SAPOS Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung

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1 SAPOS Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung Ergebnisbericht der Expertengruppe GPS-Referenzstationen im Arbeitskreis Raumbezug einschließlich weiterer Entwicklungen April 24 Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV)

2 SAPOS ist eine eingetragene Marke der deutschen Landesvermessung Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) 24 Redaktionsleitung: Gerd Rosenthal Autoren: Christian Elsner, Peter Hankemeier, Karlheinz Pahler, Gerd Rosenthal, Bernd Sorge Gestaltung: Senatsverwaltung für Stadtentwicklung des Landes Berlin Druck und Bindearbeit: Landesbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Hamburg

3 Inhaltsverzeichnis Vorwort des AdV-Vorsitzenden... Vorbemerkungen Die Expertengruppe GPS-Referenzstationen (EG RS) Organisation der Arbeiten in der Expertengruppe GPS-Referenzstationen Konzeption des SAPOS Geodätischer Raumbezug des amtlichen Vermessungswesens SAPOS -Zielsetzung Länderübergreifende Koordinierung Zentrale Stelle SAPOS Realisierung des SAPOS SAPOS -Servicebereiche Datenformate Das Empfänger-unabhängige Datenformat RINEX Datenformate für Echtzeit-Anwendungen Zugang zu den Daten des SAPOS Zugang zu SAPOS EPS über UKW-Rundfunk Zugang zu SAPOS EPS über Langwelle Zugang zu SAPOS HEPS über Mobiltelefon (GSM) Zugang zu SAPOS HEPS und EPS über 2-m-Funk Zugang zu SAPOS EPS und HEPS über Internet Zugang zu RINEX-Daten für SAPOS GPPS und GHPS Entgelte für SAPOS SAPOS -Qualitätssicherung Technische Innovationen durch SAPOS Vernetzung von Referenzstationen Antennenkalibrierung und AdV-Nullantenne Korrekturdatenkomprimierung und -codierung Das Datenformat RTCM-AdV Das Datenformat RASANT Ein zukünftiges Datenformat SAPEX Zusammenarbeit mit der Industrie und internationalen Institutionen Die Entwicklungen von SAPOS -Kommunikationsmodulen und SAPOS -Endgeräten Der SAPOS -Decoder Das SMARTgate Die RASANT-Endgeräte I -

4 5..4 Die ALF-Endgeräte Die SAPOS HEPS-kompatiblen Roversysteme Das Technische Komitee SAPOS Der Koordinierungsausschuss RASANT Die Mitwirkung der AdV im RTCM SC Public Private Partnership Öffentlichkeitsarbeit SAPOS -Faltblatt und SAPOS -Informationsheft SAPOS -Symposien Andere Ausstellungen, Messen, Kongresse und Symposien SAPOS im Internet SAPOS -Schutzrechte Wort- und Bildmarke SAPOS Internet-Domain und Datenformat RASANT Datenformat ALF Datenformat RTCM-AdV Vernetzung von Referenzstationen Flächenkorrekturparameter Virtuelle Referenzstation SAPOS FKP Message RTCM Type Datenformat NMEA-AdV SAPOS 2-m-Funk m-Funkfrequenzen Hermes Radio Data Protocol Beispiele zur Anwendung des SAPOS Beispiele SAPOS EPS Berliner Verkehrsbetriebe Zentraler Verkehrsdienst der Berliner Polizei (ZVkD) Hamburger Wasserschutzpolizei Feuerwehr Hamburg Hamburger Hafen Mobility for Blind and Elderly People Interacting with Computers (MoBIC) Baustellenlogistik Special Missions Mobiles geographisches Informationssystem Beispiele SAPOS HEPS... 5 Schiffsüberführungen mit SAPOS -Unterstützung... 5 Liegenschaftskataster und andere Detailvermessungen Kultur II -

5 8.3 Beispiele SAPOS GPPS/GHPS Luftbild- und Laser-Scannerbefliegungen InVekoS-Flächenerfassung am Beispiel des Landes Thüringen Klimaforschung und Wettervorhersage Die Außenwirkung von SAPOS Anhänge Liste der Akronyme und Abkürzungen Verzeichnis der Abbildungen Literaturverzeichnis (Auswahl) Vorschriften der Bundesländer über Vermessungen im Liegenschaftskataster SAPOS -Ansprechpartner SAPOS -Formatbeschreibungen (Auszug) Formatbeschreibung der Schnittstelle NMEA-AdV gemäß Beschluss des Plenums der AdV vom./2. Mai Definition der Rechenformel zur Berechnung der Flächenkorrekturparameter (FKP) gemäß Beschluss des Plenums der AdV vom./2. Mai Technische Angaben zum Funksystem PRM 835 HERMES (2m-Band- Funkverfahren für SAPOS ) Produkte zur Nutzung von SAPOS EPS über UKW, LW, 2-m-Funk und GSM Stichwortverzeichnis III -

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7 Vorwort des AdV-Vorsitzenden Das satellitenbasierte Global Positioning System (GPS) hat die Implementierung geodätischer Raumbezugssysteme und auch die geodätischen Vermessungsverfahren in revolutionärer Weise verändert. Wurden in Deutschland die Bezugssysteme der Landesvermessung über Jahrhunderte hinweg in klassischer Weise durch einzelne vermarkte Festpunkte repräsentiert, so steht uns heute mit SAPOS ein modernes und technisch hoch entwickeltes Raumbezugs-Kontinuum zur Verfügung, das überall dort wo GPS-Signale empfangen werden können, eine zentimetergenaue Positionsbestimmung in Echtzeit gestattet. Wesentliche Komponenten sind die flächendeckende Einrichtung permanenter GPS- Referenzstationen, deren Vernetzung und die spezifischen multifunktionalen SAPOS -Dienste. Letztere bestehen in der Bereitstellung von Korrekturdaten für unterschiedliche Genauigkeitsansprüche über moderne Kommunikationsmittel sowohl in Echtzeit als auch im Postprocessing. Die sich daraus ergebenden Möglichkeiten zur Georeferenzierung von Daten mit Raumbezug sind so weitreichend, dass die Wertschöpfungsoptionen selbst für den Bereich des öffentlichen Vermessungswesens noch nicht vollständig überschaut werden können. Bereits heute ist unbestritten, dass die bevorstehende flächenhafte Einführung des europaweit einheitlichen Bezugssystems ETRS89 als notwendige Basiskomponente einer zukunftsorientierten Geodateninfrastruktur in Deutschland ohne die Unterstützung des SAPOS kaum zu bewerkstelligen wäre. Der mit SAPOS in Deutschland nunmehr erreichte technische Standard darf sicherlich als europaweit führend bezeichnet werden. Dies konnte deshalb gelingen, weil sich die AdV sehr frühzeitig den Perspektiven der neuen satellitengestützten Navigationstechnologien gewidmet hat. Ich freue mich, dass dieses innovative Projekt der AdV nunmehr in einem abschließenden Ergebnisbericht ausführlich dokumentiert worden ist und somit einer breiteren Öffentlichkeit vorgestellt werden kann. Damit verbinde ich auch die Hoffnung, dass SAPOS aufgrund seines herausragenden technischen Entwicklungsstandes eine Referenz für den Aufbau eines europaweiten Satellitenpositionierungsdienstes bilden kann, in dem auch das künftige System GALILEO mit genutzt wird. Die positive Resonanz der Nutzer lässt darauf schließen, dass sich die AdV mit SAPOS als treibende Kraft bei der Entwicklung und bei der Umsetzung dieser völlig neuartigen Konzeption der Bereitstellung eines einheitlichen geodätischen Raumbezuges profilieren konnte. Das wäre nicht ohne die Pionierarbeit insbesondere der Expertengruppe GPS-Referenzstationen im Arbeitskreis Raumbezug der AdV gelungen. Deshalb gebührt mein besonderer Dank und meine ausdrückliche Anerkennung allen Damen und Herren, die durch ihre Kompetenz und engagierte Mitarbeit in dieser Expertengruppe zum Erfolg von SAPOS beigetragen haben. Reinhard Klöppel - -

8 Vorbemerkungen Die Expertengruppe GPS-Referenzstationen wurde auf der 95. Tagung des Plenums der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) im Oktober 994 eingesetzt. Bereits 99 hatten verschiedene deutsche Landesvermessungsverwaltungen in ihrem Bereich mit dem Aufbau von permanent betriebenen GPS-Referenzstationen begonnen und dabei gute Erfahrungen gesammelt. Die Mitgliedsverwaltungen der AdV sahen es als besonders dringlich an, durch den einheitlichen, deutschlandweiten Aufbau von GPS- Referenzstationen die modernen satellitengestützten Techniken für das Vermessungswesen und weitere Anwenderkreise effizient nutzbar zu machen. Um unwirtschaftliche Einzellösungen und Parallelentwicklungen zu vermeiden, war es notwendig, das vorhandene Know-how zu bündeln, die länderübergreifenden Belange zu koordinieren und einheitliche Standards verbindlich festzulegen. Die Expertengruppe bestand zunächst aus den Vertretern von zehn Mitgliedsverwaltungen der AdV. Das große Interesse aller Landesvermessungsverwaltungen an einer frühzeitigen Beteiligung und das angestrebte einheitliche Vorgehen erforderten aber eine sukzessive Erweiterung der Expertengruppe, so dass bei der dritten Sitzung elf und bei der vierten bereits fünfzehn Mitgliedsverwaltungen vertreten waren. Mit der 7. Sitzung im Oktober 995 stand die Expertengruppe folgerichtig allen 9 Mitgliedsverwaltungen der AdV offen. Bedingt durch die oftmals als Pionierarbeit zu erbringenden Leistungen und die organisatorischen Gegebenheiten war es schwierig, innovative Lösungen zu erarbeiten und als SAPOS - Standard zu vereinbaren. Denn es galt, jeweils unter Berücksichtigung von Kosten und Nutzen, sowohl mit allen sechzehn Bundesländern und den Fachbehörden mit Vermessungsaufgaben der Bundesministerien für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, des Innern und der Verteidigung auf eine Lösung hinzuarbeiten, als auch die einschlägigen Fachfirmen für deren Realisierung zu gewinnen. Die Expertengruppe GPS-Referenzstationen des Arbeitskreises Raumbezug (vor dem..22 Arbeitskreis Grundlagenvermessung) hat im Laufe ihrer Tätigkeiten vom 8. Oktober 994 bis zum 8. November 2 wesentliche organisatorische und technische Verfahrensweisen und Lösungen erarbeitet, diese mit den Gremien der AdV in die Praxis eingeführt und so den Weg bereitet für eine in ganz Deutschland einheitliche Umsetzung. Nachdem der flächendeckende Aufbau von SAPOS praktisch abgeschlossen war, konnte die Expertengruppe GPS-Referenzstationen im November 2 durch Beschluss des Arbeitskreises Raumbezug entlastet und aufgelöst werden. Neben ihren fachtechnischen Leistungen hat die Expertengruppe GPS-Referenzstationen auch nachhaltig eine öffentlichkeitswirksame Information initiiert und koordiniert. Besonders zu erwähnen sind dabei die erste Präsentation der AdV auf der Fachausstellung INTERGEO mit dem SAPOS -Stand im Jahre 996, das SAPOS -Faltblatt und nicht zuletzt die SAPOS -Symposien seit 998. Die Expertengruppe hat bisher drei zusammenfassende Berichte erstellt. Ein erster Zwischenbericht wurde im Mai 995 als interner Bericht dem Arbeitskreis Grundlagenvermessung und dem Plenum der AdV vorgelegt, der Bericht der Expertengruppe vom Mai 998 wurde in gedruckter Form veröffentlicht. Im Mai 2 übergab die Expertengruppe dem Arbeitskreis Grundlagenvermessung einen dritten, umfangreichen Sachstandsbericht zur internen Verwendung innerhalb der AdV. Daraus entstand der Auftrag des Plenums der AdV, einen umfassenden Ergebnisbericht der Expertengruppe zu erstellen und zu veröffentlichen. Um der weiteren technischen Entwicklung von SAPOS nach Auflösung der Expertengruppe Rechnung zu tragen, wurde der Ergebnisbericht bis zum Stand April 24 fortgeführt

9 . Die Expertengruppe GPS-Referenzstationen (EG RS) Über einen Zeitraum von etwa acht Jahren, von 994 bis 2, und mit insgesamt 33 Sitzungen hat die Expertengruppe in teilweise wechselnder Zusammensetzung SAPOS entwickelt und vorangebracht. Einen Überblick über die Mitglieder gibt die folgende Tabelle. Bundesland Institution Mitglied der EG RS Zeitraum Baden-Württemberg Landesvermessungsamt Baden-Württemberg Dr. Rainer Klumpp Dipl.-Ing. Heinrich Derenbach Sitzung Sitzung Bayern Bayerisches Landesvermessungsamt Dipl.-Ing. Karlheinz Pahler. 33. Sitzung Berlin Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Abt. III Geoinformation, Vermessung, Dipl.-Ing. Gerd Rosenthal (komm. Leiter der EG RS 2) Dipl.-Ing. Anette Blaser (Proto Sitzung Sitzung Wertermittlung koll) Brandenburg Landesvermessung und Geobasisinformation Brandenburg Dipl.-Ing. Bernd Sorge Sitzung Bremen Geoinformation Bremen Dipl.-Ing. Dieter Altschäffl Dipl.-Ing. Ulrich Gellhaus Dipl.-Ing. Rolf-Dieter Wirth Hamburg Hessen Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung Hessisches Landesvermessungsamt Dipl.-Ing. Peter Hankemeier (Leiter der EG RS 994 2) Dipl.-Ing. Thomas Eichhorn Dipl.-Ing. Stephan Koch (Protokoll) Dipl.-Ing. Ulrich Gellhaus (Protokoll) Dipl.-Ing. Ralph Krüger (Protokoll) Dr.-Ing. Robert Strauß Dipl.-Ing. Helmut v. dem Bussche Sitzung Sitzung 8., 2. Sitzung. 3. Sitzung Sitzung. 3., 8. Sitzung Sitzung Sitzung Sitzung 6.,. 33. Sitzung. 33 Sitzung Mecklenburg-Vorpommern Landesvermessungsamt Mecklenburg-Vorpommern Dipl.-Ing. Klaus Behnke Niedersachsen Landesvermessung + Geobasisinformation Dipl.-Ing. Günter Rossol. 7 Sitzung Niedersachsen Dr.-Ing. Robert Winter Sitzung Nordrhein-Westfalen Landesvermessungsamt Nordrhein-Westfalen Dipl.-Ing. Wolfgang Irsen. 7. Sitzung Dipl.-Ing. Christian Elsner Sitzung Rheinland-Pfalz Landesamt für Vermessung und Dipl.-Ing. Hanno Beckers. 9., Geobasisinformation Rheinland- 25. Sitzung Pfalz Dipl.-Ing. Andrea Müller Sitzung Saarland Landesamt für Kataster-, Vermessungs- Dipl.-Ing. Christoph Brauner Sitzung und Kartenwesen Dipl.-Ing. Walter Sänger Sitzung Sachsen Landesvermessungsamt Sachsen Dipl.-Ing. Klaus Rudolph Sitzung Dipl.-Ing. Uwe Hensel Sitzung Sachsen-Anhalt Landesamt für Landesvermessung Dipl.-Ing. Detlef Beul., 9. Sitzung und Geoinformation Sachsen- Dipl.-Ing. Thomas Leipholz. 3. Sitzung Anhalt Dipl.-Ing. Falk Frenzel Sitzung Schleswig-Holstein Landesvermessungsamt Schleswig-Holstein Dr.-Ing. habil. Joachim Boljen Sitzung Dipl.-Ing. Andreas Gerschwitz Sitzung Thüringen Thüringer Landesvermessungsamt Dipl.-Ing. Manfred Möller Sitzung Dipl.-Ing. Sören Möller Sitzung Bundesrepublik Deutschland Amt für Militärisches Geowesen Dipl.-Ing. Achim Müller. 8. Sitzung Bundesrepublik Deutschland Bundesamt für Kartographie und Dr.-Ing. Wolfgang Schlüter Geodäsie Dipl.-Ing. Peter Franke. 23. Sitzung Sitzung Dr.-Ing. Georg Weber Sitzung Bundesrepublik Deutschland Bundesanstalt für Gewässerkunde Dipl.-Ing. Harry Wirth. 33. Sitzung Tabelle -: Mitglieder der Expertengruppe GPS-Referenzstationen - 3 -

10 Von links nach rechts: Peter Franke, Dr. Robert Winter, Gerd Rosenthal, Hanno Beckers, Harry Wirth, Dr. Wolfgang Schlüter, Helmut von dem Bussche, Heinrich Derenbach, Karlheinz Pahler, Manfred Möller, Bernd Sorge, Uwe Hensel, Christian Elsner, Klaus Behnke, Peter Hankemeier, Thomas Leipholz, Andreas Gerschwitz,, Dieter Altschäffl, Ralph Krüger Abb. -: Die EG RS auf ihrer 2. Sitzung am 8. und 9. Juni 998 in Wettzell Von links nach rechts: Ralph Krüger, Heinrich Derenbach, Andreas Gerschwitz, Harry Wirth, Peter Franke (verdeckt), Ulrich Gellhaus, Thomas Leipholz, Manfred Möller, Klaus Behnke, Bernd Sorge, Uwe Hensel, Hanno Beckers, Karlheinz Pahler, Dr. Robert Winter, Peter Hankemeier, Dr. Cord-Hinrich Jahn, Gerd Rosenthal Abb. -2: Die EG RS auf ihrer 25. Sitzung am 5. und 6. September 999 in Hannover - 4 -

11 Von links nach rechts: Gerd Rosenthal, Dr. Robert Winter, Anette Blaser, Karlheinz Pahler, Andreas Gerschwitz, Walter Sänger, Dieter Altschäffl, Uwe Hensel, Bernd Sorge, Dr. Georg Weber, Thomas Eichhorn, Klaus Behnke, Falk Frenzel, Sören Möller Abb. -3: Die EG RS auf ihrer 32. Sitzung am 29. und 3. März 2 in Hannover Von links hinten nach vorne rechts: Peter Franke, Ulrich Gellhaus, Bernd Sorge, Walter Sänger, Andrea Müller, Uwe Hensel, Sören Möller, Karlheinz Pahler, Andreas Gerschwitz, Thomas Eichhorn, Dr. Robert Winter, Christian Elsner, Harry Wirth, Klaus Behnke, Anette Blaser, Gerd Rosenthal, Falk Frenzel Abb. -4: Die EG RS auf ihrer letzten Sitzung am. und 2. Oktober 2 in Berlin - 5 -

12 .2 Organisation der Arbeiten in der Expertengruppe GPS- Referenzstationen Mit SAPOS galt es erstmals, für das Terrain eines Staates und einer Fläche von km 2 flächendeckend einen einheitlichen, satellitengestützten Positionierungs- und Navigationsdienst einzurichten, der mit seiner Multifunktionalität ein nahezu ugeschränktes Anwenderspektrum unterstützt der mit hoher Verfügbarkeit alle über das GPS hinausgehenden Genauigkeiten für Positionsbestimmungen in Echtzeit und Postprocessing bis in den Subzentimeterbereich gewährleistet, technisch adäquate Medien nutzt und, als staatliche Grundinfrastruktur, effizient und effektiv für Betreiber und Benutzer ist. Vergleichbare Systeme existierten nicht, und es gab auch keine Lösungen der Industrie, die alle Anforderungen erfüllten. Die Expertengruppe hatte deshalb nicht nur Aufgaben der länderübergreifenden Koordinierung zu leisten, sondern auch Entwicklungen auf den Weg zu bringen. So musste sie Anforderungen spezifizieren und diese in Kooperation mit der Wirtschaft sowie mit wissenschaftlichen und anderen Institutionen umsetzen. Die Expertengruppe GPS-Referenzstationen wurde durch Beschluss des Plenums der AdV auf der 95. Tagung im Oktober 994 eingesetzt. Die Ergebnisse der Expertengruppe wurden dem Plenum über den Arbeitskreis Grundlagenvermessung, den späteren Arbeitskreis Raumbezug, vorgelegt. Die Leitung der Expertengruppe oblag von der. bis zur 3. Sitzung Herrn Peter Hankemeier. Nachdem Herr Hankemeier aus dienstlichen und persönlichen Gründen von dieser Funktion am 8. Februar 2 zurücktrat, übernahm Herr Gerd Rosenthal auf Vorschlag des damaligen Leiters des Arbeitskreises Grundlagenvermessung, Herrn Karlheinz Pahler, im Einvernehmen mit dem Vorsitzenden der AdV, Herrn Heinrich Tilly, die kommissarische Leitung der Expertengruppe bis zu ihrer Entlastung und Auflösung im November 2. Grundsätzlich wurden alle Fragen in der Expertengruppe umfassend diskutiert und ein einstimmiger Beschluss aller Mitglieder herbeigeführt. Für die Vorbehandlung abgegrenzter Detailfragen setzte die Expertengruppe Projektgruppen mit konkreten Arbeitsaufträgen ein: Thema / (Jahr der Einsetzung der Projektgruppe) Mitglieder. Zwischenbericht (995) Behnke (MV), Hankemeier (HH), Irsen (NW), Pahler (BY), Rosenthal (BE), Rossol (NI), Sorge (BB) Format RTCM-AdV (995) Hankemeier (HH), Möller, M. (TH), Strerath (NI), Wirth (BfG) Begriff SAPOS, Wort- und Bildmarke SAPOS und Irsen (NW), Pahler (BY), Hankemeier (HH), Rosenthal (BE), SAPOS - Faltblatt (995) Sorge (BB) INTERGEO Dresden 996 (995) Leipholz (LSA), Möller, S. (TH), Rudolph (SN) Entgelt-/Gebührenregelungen (996) Rosenthal (BE), Sorge (BB), Wirth (BfG) Musterausschreibung für SAPOS -Referenzstationen Beckers (RP), Behnke (MV), Elsner (NW), von dem Bussche (996) (HE) Mailbox für GPPS/GHPS (996) Leipholz (LSA), Möller, S. (TH), von dem Bussche (HE) INTERGEO Karlsruhe 997 (996) Dr. Klumpp (BW), Rudolph (SN). SAPOS -Symposium 998 (997) Behnke (MV), Hankemeier (HH), Patzschke (LSA), Rosenthal (BE) RTCM-AdV (997) Dr. Boljen (SH), Hankemeier (HH), Irsen (NW) Frequenzplanung 2-m-Funk (997) Behnke (MV), Gerschwitz (SH), Hankemeier (HH), Rossol (NI), Wirth (BfG) Vernetzung von Referenzstationen (997) 997: Hankemeier (HH), Patzschke (LSA), Rosenthal (BE), Sorge (BB); 998:Dr. Jahn (NI), Franke (BKG), Hankemeier (HH), Dr. Klein (BY), Leipholz (LSA), Rosenthal (BE), Sorge (BB) 2. Zwischenbericht der Expertengruppe 998 (997) Elsner (NW), Hankemeier (HH), Möller (TH), Pahler (BY), Dr. Schlüter (BKG) GSM-Einbindung (998) Elsner (NW), Gerschwitz (SH), Fettke (RP), Hensel (SN), Klette (BY), Dr. Strauß (HE), von dem Bussche (HE) Tabelle -2: Projektgruppen der Expertengruppe GPS-Referenzstationen (Fortsetzung nächste Seite) - 6 -

13 2. SAPOS -Symposium 999 (998) Blaser (BE), Rosenthal (BE), Sorge (BB), Dr. Winter (NI) Qualitätssicherung und Antennenphasen-Exzentrizität (998) Derenbach (BW), Elsner (NW), Dr. Jahn (NI), Dr. Schlüter (BKG), Wirth (BfG) Entgelt-/Gebührenregelung (999) Friedt (BE), Gellhaus (HB), Möller (TH), Dr. Winter (NI), Wirth (BfG) Zukunftsorientiertes 2-m-Band-Funkverfahren (999) Rosenthal (BE), Wegener (NI), Dr. Winter (NI) RINEX-Datenabgabe über Internet, Datenabgabe an das Geoforschungszentrum Potsdam (999) Hessels (BKG), Dr. Jahn (NI), Leipholz (LSA), Senftleben (TH), Sorge (BB), Dr. Winter (NI) 3. SAPOS -Symposium München 2 (999) Blaser (BE), Müller (RP), Pahler (BY) AMDS (999) Gerschwitz (SH), Dr. Winter (NI) Internetseite (2) Gröschel (BKG), Hankemeier (HH), Dr. Jahn (NI), Pahler (BY), Sorge (BB) INTERGEO Berlin 2 Hensel (SN), Rosenthal (BE), Sorge (BB) Einbringen des RTCM-AdV als internationalen Standard (2) Eberle (BY), Hankemeier (HH), Dr. Jahn (NI), Pahler (BY), Rosenthal (BE), Wegener (NI), Dr. Winter (NI) Zusammenstellung der SAPOS -Standards (2) Pahler (BY), Rosenthal (BE), Sorge (BB) Abschlussbericht der Expertengruppe (2) Elsner (NW), Hankemeier (HH), Pahler (BY), Rosenthal (BE), Sorge (BB) Ergebnisbericht der Expertengruppe (2) Elsner (NW), Hankemeier (HH), Pahler (BY), Rosenthal (BE), Sorge (BB) Tabelle: -2: Projektgruppen der Expertengruppe GPS-Referenzstationen 2 Konzeption des SAPOS 2. Geodätischer Raumbezug des amtlichen Vermessungswesens Mit der wachsenden Globalisierung von Wirtschaftsbeziehungen, mit den sich stetig weiter entwickelnden technischen Möglichkeiten der Informationserfassung und -verarbeitung sowie der Kommunikation scheint die Welt zu schrumpfen. Zugleich wächst aber das Erfordernis der Sicherung und Stärkung von Standort und Wirtschaftswachstum, der Bewältigung und Optimierung der Verkehre, der sozialen Entwicklung von Städten und Regionen, der Gewährleistung der öffentlichen Sicherheit und des Katastrophenschutzes sowie nicht zuletzt des Schutzes von Klima und Umwelt. Anforderungsgerechte und zukunftsorientierte Lösungen erfordern als eine grundlegende Voraussetzung günstige Infrastrukturen für Kommunikation, Information und Mobilität. Davon ist auch das Vermessungswesen nicht ausgenommen, denn aktuelle Geobasisinformationen sind eine wesentliche Grundlage für das Planen und Handeln von Verwaltung, Recht, Wirtschaft und Wissenschaft. Etwa 8 % aller politischen Entscheidungen basieren unter anderem auf raumbezogenen Geobasisinformationen. Diese werden heute für ein erheblich breiteres Anwendungsspektrum benötigt als in vergangenen Zeiten und unterliegen gestiegenen Anforderungen. Ihre Verfügbarkeit, Richtigkeit und Aktualität werden in technisch adäquater Weise und hoher Qualität, permanent und online benötigt. Das amtliche Vermessungswesen in Deutschland hat sich im Rahmen seines gesetzlichen Auftrags diesen Anforderungen durch entsprechende Produktmodifikationen gestellt. Seit nahezu 7 Jahren haben die für die Landesvermessung zuständigen Behörden die geodätischen Referenzsysteme für die Lage, die Höhe und die Schwere mit Hilfe von konventionellen, in der Örtlichkeit vermarkten Festpunktfeldern realisiert. Erst mit der Verfügbarkeit globaler Satelliten-Navigationssysteme (GNSS) ergab sich eine völlig neue Perspektive: die Bereitstellung des geodätischen Raumbezugssystems durch permanent betriebene, multifunktionale GPS- Referenzstationen. Mit der Entwicklung und Einrichtung von SAPOS haben die Mitgliedsverwaltungen der AdV einen entscheidenden Schritt getan, der den weitgehenden Verzicht auf konventionelle Lagefestpunkte ermöglicht. Insgesamt wird mit dieser Vorgehensweise nicht nur eine anforderungsgerechte Bereitstellung des geodätischen Raumbezugs für das Vermessungswesen erreicht, sondern es können auch Anwendungsbereiche wie z. B. Verkehrssteuerungsapplikationen direkt auf das geodätische Raumbezugssystem zugreifen, die aus den klassischen Festpunkt

14 feldern keinen Nutzen zu ziehen vermochten. Mit dem deutschlandweit einheitlichen SAPOS wird eine erhebliche Steigerung von Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit für die Landesvermessung und die Benutzer ihrer Produkte erreicht. Es ist davon auszugehen, dass zukünftige technische Entwicklungen auch erhebliche Veränderungen für die Realisierung des amtlichen Höhenbezugssystems ermöglichen werden. 2.2 SAPOS -Zielsetzung Der Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung SAPOS wird von den Vermessungsverwaltungen der Länder als Gemeinschaftsprojekt der AdV betrieben. Ziel von SAPOS ist es, aufbauend auf GPS mit moderner Technik ein einheitliches homogenes dreidimensionales geozentrisches Raumbezugssystem zu realisieren, das sowohl für die Aufgabengebiete des amtlichen Vermessungs- und Katasterwesens als auch für alle Anwendungen der präzisen satellitengestützten Positionierung, Ortung und Navigation zur Verfügung steht. Dies ist ein Teil des gesetzlichen Auftrags der Vermessungsverwaltung und dient der infrastrukturellen Grundversorgung. Die Grundlage von SAPOS bildet ein flächendeckendes Netz von GPS-Referenzstationen, die als Festpunkte der Landesvermessung im einheitlichen Bezugssystem European Terrestrial Reference System 989 (ETRS89) bestimmt sind. Der Nutzer von SAPOS erhält Positionen unmittelbar im amtlichen Bezugssystem ETRS89. Grundsätze von SAPOS im Sinne der gegebenen Zielsetzung sind: Die Einheitlichkeit des SAPOS in allen Bundesländern, d. h. die Einhaltung der vereinbarten SAPOS -Standards Pflicht. Firmenunabhängigkeit durch die Verwendung international akzeptierter Standards und, soweit diese nicht für einen hochqualitativen SAPOS genügen, Verwendung eigener, ausschließlich offener und ugeschränkt nutzbarer Standards. Offenheit von SAPOS für technische Weiterentwicklungen zur Verbesserung des Systems in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht. Abwärtskompatibilität bei Weiterentwicklungen zur Gewährleistung der Investitionssicherheit für die Nutzer von SAPOS und die Hersteller von SAPOS -kompatibler Technik. 2.3 Länderübergreifende Koordinierung Zentrale Stelle SAPOS In der Aufbau- und Entwicklungsphase von SAPOS nahm Herr Peter Hankemeier im Auftrag des Plenums der AdV die länderübergreifende Koordinierung von SAPOS wahr. Im Zusammenhang mit den Diskussionen zur Einheitlichkeit von SAPOS wurde auch die Frage nach einem Ansprechpartner für über die Landesgrenzen arbeitende Nutzer neu entschieden. Als Ergebnis wurde ein Abkommen geschlossen, mit dem die Länder die SAPOS - Betreibergemeinschaft bilden und das Land Niedersachsen beauftragen, die Zentrale Stelle SAPOS einzurichten und zu betreiben. Sie wurde im Oktober 23 bei der Landesvermessung und Geobasisinformation Niedersachsen eingerichtet. Die Zentrale Stelle SAPOS hat folgende Aufgaben: deutschlandweite Zusammenführung aller von den SAPOS -Landeszentralen übermittelten SAPOS -Daten zum Zwecke der Bereitstellung, deutschlandweite Bereitstellung der SAPOS -Daten und Erteilung von Nutzungsrechten einschließlich der Entgeltfestsetzungen entsprechend den Beschlüssen der AdV, - 8 -

15 Unterstützung der AdV bei der Koordinierung bundesweiter Aktivitäten, Vermarktung von SAPOS an deutschlandweite Nutzer, Übermittlung der jeweils für die Vernetzungsberechnung benötigten SAPOS -Daten der Nachbarländer an die SAPOS -Landeszentralen auf deren Anforderung. Die technischen Einrichtungen für eine deutschlandweite Zusammenführung und Weitergabe von SAPOS -Daten sind realisiert. Mitglieder der Betreibergemeinschaft sind die Länder Baden-Württemberg, Bayern, Brandenburg, Bremen, Hamburg, Hessen, Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz, Sachsen- Anhalt und Thüringen. Die Länder Berlin, Mecklenburg-Vorpommern, Saarland, Sachsen und Schleswig-Holstein beabsichtigen, der Betreibergemeinschaft bis Ende 24 beizutreten. Die Zentrale Stelle SAPOS ist autorisierter Ansprech- und Verhandlungspartner für alle deutschlandweiten bzw. in mehreren Ländern tätigen Nutzer. Sie kann Verträge mit Externen im Namen der beteiligten Länder schließen. 3 Realisierung des SAPOS Der Aufbau des Satellitenpositionierungsdienstes SAPOS der deutschen Landesvermessung ist flächendeckend abgeschlossen. Ein Netz von multifunktionalen, permanent betriebenen GPS- Referenzstationen stellt Daten für Differentielles GPS (DGPS) zur Verfügung, die dem Nutzer eine Positionierung für vielfältige Anwendungsbereiche ermöglicht. SAPOS benutzt das USamerikanische Navigation System with Time and Ranging Global Positioning System (GPS). Die Standorte der Referenzstationen sind so ausgewählt, dass die Stabilität der GPS-Antennen langfristig gesichert ist, eine möglichst vollständige Horizontfreiheit gewährleistet ist sowie Einflüsse von Fremdstrahlungen und Mehrwegeausbreitungen der Satellitensignale (Multipath) vermieden werden. Durch den Einsatz von hochwertigen geodätischen Antennen, z. B. Choke-Ring- Antennen, wird etwaigen Multipath-Effekten zusätzlich entgegengewirkt. Auf den SAPOS - Referenzstationen werden ausschließlich hochwertige geodätische GPS-Zweifrequenzempfänger eingesetzt. Die koordinatenmäßige Festlegung aller SAPOS -Referenzstationen erfolgt präzise sowohl im ETRS89 als auch in den konventionellen Realisierungen der geodätischen Bezugssysteme. Im November 2 hat die AdV beschlossen, das Konzept für einen deutschlandweiten einheitlichen vernetzten SAPOS -HEPS festzuschreiben. Dadurch sollten länderspezifische Alternativen vermieden werden. Dabei wurde vorgegeben, welche Standards für alle SAPOS -Anbieter verpflichtend einzuhalten (SAPOS -Standard-Pflicht) und welche zusätzlich standardisiert zugelassen sind (SAPOS -Standard-Option). Im Einzelnen wurde folgendes festgelegt: Übertragungsmedium: Als Medium zur Datenübertragung vom Diensteanbieter zum Nutzer wird der Mobilfunk eingesetzt, um damit einen möglichst flächendeckenden Einsatz zu erreichen. SAPOS -Standard- Pflicht ist die Übertragung von Korrekturdaten über GSM. SAPOS -Standard-Option ist die Übertragung über 2-m-Funk. Datenformat: Standardisiertes Datenformat für die Nutzerschnittstelle ist RTCM 2.3. SAPOS -Standard- Pflicht ist der Datentyp 2/2 (d. h. unverschlüsselt und nicht komprimiert). SAPOS - Standard-Option sind RTCM-AdV (verschlüsselt und komprimiert), sowie RTCM 2.3, Datentyp 8/9 (unverschlüsselt und nicht komprimiert)

16 Einführung der Vernetzung: SAPOS -Standard-Pflicht wird die Vernetzung von SAPOS -Referenzstationen. Diese dient der Steigerung von Zuverlässigkeit und Genauigkeit des SAPOS -HEPS und ist über Ländergrenzen hinweg sicherzustellen, um Extrapolationsprobleme zu vermeiden. Verfahren der Vernetzung: SAPOS -Standard-Pflicht ist die Übertragung von Flächenkorrekturparametern (FKP). SAPOS -Standard-Option ist das Verfahren der Virtuellen Referenzstation (VRS). Im Zuge einer durchgreifenden Neubestimmung des gesamten SAPOS -Referenzstationsnetzes und einer anschließenden Diagnoseausgleichung führten die Mitgliedsverwaltungen der AdV im Jahre 23 neue amtliche, homogene Koordinaten für die SAPOS -Referenzstationen in bisher nicht erreichter Qualität ein. Aktuell wurden über 26 SAPOS -Referenzstationen in Deutschland errichtet. Darüber hinaus sind im Rahmen einer staatenübergreifenden Vernetzung bislang 3 Referenzstationen der Nachbarstaaten in SAPOS einbezogen (vgl. Abb. 3-6: Echtzeit-Vernetzung für SAPOS HEPS und Abschnitt 4.: Vernetzung von Referenzstationen). Eine Übersicht über den aktuellen Ausbaustand der SAPOS -Referenzstationen in der Bundesrepublik Deutschland gibt die Abbildung 3-2: SAPOS -Referenzstationen. Für den Nutzer sind je nach der verwendeten Geräteausstattung mit SAPOS in Echtzeit Genauigkeiten vom Meterbereich bis hin zu zentimetergenauen Ergebnissen sowie im Postprocessing bis in den Subzentimeterbereich erreichbar. Hierzu sind verschiedene Servicebereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften eingerichtet. Derzeit verfolgt die AdV die Entwicklung des ersten zivilen Navigationssatellitensystems GALILEO sehr aufmerksam und hat das amtliche Vermessungswesen mit SAPOS als wichtigen Know-how-Träger und Anwender der satellitengestützten Positionierung für GALILEO über den Bundesrat eingebracht. Wenn GALILEO im Jahre 28 vollständig ausgebaut ist und im Regelbetrieb arbeitet, wird SAPOS auch dieses GNSS unterstützen. Zurzeit erarbeitet der Arbeitskreis Raumbezug der AdV die erforderlichen Maßnahmen für die Integration von GALILEO in SAPOS, ermittelt die Kosten und entwickelt einen entsprechenden Zeitplan. Wichtige Vorteile der zukünftigen Einbeziehung von GALILEO für SAPOS sind der Zugriff auf ein ziviles, europäisches System und eine erheblich höhere Anzahl verfügbarer Satelliten, die insbesondere in enger bebauten Gebieten mit stärkerer Abschattung der Himmelsfreiheit zum Tragen kommt. - -

17 Abb. 3-2: SAPOS -Referenzstationen - -

18 3. SAPOS -Servicebereiche SAPOS umfasst vier Servicebereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften und Genauigkeiten: - SAPOS EPS Echtzeit Positionierungs-Service - SAPOS HEPS Hochpräziser Echtzeit Positionierungs-Service - SAPOS GPPS Geodätischer Präziser Positionierungs-Service - SAPOS GHPS Geodätischer Hochpräziser Positionierungs-Service Standardkomponenten ermöglichen dem Nutzer einen bequemen Zugriff über verschiedene Kommunikationswege. In Tabelle 3- sind die wesentlichen Leistungskriterien der einzelnen Servicebereiche zusammengestellt. Servicebereich Verfügbarkeit Medium Nutzeranzahl zeitgleich Genauigkeit Taktrate Nutzerschnittstelle EPS real-time LW/UKW bis 3 m 3 bis 5 s RTCM 2. 2-m-Funk bis 3 m s RTCM 2. GSM n << bis 3 m s RTCM 2. HEPS real-time GSM (SAPOS - Standard-Pflicht) n << bis 2 cm s RTCM m-Funk (SAPOS - Standard-Option) GPPS near real-time Internet, n << cm RINEX 2/2. Postprocessing auch Mailbox, Datenträger cm RINEX 2/2. GHPS Postprocessing Internet, auch Mailbox, Datenträger < cm RINEX2/2. Tabelle 3-: Leistungskriterien der verschiedenen SAPOS -Servicebereiche Im Folgenden wird ein Überblick gegeben über die UKW-Rundfunksender und Frequenzen der ARD für SAPOS EPS-RASANT (Abb. 3-3), über die 2-m-Funksender und -Frequenzen der AdV für SAPOS EPS und HEPS (Abb. 3-4, Abb. 3-5) sowie über die Echtzeit-Vernetzung für SAPOS -HEPS (Abb. 3-6)

19 Abb. 3-3: UKW-Rundfunksender und -Frequenzen der ARD für SAPOS EPS - 3 -

20 Abb. 3-4: SAPOS -2-m-Funksender der AdV für SAPOS HEPS und EPS - 4 -

21 Abb. 3-5: Frequenzen der SAPOS -2-m-Funksender für SAPOS HEPS und EPS - 5 -

22 Abb. 3-6: Echtzeit-Vernetzung für SAPOS -HEPS - 6 -

23 3.2 Datenformate SAPOS verwendet grundsätzlich international anerkannte, standardisierte Formate. Die Postprocessing-Verfahren GPPS und GHPS arbeiten mit dem Receiver Independent Exchange Format RINEX (Version 2. bzw. 2.). Die in den Echtzeitverfahren EPS und HEPS benutzen Formate wurden von der Radio Technical Commission for Maritime Services in der Special Commission 4 (RTCM SC-4) definiert. Dort, wo die aus SAPOS resultierenden Forderungen von internationalen Standards nicht erfüllt werden, hat die AdV in Abstimmung mit der GNSS-Industrie eigene Standards entwickelt und setzt sich für deren internationale Standardisierung ein Das Empfänger-unabhängige Datenformat RINEX Das RINEX-Format ist die Datenschnittstelle für Nutzer der SAPOS -Dienste GPPS und GHPS. Der Dienst GPPS bietet die Möglichkeit einer Near-online -Lösung, bei der die Daten zeitnah im Felde abgerufen werden können. Die primäre Datenaufzeichnungsrate ist festgelegt mit einer Messung pro Sekunde. Zurzeit stimmt sich die AdV mit den GNSS-Fachfirmen ab über ein neues Datenformat SAPEX, das an RINEX angelehnt ist (vgl. 4.4 Das Datenformat SAPEX). Dadurch wäre es möglich, die Einflüsse der Phasenzentrums-Variationen (PCV) der GNSS-Antennen auf den SAPOS - Referenzstationen im Datenaustauschformat zu berücksichtigen Datenformate für Echtzeit-Anwendungen Der SAPOS -Service EPS verwendet das Datenformat RTCM 2.. Für den SAPOS -Service HEPS erfolgte bis zum 3. Juni 23 die Umstellung vom Korrekturdatenformat RTCM 2. auf das Format RTCM 2.3. Die zu übertragende Datenmenge beträgt für einen kompletten RTCM 2.3-Datensatz bei zwölf GNSS-Satelliten ca. 4.8 Bit/s. Für die Ausbreitung über Funk im 2-m-Band steht mit dem gewählten robusten Übertragungsverfahren jedoch nur eine Datenübertragungsrate von 2.4 Bit/s zur Verfügung. Daher wurde für die AdV ein eigenes Format RTCM-AdV entwickelt, das die Informationen der RTCM Version 2., 2. und 2.3 in einer komprimierten Form benutzt und mit einer Übertragungsrate von 2.4 Bit/s auskommt (vgl Das Datenformat RTCM-AdV). Aus dem RTCM-AdV-Format lassen sich GNSS-Korrekturen in den Formaten RTCM 2., RTCM 2. und RTCM 2.3 erzeugen. Seit November 2 wird unterschieden zwischen Standards, die als SAPOS -Standard-Pflicht für alle SAPOS -Betreiber verbindlich einzuhalten sind, und Standards, die als SAPOS - Standard-Option zusätzlich zugelassen sind. Für das Datenformat der Nutzerschnittstelle ist als SAPOS -Standard-Pflicht das Format RTCM 2.3 mit den Datentypen 2 und 2 festgelegt einschließlich der Message Type 59 SAPOS -FKP. SAPOS -Standard-Optionen sind das RTCM- AdV sowie RTCM 2.3 mit den Datentypen 8 und Zugang zu den Daten des SAPOS 3.3. Zugang zu SAPOS EPS über UKW-Rundfunk Im Mai 996 beschloss das Plenum der AdV auf seiner 98. Tagung, den SAPOS -Servicebereich EPS durch das Verfahren RASANT (Radio Aided Satellite Navigation Technique) zu realisieren

24 Die Einrichtung von RASANT über das Radio-Data-System (RDS) des UKW-Hörfunks wurde schrittweise eingeführt. Die Datenausstrahlung erfolgt jeweils in Kooperation zwischen den öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten der ARD und den Landesvermessungsverwaltungen. Die Korrekturdaten werden über einen nichthörbaren Unterträger der UKW-Hörfunkprogramme bereitstellt. Die Korrekturdaten können mit geeigneten Endgeräten (RASANT-Empfänger) empfangen und im Format RTCM 2. handelsüblichen DGPS-Empfängern zugeführt werden. Die flächendeckende Versorgung mit Korrekturdaten ist in Deutschland seit 999 realisiert (Abb. 3-3: UKW- Rundfunksender und -Frequenzen der ARD für SAPOS EPS). Eine Weiterentwicklung des Verfahrens für eine Sub-Metergenauigkeit wird angestrebt. Auch die Datenübertragung mit DAB (Digital Audio Broadcast) als weiteres Medium zur Übermittlung von Korrekturdaten wurde in einigen Bundesländern erprobt. Innerhalb von Pilotprojekten für den digitalen Rundfunk wurden Korrekturinformationen für EPS bzw. HEPS in einigen Testgebieten auch über DAB abgestrahlt. In der Zukunft bietet DAB möglicherweise ein zusätzliches Potential für SAPOS, da DAB ein digitales Übertragungsmedium höchster Qualität darstellt, das flächendeckend eingeführt werden soll. Der weitere Ausbau von DAB ist jedoch noch nicht bekannt. Eine Nutzung für SAPOS wird derzeit nicht weiter verfolgt Zugang zu SAPOS EPS über Langwelle In einem Gemeinschaftsprojekt des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (BKG) mit der Deutschen Telekom wird der SAPOS EPS auch über das Übertragungsmedium Langwelle bereitgestellt. Der Dienst führt die Bezeichnung ALF (Accurate Positioning by Low Frequency). Die Korrekturdaten werden von einer GPS-Referenzstation in Mainflingen abgeleitet und über einen dort vorhandenen Langwellensender für das ganze Bundesgebiet abgestrahlt. Die Sendefrequenz beträgt 22,5 khz, das Datenformat entspricht dem RTCM 2., das im 3-Sekunden-Takt für alle sichtbaren Satelliten ausgesandt wird. Das BKG übernimmt die Bereitstellung der Korrekturwerte auf der Sendestation in Mainflingen sowie das kontinuierliche Monitoring zur Qualitätssicherung der Daten auf einer Kontrollstation. Die Deutsche Telekom ist zuständig für das Aussenden des Signals über den Langwellensender, die Lizenzierung und den Bau der Langwellen-Empfänger sowie für die Vermarktung dieses SAPOS - Services. Der Nutzer erhält Zugang zu ALF über einen entsprechenden ALF-Empfänger, der ihm zudem über eine Ampelschaltung die Qualität der empfangenen Daten angezeigt. Nach Aussage des BKG beabsichtigt die Telekom AG den Betrieb des ALF-Senders Ende 25 einzustellen Zugang zu SAPOS HEPS über Mobiltelefon (GSM) Die Bereitstellung von SAPOS HEPS mit GSM im Format RTCM 2.3 mit den Datentypen 2/2 und Flächenkorrekturparametern ist seit 2 SAPOS -Standard-Pflicht und ist deutschlandweit eingeführt. Der Nutzer benötigt ein datenfähiges Mobiltelefon sowie einen entsprechenden Vertrag für die Übertragung von Daten. Die Vorteile der GSM-Übertragung liegen in der gegebenen Flächendeckung durch privatwirtschaftliche Unternehmen, günstigen Tarifen und umfassender Akzeptanz. Eine neue Entwicklung ist der General Packet Radio Service (GPRS). Das Verfahren benutzt die vorhandene GSM-Technologie. Dabei werden die SAPOS -Echtzeitdaten paketweise mit höherer Datenkapazität übertragen

25 3.3.4 Zugang zu SAPOS HEPS und EPS über 2-m-Funk Die Bereitstellung von SAPOS HEPS mit 2-m-Funk ist seit 2 SAPOS -Standard-Option. Über 2-m-Funk wird auch SAPOS EPS übertragen, was für Dauernutzungen aus Kostengründen besonders interessant ist. Für die verschiedenen Anwendungen existieren unterschiedliche Kommunikationswege. Abbildung 3-7 zeigt die Möglichkeiten für die Übertragung der SAPOS HEPS-Korrekturdaten von der Referenzstation zum Nutzer gemäß dem Beschluss des Plenums der AdV vom 8. November 2. Bei SAPOS HEPS und EPS über 2-m-Funk und teilweise auch per GSM wird als Übertragungsmedium das Format RTCM-AdV eingesetzt. Der Nutzer benötigt ein RTCM- Kommunikationsmodul, z. B. den SAPOS -Decoder oder das SMARTgate, welches das empfangene Signal dekomprimiert, entschlüsselt, in das Format RTCM 2.3, 2. oder 2. wandelt, ggf. einschließlich Individualisierung der Korrekturen mit den FKP-Vernetzungsinformationen, und zusätzlich die Entgeltabrechnung vornimmt. Die Ausbreitung der Korrekturwerte über Funk lässt grundsätzlich eine unbeschränkte Zahl von Nutzern zu, während die Nutzeranzahl für die bidirektionalen Verbindungen durch die Zahl der Anschlussgeräte beschränkt ist. Die Medien 2-m-Funk und GSM-Telefon ergänzen sich gegenseitig; sie tragen so zu einer höheren Flächendeckung bei und decken auch unterschiedliche Anwendungsbereiche ab Zugang zu SAPOS EPS und HEPS über Internet Aktuell wird für SAPOS EPS und HEPS als neues Übertragungsmedium das Internet von verschiedenen Mitgliedsverwaltungen der AdV erprobt. Der Arbeitskreis Raumbezug hat auf seiner Tagung im Juni 23 beschlossen, die Abgabe von Echtzeitdaten zukünftig um das Protokoll Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (NTRIP) zu erweitern. Die Daten können leitungsgebunden oder über Mobiltelefon, z. B. GSM, High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) sowie General Packed Radio Service (GPRS) genutzt werden

26 Abb. 3-7: SAPOS HEPS-Kommunikationswege - 2 -

27 3.3.6 Zugang zu RINEX-Daten für SAPOS GPPS und GHPS RINEX-Daten für SAPOS GPPS und GHPS werden über die SAPOS -Homepage für die Bundesländer Bayern, Berlin, Brandenburg, Hessen, Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen, Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen angeboten (Abb. 3-8 bis 3- SAPOS : RINEX-Daten- Service im Internet). Die RINEX-Daten der Länder Baden-Württemberg, Bremen, Hamburg, Mecklenburg Vorpommern, Rheinland-Pfalz, Saarland und Schleswig-Holstein sind derzeit über eine Mailbox auf der Referenzstation oder auf einem Zentralrechner verfügbar. Abb. 3-8: SAPOS RINEX-Daten-Service im Internet Der Nutzer benötigt für den Zugriff eine Autorisierung. Auf den Folgemenüs im Internet kann der Nutzer die benötigten Informationen entsprechend seiner Anforderungen auswählen, sich in einigen Ländern vorab über die Verfügbarkeit der Daten informieren und seine Bestellung versenden. Der Datenabruf wird automatisch bearbeitet und registriert, um die Systemsicherheit zu gewährleisten und die Gebühren/Entgelte abzurechnen. Beispiele der Realisierung werden im Folgenden mit den Abbildungen 3-9 bis 3-: Beispiel RINEX-Datenabfrage im Internet, Auswahlmenü, Verfügbarkeit und Bestellung gegeben

28 Abb. 3-9: Beispiel SAPOS RINEX-Datenabfrage im Internet, Auswahlmenü Abb. 3-: Beispiel SAPOS RINEX-Daten-Service im Internet, Verfügbarkeit

29 Abb. 3-: Beispiel SAPOS RINEX-Daten-Service im Internet, Bestellung Einen Überblick über die aktuellen Elevationsmasken, Vorhaltezeiten online auf den Web-Servern bzw. Mailboxen, Langzeitarchivierung und Datenformate der RINEX-Daten in den einzelnen Ländern gibt Tabelle 3-2: SAPOS RINEX-Datenhaltung. Vorhaltezeit Land Elevation Aufzeichnungsrate Langzeitarchivierung Speicherungsrate Format BW º 5º (Vernetzung) s 2 Monate unbegrenzt 5 s RINEX 2. BY 5º s 6 Tage unbegrenzt s RINEX 2. BE 5º s 84 Tage unbegrenzt s RTCM 2. BB 7º s 45 Tage unbegrenzt s RINEX 2. HB º 9º (Vernetzung) s s: 3 Tage; je s, 5 s, 3 s: Tage unbegrenzt 5 s RINEX 2. HH º s 3 Tage unbegrenzt 5 s RINEX 2. HE 5º s ca. 6 Tage unbegrenzt s RINEX 2. MV 5º s Mailbox: aktuelles Jahr; Tage NI º 9º (Vernetzung) unbegrenzt s RINEX 2. s 6 Tage unbegrenzt s und 5 s RINEX 2. NW 5º s 3 Tage unbegrenzt 2 Jahre RP º 5º (Vernetzung) 3 s s RINEX 2. s 8 Tage unbegrenzt 3 s RINEX 2. SL 5º s 6 Tage unbegrenzt 5 s RINEX 2. SN º s 3 Tage 2 Jahre 5 s RINEX 2. LSA 5º s s: Tage, 5 s weitere 3 Tage 3 Jahre 5 s RINEX 2. SH º s 6 Tage, keine RINEX 2. TH º 5º (Vernetzung) s s: 6 Tage (www); s: 3 Tage, 5 s: Jahr (Mailbox) 6 Jahre 5 s RINEX 2. Tabelle 3-2: SAPOS RINEX-Datenhaltung Stand:

30 3.4 Entgelte für SAPOS Die Entgelte für die SAPOS -Benutzung sind einheitlich geregelt. Zum. Januar 22 wurden alle Entgelte mit der Euro-Umstellung abgerundet und die Systematik vereinfacht. Die Entgelte sind in der Tabelle 3-2 zusammengestellt. Servicebereich Datenformat Übertragungsmedium Taktrate Einheit Entgelt EPS RTCM 2. HEPS RTCM 2.3 GPPS GHPS RINEX UKW/LW 3 bis 5 Sekunden einmalig beim Gerätekauf 2-m-Funk, GSM Sekunde Jahr 5, GSM Sekunde Minute, 2-m-Funk Sekunde Minute, Internet/Telefon Hz Minute,2 Internet/Telefon > Hz Minute,8 Für eine bundesweite Freischaltung von SAPOS -Chipkarten/RTCM-Kommunikationsmodulen für das Datenformat RTCM-AdV wird ein zusätzlicher Betrag von 25 erhoben. Tabelle 3-3: Entgelte für die Nutzung von SAPOS Für die Bereitstellung von SAPOS -HEPS-Daten an Nutzer zu deren eigener Anwendung und Weiterverarbeitung sowie zur Vermarktung durch deren Dienste wurden vom Plenum der AdV auf dessen 2. Tagung im Mai 23 spezielle Regelungen festgelegt. Dabei unterscheidet das Entgeltmodell zwei Nutzergruppen, je nach Anzahl der im Abrechnungszeitraum benutzten Referenzstationen: Kunden, die Daten von weniger als Referenzstationen benutzen (Kunden-Gruppe I) Kunden, die Daten von oder mehr Referenzstationen benutzen (Kunden-Gruppe II). Für Nutzer der Kundengruppe I wird ein pauschales Entgelt von. pro benutzter SAPOS - Referenzstation und Monat in Rechnung gestellt. Für Nutzer der Kundengruppe II wird das Nutzungsentgelt im Einzelfall festgelegt. Die SAPOS -Entgeltregelungen der AdV sind aufgrund der Umstellung von DM auf Euro und verschiedener Anpassungen in einer Vielzahl von Beschlüssen geregelt. Zurzeit erarbeitet der Arbeitskreis Raumbezug ein umfassendes und neues Entgelt-/Gebührenmodell. Dort wird voraussichtlich auch unterschieden, ob ein Nutzer eine unmittelbare oder eine mittelbare Wertschöpfung aus den SAPOS -Daten erzielen wird. 3.5 SAPOS -Qualitätssicherung Die Mitgliedsverwaltungen der AdV stellen als Betreiber von SAPOS konzeptionell und organisatorisch sicher, dass technische Ausfälle der Referenzstationen oder der Datenübertragung vermieden bzw. innerhalb eines kurzen Zeitraums behoben werden. Das Spektrum der Maßnahmen reicht von Sicherungsmaßnahmen der Energieversorgung durch unabhängige Stromversorgungen (USV) und den Anschluss an Notstromaggregate über die redundante Auslegung der Einzelkomponenten bis zu automatisierten Sicherungsmechanismen und Schaltprozessen, die abhängig von den Ergebnissen einer permanenten Überwachung der verbreiteten SAPOS -Daten auch hinsichtlich ihrer Qualität (Monitoring) durch programmgesteuerte Funktions- und Alarmmeldungen (Alarmplan) gesteuert

31 werden. Länderspezifisch werden diese technischen Vorkehrungen für die Optimierung des Betriebs durch organisatorische Maßnahmen ergänzt, z. B. durch permanente Rufbereitschaftsdienste und ein ausgeprägtes Qualitätsmanagement, um neben einer hohen Qualität auch die kontinuierliche Verfügbarkeit von SAPOS gewährleisten zu können. Um eine höchstmögliche Zuverlässigkeit auch normativ sicher zu stellen, wurde begonnen, die Einrichtungs- und Produktionsprozesse der SAPOS -Referenzstationssysteme und die Definition der Produkte in Anlehnung an die Qualitätsmanagementelemente (QM) der DIN EN ISO 9 zu strukturieren. Ein entsprechendes QM-Handbuch liegt im Entwurf vor. Es enthält in allgemeiner Form ein Qualitätsmanagementkonzept für SAPOS sowie exemplarische Verfahrensanweisungen, wie das QM-Konzept ganzheitlich innerhalb SAPOS umzusetzen ist. Eine Zertifizierung des SAPOS wird derzeit jedoch nicht angestrebt. Als weitere Maßnahme zur Qualitätssicherung von SAPOS dient die regelmäßige zeitgleiche Ü- berprüfung der Stationskoordinaten unter Anschluss an die Permanentstationen des EUREF, IGS und GREF. Das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie erhält dazu in Absprache mit den Ländern quartalsmäßig Beobachtungsdaten und führt die Auswertung für die AdV durch. Daneben erfolgen durch die Betreiber in den Ländern auch kurzperiodische Analysen der Stationskoordinaten oder ein permanentes Monitoring während des Betriebs. 4 Technische Innovationen durch SAPOS Um die Anforderungen an Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit für präzise Vermessungen sowie an Wirtschaftlichkeit und Hersteller-Unabhängigkeit von SAPOS zu erfüllen, muss die AdV verschiedentlich neue, innovative Lösungen schaffen, die durch internationale Standards nicht abgedeckt sind. Im Technischen Komitee SAPOS (vgl. 5.2 Das Technische Komitee SAPOS ) werden die Fachfirmen für GNSS- und Kommunikationstechnik frühzeitig in die Diskussion eines Themas und in die Definition von künftigen SAPOS -Standards einbezogen. Auf diese Weise werden in Kooperation von Verwaltung und Wirtschaft auch frühzeitig Aktivitäten für eine eventuelle internationale Standardisierung aufgenommen und deutsche Einzellösungen vermieden. Als ein Ergebnis dieser Zusammenarbeit haben alle namhaften Hersteller von geodätischen GPS-Empfängern eine vollständige SAPOS -Kompatibilität in ihre Technik integriert. Die folgenden Abschnitte geben Beispiele derartiger, aus dem SAPOS heraus entstandener Innovationen. 4. Vernetzung von Referenzstationen Ermittelte Korrekturwerte, bezogen nur auf eine Referenzstation, erfassen den GNSS- Fehlerhaushalt über größere Entfernungen nur unzureichend. Die benötigte und reproduzierbare Genauigkeit von 2 cm mit Echtzeit-Messungen im Liegenschaftskataster ist nicht zuverlässig gewährleistet. Unter ungünstigen Bedingungen, z. B. durch die periodisch ca. im Elf-Jahreszyklus zum Maximum steigenden Sonnenfleckenaktivitäten (vgl. Abb. 4-: Ionosphärenmonitoring), lassen sich schon bei Distanzen über fünf Kilometer hinaus oftmals gar keine Lösungen mehr erreichen. Um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Echtzeit-Services SAPOS HEPS zu steigern, wurde die Echtzeitvernetzung von Referenzstationen entwickelt und eingeführt. Die deutsche Landesvermessung realisierte mit dieser Lösung weltweit erstmalig die hohe Echtzeitgenauigkeit unter schwierigen Bedingungen. Dabei werden die Messdaten der Referenzstationen für ein größeres Gebiet online simultan ausgewertet. Mit Hilfe eines geeigneten, flächenhaften Polynoms als Modell, dessen Stützpunkte die vernetzten Referenzstationen bilden, können die ortsabhängig wir