Breitband und Vermessung SAPOS
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
und
in der Landesvermessung
LDBV Sachgebiet 831
Jan Strobl
SAPOSSatelliten
Positionierungs-dienst
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Der gesetzliche AuftragArt. 1 Landesvermessungswerk
(Vermessungs- und Katastergesetz - VermKatG)
(1) Die Landesvermessung hat die Aufgabe, die geodätischen Grundlagenfür eine allgemeine Landesaufnahme zu schaffen und zu erhalten, dasLandesgebiet aufzunehmen……
(2) Das Landesvermessungswerk umfasst das Lagefestpunktfeld, dasHöhenfestpunktfeld, den Positionierungsdienst, dasSchwerefestpunktfeld, die topographische Landesaufnahme, dasLuftbildinformationssystem, das amtliche topografisch-kartografischeInformationssystem und die amtlichen topographischen Kartenwerke.
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Wozu eine Landesvermessung ?
Sicherung des geodätischen Raumbezugs als einheitliche Grundlage für nachfolgende Vermessungen (Kataster- oder Ingenieurvermessungen) durch vermarkte Festpunktfelder oder satellitengestützte Positionierungsdienste
→ Für Vermessungen müssen genügend Ausgangspunkte in Lage und Höhe in zumutbarer Entfernung zur Verfügung stehen
Koordinierungen und Höhenbestimmungen in unterschiedlichen Teilen eines Landes (aber auch weltweit) werden über Festpunktfelder untereinander in Beziehung gebracht.
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Warum brauchen wir Festpunktfelder ?
HöhensystemA-Land
HöhensystemB-Land
HA-Land=583,567 HB-Land=583,567 Beispiel Höhensysteme:
A-Land und B-Land haben unterschiedliche Höhensysteme. Trotz gleichen Höhenwertes kommen die Brückenenden nicht zusammen.
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Warum brauchen wir Festpunktfelder ?Beispiel Lagesysteme:
Jede Region arbeitet in einemeigenen Koordinatensystem
Erst durch eine einheitliche Berechnung in einem System können Lagefestpunktfelder homogene Koordinaten erhalten(z.B. Erstbestimmung der Koordinaten der SAPOS-Referenzstationen durch einzelne Bundesländer)
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Historie der bayer. Landesvermessung• Messtisch: ab 1801 graphisch/zeichnerische Methode ohne Berechnungen
• Triangulation (Winkelmessung in Dreiecken) → ab 1807 erdgebundeneterrestrische Bestimmung + Berechnung
• Trilateration (Entfernungsmessung zu bekannten Punkten) → ab 1970er Jahre elektronische Distanzmessung
• seit 1992: satellitengestützte Messverfahren (Einführung des SAPOS-Dienstes in Bayern 2002)
→→
→
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Globale NavigationsSatellitenSysteme GNSSGalileoGPS
BeiDou
GLONASSDie Satelliten senden auf mehreren Trägerfrequenzen im Mikrowellenbereich digitale „Navigationsnachrichten“ aus. Durch die große Satellitenanzahl und die entsprechende Verteilung der Satelliten können an jedem Ort der Erde zu jeder Zeit mindestens 4 Satelliten empfangen werden → Positionsbestimmung in Echtzeit
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GNSS – Absolute Positionierung
GNSS-Empfänger / Smartphone
Absolute Genauigkeiten:
GPS und GLONASS: ≤ 15 Meter
Galileo Open Service (OS): zukünftig 4 Meter
BeiDou Open Service: < 10 Meter
Mindestens 4 Satelliten zur Bestimmung von 3 Koordinaten und 1 Empfängeruhrfehler
räumlicher Bogenschnitt
(bei geringer Satelliten-anzahl oder großer Abschattung)
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Empfängeruhrfehlerbei nur 3 Satelliten keine eindeutige Positionsbestimmung möglich
3 Satelliten für räumlichen Bogenschnitt erforderlich, aber 3 Schnittpunkte wegen minimalem Zeitversatz der Empfänger-
Uhren zu Atom-Uhren der Satelliten
4 Satelliten für eindeutigen Schnittpunkt, → Zeit-Synchronisation bzw. Zeitabgleich
des Empfängers mit exaktem GNSS-Zeitsystem (Atomuhren)
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CTS - Conventional Terrestrial System (Bezugssystem der Satellitenpositionierung)
global, geozentrisch, terrestrisch (erdfest), dreidimensional, kartesisch
z.B. WGS84, ITRS, ETRS89
X - Achse liegt im Schnittpunkt der 0°-Meridianebene (Greenwich – Meridian) mit der Äquatorebene
Z - Achse verläuft durch den CTP (Conventional Terrestrial Pol) „mittlere Erdrotationsachse“
Ursprung im Geozentrum (Massemittelpunkt der Erde)
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Der Rahmen für unsere ETRS-Koordinaten ist das ETRF (European Terrestrial Reference Frame) zum Zeitpunkt 1989. Dieses ist wiederum Bestandteil des ITRF (International Terrestrial Reference Frame)
Lagebezugssystem ETRS89
ca. 180 ITRF-Fundamentalstationen
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Verschiebungsvektoren der EUREF und GREF-Stationen auf der eurasischen Platte im Zeitraum (April 2002 bis Oktober 2004)
Problem der zeitlichen Koordinaten-änderungen im ITRF und ETRF wegen Kontinentalplattendrift (jährliche ca. 2 cm Verschiebung/Verdrehung)→ zum Zeitpunkt 1989 identisch
Einführung des ETRS89 als amtliches System in Deutschland→ eurasische Platte in sich stabil
ETRS89
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Das Geoid lässt sich für die Lagevermessung, besser als mit einer Kugel, durch einRotationsellipsoid (GRS80 Geodätisches Referenzsystem 1980) als Bezugsflächeannähern
Grundlagen: Ellipsoid als Lage-Bezugsfläche
mittleres Erdellipsoid GRS80 → Referenzellipsoid für ETRS89
Geoid
lokal bestanschließendes Ellipsoid → in Deutschland bis 2019: Bessel-Ellipsoid
konventionellesEllipsoid
mittlere Erd-rotationsachse
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Lagerung des Bezugssystems = Geodätisches Datum
Die räumliche Lage eines konventionellen / lokalen Bezugssystemsgegenüber dem geozentrischen Globalsystem wird als Geodätisches Datum bezeichnet.
Parameter des Geodät. Datums:
• Verschiebevektoren dx, dy, dz
• Achsdrehung α, β, γ und
Maßstabskorrektion m
• große Halbachse a und
Abplattung α des gewählten
Referenzellipsoids
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Realisierung der Bezugssysteme bis 2019Koordinatenabbildung bei Kataster / Ingenieurvermessungen
Bessel-Ellipsoidlokal bestanschließendDHDN90 (Potsdam-Datum)GK
Ergebnis:ebene rechtwinklige Gitter-Koordinaten (R, H) verebnet durch 3°-Meridianstreifen-Projektion (GK)
Koordinatenabbildung bei GNSS bzw. SAPOS-Messungen
Bezugsfläche GRS80-EllipsoidEllipsoid geozentrisch gelagertDatum / Bezugssystem ETRS89Projektion / Verebnung UTM
Ergebnis:dreidimens. kartes. Koordinaten (X,Y,Z)
oder geographische Koordinaten (Länge, Breite)
Transformation von X,Y,Z Koordinaten → R,H (+ Gebrauchshöhe NN, NHN)
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Koordinatenreferenzsystem = Bezugssystem + Koordinatensystem
Amtliches
Lagebezugssystem
Koordinatensystem
Projektion / Verebnung /
Abbildung
Ellipsoid
DHDN90Deutsches Hauptdreiecksnetz
1990
amtl. Landesnetz bis 2019
geograph. Koordinaten
Datumsübergang
Lagetransformationsdatei
NTv2
ETRS891. Bezugssystem aller SAPOS-
Dienste seit Dienststart 2002
2. amtl. Landesnetz seit 2019
geograph./kartes. 3D-Koordinaten
strenge mathemat.
Umrechnung ohne
Genauigkeitsverlust
strenge mathemat.
Umrechnung ohne
Genauigkeitsverlust
Gauß-Krüger GKKennziffer 4
kartes. 2D-Koordinaten
UTMZone 32
kartes. 2D-Koordinaten
Bessel-Ellipsoidlokal für Landesfläche
Deutschlands
GRS80globales mittleres Erdellipsoid
Pro
jekt
ion
Pro
jekt
ion
Transformationmit Genauigkeitsverlust
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statt „Projektion“ wird häufig auch der Ausdruck „Abbildung“ verwendet
Um ebene Projektionskoordinaten zu erhalten, muss man eine Abbildungsfläche wählen. Für das Ellipsoid wählen wir eine Zylinder-Projektion
Ebene (Azimutal - Projektion)
längentreu
Kegel (Kegel - Projektion)flächentreu
Zylinder (Zylinder - Projektion)winkeltreuEllipsoid
Abbildungsflächen:
Kugel
Bezugsflächen:
(Ebene)
z.B. Übersichtskarten 1: 500.000 oder kleiner
z.B. TK 25 Bayern
Grundlagen: Projektion in die Ebene
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3°
SchnittzylinderMittelmeridian verkürzt (z.B. M = 1 : 0,9996)
UnterschiedGK und UTM
6°Meridianstreifenbreite
BerührzylinderMaßstab: Mittelmeridian M = 1 : 1
3°
20
6080
100
40
[cm/km]
300200100 [km]-20 -40
0
1,5°
20
6080
100
40
[cm/km]
300200100 [km]0
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Die Transversale Mercator-Abbildung wird auch für die UTM-Abbildung verwendet
Gauß-Krüger-AbbildungBerührzylinder
UTM-AbbildungSchnittzylinder
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GNSS – SegmenteGNSS-Systeme bestehen in ihrer Gesamtheit aus 3 Komponenten:
• Weltraumsegment: Die Satelliten auf ihren Umlaufbahnen im Weltall senden Signale aus, die mit geeigneten Empfängern empfangen werden
• Nutzersegment: GNSS-Empfänger der Nutzer (Ingenieurbüros, Navigationsgeräte, Smartphones etc.)
• Kontroll- bzw. Bodensegment: Alle Kontroll- und Steuerungseinheiten auf der Erde, die zum sicheren und zuverlässigen Betrieb des gesamten Systems notwendig sind → Master Control Station (Colorado Springs, USA) sowie 4 Monitorstationen (alle in Äquatornähe) zur Überwachung der Funktionsfähigkeit der Satelliten, Gewährleistung der Synchronisation der Satellitenuhren und zur Berechnung der Bahndaten
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Charakteristik GPS(USA)
GLONASS(Russland)
Galileo(Europa)
BeiDou3(China)
Orbitungefähre Bahnhöhe
20233 km 19100 km 23260 km 21528 km MEO(35786 km GEO)
geplanteSatellitenanzahl
24(+3 Reserve)
24 (+ 3 Reserve)
27(+ 3 Reserve)
27 MEO mittlere Erdumlaufbahn
3 GEO geostationäre Satelliten
5 IGSO geneigte geosynchrone
Satellitenbahn
operationelle Satelliten (Juli 2021)
32 24 22 (+ 2 im Test)
24 MEO
Anzahl Bahnebenen 6 3 3 3
Bahnneigung zumÄquator (Inklination)
55° 64.8° 56° 55°
Umlaufperiode 11 h 58 min 11 h 16 min 14 h 04 min 12 h 53 min
GNSS – Weltraumsegment
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
BeiDou3 – “Ground Tracks”
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2013
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Qualität der GNSS Positionsbestimmung
verschiedene Störfaktoren beeinflussen die Lage- und Höhengenauigkeit der Positionsbestimmung:
A) Genauigkeit (Messverfahren)
B) Zuverlässigkeit (Fehlereinflüsse)
C) Verfügbarkeit (Satellitengeometrie + Anzahl der Satelliten)
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A) GNSS – Messverfahren
1. Code - Entfernungsmessung („Pseudo-Entfernungen“)• Messung der Laufzeit der GNSS-Signale vom
Satelliten zum Empfänger• Verfälscht wegen des Empfängeruhrfehlers• Metrische Entfernung aus Multiplikation der
Signallaufzeit mit der Lichtgeschwindigkeit• Genauigkeit: dm bis m
2. Trägerphasenmessung• Phasenmessung der Trägerwelle (ca. 2 dm
Wellenlänge)• Genauigkeit: mm bis cm (aber mehrdeutig!)
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Code - Entfernungsmessung
Durch Multiplikation der gemessenen Signallaufzeit mit der Licht-geschwindigkeit im Vakuum wird die so genannte „Pseudorange“ erhalten.
Wegen der Verfälschung durch den Empfängeruhrfehler spricht man von „Pseudoentfernungen“ bzw. „Pseudoranges“
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Trägerphasenmessung Beispiel GPS Trägersignale:
L1: 1575.42 MHz (l = 19.0 cm)
L2: 1227.60 MHz (l = 24.4 cm)
L5: 1176.45 MHz (l = 25.5 cm)
= Trägerphasenmessungen
Mehrdeutigkeit = → unbekannt
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Die GNSS-Beobachtungsgleichung für Pseudoentfernungs-messungen auf Code- und Trägersignalen
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
B) GNSS – Fehlereinflüsse
1. Entfernungsabhängige Fehler
• Atmosphärische Refraktion Laufzeitverzögerung und Strahlkrümmung der Signale in der Erdatmosphäre
a) Ionosphäre - frequenzabhängiger Fehler (cm bis m)abhängig von Sonnenaktivität
b) Troposphäre - frequenzunabhängiger Fehler (mm bis dm)
abhängig von Luftdruck und Wasserdampf→ bei großen Höhenunterschiedenund langen Basislinien, betrifft über-wiegend die Höhenkomponente.
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Sonnenaktivitätszyklus
Quelle: http://www.swpc.noaa.gov/products/solar-cycle-progression
wiederholt sich ca. alle 12 Jahre
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenfleck#/media/Datei:Sunspots.JPG
Sonnenflecken
Protuberanz
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B) GNSS – Fehlereinflüsse
1. Entfernungsabhängige Fehler
• Satellitenbahnfehler / Orbitfehler (bis 2 m)Schwankungen in den Umlaufbahnen der Satelliten durch Schwerefeld der Erde und Gravitationskräfte der Sonne/Mond
• Empfängeruhrfehler (30 cm pro Nanosekunde, bei weniger als 4 Satelliten)
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B) GNSS – Fehlereinflüsse
2. stationsabhängige Fehler
• Antennenphasenzentrumsfehler(bis 20 cm in der Höhe, mehrere mm in der Lage) Die Lage des elektrischen Phasenzentrums in der Antenne ist abhängig von der Wellenlänge und dem Einfallswinkel. Die aktuelle Position des Phasenzentrums wird relativ zum Antennenreferenzpunkt (ARP) an der Antenne angegeben. → richtige Antennen-Kalibrierung verwenden!
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
B) GNSS – Fehlereinflüsse
2. stationsabhängige Fehler
• Mehrwege-Effekte (Multipath) Entstehung durch Überlagerung des direkten Satellitensignals mit reflektierten Anteilen des gleichen Signals (mm bis cm)→ Vermeidung von Reflexionsflächen
Multipath
Quelle:
Kompendium – Technical Know-How by InfoTip Service GmbH
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C) Verfügbarkeit• Satellitengeometrie und -anzahl (cm bis mehrere m)
Eine schlechte Geometrie liegt vor, wenn nur wenige Satelliten empfangen werden oder diese alle dicht beieinander stehen (z.B. Lichtung im Wald)
• Abschattung
Quelle:
Kompendium –Technical Know-How by InfoTipService GmbH
geringere Genauigkeit, da Satelliten nahe zusammen stehen
hohe Genauigkeit, da Satelliten weit
auseinander stehen
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Zum Erreichen höherer Genauigkeiten im
cm-Bereich:
→ Relative bzw. Differenzielle (DGNSS)
Positionierung
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Prinzip Relativer / DifferenziellerGNSS - Messverfahren
Bei der Messung bezieht sich der Rover (Neupunkt) auf eine Referenzstation (zweite Empfängerstation), deren Koordinaten X,Y,Z bekannt sind. Rover und Referenzstation empfangen gleichzeitig die Signale von mind. 4 Satelliten, wodurch relative Koordinatenunterschiede zwischen den beiden Empfängern berechnet werden können. Da die Fehlereinflüsse auf beiden Stationen bei kurzen Basislinien identisch sind, heben sich diese bei Berechnung auf.
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
GNSS – Relative Positionierung
Referenzstation RoverBasislinie
Relative Genauigkeiten: cm bis mmMit Trägerphasen – Messungen (fixierte Mehrdeutigkeiten)
Simultane Messung
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
GNSS Relative Positionierungzwischen Satellit und Messobjekt sind 20.000 km und viele Fehler zu überwinden
Lösung:
• Die Summe der entfernungsabhängigen Fehler kann bei festgelegter Position ermittelt werden
• Diese Fehler (Satellitenbahnfehler, Empfängeruhrfehler, atmosphärische Refraktionen) sind zur gleichen Zeit auf Messungen zu den gleichen Satelliten in räumlicher Nähe bis 20km (gleiche atmosphärische Bedingungen) identisch
• Durch simultane GNSS-Messung auf einem bekannten Punkt in der Nähe (Referenzstation) kann die Positionsbestimmung am Empfänger (Rover) relativ zur Genauigkeit der Referenzstation verbessert werden
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Prinzip Relativer / Differenzieller GNSS -Messverfahren
Fehler, die auf Referenzstation und Rover gleich groß sind, fallen durch Differenzbildungen bei der Relativen Positionierung bzw. oder beim klassischen DGNSS heraus:
• Empfängeruhrfehler
• Satellitenbahnfehler
• Atmosphärische Refraktion
vollständige Eliminierung der entfernungsabhängigenFehler nur bei kurzen Basislinien bis 20 km!
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Zum Erreichen höherer Genauigkeiten: → Relative bzw. Differenzielle (DGNSS) Positionierung
• Simultanauswertung der Messgrößen zweier benachbarter Empfänger (Rover + Referenzstation) Code- und Phasenkorrekturen einer Referenzstation
• Code- und Phasenkorrekturen einer (virtuellen) Referenzstation in einem flächenhaften Referenznetz Korrekturen bzw. Interpolationen von mehreren
Referenzstationen (≙ SAPOS)
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Modellierung, Interpolation und Korrektur der entfernungs-
abhängigen Fehler im Netz der Referenzstationen
•Referenzstationsvernetzung:
1. Lösung der Phasen-Mehrdeutigkeiten im Referenzstationsnetz
2. Flächenhafte Modellierung der entfernungsabhängigen Fehler
3. Interpolation von Korrekturen aus dem Fehlermodell für die Roverposition
4. Relative Positionierung des Rovers zu einer Masterstation unter Berücksichtigung der interpolierten Korrekturen
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
GNSS - Differentielle PositionierungKonzept der Virtuellen Referenzstation VRS
Rover sendet seine Position in die Zentrale (NMEA - String)
VRSDie Zentrale generiert für diese Position einen RTCM – Datenstrom ausgehend von der nächstgelegenen Referenzstation (Masterstation) und dem Fehlermodell der Vernetzung.
Für den Rover scheinen die RTCM – Daten von einer wenige Meter entfernten Referenzstation zu kommen.
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SAPOSSatellitenPositionierungsdienst der
deutschen Landesvermessung
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SAPOS
Der Satellitenpositionierungsdienst SAPOS ist ein Gemeinschaftsprojekt der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) und stellt für jedermann den aktuellen amtlichen Raumbezug mit moderner Technik auf der Grundlage der Satellitensysteme GPS, GLONASS und Galileo bereit. Dies ist als infrastrukturelle Grundversorgung ein Teil des gesetzlichen Auftrags der deutschen Landesvermessung.Grundlage von SAPOS in Bayern ist ein Netz von permanenten GNSS-Referenzstationen sowie Stationen in benachbarten Ländern, die die komplette Abdeckung der Landesfläche mit Korrekturdaten gewährleisten. Dies ermöglicht differenzielle GNSS-Messungen höchster Genauigkeit, ohne dass der Nutzer selbst einen zweiten Empfänger auf einem Referenzpunkt vorhalten muss. SAPOS stellt Korrekturdaten im amtlichen dreidimensionalen Bezugssystem zur Verfügung.
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SatellitenPositionierungsdienst SAPOS ist ein Produkt der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der BRD (AdV)
deutschlandweit mehr als 250 Stationen
Relative / Differentielle GNSS Positionierung
m … cm … mm Genauigkeit
Echtzeit oder Postprocessing
Amtlicher Raumbezug ETRS89
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SAPOS BayernStationsnetz
• 56 GNSS-Referenzstationen
• 38 bayerische Stationen,davon 2 (Erlangen + Hof) durch BKG betrieben (Bundesamt für Kartographie und Geodäsie)
• 18 nicht-bayerische Stationen
• GPS, GLONASS Galileo (zukünftig auch BeiDou3)
• ca. 50 bis 60 km Stationsabstand
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
• Horizontfreiheit
• Geologische Stabilität, stabiler Gebäudeteil
• Ganzjährige Zugänglichkeit
• Öffentliche Gebäude (Mietkosten, Zutritt) →Vermessungsämter, Finanzämter, Schulen etc.
• Anschluss an Kommunikationsnetze: Breitband-DSL, BayKom-Behördennetz
• Stabile Stromversorgung, eigene Absicherung etc.
Standort der Referenzstationen
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
neue Referenzstationen:
Errichtung als stabile, bodenvermarkte Referenzstationen mit Gittermasten zur Gewährleistung des amtlichen Raumbezugs
ältere Referenzstationen:
bisher Befestigung der Antennen weit oben auf Dächern (Gebäudehöhen bis 20 m)
unterliegen leichten saisonalen Schwankungen in Lage und Höhe
Standort der Referenzstationen
Eichstätt
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
• Stabile Antennenmontierung
• hochwertige Chokering-Antennen
• Schutzhaube (Radom)
• Ganzjährige Zugänglichkeit
• Horizontfreiheit
• Blitzschutz
• Keine Störsignale (z. B. Mobilfunk-Antennen)
• Geringer Multipath (keine horizontalen, glatten Metallflächen)
• Individuelle Kalibrierung (→ Mini-mierung d. stationsabh. Fehlers)
GNSS Hardware: Antennen
München
Roboter-Kalibrierung
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
„Innenleben“ trotz Schutzhaube
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
GNSS Hardware: Referenzstationsempfänger• bis zu 560 Kanäle
• (teilweise) interne Batterien
• interne Daten-speicherung
• Internetanschluss und serielle Schnittstellen
• Volle Fernadministra-tion über Webinterface
Trimble NetR9 Trimble Alloy
Leica GR50 Septentrio PolaRx5
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
GNSS Hardware: technische Infrastruktur• GNSS-Empfänger
• 2 Router für separate Internetanbindungen
• Netzgerät der Telekom
• Sina-Box zur Datenverschlüsselung
• Reboot-Gerät
• Com-Server zur Netzwerkkommunikation
• teilweise Klimaanlage
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
KoordinatenmonitoringAlle Referenzstationskoordinaten werden täglich und wöchentlich vollautomatisch in einer Multistationslösung mit einer Software berechnet. Die Ergebnisse der Wochenlösungen werden grafisch dargestellt und veröffentlicht → Transparente Qualitätssicherung des amtlichen Raumbezugs seit 2003
HEPS-Performance-MonitoringBetrieb von 4 permanenten „Roverstationen“ in Bad Neustadt, Freising, Berchtesgaden und Landsberg am Lech
Unterschiedliche Orte, unterschiedliche Hardware
Simulation von großen „ungünstige“ Entfernungen zu den umliegenden Referenzstationen
Darstellung als Tages- und Stundenübersicht
Qualitätssicherung (Koordinatenmonitoring)
jahreszeitliche Schwankungen der Station Garmisch durch Schneelast
Monitorstation Freising, Abstand ca. 25 km zu Referenzstationen
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SAPOS - DiensteEPS
Echtzeit Positionierungs-Service
HEPSHochpräziser Echtzeit
Positionierungs-Service
GPPSGeodätischer Postprocessing
Positionierungs-Service
EPS HEPS GPPS
Verfahren Echtzeit Echtzeit Postprocessing
Genauigkeit: Lage Höhe
0,3 – 0,8 m /0,5 – 1,5 m
1 – 2 cm /2 – 3 cm
< 1 cm / 1 – 2 cm
Datenformat RTCM 2.3 RTCM 3.2 RINEX
System GPS / GLONASS / GALILEO
GPS / GLONASS / GALILEO
GPS / GLONASS / GALILEO
Übertragungsmedium mobiles Internet (Ntrip) mobiles Internet (Ntrip) Internet: Online-Berechnung, Download
Taktrate 1 Sekunde 1 Sekunde ≥ 1 Sekunde
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SAPOS - DiensteEPS: Echtzeit Positionierungs-Service
• Genauigkeit: 0,3 - 0,8 m Lage0,5 -1,5 m Höhe
• Verfahren: Echtzeit
• Übertragungsmedium: mobiles Internet (NTRIP)
• Anwendungen: GIS-Aufnahmen, Navigationssysteme, Flottenmanagement
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SAPOS - Dienste
HEPS: Hochpräziser Echtzeit Positionierungs-Service
• Genauigkeit: 1 - 2 cm (Lage) 2 - 3 cm (Höhe)
• Verfahren: Echtzeit
• Übertragungsmedium: Datentelefonie (GSM) oder mobiles Internet (NTRIP)
• Anwendungen: Präzise Echtzeitvermessungen(Kataster-, Ingenieurvermessung, Maschinen-steuerung, Hydrographie, autonomes Fahren (Test-Phase) etc.)
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SAPOS - Dienste
GPPS: Geodätischer Postprocessing Positionierungs-Service
• Genauigkeit: ≤ 1 cm (Lage) 1 - 2 cm (Höhe)
abhängig von Messdauer und Auswertesoftware
• Verfahren: Postprocessing
• Datenvertrieb: Webserver (https://sapos.bayern.de)
• Beobachtungen einer physikalischen oder virtuellenReferenzstation
• Anwendungen: Präzise Langzeitmessungen, Bereiche ohne Mobilfunk, schwierige Messbedingungen, Fernerkundung (Bestimmung der Aufnahmeposition bei Befliegungen und Laserscanning), etc.
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Aufgaben von SAPOS• Betreuung der Echtzeit-Dienste
• Qualitäts-Sicherung Überwachung/Monitoring der Echtzeit-Dienste
• Verwaltung des Webshops für Postprocessing-Daten
• Telefon-Hotline technische Kundenbetreuung
• Transformations-Produkte
• Betreuung von GNSS-Messkampagnen für geodätischen Raumbezug
• Pflege der Hardware und Software
• Statistiken
• etc.
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
SAPOS Nutzerspektrum 2020
i
Gesamt-Einwahlzeit: 11.181.942 Stunden
Gesamt-Einwahlzeit: 37.881.642 Stunden
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Landwirtschaftlicher FahrzeugPositionierungsService (LFPS)
Unterzeichnung des „Digitalisierungspaktes Land- und Forstwirtschaft“ am 07.09.2017 durch den damaligen Staatsminister der Finanzen, für Landesentwicklung und Heimat (Dr. Markus Söder) und dem Präsidenten des Bayerischen Bauernverbands (Walter Heidl)
„Die Landwirtschaft ist ein wichtiger Bestandteil unserer Heimat und prägt die bayerische Kulturlandschaft. Die Staatsregierung steht eng an der Seite ihrer Landwirte und unterstützt sie, wo immer es möglich ist.“
„Die Digitalisierung und Automatisierung ist wesentlicher Schlüssel für die erfolgreiche Landwirtschaft von morgen“
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Digitalisierungspakt Land- und Forstwirtschaft
„…Wir wollen den Einsatz von digitalen Zukunftstechnologien in der Landwirtschaft fördern. Landwirte können zukünftig unseren Fahrzeugpositionierungsservice kostenfrei nutzen. Im neuen Smart-Farming-Paket des Digitalisierungspakts fallen keine Nutzungsgebühren mehr für den amtlichen Dienst zur Fahrzeugpositionierung (FPS) der Vermessungsverwaltung an. Für die Kennungseinrichtung wird eine einmalige Anmeldegebühr von 50 Euro (für 3 Jahre) erhoben…"
• seit 01.10.2017 kostenfrei Nutzung des Korrekturdatensignals für Land-und Forstwirte im LFPS-Dienst
• der bis dahin gebührenpflichtige FPS-Dienst wird in LFPS-Dienst umbenannt
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Landwirtschaftlicher FahrzeugPositionierungsService (LFPS)
Der LFPS ermöglicht eine zentimetergenaue Steuerung landwirtschaftlicher Nutzfahrzeuge mit Hilfe von Satellitennavigation. Die hierzu notwendigen Korrekturdaten zur Echtzeitpositionierung werden, analog zu SAPOS, von der Vermessungsver-waltung individuell berechnet und dem Nutzer übermittelt.
LTE-Mast
Referenzstation
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Vorteile von satellitengestützter Fahrzeugpositionierung auf dem Feld
• in der Spur halten des Fahrzeugs → Vermeidung von Überlappungen • Steigerung des Ertrags, Senkung von Produktionskosten• Arbeiten bei Dunkelheit und schlechter Sicht möglich• flächendeckende Verfügbarkeit• Zeitersparnis• Schonung der Bepflanzung• geringere Verdichtung
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Unterschiede
SAPOS LFPStechnischer Support durch LDBV-
Hotline
kein technischer Support
gebührenpflichtig kostenlos
(jedoch Anmeldegebühr von 50€
für 3 Jahre)
Transformation der ETRS89-
Positionskoordinaten in das
amtliche Lagebezugssystem
UTM32 sowie das amtliche
Höhenbezugssystem DHHN2016
(NHN-Höhe)
keine Transformation
nur originäre 3D-Koordinaten
X, Y, Z (bzw. geograph. Länge
und Breite) in ETRS89
Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
GebührenEPS: 150 € pro Jahr und Endgerät (Datenrate = 1s)
HEPS: 0,10 € pro Minute (Datenrate = 1s) oderPauschaltarif je individuelle Nutzerkennung: Flatrate 250 €/Monat
GPPS: 0,20 € pro Minute (Datenrate ≥ 1s) oderPauschaltarif je genutzte Referenzstation: Flatrate 500 €/Monat
LFPS: kostenlos, aber Anmeldegühr 50 € für 3 Jahre(Datenrate = 1s)
alle Dienste zuzüglich der Kommunikationskosten desMobilfunk-Providers für mobiles Internet
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Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung,
Entwicklung
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Entwicklung
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Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit !
LDBV Sachgebiet 831 SAPOS
Jan Strobl