Entwicklung der Messtechnik am Beispiel von hochpräziser RTK-Positionierung mittels Galileo

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1 Geodäsie was erwartet uns Geodäten? Entwicklung der Messtechnik am Beispiel von hochpräziser RTK-Positionierung mittels Galileo Xiaoguang Luo Leica Geosystems AG, Heerbrugg Seminar an der HFT Stuttgart, 27. Juli 2017

2 Leica Geosystems Mehr als 90 Jahre Innovation millions millions 100 millions 10 millions 1 million 2

3 High Definition Surveying ScanStation P40 Fotoaufnahme Schnelle Datenerfassung (1 Mio. Pkt./s) Hohe Genauigkeit (3D: 3 mm bei 50 m) Große Reichweite (bis zu 270 m) Realitätstreue Darstellung von Objekten 3D-Modell 3

4 4 Hochdetaillierte, farbige 3D-Punktwolke (Venedig, Italien)

5 Miniaturisierung BLK360 Kamera 1 Kamera 2 Ein-Tasten-Bedienung Kamera 3 Thermalkamera 1 kg, 10 cm x 16.5 cm, kabellos Reichweite bis zu 60 m 360,000 Punkte / Sekunde Weniger als 3 Minuten für einen Scan mit vollem Sichtfeld 5 Live Bild- und Scandatenübertragung

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7 Mobile Mapping Pegasus:Two Pegasus:Two Einsatz im Außenbereich Fahrzeuggeschwindigkeit [Thermalsensor] Leica P20 bis zu 120 km/h Scanner [Radarsystem] Multi-Frequenz Genauigkeit: 2-3 cm GNSS Kamerasystem Inertiale Messeinheit (IMU) 7

8 8 Oberflächenmodellierung

9 Mobile Mapping Pegasus:Backpack Multi-Frequenz GNSS Pegasus:Backpack Einsatz im Innen- und Außenbereich Schrittgeschwindigkeit Genauigkeit: 5 cm 50 cm Dual-Scanner Kamerasystem [Externes Licht] [Thermalkamera] 200-Hz IMU 11.9 kg mit Batterien 9

10 10 3D-Punktwolke mit Pegasus:Backpack

11 UAV Aibot X6 Barometer GPS-Empfänger Einfache und effiziente Datenerfassung aus der Luft für Inspektionen, Planung und Kartierung Gyroskop Leergewicht: 3.4 kg Maximale Zuladung: 2 kg Maximale Geschwindigkeit: 40 km/h Flughöhe: Bis zu 1000 m über Gelände Automatischer Wegpunktflug Magnetometer Beschleunigungssensor Digitalkamera / Thermalsensor / Hyper- und Multispektralsensor 11

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15 Selbstlernende Messtechnik MS60 & GS16 MultiStation MS60 Automatische Anpassung an Messbedingungen Scanning: Schnelle 3D-Datenerfassung Totalstation: Hochgenaue Punktabsteckung Verbesserte Zielerfassung durch die neue Dynamic-Lock-Funktion GNSS SmartAntenna GS16 Automatische Anpassung an Messbedingungen SmartLink: Precise Point Positioning (PPP) RTKplus: Multi-Konstellation- und Multi-Frequenz- RTK mit intelligenten Algorithmen 15

16 Galileo-Konstellation Occupied slots (SV usable) Extended slots (SV testing) Target slots (SV under commissioning) SV 20 not available Right ascension of ascending node Besetzungsstatus der Galileo-Satellitenslots (26. Juli, 2017, Quelle: ESA) 16

17 Galileo-Integration in Leica Viva GNSS Galileo-Integration in SmartWorx v6.16 Verwenden Galileo standardmäßig für RTK-Positionierung (Navigation, DGNSS, xrtk, RTK) Unterstützen Galileo in den Korrekturdatenformaten RTCM v3 MSM und Leica 4G Unterstützen Galileo in Single-Base-RTK und Netzwerk-RTK mit imax und VRS Galileo-Integration in RTK-Algorithmen Nutzen alle Galileo-Signale in E1- und E5-Band (E1, E5a, E5b, AltBOC) Nutzen Multi-Frequenz-Linearkombinationen 17

18 Multi-GNSS RTK Aufbau Starke Mehrwegebelastung durch die umstehenden Gebäude Blick von AS10 Süden GNSS-Sensor: GS16 GNSS: GPS+GLO+GAL+BDS Elevationsmaske: 10 RTK-Datenformat: RTCM v3 MSM Blick von Norden GS16 RTK-Netzwerktyp: VRS Physikalische Basislinienlänge: 0.2 km 3 Stunden 1-Hz GNSS-Daten 18

19 Multi-GNSS RTK Genauigkeit GGB: GPS+GLO+BDS GGGB: GPS+GLO+GAL+BDS cm-verbesserungen durch 3 Galileo-Satelliten dm-verbesserungen durch 2 Galileo-Satelliten 19

20 Multi-GNSS RTK Genauigkeit & Zuverlässigkeit RMS-Fehler von RTK-Fix-Positionen in m 85% 3D 2D 1D GGB % GGGB Verbesserung 56.3% 42.9% 58.7% Zuverlässigkeit von RTK-Fix-Positionen in % 3D-Fehler 5 cm 3D 2D 1D GGB GGGB Verbesserung

21 Multi-GNSS RTK Time to fix (TTF) 87% IQR: interquartile range 71% 46% 17% TTF 10 s IQR: 4 s Med: 8 s Med: 6 s IQR: 2 s TTF 5 s 765 TTF-Werte 1128 TTF-Werte 21

22 Galileo only RTK Aufbau Open sky -Bedingungen GNSS-Sensor: 2 GS10+2 AR25 GNSS: GPS+GLO+GAL+BDS Elevationsmaske: 0 RTK-Datenformat: RTCM v3 MSM Single-Base-RTK Basislinienlänge: 1 m AR25 Base AR25 Rover 1 Stunde 1-Hz GNSS-Daten RTK-Korrekturen in RTCM v3 MSM 22

23 Galileo only RTK Genauigkeit 23

24 Galileo only RTK Genauigkeit 24

25 25 Mehr Informationen sind in der August- Ausgabe der Zeitschrift GPS World zu finden.

26 Zusammenfassung Entwicklung der Messtechnik bei Leica Geosystems Kombination von Sensoren und Messverfahren Schnellere, genauere und effizientere 3D-Datenerfassung im Außen- und Innenbereich (statisch & kinematisch) Totalstation und GNSS noch unersetzbar insb. für Absteckungsaufgaben Hochpräzise RTK-Positionierung mittels Galileo Signifikante Verbesserungen unter schwierigen Bedingungen Vergleichbare 3D-Genauigkeit zw. GPS-only- und Galilleo-only-RTK Herausforderungen an uns Geodäten Breites Wissen in Sensorfusion, Computer Vision, Bildverarbeitung, usw. Innovative Nutzung der erfassten Geoinformationen 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 27