Das Tor zur GNSS-Welt

Das Tor zur
GNSS-Welt
von Mark Burbidge
Vor zehn Jahren erforderten RTK-Vermessungen
üblicherweise zwei GPS-Empfänger (eine Basisstation und einen Rover), jede Menge Akkus und
Kabel, zwei Funkgeräte, ein Stativ, einen Lotstock und dazu einen Rucksack, um das alles
zu tragen. Heute können die Anwender zwischen einem GPS- und einem GNSS-Empfänger
sowie einem Funkgerät und einem Mobiltelefon
wählen und alles kann auch gleich am Lotstock
angebracht werden. Durch die Einrichtung von
RTK-Netzwerken können die Anwender auch
innerhalb dieser Netzwerke mit einem RTKRover arbeiten, anstatt ihre eigene Basisstation
einzurichten. Das Leica Geosystems SmartNet
bietet den Anwendern einfachen Zugang zu präzisen Korrekturdaten sowie beste Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Rückverfolgbarkeit
anhand international anerkannter Standards.
Und das zu flexiblen, leistbaren Gebühren und
Abrechnungsoptionen, die den Anforderungen
der jeweiligen Märkte entsprechen.
Früher stellten Anwender von präziser GPS-Ausrüstung eine Referenzstation (Basisstation) über einem
bekannten Punkt auf und übermittelten – oft über
UHF-Funk – relative Korrekturen an ihren Rover.
Das Problem bei dieser Vorgangsweise mit nur einer
Basisstation war, dass die rasche Lösung der Phasen-
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mehrdeutigkeiten mit zunehmender Entfernung des
Rovers immer schwieriger wird. Dies hängt mit den
entfernungsabhängigen Fehlern bei GPS-Messungen
zusammen, z. B. mit der ionosphärischen und troposphärischen Refraktion und den Satellitenorbitfehlern.
Durch den Einsatz des Referenzstationsnetzwerks
mit Stationen, die bis zu 70 km voneinander entfernt
sind, können diese Fehler jedoch abgemildert werden. Der GPS-Rover kann, wenn er mit dem Kontrollzentrum des Netzwerks verbunden ist, unabhängig
von diesen entfernungsabhängigen Einschränkungen
innerhalb des gesamten Netzwerks operieren. Das
bedeutet auch, dass die Rover-Empfänger aufgrund
der jüngsten technologischen Entwicklungen von
Leica Geosystems in der Lage sind, mit den Rohdaten
oder modellierten Korrekturen im gesamten Netzwerk zu arbeiten.
Vor über zehn Jahren hatte Leica Geosystems die
Vision, die Welt über ein GPS-Netzwerk komplett zu
vernetzen. Heute sind zahlreiche Leica Geosystems
SmartNet-Dienste im Großteil Europas, in Nordamerika einschließlich Kanada und in Australien verfügbar.
Mit einer breiten Palette an Echtzeit- und Internetangeboten ist SmartNet heute der De-facto-Standard
für GNSS-Netzwerkdienste. Unzählige Berufsgruppen
setzen das Leica Geosystems SmartNet zur effizienteren Erfüllung ihrer täglichen Aufgaben ein, zum
Beispiel in der Vermessung, im Hoch- und Tiefbau,
in der Landwirtschaft und Maschinensteuerung, bei
der Vermessung von Kabeln, Rohren und Leitungen,
in der Archäologie, für Überwachungsanwendungen,
bei der polizeilichen Untersuchung von Unfällen und
vielem mehr.
Die Geschichte des SmartNet:
Eine kleine Zeitreise
Schon 1991 läutete Leica Geosystems das kinematische GPS-Zeitalter ein. Das Verfahren erwies sich als
erfolgreiche Ergänzung der bisherigen Vermessungsmethoden. 1996 wurde im Rahmen des Baus der
fast 8 km langen Øresund-Brücke, die Dänemark und
Schweden miteinander verbindet, zum ersten Mal ein
Leica Geosystems Netzwerk-RTK-System genutzt.
Mit der Einführung von System 500 im Jahr 1999
setzte eine rasche Entwicklung von Anwendungen
zur Fernverwaltung von GPS-Referenzstationen ein.
Ursprünglich basierend auf direkten seriellen Verbindungen, entstanden Steuerungsanwendungen zur
Nutzung von Einwahl-Kommunikationsverbindungen über das Festnetz (PSTN) und später von TCP/
IP-Protokollen in LAN- oder WAN-Netzwerken. Doch
erst mit der Weiterentwicklung des Internets und
dem Aufkommen von NTRIP (Networked Transport
of RTCM via Internet Protocol) wurde die Umsetzung
einer Vielzahl an neuen, innovativen EndanwenderLösungen möglich.
Mobiltelefondienste begannen UHF-Funkgeräten
bei der Übertragung von GPS-Korrekturen von einer
Referenzstation direkt an den Rover im Feld Konkurrenz zu machen. Im Juni 2000 war sich Leica
Geosystems bereits des enormen Potenzials des
Internets bei der Übermittlung von Daten in Echtzeit bewusst: Zum ersten Mal wurden von Leica
Geosystems internetbasierte Anwendungen zur
Übertragung von GPS-Daten mit niedriger Latenzzeit
auf einem Demo-Netzwerk in Atlanta entwickelt. Ziel
war es, die Vorteile des Internets für Anwendungen
mit niedriger Bandbreite zu zeigen und Möglichkeiten
zur zuverlässigeren Übertragung von Echtzeitdaten
in Bereichen ohne Sichtverbindung zwischen den
Funkgeräten auszuarbeiten.
2001 wurde im US-Bundesstaat Michigan das erste
große Referenznetzwerk von Leica Geosystems aufgebaut. Ebenfalls 2001 stellten Leica Geosystems und
Geo++ gemeinsam eine Publikation zu RTCM SC104
vor, die einen Vorschlag für einen Standard für Netzwerkkorrekturen enthielt, der Probleme im Zusammenhang mit den gegenwärtigen Ansätzen lösen und
der gesamten Vermessungsbranche nutzen würde.
Das von Leica Geosystems und Geo++ vorgeschlagene Master-Auxiliary-Konzept wurde seither durch
Beiträge anderer Hersteller weiter verfeinert.
Im Anschluss an eine intensive Forschungs- und Entwicklungstätigkeit brachte Leica Geosystems 2004
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Das Magazin der Leica Geosystems | 13
Großbritannien – Pionier der neuen Revolution
Das erste Land, das das neue Leica Geosystems
SmartNet-Konzept umgesetzt hat, war Großbritannien. Leica Geosystems UK kündigte am 20. Dezember
2005 an, in Zusammenarbeit mit der britischen Kartierungsbehörde Ordnance Survey als erstes Unternehmen eine kommerzielle GPS-Netzwerklösung in
ganz Großbritannien zu realisieren und den Nutzern
anzubieten. Das Netz bestand aus 130 Stationen, die
hauptsächlich zum Bestand des OSNet der Ordnance
Survey gehörten und durch zusätzliche Stationen
von Mitgliedern des Vermessungsverbands Survey
Association, Universitäten und Leica Geosystems UK
ergänzt wurden. Das Institute of Engineering Surveying and Space Geodesy der Universität Nottingham
führte unabhängige Überwachungs- und Integritätsprüfungen aus Anwendersicht durch. Heute nutzen
über 1.000 Anwender die Dienste.
Im Jahr 2008 erhielt Leica Geosystems den Zuschlag
für einen Auftrag der Ordnance Survey zur Aufrüs-
den Leica GRX1200 auf den Markt: den ersten GPSReferenzempfänger mit integrierter Netzwerkkarte,
die direkt mit dem Internet verbunden werden konnte. Dadurch wurde es einfach, den Referenzempfänger zum kontinuierlichen Streaming von Rohdaten an
eine Internetverbindung anzuschließen.
tung des gesamten Netzwerks auf die modernsten
GNSS-Referenzstationen und -Antennen zur Arbeit
mit allen aktuellen und künftigen GNSS-Signalen.
Dadurch konnten sofort umfassende GPS- und GLONASS-Korrekturen für die Nutzer bereitgestellt werden.
Mittlerweile werden in vielen Ländern auf der ganzen Welt RTK-Netzwerke betrieben, u. a. im Vereinigten Königreich und in Irland, Deutschland, Spanien,
Hongkong und Teilen von Amerika, Kanada und Australien. In ihrer Größe können RTK-Netzwerke sehr
unterschiedlich sein: von einigen wenigen Referenzstationen bis hin zu Dutzenden von Referenzstationen, die über das ganze Land verteilt sind.
Europa: http://smartnet.leica-geosystems.eu
Nordamerika und Kanada:
http://smartnet.leica-geosystems.us
Australien: http://smartnetaus.com
vereinte alle Hardware- und Software-Innovationen
von Leica Geosystems aus den vergangenen fünf Jahren unter einem Dach. Leica Geosystems war damit
der erste Anbieter einer kommerziellen, leistungsfähigen Netzwerk-RTK-Lösung in Großbritannien.
Dienste und Qualität
Im Dezember 2005 wurde SmartNet in Großbritannien eingeführt (siehe Kasten). Der Markenname
«Der Verbindungsaufbau
zum SmartNet GNSSNetzwerk-RTK-Service
erfolgt mit dem Leica
Viva NetRover automatisch. Das Erfassen und
Lokalisieren der Versorgungsleitungen ist sehr
einfach, aber vor allem
effizient und genau.»
Peter Eimansberger,
Stadtwerke Bad Tölz
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Innerhalb einer Netzwerk-RTK-Lösung müssen viele Faktoren aufeinander abgestimmt werden. Dazu
zählen die Satellitensignale, die Rohdatenströme
aller Referenzstationen über das Internet, die Netzwerksoftware und die mobile Kommunikation zwischen den Anwendern und dem Kontrollzentrum.
Schließlich müssen alle Vorgänge binnen weniger
Sekunden abgewickelt werden! Um dem Nutzer einen
qualitativ hochwertigen Service zu bieten, müssen
alle Teile des Systems absolut zuverlässig an 365
Tagen pro Jahr rund um die Uhr funktionieren.
Das Netzwerk aus Referenzstationen ist das Rückgrat jedes GNSS-Netzwerkdiensts und die Verfügbarkeit der Stationen ist von entscheidender Bedeutung
für den Betrieb. Deshalb stellt Leica Geosystems
leistungsfähige
GNSS-Referenzempfänger
wie
GRX1200+, GR10 und GR25 sowie AR10/AR25 Referenzstationsantennen bereit. In Kombination mit
den modernsten Leica GNSS-Rover-Systemen (Leica
GPS1200, Leica Viva, Leica Zeno GIS) werden den
Nutzern Dienste in optimaler Qualität geboten.
Alle RTK-Netzwerkdienste mit dem Siegel «powered
by Leica Geosystems» unterstützen zahlreiche Echtzeit-Produkte, darunter Leica MAX (basierend auf
dem RTCM-Master-Auxiliary-Konzept), den von Leica
Geosystems und anderen Mitgliedern der RTCMKommission entwickelten ersten und einzigen internationalen Netzwerk-RTK-Standard, i-MAX, virtuelle
Referenzstationen und FKP. SmartNet bietet außerdem verschiedene Mehrwertdienste wie den Download von RINEX- und virtuellen RINEX-Daten, eine
Online-Koordinatenberechnung und vieles mehr.
nale des europäischen Galileo- und des chinesischen
Compass-Systems unterstützen.
Über den Autor:
Mark Burbidge ist SmartNet Manager bei Leica
Geosystems in Milton Keynes, Vereinigtes Königreich.
([email protected])
Ausblick auf die Zukunft
Die möglichen GNSS-Anwendungen werden weiter
zunehmen, besonders in den Bereichen Landwirtschaft, Maschinensteuerung und Bergbau. Parallel dazu wird das SmartNet weltweit weiter ausgebaut und mit den neuesten Technologien von Leica
Geosystems ausgestattet. Leica Geosystems und
ihre Partner haben sich den Aufbau des modernsten und umfassendsten Referenzstationsnetzwerks
der Welt zum Ziel gesetzt. Im Augenblick besteht das
SmartNet sowohl aus reinen GPS- als auch aus GNSSfähigen Empfängern. Es soll jedoch auf vollständige GNSS-Abdeckung (GPS und GLONASS) ausgebaut
werden und langfristig auch sämtliche künftigen Sig-
Powered by Leica Geosystems
Der Zusatz «powered by Leica Geosystems» im
SmartNet Logo bedeutet, dass das System sämtliche Innovationen von Leica Geosystems in puncto
Hardware und Software, beispielsweise das Leica
System 1200, die neuen Leica Viva-Produkte, Leica
SpiderNet, Leica SpiderQC und Leica CrossCheck, voll
unterstützt.
Das Magazin der Leica Geosystems | 15