Amt für Vermessung, Kataster und Stadterneuerung Nutzung der

Transcription

Amt für Vermessung, Kataster und Stadterneuerung
Nutzung der RTK-GPS-Technik
und des SAPOS-Dienstes
Informationsveranstaltung
der Bezirksregierung Düsseldorf
am 17.April 2002
Rainer Schepers
Amt für Vermessung, Kataster und Stadterneuerung Essen
SAPOS-Ausbau in NRW
2
HEPS-Ausrüstung des
Stadtvermessungsamtes
• 2 Leica Sensoren SR 399 (E),
Zweifrequenzempfänger, 9 Kanäle, 2 externe
Antennen AT 302
• 2 Controller: Leica CR 344 (Firmware Version 3.65DE)
• 2 Siemens M20-Boxen (Anfang Dezember 2001
geliefert)
• 2-m-Band Funkmodem: HDR 2000 von MicroCom
• 1 SAPOS-Decoder
• Zusätzliche Ausrüstung: 2 Tragegestelle mit
Rucksack und Lotstock mit Dreibein-Strebenstativ 3
4
ETRS89-Voraussetzungen im Stadtgebiet
Essen
• 1997: 1 NWREF-Punkt, 1 SAPOS-Station (seit 12/1997)
• 1998: Bestimmung von 18 TP im ETRS89 (Hierarchiestufe
D) durch statische Messung (Aufstellungsgruppen)
innerhalb einer NWREF-Masche
• 1999 / 2000:
– Verdichtungsmessung zur Bestimmung weiterer 22 TP
im ETRS89 (Hierarchiestufe D),
– statische Bestimmung von 224 AP(1) (im Netz77
bekannt) über das Stadtgebiet verteilt
(Transformationsnetz)
è d.h. 1,25 Punkte/km² (ETRS89/Netz77)
5
SAPOS-HEPS im VP-Feld
• Einsatz im AP-Feld
– Bestimmung von AP(2), ALKPasspunktgewinnung
– Einrechnung vorhandener Nachweise
• Einsatz bei Fortführungsvermessungen
– Aufgabenbeschreibung
– Arbeitsabläufe und Auswertewege
– Ergebnisvergleiche
• Ergebnisse der Pilotvernetzung
– Durchführung von 3 Fortführungsvermessungen
6
• Resümee
Einsatz im AP-Feld
ALK-Passpunktbestimmung mittels SAPOSHEPS
• Ziele
– Schaffung von ALK-Passpunkten (AP 2) im Netz 77
– Kostengünstig, geringer zeitlicher Aufwand
– Lagegenauigkeit < 5 cm
• Ausgangssituation im Netz 77
– Grösse des ALK-Arbeitsgebietes ca. 13 km2
– vorhandenes Netz 77
ð TP-Feld bis zur 4. Ordnung
ð AP 1-Feld im 500 m-Punktabstand
ð einzelne AP 1
7
dL(mm)
Lageabweichung zu 51 AP1
Soll: konventionelle AP-Bestimmung
Ist: GPS-HEPS
40
35
30
25
20
15
10
5
0
AP 1
8
Einsatz im AP-Feld
Einrechnung vorhandener Nachweise aufgrund
AP-Bestimmungen mittels SAPOS-HEPS
• 2 HEPS-Kontrollpunkte und 14 HEPS-Neupunkte
wurden für die Neuberechnung einer vorliegenden APNetz-beobachtung als bewegliche Anschlusspunkte
(0,03m) benutzt.
• Verbesserungen der beweglichen Anschlusspunkte:
in Y: 1 < 7 < 15 mm
in X: 3 < 15 < 22 mm
9
Einsatz im AP-Feld
Einrechnung vorhandener Nachweise
aufgrund AP-Bestimmungen mittels SAPOSHEPS
• Im Anschluss an diese AP-Bestimmung wurden
10 Fortführungsrisse der Jahre 1971-1993 mit
KAFKA ausgewertet
• Es wurden 40 GP und 113 GebP neu im Netz 77
berechnet
• Davon hatten 148 VP ein LSP < 0,030 m
10
Fortführungsvermessung
Aufgabenstellung
• Teilung im Hinterlandbereich, ca. 45 m hinter
der Straßengrenze liegend.
• Das AP-Feld ist im Netz 77 fertiggestellt
• Für die vorhandenen Grenzpunkte lagen noch
keine Koordinaten vor.
11
Arbeitsablauf, Auswertung
• Vorabberechnung von Grenzpunktkoordinaten im
Netz77 aus bisherigen Katasterunterlagen mit
KAFKA, soweit es möglich ist
• Vorabberechnung von Transformationsparametern
über vorhandene Passpunkte der Netze ETRS 89 Netz 77
• Direktes oder indirektes Abstecken der
aufzusuchenden Grenzpunkte mittels GPS
(SAPOS-HEPS-Dienst)
• Die restlichen Grenzpunkte wurden konventionell
12
nach dem Katasternachweis aufgesucht
Arbeitsablauf, Auswertung
• Konventionelle tachymetrische Aufmessung der
16 Grenzpunkte im Netz77 über insgesamt 12
Standpunkte und Auswertung mit dem
Programmsystem KAFKA
• Die ermittelten Koordinaten wurden als SollKoordinaten für weitere Vergleiche zu GPSBestimmungen genutzt
13
Arbeitsablauf (HEPS-Messung)
• GPS-Bestimmung von 4 AP und 1 TP (örtliche Nachbarschaft) im System ETRS 89 zur Erzeugung von
örtl. Transformationsparametern
• Örtliche GPS-Aufnahme von 7 Hilfspunkten und 4
Grenz-punkten im System ETRS 89
• Mittels KAFKA-Modul KAFGPS werden diese X,Y,ZKoordinaten als Transformationsblock in die KAFKAAuftragsdatei überführt und ausgeglichen
14
1. Auswertungsvariante (HEPS / terr. Messung)
• Zunächst wurden zur Auswertung
nachbarschaftliche Transformationsparameter
benutzt (GPS1.dat)
• Der Anschluß an das Netz 77 erfolgte ausschließlich
über GPS-Bestimmungen (Bild 1)
• Bei 2 Grenzpunkten ergaben sich Lagedifferenzen
von 20 bzw. 25mm zu den “Soll-Koordinaten”, bei
den übrigen waren die Lagedifferenzen < 20mm
(Tabelle)
15
16
Koordinatenvergleich
Soll: tachymetrische Messung; Ist: tachymetrische Messung mit reinem GPS Anschluss
30
20
Verbesserung in mm
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
-10
-20
Verbesserung Y
Verbesserung X
Verbesserung absolut
17
-30
Vergleichs GP
2. Auswertungsvariante (HEPS / terr.
Messung)
• Zur weiteren Auswertung wurde die Anzahl der zur
Orientierung notwendigen Anschlusspunkte auf 2 GPSbestimmte Hilfspunkte und 2 GPS-bestimmte
Grenzpunkte reduziert (Bild 2)
• Bei dieser Auswertung betrugen die maximalen Lagedifferenzen zu den “Soll-Koordinaten” 18 mm, die der
direkt mit GPS bestimmten Grenzpunkte 7 mm bzw. 12
mm
18
19
Soll: tachymetrische Messung; Ist: tachymetrische Messung mit reduziertem GPS Anschluss
20
15
10
Verbesserung mm
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
-5
-10
Verbesserung Y
Verbesserung x
-15
-20
Vergleichs GP
20
3. Auswertungsvariante (HEPS / terr. Messung)
• Es wurde die Möglichkeit untersucht, die
Transformation nicht über unmittelbar in der
Nachbarschaft liegende, örtlich gemessene
Passpunkte durchzuführen.
• Als Passpunkte dienten 4 AP, die im Rahmen von
Verdichtungsmessungen (Aufbau D/E-Ref) im ETRS
89 von der Stadt Essen bestimmt worden waren
(GPS2.dat).
• Der Abstand der Passpunkte vom Messgebiet betrug
bis zu 1,2 km.
21
3. Auswertungsvariante (HEPS / terr.
Messung)
• Zur Anbindung an das Netz 77 wurden wie in der 2.
Aus-wertevariante je zwei Hilfs- und Grenzpunkte mit
SAPOS-HEPS benutzt.
• Die Aufnahmeanordnung der übrigen Grenzpunkte
wurde wie vorher beibehalten.
• Der Vergleich brachte Lagedifferenzen von bis zu
maximal 21 mm zu den “Soll-Koordinaten” (Bild 3)
• Die Lagedifferenzen der beiden direkt mit GPS
bestimmten Grenzpunkte betrug 5 mm bzw. 9 mm
(Tabelle)
22
23
Soll: tachymetrische Vermessung; Ist: tachymetrische Messung mit GPS-Anschluss ans D-Ref
25
20
15
Verbesserung mm
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
-5
-10
-15
Verbesserung Y
Verbesserung X
-20
24
-25
Vergleichs-GP
Vergleich der absoluten Verbesserungen
30
25
reiner Gps-Anschluss
reduzierter GPS-Anschluss
GPS-Anschluss D-Ref
Verbesserung in mm
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Vergleichs-GP
10
11
12
13
14
15
16
25
Teilungsvermessung (März 2002)
• AP-Netz (Netz77) im nördl. Bereich vorhanden
• zusätzliche Bestimmung von HEPS-Punkten
– durch vorberechnete Transformationsparameter
Bestimmung von Netz77-Koordinaten in der
Örtlichkeit (Kontrollpunkt)
– zusätzlicher Netzanschluss für die terrestrische
Messung
– Nachweis der HEPS-Messung in einer VP-Liste
(FortfVErl.)
• Auswertung der terrestrischen Messung in KAFKA
(HEPS-Punkte als feste Anschlusspunkte)
26
Protokoll der 7-Parameter-Transformation
System A - Koordinatenliste:
System A - Ellipsoid
:
System B - Koordinatenliste:
System B - Ellipsoid
:
Transformations-Modell
:
Ursprung der Rotation
X0:
Y0:
Z0:
Anzahl der Passpunkte:
5
TRANSFORM-ETRS
WGS 1984
TRANSFORM-GK77
Bessel
Bursa - Wolf
0.000
0.000
0.000
m
m
m
Parameter der Transformation mit Standardabweichung
Nr.
1
2
3
4
5
6
7
Parameter
Verschiebung dX
Verschiebung dY
Verschiebung dZ
Rotation um X
Rotation um Y
Rotation um Z
Maßstab
Sigma a priori
Sigma a posteriori
Wert
Std.-abw.
-578.922
-270.534
-296.499
6.104059
-1.862439
-5.758318
-21.039277
:
:
20.0297
27.0692
18.8588
0.7747
0.7011
0.6877
2.6543
Einheit
m
m
m
["]
["]
["]
[ppm]
1.0000
0.0055
Geodätische Residuen [m]
Punkt Nr.
7504100043
7604100067
7605100519
7603100082
4508000706
Breite
-0.0086
0.0023
0.0032
0.0055
-0.0024
Länge
0.0044
0.0009
0.0031
-0.0001
-0.0082
Höhe
-0.0014
0.0022
0.0002
-0.0031
0.0021
27
28
29
Ausdruck aus KAFKA-Auftragsdatei
PROJEKT: Elsterbuschstrasse
(38963-731)
1 5 2 1 0.002
0.02
2.
1.
0.5
-13.35 80.
0.008
1 4 0 0 0.004
0.0002 0.001
0.005
0.003
1.
0.3
0.2
1 (I1,I4,I4,I1,F05.0,2(F13.3),F6.3,F10.4,A)
1
7504100089 2575842.805 5704685.525 0.150
1
7504100090 2575767.742 5704741.754 0.150
1
7604100073 2576084.442 5704597.779 0.150
1
9999890001 2575977.782 5704584.006 0.015
78.7630
1
9999890002 2575941.816 5704596.403 0.015
77.8270
1
9999890003 2575906.628 5704620.221 0.015
75.4810
1
9999890004 2575975.775 5704506.080 0.015
78.1930
-99
2 (I1,2(1X,I4,I4,I1,F05.0),2(F11.5),4F6.3)
C DATENUEBERNAHME AUS j38963te.REC ( 04.03.2002 08:05 )
3
7504100089
7504100090
0.00000
93.7821 1.000 1.000
3
9999890000 194.77700 122.3046 1.000 1.000
3
9999890003
9999890001
0.00005
79.8222 2.000 2.000
3
9999890002
7.91490
42.4903 1.000 1.000
3
9999202161 313.86410
11.3442 1.000 1.000
3
9999202160 312.85086
12.0911 1.000 1.000
3
9999890006 229.21650
47.5037 1.000 1.000
3
9999202159 220.76820
67.0168 1.000 1.000
30
2.
0.
Ergebnisse der Pilotvernetzung NRW
Projekt: 3 Fortführungsvermessungen
Ausrüstung: LEICA 530
• Allgemeines:
– GSM-Verfügbarkeit an allen Messorten
– Einwahl ins Referenznetz stets erfolgreich (ein
Abbruch)
– Dauer von Einwahl bis zur fertigen Koordinate < 2,5
min
– 4 Initialisierungsversuche nach 5 min. erfolglos
ð Grund: Schlechte Satellitengeometrie
– Nutzung vorberechneter Transformationsparameter
31
1. Projekt: Teilung in einem Gewerbegebiet
• Überwiegend freies Gelände, komplette Fortführung
mit GPS
• für die Grenzpunkte lagen Koordinaten im Netz77 vor
• zur Systemüberprüfung Messung auf bekanntem
Referenzpunkt
• Aufsuchen und Überprüfen der Lageidentität der
vorhandenen Grenzpunkte durch einmalige GPSMessung
• Absteckung der fehlenden Grenzpunkte und der
Neupunkte, nach Vermarkung Kontrolle durch GPSDoppelmessung (Absteckgenauigkeit < 1,5 cm)
• Terrestrische Kontrollmessung mit Anschluss an das
32
umliegende AP-Netz ergab Lageabweichungen < 2 cm
33
2. Projekt: Teilung (ehem. DB-Gelände)
• Aufgrund von Abschattungen nur kombiniertes
Verfahren möglich
• AP-Netz in der direkten Umgebung durch
Baumaßnahmen zerstört
• Vorabberechnung der Koordinaten der alten Grenzpunkte
• Aufsuchen der alten Grenzpunkte mittels HEPS (teilw.
unter Asphalt)
• HEPS-Bestimmung von 4 Instrumentenstandpunkten
(ETRS-Koordinaten) für die terrestrische Aufnahme
• Hybride Ausgleichung mit KAFKA
• zum Vergleich:
HEPS-Bestimmung (Netz77) der 4
Instrumentenstandpunkte und anschließende terrestr.
Koordinatenbestimmung in der Örtlichkeit (VP-Liste), 34
Lageabweichungen zur KAFKA-Auswertung < 1 cm
35
3. Projekt: Grenzvermessung mit
Gebäudeeinmessung
• Aufgrund der Örtlichkeit nur kombiniertes Verfahren möglich
• Alte Grenzpunkte in der Örtlichkeit durch Baumaßnahmen
zerstört
• Koordinaten der Grenzpunkte lagen vor, AP-Netz (Netz77) im
Messgebiet vorhanden
• Absteckung und anschließende Doppelaufnahme von 4 alten
Grenz-punkten mittels HEPS (Lageabw. des Mittels zur
Sollkoordinate < 1 cm)
• HEPS-Bestimmung eines Instrumentenstandpunktes
• Terrestrische Aufnahme der Grenz- und Gebäudepunkte im
Anschluss an das AP-Netz und an den HEPS-Hilfspunkt,
hybride Auswertung mit KAFKA
• Vergleich der Koordinaten der 4 mit HEPS abgesteckten
Grenzpunkte zur KAFKA-Auswertung ergab
36
Lageabweichungen < 2 cm
37
SAPOS-HEPS-Messungen im VP-Feld
Resümee
• SAPOS-HEPS ist gut geeignet für die
Bestimmungen von:
– Aufnahmepunkten (AP(2)),
Instrumentenstandpunkten
– Grenzpunkten
– Gebäudepunkten (indirekt)
– top. Aufnahmen einschließlich Höhe
• HEPS-Koordinaten sind gute Grundlage für die
Einrechnung vorhandener Messungen
38
Resümee
• Konventionelle Messelemente können gemeinsam
mit GPS-bestimmten Punkten mittels KAFKA
hybrid ausgewertet werden
• Eine Transformation über nachbarschaftsnahe
Passpunkte ist in einem homogenen
Festpunktfeld nicht unbedingt erforderlich
ð Es ergeben sich Zeit- und Kostenersparnisse
39
Resümee der Pilotvernetzung
• Durch Einsatz moderner RTK-Ausrüstungen in der
SAPOS-Vernetzung schnelles, genaues und somit
wirtschaftliches Arbeiten möglich
• Identitätsnachweis von vorhandenen Punkten im Netz77
durch einmalige HEPS-Bestimmung möglich
• Herstellung und Absteckung von Grenzpunkten im
Netz77 mit HEPS in der erforderlichen Genauigkeit
möglich
• Schnelle und genaue Koordinatenbestimmung in der
Örtlichkeit z.B. Instrumentenstandpunkte für
terrestrische Messungen
– direkte Bestimmung von Netz77-Koordinaten
– nachträgliche häusliche Bearbeitung wird reduziert
40
– Ungenauigkeiten und Fehler fallen bereits vor Ort auf
Resümee
• Bei Punktbestimmungen unbedingt beachten:
ðgute Himmelsfreiheit
ðausreichende Satellitenanzahl
ðStellung der Satelliten (DOP-Werte)
auftretende Probleme
ðtlw. lange Initialisierungszeiten
ðSchwierigkeiten beim Aufbau der GSMVerbindung
ðAbbruch der GSM-Verbindung
41

Amt für Vermessung, Kataster und Stadterneuerung Nutzung der

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