Dipl. Ing. APOS - Austrian Positioning Service Echtzeitpositionierung mit Satelliten
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Inhalt Internationales Referenzsystem ITRS Europäisches Referenzsystem ETRS89 Realisierung von ETRS89 in Österreich APOS - Austrian Positioning Service Gebrauchskoordinatensystem MGI Beziehung MGI und ETRS89 Zusammenfassung Seite 4
CIO Z Definition des ITRS: Internationales Terrestr. Referenzsystem z kartesisches 3-D System (X, Y, Z) S x Y Ursprung im Erdschwerpunkt XZ-Ebene: Meridian Greenwich X y Polachse: Mittlerer Pol 1900-1905 Greenwich Verwendung des GRS80 Ellipsoides: -> geografische Koordinaten (j, l, h) Seite 5
Realisierung des Internationalen Terrestr. Referenzsystems ITRS 140 Seite 6
Realisierung des Internationalen Terrestr. Referenzsystems ITRS Messungen mit: Radiosignalen von Sternen (VLBI) Laserentfernungsmessungen (SLR) Hafelekar GPS DORIS 140 Ca. 240 Stationen mit Punktlagefehlern zwischen ±(1-10) mm Seite 7
Nutzung des ITRS Einheitlichkeit von Messdaten weltweit Tektonische Plattenbewegungen: z. B.: Europa: (2-2,5) cm/jahr Seismik, Erdbebenforschung, Satellitenbahnen/Satellitenstarts Seite 8
Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 Definition: ETRS89 = ITRS(1989.0) Realisierung: EUREF: ca. 200 Epochen- Stationen EPN: ca. 150 permanenten Stationen EPN: Pfänder Seite 9
Realisierung von ITRS und ETRS89 in Österreich IGS Station (= ITRS) EPN Station Bestehende EUREF Station AT01(HUTB) EUREF Station: Lösung ETRS89 Austria 2002 bestehende GPS Permanentstation in APOS RIED ROHR STPO WIEN GPS - Grundnetz AGREF/AREF WELS PFAN SBGZ GMND WIND TRAF FELD LECH KOPS KRBG PATK MUEN HFLK KTZB HKBL DLBG GRAZ GUES KOET VLKM 0 25 Km 50 Km VLCH Seite 10
Hierarchieschema Referenzsysteme und deren Realisierungen ITRS Intern. terr. Reference System IGS, IERS,.. ETRS European terr. Reference System EUREF, EPN APOS-AUSTRIA Permanent-St. Class A* * CLASS A: <1cm, perm. ** CLASS B: ± 1 cm, 3x24 h (ev. 1x24 h) EUROGEOGRAPHICS Expert Group Geodesy - ExG-G Festlegung auf Bezugssysteme: ETRS89, EVRS2000 (Geoid) EU-Vorschriften AGREF/AREF Epochen Messungen Class B** UTMK Homogenisierung Seite 11
Hierarchieschema Referenzsysteme und deren Realisierungen ITRS Intern. terr. Reference System IGS, IERS,.. ETRS European terr. Reference System EUREF, EPN Produktion APOS-AUSTRIA von ETRS89-Koordinaten Permanent-St. durch Class Messungen A* * CLASS A: <1cm, perm. ** CLASS B: ± 1 cm, 3x24 h (ev. 1x24 h) EUROGEOGRAPHICS Expert Group Geodesy - ExG-G Festlegung auf Bezugssysteme: ETRS89, EVRS2000 (Geoid) EU-Vorschriften AGREF/AREF Epochen Messungen Class B** Produktion UTMK von ETRS89-Koordinaten Homogenisierung durch Neurechnung Seite 12
APOS - AustrianPOS Austrian Positioning Service Seite 13
GPS - Global Positioning System Einzelpunktbestimmung (=stand alone) Codemessung Wegen Fehler in der Uhr des Rover-GPS-Gerätes: 4. Satelliten zur Messung erforderlich Positionierungsgenauigkeit (für GPS): +/- 12 m Lage +/- 20 m Höhe (95% = 2m o ) Seite 14
GPS: differentielles Messen Entfall (oder Reduktion) von: Satellitenbahn-Fehlern, Uhrenfehlern, Ionosphäreneinflüssen, troposphärischen Störungen,... Anwendungs-Modi: Postprocessing Online Genauigkeiten: je nach Gerät und Messdauer besser als 1cm über 1000 km Seite 15
Positionierung in Echtzeit: Prinzip vernetzter Referenzstationen HAUSER KAIBLING CNA Servicezentrale Servicezentrale Modellierung Modellierung Kommunnikations- Kommunnikations- PCs PCs GPS-Daten mittels CNA (Intranet) in Zentrale, Modellierung von Fehlereinflüssen Ionosphäre, Troposphäre,.. Rücksendung an den User: GSM, GPRS. Datenverzögerung < 1 sec WIEN Seite 16
Funktion vernetzter, virtueller Referenzstationen (VRS) R3 F2 FVi RVi FR Rover R2 F1 R1 Seite 17
Datenfluss beim Konzepte der Virtuellen Referenzstation (VRS) R 3 Virtuelle Referenzstation R 2 Mobile Einheit (Rover) RTCM-Datenstrom der virtuellen Referenzstation R 1 Rover Position im NMEA - Format aus der Navigations-Lösung GPSNet Software: Berechnung der Virtuellen Referenzstations-Daten GPS- Rohdaten Seite 18
APOS: GPS-Referenz-Stationen Lindau St. Gallen Sargans BEV - Referenzstationen ÖAW - Referenzstationen EVU - Referenzstationen D, CH, SLO - Referenzstationen Pfänder Feldkirch Lech Kops Wertach Krahberg Garmisch Münster Kitzbühel Hafelekar Patscherkofel Aschau Rosenheim Bad Tölz Pfarrkirchen Freilassing Sonnblick Rohrbach Ried/Innkreis Wels Gaisberg Finsterau Passau Gmunden Hauser Kaibling Lieserhofen Windischgarsten St. Leonhard St. Pölten Treibach Deutschlandsberg Leopoldau Baden Trafelberg Graz OLG Wien Mattersburg Oberpullendorf Güssing Neusiedl/See Davos Ardez Kötschach Bovec Landskron Völkermarkt Klagenfurt Maribor Villach Bleiburg Ravne na Koroškem Radovljica Seite 19
APOS: GPS-Referenz-Stationen BEV - Referenzstationen ÖAW - Referenzstationen EVU - Referenzstationen D, CH, SLO - Referenzstationen Aschau Rosenheim Bad Tölz Lindau Wertach Kops St. Gallen Garmisch Münster Kitzbühel Pfänder Feldkirch Hafelekar Lech Krahberg Sargans Patscherkofel Kops Pfarrkirchen Freilassing Sonnblick Rohrbach Ried/Innkreis Wels Gaisberg Finsterau Passau Gmunden Hauser Kaibling Lieserhofen St. Pölten Windischgarsten St. Leonhard St. Pölten Treibach Deutschlandsberg Leopoldau Baden Trafelberg Graz OLG DGPS-Service Wien Wien Mattersburg Oberpullendorf Güssing Abteilung Grundlagen Neusiedl/See BEV Davos Ardez Kötschach Bovec Landskron Völkermarkt Klagenfurt Maribor Villach Bleiburg Ravne na Koroškem Radovljica Seite 20
Technische Daten zu den APOS- Referenzstationen L1/L2 GPS-Empfänger Chokering Antennen mit Radomen USV für zumindest 5 h Anzahl der derzeit integrierten Referenzstationen Österreich: BEV - 16, ÖAW - 7 Deutschland: 8 Schweiz: 4 Slowenien: 1 (Test) Gesamt 2004: 36 Gesamt bis 2006: 70 bis 75 Seite 21
Referenzstations-Ausrüstung CNA - MODEM (Telekom) GPS-Empfänger + COM-Server Router (Ethernet) E-powerswitch (HW-Reset über TCP/IP) Surecom - Switch (Hub) USV - unterbrechensfreie Stromversorgung Seite 22
GPS-Referenzstationsantenne Seite 23
Abschattungsdiagramm inkl. Multipath (Reflexionen der GPS-Signale) Seite 24
Vernetzungssoftware: VRS TRIMBLE Vernetzungssoftware: VRS TRIMBLE Seite 25
Laufzeit Vernetzungssoftware: VRS TRIMBLE Station - Datenzentrale: CNA: 0,200 sec Durchschnitt max. 0,5 sec Internet: 0,4-0,6 sec Durchschnitt max. 1 sec Seite 26
APOS - Kontrollen Stabilität des Bezugsrahmens durch tägliche Koordinatenkontrolle der Referenzstationen Übereinstimmung zwischen GPS-Grundnetz AGRE/AREF und APOS Wiederholgenauigkeit Seite 27
Koordinaten - Monitoring der Referenzstation KOPS Seite 28
Vergleich zwischen statischen und APOS Messungen Deutschland Wertach Vergleichsdaten: St. Gallen Pfänder AGREF/AREF GPS Grundnetz - statische GPS Mesungen Vorarlberg - Klasse B von EUREF: 1cm (während der Messepoche) Feldkirch Lech Schweiz Tirol Sargans Differenz dy dx dh Mittel (m) 0,004-0,003 0,006 St.Dev.(m) 0,006 0,010 0,021 dh ds Kops ds²= dx² + dy² 3 cm 0 10 20 Km Davos Ardez GPS-Referenzstation AGREF/AREF Epochenstation Seite 29
Genauigkeit von Wiederholungsmessungen Differenz Y [cm] Differenz X [cm] Differenz H [cm] 6 4 2 0-2 -4-6 6 4 2 0-2 -4-6 6 4 2 0-2 -4-6 Mittlerer Fehler Lage: m x, y : (1,5-2,0) cm 10 Min 30 Min 1 Std 5 Std 15 Std 30 Std 50 Std 70 Std 100 Std Mittlerer Fehler Höhe: m h : (3,5-4,0) cm Seite 30
APOS: Datenabgabe für Echtzeitanwendungen BEV - Rechenzentrum IT - Neu APOS - Zentrale gesicherte VPN- Verbindung GSM - Einwahl für APOS durch externe IT-Firma Access - Server Cisco AS 5300 Freie Telefonnummer Telekom 01/xxxxxxx... Vorhandene Internetverbindung des BEV Direkt Link zu Mobilfunkprovider T-Mobile 0676/8210xxxx nur BEV-interne Anwend. Internet GPRS/UMTS - Netz GSM - Netz GPRS/UMTS - Nutzer ab 2006/2007 GSM - Nutzer Seite 31
Hierarchieschema Referenzsysteme und deren Realisierungen ITRS Intern. terr. Reference System IGS, IERS,.. ETRS European terr. Reference System EUREF, EPN APOS-AUSTRIA Permanent-St. Class A* * CLASS A: <1cm, perm. ** CLASS B: ± 1 cm, 3x24 h (ev. 1x24 h) EUROGEOGRAPHICS Expert Group Geodesy - ExG-G Festlegung auf Bezugssysteme: ETRS89, EVRS2000 (Geoid) EU-Vorschriften Produktion von ETRS89-Koordinaten durch AGREF/AREF Messungen Epochen Produktion Messungen von Class B** ETRS89-Koordinaten durch Neurechnung UTMK Homogenisierung Seite 32
Gebrauchssystem MGI Entstehung Diagnose des Ist-Standes Homogeniserung des Festpunktfeldes 1. - 5. Ordnung (ca. 58.500 TPs) 6. Ordnung (ca. 270.000 EPs) Katasterinformationen Seite 33
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Klassische Punktbestimmung - bis 1989 Lagefestpunkte 50.000 Triangulierungspunkte 270.000 Einschaltpunkte Bestimmungsmethoden bis 1989 Seite 35
Positionierung heute GPS-Einsatz im Festpunktfeld (ab 1985) Seite 36
Gegenwärtiges Netz 1.Ordnung Seite 37
Inhomogenitäten im Netz 1.-3. Ordnung Punkte 1.- 3. Ordnung (ca. 2000) Seite 38
Punktübersicht der Triangulierungspunkte Seite 39
Inhomogenitäten im Netz 4.-6. Ordnung 15 cm 1 000 m Seite 40
Vorarlberg - Rutschungen 18-112 1933 1975 1984 2001 30 cm Lage Höhe 114-113 1951 1980 75-142 32-112 1949 1980 1951 1996 Seite 41
Vorarlberg - Senkungen Lustenau / Dornbirn 1971 Seite 42
Nationales und globales System Differenzen des Koordinatenzentrums: z ITRS (Globales System) ETRS89 (Europäisches System) D X = - 577 m D Y = - 90 m D Z = - 464 m x /ETRS89 y z MGI (nationales System Österreichs) x y Differenzen eines Punktes an der Erdoberfläche Vergleich ETRS mit MGI D x = 60 m (Mittel), 95 m (Max.) D y = 50 m (Mittel), 75 m (Max.) D h = 46 m (Mittel), 49 m (Max.) Seite 43
Derzeitige Möglichkeiten für Umrechnungen österreichweite Trafo: (1-2) m regionale Trafos: (0,1-0,3) m lokale Trafos mit den nächstgelegenen TPs/EPs (lt. VermV entspricht dies der Einbindung in das Gebrauchssystem MGI) Seite 44
Modernisierung der Grundlagen Neumessung von ca. 40% bestehender TPs Verwendung von 60% alter klass. Messungen auf TPs Messung von 10% der EPs (Photo-EPs) Transformation der restlichen EPs Transformation der Katasterinformation Seite 45
GPS-Kontrollmessungen seit 1989 Vektoren: 83 000 Punkte: 20 000 TP 7 700 EP Seite 46
Zusammenfassung Georeferenzierung/Positionsinformation wird immer wichtiger zunehmende Nutzung internationaler Referenzsysteme effizienteres und effektiveres Arbeiten mit APOS im homogenen ETRS89 Verbesserung/Homogenisierung der Gebrauchskoordinaten für TPs/EPs in Arbeit Seite 47
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