Echtzeitkinematik
Die Echtzeitkinematik (englisch Real Time Kinematic, RTK) ist in der Geodäsie ein Verfahren zur präzisen Bestimmung von Positionskoordinaten mit Methoden der Satellitennavigation. Es wird zum Aufmessen oder Abstecken von Punkten mit Hilfe satellitengestützter Navigationssysteme wie GPS, GLONASS, Beidou oder Galileo verwendet.
Positionsgenauigkeit
Es können Genauigkeiten von 1 bis 2 cm in der Horizontalen erreicht werden. Die Koordinaten der Punkte werden nach der Initialisierung in Echtzeit berechnet. Die präzisen Positionen werden wie beim Differential Global Positioning System (DGPS) relativ zu Referenzstationen mit feststehenden Koordinaten bestimmt. DGPS-Verfahren erreichen eine Ortsauflösung im Meter- oder Submeterbereich. RTK ist um jenen Faktor genauer, den die Trägerfrequenz höher ist als die Chiprate. Die Phasenmessung ist auf etwa 1 mm genau, aber mehrdeutig um das Vielfache einer Wellenlänge, die bei der L1-Frequenz etwa 20 cm beträgt.
Funktionsweise
Das Verfahren arbeitet mit simultanem Empfang von GNSS-Satellitensignalen mit geodätischen Empfängern.[1]
Voraussetzung ist ein ungestörter Empfang der Signale von mindestens fünf GNSS-Satelliten. Für einen einfachen RTK-Aufbau werden zwei GNSS-Empfänger benötigt:
- Der erste ist die Basis als Referenzstation mit einer bekannten Koordinate. Aus seiner Position ermittelt er die Abweichungen der Satellitendaten und überträgt diese laufend als Korrekturdaten.
- Der zweite ist der Rover, der seine Position mithilfe der Korrekturdaten durch dreidimensionales polares Anhängen an die Referenzstation nach dem Basislinienverfahren selbst bestimmt.
Die maximale Entfernung des Empfängers (Rovers) von der Referenzstation beträgt bei temporären Referenzstationen unter günstigen Bedingungen bis zu 10 km. Bei permanenten Referenzstationen ist über 20 km Entfernung kein RTK mehr möglich.
Durch Verrechnung von 50 bis 100 km voneinander entfernter Referenzstationen können beliebig viele virtuelle Referenzstation (VRS) simuliert werden. Dieses Netz-RTK-Verfahren macht ein flächendeckendes Angebot von Korrekturdaten wirtschaftlich. In Deutschland werden RTK-Korrekturdaten von privaten Unternehmen und von den Vermessungsverwaltungen der Bundesländer angeboten (Axio-Net, Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung (SAPOS)).
Die Übertragung der Korrekturdaten an den Rover erfolgt bei temporären Stationen meist per Funk. Aus dem Netz-RTK wird meistens über Internet (Protokoll: Ntrip) verteilt. Nur noch vereinzelt erfolgt die Verteilung über GSM-Mobiltelefon.
Korrekturkonzepte
Beim Netz-RTK muss nach der Datensammlung von den permanenten Referenzstationen der erste Rechenschritt der Mehrdeutigkeitslösung in der Zentrale ablaufen. Die zwei aufbauenden Rechenschritte Korrekturmodellberechnung und VRS-Berechnung können auch im Rover erfolgen. Möglich sind daher drei verschiedene Korrekturdaten-Formate:
- Das Master-Auxiliary-Konzept (MAC) löst nur die Mehrdeutigkeiten in der Zentrale und übermittelt ein Maximum an Korrekturinformationen ins Netz.
- Auch beim Flächenkorrekturparameter-Konzept (FKP) brauchen an die Nutzer im Messgebiet lediglich die Parameter der Korrekturmodell übermittelt werden. Theoretisch kann der Nutzer seine Bezugs-Referenzstation selbst wählen. Praktisch erfolgt jedoch auch hier eine Angabe der Näherungsposition.
- Das Virtuelle-Referenzstation-Konzept wird überwiegend benutzt, weil hier die Korrekturdatenrate und die Rover-Rechenlast am niedrigsten sind. Hierzu muss der individuelle Rover seine Näherungskoordinaten an die Vernetzungszentrale senden, wo die Dreiecksvermaschung berechnet und dann Korrekturdaten für diese Näherungsposition zurück an den Rover übermittelt werden.
RTK-Korrekturübertragungsprotokolle
NTRIP ist ein Übertragungsprotokoll für Internetverbindungen.
Literatur
- Manfred Bauer: Vermessung und Ortung mit Satelliten. Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) und andere satellitengestützte Navigationssysteme. 6., neu bearb. und erw. Auflage. Wichmann, Berlin 2010.
- Manfred Bauer, Lambert Wanninger: Vermessung und Ortung mit Satelliten GPS und andere satellitengestützte Navigationssysteme. 5., neu bearb. und erw. Auflage. Heidelberg 2003, ISBN 978-3-87907-360-3.
Einzelnachweise
- ↑ Martin Asbeck, Stefan Drüppel, Klaus Skindelies, Markus Stein: Vermessung und Geoinformation. Fachbuch für Vermessungstechniker und Geomatiker. Hrsg.: Michael Gärtner. Gärtner, Solingen 2012, ISBN 978-3-00-038273-4, S. 113–114.
