Qualitätsuntersuchung zur GNSS-Positionierung mit Precise Point Positioning

In dieser Arbeit soll das Precise Point Positioning, also die genaue GNSS-Positionsbestimmung mit nur einem Empfänger, vorgestellt und zwei Fragestellungen beantwortet werden. Zum einen sollen die Qualität und die praktische Einsatzmöglichkeit von Echtzeit-Messungen mit dem absoluten PPP-Verfahren „PPP-RTK“ analysiert und zugleich untersucht werden, ob PPP-Dienst Centerpoint-RTX (Trimble) eine Alternative oder sogar ein Ersatz zu den herkömmlichen und bereits etablierten relativen RTK-Positionierungsverfahren wie SAPOS und VRS Now (Trimble) darstellt. Zum anderen soll überprüft werden, ob und wie eine Post-Processing Auswertung von GNSS-Beobachtungen mit der Open Source Software RTKLIB im PPP-Verfahren möglich ist. Hierzu wurden auf Testpunkten in der Umgebung der HM und auf dem Messdach mit unterschiedlichen GNSS-Bedingungen wiederholt Messungen mit dem GNSS-Empfänger R10 der Firma Trimble durchgeführt und anschließend analysiert.

Diese Arbeit zeigt, dass eine zentimetergenaue Echtzeit-Positionierung mit dem absoluten GNSS-Verfahren Precise Point Positioning möglich ist. So wird auch bei Punkten, die eine stärkere Abschattung durch in der Nähe gelegene Bäume oder Gebäude erfahren, eine Genauigkeit im Zentimeterbereich erreicht (s. Abb. 3). Trotzdem stellt das PPP-Verfahren in der Praxis noch keinen Ersatz zu den relativen Positionierungsverfahren wie SAPOS oder VRS Now dar. Zum einen ist der erhebliche zeitliche Mehraufwand bei diesen Messungen unwirtschaftlich. Zum anderen ist die Punktauswahl im Vergleich zu RTK deutlich eingeschränkter. Damit verringern sich die Einsatzmöglichkeiten erheblich.

Die zweite Erkenntnis dieser Arbeit ist, dass mit RTKLIB GNSS-Beobachtungen im PPP-Verfahren nachträglich ausgewertet werden können. Allerdings ist beim Test der Auswertung nur eine Positionsgenauigkeit im Dezimeterbereich erreicht worden.

Hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung kann festgestellt werden, das die Anzahl der Nutzer, die über GNSS ihre Position bestimmen, in den letzten Jahren stetig gestiegen ist und diese wird auch in Zukunft weiter zunehmen. Die Gründe dafür sind u.a. der vermehrte Einsatz der GNSS-Positionierung in der Landwirtschaft, so wie allgemein in der Maschinensteuerung. Außerdem wird sich das autonome Fahren immer mehr weiterentwickeln. Dabei wird neben vielen anderen technischen Systemen ebenfalls die Satellitennavigation benötigt. Heute werden für einen Großteil der Anwendungen noch relative GNSS-Verfahren (DGNSS und RTK) zur Positionsbestimmung genutzt. Dies könnte sich durch die Weiterentwicklung von PPP und die Nutzung von PPP-RTK ändern. „Die neue PPP-RTK-Anwendung soll nach Möglichkeit die Vorteile des globalen PPP-Dienstes (Broadcast-Fähigkeit und Datenraten-Effizienz) mit den Vorteilen des regionalen Netz-RTK-Dienstes so vereinen, dass mittels PPP-Technologie Zentimeter-Echtzeit-Genauigkeit mit kurzen Konvergenzzeiten erreicht werden kann und damit zusätzliche Nutzungen im »Massenmarkt« der präzisen Navigation ermöglicht werden“ (Becker & Riecken, 2020). So könnte das Problem der Überbelastung von RTK-Diensten wie SAPOS durch eine zu hohe Anzahl an Nutzern, denen aktiv und einzeln zur gleichen Zeit Korrekturdaten zugesendet werden müssen, gelöst werden. Derzeit wird die Umsetzung und Notwendigkeit eines deutschlandweiten und vom Bund betriebenen PPP-RTK-Dienstes, ähnlich dem SAPOS-Dienst, überprüft (Becker & Riecken, 2020).