečný.


Celkově lze konstatovat, že téma je komplexní a výsledkem práce je funkční prototyp, jehož realizace si vyžádala řešení celé řady technických problémů, které studentka zvládla. Všechny body zadání byly splněny. Práci hodnotím dobře/C.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality C
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Jaké existují služby poskytování RTCM zpráv a které z nich jsou neplacené? Existuje volně dostupný RTCM base station v okoli testovací lokality a jaký radius obslouží base stanice?
  2. Jaká je teoretická maximální přesnost RTK a jký jemný je grid GPS souřadnic? Kolik desetiných míst má modul k dispozici a jakou toto jedno poslední desetiné místo reprezentuje vzdálenosti v milimetrech?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová