Einsatz der von Referenzstationsbetreibern angebotenen Datenströme in der ingenieurgeodätischen Praxis

Abstract

Im Zuge dieser Arbeit erfolgte die Planung und Durchführung von GPS-gestützten Punktbestimmungen unter Nutzung von GPS-Referenzstationsnetzen in vier verschiedenen Messszenarien. Die Bewertung des Nutzens von Referenzstationen war Ziel dieser Arbeit. Eines der untersuchten Verfahren behandelt die statische Langzeitmessung, die im vorliegenden Fall mit einer Messzeit von 18 Stunden erfolgt ist. Dabei wurden Vergleiche der statischen Langzeitmessung mit kurzzeitigen statischen Beobachtungen (z.B. 1 Stunde oder 10 Minuten) erstellt. Weiters wurden Zeitspannen mit variierender Satellitenkonstellation untersucht, um den Einfluss der Satellitengeometrie auf die Position zu bewerten. Sämtliche Vergleiche erfolgten in Bezug auf eine Nullmessung im Koordinatenrahmen ITRF2000. Eine Abwandlung der statischen Messung bildet das Verfahren mittels virtueller Referenzstation (kurz VRS). Dabei werden VRS-Daten vom Netzbetreiber, im vorliegenden Fall von der EVN Geoinfo GmbH, bereitgestellt und es entfällt die direkte Aufstellung auf den Festpunkten. Im Vergleich zur herkömmlichen statischen Messung treten Differenzen bis zu 6 cm in der Lage und 8 cm in der Höhe auf. Die zweite Messmethode ist die RTK-Messung mit eigener Referenzstation.<br />Es wurde ein Vergleich zur statischen Langzeitmessung gezogen. Das Verfahren lieferte leider keine aufschlussreichen Ergebnisse, da nur zwei Neupunkte ermittelt wurden und bei einem davon ein Messfehler aufgetreten ist. Die Werte des zweiten Neupunktes sind erwartungsgemäß etwas schlechter als die der statischen Langzeitmessung, etwa im Bereich der statischen Messung über drei Stunden (±1 cm). Ein weiteres Messszenario beruht ebenfalls auf der RTK-Messung, jedoch kommen die Referenzdaten erneut von der EVN als Referenznetzbetreiber.<br />Es erfolgte eine Auswertung und nicht nur ein Vergleich der in Echtzeit erhaltenen Koordinaten. Die Koordinatendifferenzen zur statischen Langzeitmessung liegen im Bereich von 3-6 cm in der Lage und bis zu 8 cm in der Höhe. Der direkte Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Verfahren zeigt, dass sich bei der RTK-Messung mit eigener Referenz geringfügig bessere Ergebnisse erzielen lassen. Das vierte Verfahren ist eine Lage- und Höhenaufnahme. Dabei wurden 18 eindeutige Detailpunkte mehrfach eingemessen, wobei einerseits die Wiederholbarkeit der Messung an einem anderen Tag und andererseits das Verhalten bei häufigem Signalverlust von Interesse war. Für die meisten Punkte liegt die Wiederholbarkeit im Bereich von 3 cm in der Lage sowie 5 cm in der Höhe. Allerdings gibt es vier Punkte, deren mehrfachbestimmte Koordinaten sich um bis zu 8 cm unterscheiden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass sich mit der statische Langzeitmessung bei weitem die besten Ergebnisse erzielen lassen. Ein Nachteil ist jedoch die lange Messdauer sowie die Notwendigkeit mehrerer Geräte. Eine gute Alternative bieten die beiden RTK-Verfahren. Dabei ist der erheblich geringere Zeitaufwand im Verhältnis zur geringeren Genauigkeit der Ergebnisse zu betrachten. Es ist also bei jeder Anwendung, nach gewünschtem Ergebnis und Zeitaufwand, das jeweilige Messverfahren auszuwählen.

The following diploma thesis describes the planning and execution of measuring points by using GPS support. These measurements were carried out using four different scenarios. The main objective of the thesis hence was the evaluation of the benefits of using GPS reference stations. The first of the discussed case scenarios is dealing with the static method, which was carried out using testing times of 18 hours. The result was used to draw comparisons between long term static observations and short term observations (e.g.<br />one hour compared to ten minutes). Additionally, time spans with varying satellite availability were compared to evaluate the impact of satellite geometry to the deriving of the position. All these comparisons were carried out based on a beforehand prepared example with the coordinate frame ITRF 2000. One variety of the static method is using virtual reference stations.<br />This procedure is using data offered by providers, which in this case is the "EVN". Using these virtual reference stations makes it obsolete to use real known fixed points in nature. The comparison of the static method and its variety which is using virtual references leads to divergences of 6 cm regarding the position and 8 cm regarding the vertical. The second case scenario is observing the method of kinematic surveying using a self-generated reference station. Comparisons to the long term static method where drawn nevertheless no reliable outcome can be presented since an error in measurement has occurred within the measurement of one point of interest. The other measured point delivered a result comparable to a static measurement carried out over three hours. The third case scenario discussed in this thesis also uses the method of kinematic surveying. Instead of using a self-generated reference station, virtual reference stations offered by the provider "EVN" were used. Due to comparison of the delivered data a divergence of 3-6 cm regarding the position and 8 cm regarding the vertical can be observed using the static long term measurement as relation. The comparison to the method using a self-generated reference station shows that the outcome is even worse. The fourth and last of the discussed case scenarios was the surveying of 18 individual points of interest. These points where recorded several times. One of the main objectives was the measuring within periods with random loss of signal. The second one was the repeatability of the measurements within one day. It came out that most of the points can be measured several times while the results diverge approximately 3 cm in position and 5 cm in vertical, but four points diverge up to 8 cm after multiple measurements. In summary it can be said that the best results can be achieved using the long term static method. Of course the long period of observation and the demand of multiple devices are disadvantageous. Both of the two kinematic methods therefore provide possible compromises. The lower accuracy comes with the ability of measuring points much faster though.<br />One has to choose from the offered methods based on the required accuracy and the given time.