Ausgangssituation

Der Satellitenpositionierungsdienst SAPOS^® ist seit über 20 Jahren in Deutschland etabliert. In Spitzenzeiten nutzen bundesweit täglich tausende von Kunden den Dienst u.a. für Katastervermessungen, GIS-Datenerfassung oder zur Baumaschinensteuerung. Seit einigen Jahren sind es vor allem Nutzer aus der Landwirtschaft, die ihre Fahrzeuge mit SAPOS^® Zentimeter-genau über Felder fahren lassen. Die Zentrale Stelle SAPOS^® (ZSS) im LGLN (Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen) nimmt hier eine besondere Rolle ein, da sie u.a. für die bundesweite Bereitstellung von SAPOS^® -Diensten verantwortlich ist.

Neue Anforderungen

Durch neue Anwendungen wie Fahrbahn-genaue Fahrzeugpositionierung oder automatische Erfassung von Baustellen-Absperrungen wird der Bedarf an Diensten zur präzisen Positionierung in naher Zukunft weiter steigen. Damit SAPOS^® diese großen Nutzerzahlen bedienen kann und auch weiterhin konkurrenzfähig bleibt, müssen neue Wege beschritten werden.

Ein bisher begrenzender Faktor im SAPOS^®-Betrieb ist die Notwendigkeit einer bidirektionalen Verbindung zwischen Nutzern im Feld und der Vernetzungszentrale. Neben der Kapazitätsgrenze der SAPOS^®-Server stellt auch die Kommunikation mit dem Nutzer einen limitierenden Faktor dar, die meist über Mobilfunk erfolgt und nicht immer flächendeckend gegeben ist.

Neue Technologie

In den letzten Jahren hat sich ein neues Verfahren unter der Bezeichnung PPP-RTK (Precise Point Positioning – Real-Time-Kinematic) entwickelt, das die Bedienung nahezu unbegrenzter Nutzerzahlen ermöglicht. Bei diesem Verfahren werden nicht mehr (virtuelle) Beobachtungen generiert, sondern direkt die Fehlereinflüsse (z.B. der Satellitenbahnen und -uhren, atmosphärische Effekte, etc.) auf Satelliten-Signale bestimmt und sekundenschnell unidirektional als sogenannter Broadcast-Dienst über Mobilfunk, Internet oder DAB+ verbreitet.

Funktionsschema des PPP-RTK Service der ZSS

Erste Erfahrungen

Zwischen 2020 und 2022 hat die ZSS bereits Erfahrung mit der neuen Technologie gesammelt. Im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojektes Nordsee-Vernetzung wurde gezeigt, dass die neue Technik grundsätzlich funktioniert und Genauigkeiten im Bereich weniger Zentimeter in Echtzeit erreichen kann.

Projektziel: Ein neuer broadcastfähiger Satellitenpositionierungsdienst für Deutschland

Seit Anfang 2022 beteiligt sich die ZSS an einer Studie der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder (AdV) zum Aufbau und zur Evaluierung eines broadcastfähigen Satellitenpositionierungsdienstes für Deutschland (PPP-RTK-Dienst), der unter der neuen Dachmarke SAPOS-DE in Betrieb gehen soll. Eine bundesweite Arbeitsgruppe der Länder und des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (BKG) arbeiten am Aufbau einer Vernetzung aller 270 Referenzstationen in Deutschland, der Inbetriebnahme einer Vernetzungssoftware und der Datenabgabe. Im Rahmen der Studie werden zwei Vernetzungs-Instanzen (Bundesinstanz und Länderinstanz) aufgebaut, die sich im Falle einer Störung gegenseitig ersetzen sollen. Aktuell wird ein Testbetrieb aufgebaut, in dem verschiedene verfügbare Formate, Empfänger und Übertragungsmöglichkeiten getestet werden und die Eignung des neuen Dienstes für die Landes- und Katastervermessung sowie weitere Anwendungsgebiete untersucht werden.

Zeitplan

Ziel ist die Einführung des neuen PPP-RTK-Dienstes für Deutschland zum 01.01.2025. Aktuell befindet sich der Dienst in der Aufbauphase, in der die technischen Voraussetzungen geschaffen werden und erste Tests durchgeführt werden. Ab dem 01.01.2025 soll der Dienst für die Kunden freigegeben und genutzt werden können. In dieser Phase erfolgen noch Weiterentwicklungen des Dienstes, bei der im Wesentlichen die Verfügbarkeit und die Genauigkeit bis hin zur Katastergenauigkeit optimiert werden sollen (Optimierungsphase). Die etablierten HEPS-Dienste der Bundesländer und der ZSS werden zunächst unverändert weiterbetrieben (Parallelbetriebsphase).

Projektpartner

• Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland
• Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG)

Veröffentlichungen

• M. Freitag (2022): PPP-RTK-Dienst der AdV – Jetzt wird es ernst. Vortrag Intergeo 2022.
• A. Gerschwitz et al. (2023): PPP-RTK – ein Innovationsprojekt der AdV, Vortrag Intergeo 2023.
• C.-H. Jahn et al. (2021): SSR-RTK – Korrekturdatendienst für hochgenaue Positionierung in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone in der Nordsee: Nordsee-Vernetzung. In: zfv 146. Jg, Nr. 2/2021, S.126-130. URL https://geodaesie.info/images/zfv/146-jahrgang-2021/downloads/zfv_2021_2_Jahn_et-al.pdf.
• J. Riecken, P. Becker (2020): Ein neuer Satellitenpositionierungsdienst für Deutschland. zfv 145. Jg., Nr. 4/2020, S. 241-245. URL https://geodaesie.info/images/zfv/145-jahrgang-2020/downloads/zfv_2020_4_Riecken_Becker.pdf
• F. Riedel et al. (2023): A new real-time PPP-RTK positioning service for Germany, European Navigation Conference (ENC) 2023.
• F. Riedel et al. (2023): The new GNSS real-time positioning service of the Federal Agency for Cartography and Geodesy (BKG): Concept and status, Poster IUGG 2023
• M. Vennebusch et al. (2023): A new official PPP-RTK positioning service for Germany, IUGG 2023.
• M. Vennebusch et al. (2023): Ein neuer amtlicher PPP-RTK-Positionierungsdienst für Deutschland. In: Schriftenreihe des DVW, Band 106/2023, S. 83-94. URL https://geodaesie.info/images/schriftenreihe/downloads/DVW_106_2023_GNSS_2023_FINAL_230816.pdf.

Testnutzung und Voraussetzungen für Nutzung

Interessierte Nutzer können den Prototypen des neuen Dienstes bereits für Forschungs- und Entwicklungszwecke kostenfrei nutzen. Details werden in einer Nutzungsvereinbarung mit der Zentrale Stelle SAPOS^® geregelt. Der Nutzer ist nicht berechtigt, die Daten darüber hinaus zu Forschungs- und Entwicklungszwecken Dritter oder kommerziell zu nutzen. Eine Weitergabe der Daten oder der Zugangsdaten an Dritte ist untersagt.
Solange kein standardisiertes Datenformat zur Übertragung vorliegt, müssen für die Verwendung konventioneller Rover-Empfänger in der Regel Format-Umwandlungen mittels separater Software erfolgen. Für weitere Informationen und zur Prüfung der technischen und rechtlichen Voraussetzungen wenden Sie sich gerne an die Zentrale Stelle SAPOS^®.

Kontakt

Zentrale Stelle SAPOS^®
c/o Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen (LGLN)
– Landesvermessung und Geobasisinformation – Landesbetrieb –
Podbielskistraße 331, 30659 Hannover
Tel.: +49 511 64609-222
E-Mail: sapos-zentrale-stelle@lgln.niedersachsen.de

In einem zweijährigen Forschungs- und Entwicklungsprojekt (F&E-Projekt) wurde in Kooperation mit dem BSH und Geo++ der Prototyp eines GNSS (Global Navigation Satellite System) basierten Echtzeitdienstes unter Verwendung eines SSR-RTK (State Space Representation-Real Time Kinematic) Ansatzes für die ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ) in der Nordsee entwickelt. Da das Zielgebiet der Nordsee nur mit einer heterogenen Verteilung von GNSS-Referenzstationen repräsentiert werden kann, kommt dem Berechnungsalgorithmus und der Modellierung der GNSS-Korrekturdaten besondere Bedeutung zu. Maritime Messungen im Zielgebiet bestätigten die grundsätzliche Funktionsfähigkeit des Prototypen durch eine knapp 90 %ige Verfügbarkeit des RTK-Status fix bei Initialisierungszeiten unter zwei Minuten. See- und Landmessungen sowie eine dauerhafte Monitoringstation wurden zum Nachweis der Qualitätsziele verwendet.

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