SAPOS®-Anwendungen - Erfahrungen mit dem neuen SAPOS®-Standard NET ...

SAPOS ® -Nutzerforum 2007 April 2007 

SAPOS ® -Nutzerforum 2007 

Landesvermessungsamt NRW 

Dipl.-Ing. Guido Balkenhol 

SAPOS ® -Nutzerforum April 2007 Seite 2 

Fachbereich 13 

Gliederung 

Landesvermessungsamt 

Nordrhein-Westfalen 

• Erfahrungen mit dem neuen SAPOS ® -Standard NET 

• Kann EPS besser sein als HEPS ? 

• GPS-basiertes Deformationsnetz Eifel-Plume 

• Neues bei den SAPOS ® - Entgeltregelungen in NRW 

• SAPOS ® -Einsatz bei der WSV 

• Mindestanzahl Satelliten, GPS-Status, NANUs, Glonass- 

Status, NAGUs, Planung 

• Ausblicke GNSS 



Landesvermessungsamt NRW - Fachbereich 13 SAPOS ® 1


Erste Erfahrungen mit dem neuen SAPOS ® - 

Standard NET (RTCM 3.1) 

Fachbereich 13.3 SAPOS ® -Anwendungen 

Guido Balkenhol 







VRS vs. NET mit RTCM 3.1 

Funktionstest des bayerischen Landesamtes für Vermessung und 

Geoinformation vom 25. und 26. Februar 2007 







VRS vs. NET mit RTCM 3.1 

Rover GX1230G erhält die bewährten VRS-Daten im Format RTCM 3.0 

Rover GX1230GG erhält die GPS-Korrekturdaten nach dem Master 

Auxiliary Concept im Format RTCM 3.1 

sekündliche Daten der Masterstation (= nächstgelegene Referenzstation 

0258 Pfaffenhofen) 

sekündliche Daten von 6 umliegenden Auxiliarystationen 



Modellrestfehler Ionosphäre am 25.02.2007 

Ergebnisse des 

Network Model Integrity 

von GPSNet unauffällig 

Zeitraum von 8 - 13 Uhr 

UTC 







TTF: VRS vs. NET 25.02.2007, 8-13 Uhr 









Landesvermessungsamt NRW - Fachbereich 13 SAPOS ® 4 

VRS 

NET 

Genauigkeit: VRS vs. NET 25.02.2007, 8-13 Uhr 

VRS 

NET


Modellrestfehler Ionosphäre am 26.02.2007 

Ergebnisse des 

Network Model Integrity 

von GPSNet zeigen 

leicht erhöhte 

ionosphärische 

Restfehler 

Zeitraum von 8 - 13 Uhr 

UTC 





TTF: VRS vs. NET 26.02.2007, 8-13 Uhr 






VRS 

NET


Genauigkeit: VRS vs. NET 26.02.2007, 8-13 Uhr 





Zusammenfassung 






VRS 

NET 

• Bei Betrachtung aller Messdaten im gesamten Untersuchungszeitraum 

vom 19.02. bis 26.02.2007 zeigt der 

Leica GX1230 im VRS-Modus im Mittel eine leicht 

bessere Echtzeit-Performance als bei der Verwendung 

von NET 

• Dieser Vorteil zugunsten von VRS tritt in Zeiten geringer 

ionosphärischer Modellrestfehler deutlicher zu Tage 

• In Zeiten höherer ionosphärischer Modellrestfehler 

hingegen wird die Echtzeit-Leistung im VRS-Standard 

schlechter. Während dieser Zeiten erzielt ein Rover im 

NET-Modus bessere Ergebnisse


nächstes Ionosphärenmaximum 2011 

Für einen Beobachter auf der Erde unterliegt der Einfluss der Sonnenaktivität 

Langzeit- und Kurzzeitschwankungen. Die Periodendauer beträgt mehrere 

Jahre, unterliegt aber auch den Jahreszeiten und vor allem dem Tagesablauf 

In Zeiten besonders hoher Sonnenaktivität, wie sie periodisch etwa alle 11 

Jahre zu beobachten ist, ist der Einfluss der Ionosphäre auf GPS-Messungen 

besonders deutlich 





Wiederholung: Ionosphärenbeurteilung 



Der Webserver liefert 

Informationen für den 

Echtzeitnutzer 

(Gastzugang) 

Diese Informationen 

geben im nachhinein 

Hinweise auf mögliche 

Ursachen für schlechte 

Genauigkeiten der 

Echtzeitlösungen 







I95 Index 

• Fehleranteile der Ionosphäre werden durch die Vernetzung 

ermittelt und fließen in die Korrekturdaten ein 

• die Größenordnung dieser in der Vernetzungssoftware ermittelten 

Ionosphärenfehleranteile wird in einer vereinfachten 

Tagesgrafik (I95-Index) dargestellt 

• Richtungsanteile Nord/Süd bzw. Ost/West zusammengefasst 

• Fehleranteile auf Stundenabschnitte reduziert 

• lokal kleinräumigen Störungen werden nicht erfasst 

• I95-Grafik liefert einen ersten Eindruck über die 

Größenordnung der Ionosphärenstörungen zum Zeitpunkt der 

Messung 





Modellrestfehler Ionosphäre 

• Modellrestfehler werden aus den Standardabweichungen der 

Ionosphärenfehler ermittelt und generalisiert dargestellt 

• je höher die Residuen, die das Ionosphärenmodell liefert, um so „schlechter“ 

trifft das Modell die „ionosphärische“ Wirklichkeit und mit umso größeren 

Restfehlern muss gerechnet werden 

• Modellrestfehler werden in zusammengefassten Stundenblöcken dargestellt, 

obwohl die ermittelten Restfehler für jede Station einzeln berechnet werden 

und zeitweise untereinander um mehrere Zentimeter differieren können 

• ein „Balkenwert“ von z.B. 3 cm darf 

nicht auf jede Echtzeitlösung zu 

diesem Zeitpunkt übertragen werden 

• Tendenz und damit ein Maß für die 

Größenordnung der möglichen, zu 

erwartenden Echtzeitpositionsgenauigkeit 





Kann EPS besser sein als HEPS ? 









Frage nach der Verfügbarkeit 

(und mal nicht nach der Genauigkeit) 

• Können mit einem einfachen C/A Code - 

Empfängern unter schwierigen Verhältnissen 

mehr Punkte bestimmt werden, als mit einem 

Zweifrequenzempfänger ? 

• Zweifrequenzempfänger Trimble 5800 

• Koordinatenbestimmungen im HEPS mit einer 

Genauigkeit von 1-2 cm in der Lage und 2-3 cm 

in der Höhe 

• C/A Codeempfänger Garmin 12 XL 

• mit RTCM-Korrekturdaten Lagegenauigkeit 1-5 m 

• Für beide Empfänger gilt im autonomen GPS 

Modus eine Genauigkeit von ca. 5-15 m 





Testfeld und Sollkoordinaten 

• Vermarkung von Festpunkten 

(Lochplatten) und Koordinatenbestimmung 

mittels Tachymeter 

Testfeld aus nördlicher Richtung 





Abschattungen und Messungsanordnung 

• Berücksichtigung einer abgestuften Himmelsfreiheit 

• voll Himmelsfreiheit (5000) 

• eingeschränkt (1000, 2000, 3500, 4000) 

• stark eingeschränkt (1500, 2500, 3000, 4500) 

• jeder Testpunkt wurde mit beiden 

Empfängern mind. 5x ( max. 10x) 

unabhängig bestimmt; Messdauer je 

Einzelmessung 15 – 20 s 

• Empfängerwechsel nach jeder 

Punktbestimmung 

• Messanordnung: 

Zentralpunkt, Waldrand Nord, Wald 

Nord, Waldrand Ost, Wald Ost, usw. 







Erwartungen ! 

• Punkte mit guter (Feldlage) oder leicht eingeschränkter 

Himmelsfreiheit (Waldrand) : 

• Beide Geräte liefern gute Ergebnisse, da alle 

verfügbaren Satelliten mit guter Signalstärke 

empfangen werden 

• Punkte mit eingeschränkter Himmelsfreiheit 

(Wald): 

• Zweifrequenzempfänger lässt Koordinatenbestimmungen 

nur im Meterbereich zu, da 

Satellitensignale unvollständig 

• C/A-Codeempfänger mit Korrekturdaten 

wird auf Grund der Verarbeitung des 

robusteren Datensignals Lösungen 

entsprechend der Herstellergenauigkeit mit 

deutlich < 15 m ermöglichen 





Gute und eingeschränkte Himmelsfreiheit 

• Auswertung Trimble 5800 

• Soll-Ist-Abweichung aus 20 Messungen streut in der 

• Lage von 10 -13 mm (1 Ausreißer 300 mm) 

• Höhe von 28 - 48 mm (1 Ausreißer 53 mm) 

• Fazit: Der Trimble liefert wie erwartet gute Ergebnisse 

• Auswertung Garmin 


• Lage von 0,69 - 1.42 m (1 Ausreißer 5,7 m) 

• Höhe von 0,98 - 5,47 m (1 Ausreißer 10,5 m) 

• Fazit: Der Garmin hat eine hundertprozentige Verfügbarkeit und 

liegt mit den Ablagen im unteren Drittel der Herstellergenauigkeit. 

Die Erwartungen werden erfüllt 







Stark eingeschränkte Himmelsfreiheit 

• Auswertung Trimble 5800 


• Lage von 1,20 - 8,94 m 

• Höhe von 0,97 - 13,97 m 

• Fazit: Der Zweifrequenzempfänger zeigt bei stark eingeschränkter 

Himmelsfreiheit keine einheitliche Streuung und ist daher in 

diesem Terrain nicht wirklich brauchbar. 

• Auswertung Garmin 


• Lage von 0,39 - 5,63 m 

• Höhe von 5,21 - 13,58 m 

• Fazit: Der C/A - Codeempfänger ist auch unter schwierigen Bedingungen zu 

100 % verfügbar. Die Streuung in der Lage liegt auch hier innerhalb der 

Herstellergenauigkeit. Für Anwendungen bis ca. 5 m Genauigkeit ist der 

Garmin im DGPS Modus gut geeignet. 








• CA-Code unterliegt deutlich geringeren Einsatzbeschränkungen als 

ein Zweifrequenzempfänger (� alle Punkte bestimmt,100 %) 

Lageabweichungen 

• 67 % < 5 m 

• 33 % > 5 m 

• 100 % < 6 m 

• In bewaldeten Gebieten versagt ein Zweifrequenzempfänger 

(� 53 % der Punkte bestimmt) 

Lageabweichungen 

• 47 % < 5 m 

• 6 % > 5 m , aber alle < 9 m 

• 47 % keine Messung 

• Eine Genauigkeit < 5 m ist je nach Anwendung besser als 

überhaupt kein Ergebnis ! 





GPS-basiertes Deformationsnetz Eifel-Plume 








Droht in der Eifel ein Vulkanausbruch? 

Die Fachwelt vertritt erstmals die These, dass es zu einer 

solchen Katastrophe kommen könnte .... 







Der geologisch aktive Bereich der Vulkaneifel 

• Die Vulkaneifel 

erstreckt sich vom 

Laacher See und 

der Landschaft 

zwischen 

Andernach und 

Mayen bis zur 

Gegend um den 

Kronenburger See 

und der Region 

um Manderscheid 






• Die letzte Aktivität der heute „schlafenden“ vulkanischen 

Tätigkeit fand im Laacher Seegebiet vor etwa 11 000 Jahren 

und am Ulmener Maar vor etwa 10 000 Jahren statt 








• Geologen begründen den heutigen Vulkanismus in der Eifel 

durch einen „hot spot“ bzw. durch die Mantelplume-Theorie 

• Solch ein „heißer Fleck“ bzw. „plume“ bezeichnet Stellen, an 

denen heiße Magma pilzförmig aus tieferen Schichten des 

Erdmantels (> 100 km) nach oben aufströmt und unterhalb der 

Erdkruste Magmakammern bildet 






• Geophysiker der Universität Göttingen lokalisierten 1997 den Eifel- 

Plume mit Hilfe von seismischen Messungen (Tomographie) in 

einer Tiefe von 80 Kilometer unterhalb von Daun 

• (www.uni-geophys.gwdg.de/~eifel) 








• Die Aufschmelzungsvorgänge 

des Eifel-Plume sind mit einer 

Volumenvergrößerung 

verbunden, was sich in Form 

von Landhebungen bemerkbar 

macht 

• In einer Kooperation der 

Landesvermessungsverwaltungen 

von NRW und RLP 

wird der geologisch aktive 

Raum der Eifel seit Sommer 

2003 halbjährlich durch GPS- 

Messungen auf 18 Permanentstationen 

periodisch überwacht 







Strategie zur Messung im Deformationsnetz 

Thema Realisierung 

Netzpunkte SAPOS-Stationen: Aachen, Birkenfeld, Bonn, Daun, 

Gummersbach, Koblenz, Köln, Kues, Mayen, 

Mechernich, Prüm, Rodershausen, Simmern, Trier, Viersen 

BKG-Station: Titz 

Ausländische Stationen: Geldrop (NL), St. Vith (B) 

Messzeit 16./42.Woche seit 2003 (8 Epochen,halbjährlicher Abstand) 

Messgrößen CA, P1, P2, L1, L2 

Messintervall 30 Sekunden 

Datenformat RINEX 2.0 

Antennenparameter Parameter PCO und PCV einer Absolutkalibrierung, 

Format ANTEX (SAPOS-konform) 





Strategie zur Auswertung im Deformationsnetz 

Thema Realisierung 

Auswerteprogramm WaSoft/Netz 3.3 (Ingenieurbüro Wanninger) 

Näherunskoordinaten amtliche XYZ-Koordinaten im ETRS89 

Bahndaten Präzise IGS-Ephemeriden (final) 

Ionosphäre Ionosphärefreie Linearkombination L0 

Troposphäre Troposphäre-Parameter, alle 2 Stunden 

Phasenmehrdeutigkeiten Fixed-Lösungen 

Elevationswinkel Kleiner 10 Grad 

Epochenergebnis XYZ-Werte im ITRF2000 







Änderung Station Daun zur Nullepoche 

• Koordinatenänderungen zur Nullepoche sind nicht signifikant 

• Durch den Antennentausch auf der Station Daun sind die 

Differenzen dHöhe bei den Epochen 7 und 8 nicht aussagekräftig 

• Aus den Epochen 1-6 lässt sich kein Trend ableiten 

• Vergleichszeitraum ist zu kurz, um eine geologisch bedingte 

Veränderung durch den Eifel-Plume nachweisen zu können 

* = Epochen mit Antennenwechsel der Station Daun 

Plume- 

Koordinatenänderungen 

Epoche d Ost d Nord d Höhe 

mm mm mm 

1 Nullepoche Nullepoche Nullepoche 

2 + 1,5 + 2,5 + 4,9 

3 + 0,9 + 2,4 + 5,8 

4 + 0,9 + 1,7 + 4,3 

5 + 1,1 + 3,0 + 3,2 

6 + 1,3 + 2,6 + 3,2 

7 + 1,2 + 5,6 + 16,1 * 

8 

Durch- 

+ 2,3 + 5,5 



+ 20,0 * 

schnitt +1,3 +3,3 4,3/mit * 8,2 






• Geologisch-tektonische Bewegungen von geringem Ausmaß 

(ca. 1 mm/a) können erst durch Wiederholungsmessungen über 

mehrere Jahre statistisch gesichert nachgewiesen werden 

• Langfristige Beobachtung des GPS-basierte Deformationsnetz Eifel- 

Plume 

• Das Mess- u. Auswertekonzept der beteiligten Permanentstationen 

hat nach den Erfahrungen aus 8 Epochen (je 7 Tage 

GPS-RINEX-Daten) eine Wiederholungsgenauigkeit von etwa 6 

mm in der ellipsoidischen Höhe und 2 mm in der Lage 

• Entwicklung eines 3D-Deformationsanalyseprogramm beim LVermA 

NRW zur künftigen statistischen Auswertung der Plume-Epochen 

• Antennenwechsel bewirkt trotz individueller Kalibrierung eine 

Koordinatenänderung der Referenzstation 

• (vgl. Ausführungen Lindstrot zum Koordinatenmonitoring usw.) 

• Fachaufsatz in den AVN 3/2007, S.82-87 



Neues bei den Entgeltregelungen 









Entgelte und Kosten im SAPOS ® -Dienst 






VermKatG NRW vom 01.03.2005 regelt im §4 (3) i.V. mit 

DVOzVermKatG NRW vom 25.10.2006 

Landesbehörden, Landesbetriebe, Einrichtungen und Gerichte des 

Landes, Gutachterausschüsse für Grundstückswerte ... sowie die 

Kreise, kreisfreien Städte und kreisangehörigen Gemeinden des 

Landes ... erhalten die in einer Rechtsverordnung aufgeführten 

Geobasisdaten (u.a. SAPOS ® ) zur Erfüllung ihrer Aufgaben... 

gebühren- oder entgeltfrei.... 

Gebühren- oder Entgeltfreiheit gilt nicht, wenn eine kommerzielle 

Verwendung beabsichtigt ist oder wenn die zu zahlenden Gebühren 

oder Entgelte Dritten auferlegt werden können.... 








Hochschulen sind seit Inkrafttreten des Hochschulfreiheitsgesetzes 

mit Wirkung vom 1. Januar 2007 keine Einrichtungen des Landes, 

d.h. Bereitstellung der Geobasisdaten nach § 4 Abs. 3 VermKatG ist 

seitdem gebühren- oder entgeltpflichtig 

Es gilt weiterhin der GeoInfoErlass v. 5.12.2001, wonach 

Einrichtungen der Wissenschaft und Bildung, die keine kommerziellen 

Ziele verfolgen, und deren Mitglieder, erhalten für Zwecke der 

Forschung und Lehre und der Aus- und Fortbildung auf die SAPOS ® - 

Entgelte 50% Rabatt. Die Ermäßigung gilt nicht, wenn eine 

kommerzielle oder gutachterliche Verwendung enthalten ist. 






weiterhin gilt ebenfalls: 

Für ÖbVIs und andere behördliche Vermessungsstellen gelten für die 

Durchführung von Katastervermessungen und für vermessungstechnische 

Arbeiten zur Ermittlung und Beglaubigung von 

Tatbeständen am Grund und Boden die Kosten für SAPOS ® als in 

den Gebühren für die Bereitstellung der Vermessungsunterlagen 

enthalten, d.h. 

• ÖbVIs in NRW stehen die SAPOS ® -Daten für die Durchführung von 

„hoheitlichen“ Vermessungen gebühren-/entgeltfrei zur Verfügung 

• Die kommerzielle Nutzung von SAPOS ® -Daten ist dem 

Landesvermessungsamt mitzuteilen 







Zentrale Stelle SAPOS 

• angesiedelt bei 

• Landesvermessung u. Geobasisinformation Niedersachsen LGN 

• Aufgaben 

® 

rechnet bundesweit tätige Nutzer ab 

• Zentrale Ansprech- und Koordinierungsstelle für bundesweite bzw. 

länderübergreifende Kunden 

• Abgabe der Rohdaten an Großkunden 

• Zusammenführung der Rohdaten aus den Ländern, Datenaustausch 

• Abrechnung bundesweit angemeldeter, überregionaler Nutzer im 

HEPS und GPPS. Pro abgerufener Minute derzeit 0,10 bzw. 0,20 € 

aber das monatliche Mindestentgelt beträgt 10 € pro Nutzer 





SAPOS ® -Einsatz in der WSV 


Günter Herbst / Guido Balkenhol 







www.mittelbayerische.de 



www.spiegel.de 











www.mittelbayerische.de 




Eingesetzte Peilfahrzeuge der WSÄ 

Köln und Duisburg-Rhein 

Flächenpeilschiff MS Bingerbrück 

SAPOS ® Zusätzlich waren bei der Havarie der 

„Excelsior“ Peilschiffe aus dem 

Bereich der WSD Südwest (Mainz) 

-Nutzerforum April 2007 Seite 45 

Fachbereich unterstützend 13 im Einsatz 

Fächerecholotsystem 

MB Reiher 

Taucherglockenschiff Carl Straat 

des WSA Duisburg-Rhein 



Einzelschwingersysteme 

MB Wildente u. Hamster 





Bundesministerium 

für Verkehr, Bau 

und 

Stadtentwicklung 



und 





Neigungssensor 

GPS-Antenne 



GPS-Kompass 



und 


Abgeschätzte Genauigkeit in der Taucherglocke: Lage +/- 50cm 

Höhe +/- 10 bis 15cm 

Sensoren und Hardware: 

GPS-Empfänger: Trimbel5700 + Zephyr Geodetic Ant. 

GSM-Modem: Siemens TC35 

Neigungssensor: Geomechanics MD900TS 

Kompass: Furuno Satellitenkompass SC-50 

Computer: Pentium4 



® 2,6GHz 

Software: 

Ortungssoftware: HYMAS (BfG Koblenz/Taucherglockenversion) 

Ortungsverfahren: RTK-GPS in Verbindung mit SAPOS ® - HEPS 








und 




Kranschiffe Grizzly & Achilles 







und 


aus Sicht der SAPOS ® - Zentrale des LVermA 

• Einwahldauer am 29. März 2007 

• 38 Stunden Messzeit von fünf Peilschiffen in der Zeit 

von 5:35 Uhr bis 18:50 Uhr 








• Lösung der Mehrdeutigkeiten: alle Messungen gefixt 

(100%) ! 






Time to Fix (TFT durchschnittliche Lösungszeit von 1 Minute ! 







Mindestanzahl Satelliten, GPS-Status, NANUs, 

Planung, Glonass-Status, NAGUs 









Mindestanzahl Satelliten 

• Bevor Korrekturdaten aus der Vernetzungszentrale an den 

Echtzeitnutzer verschickt werden, wird geprüft, ob das 

Roversystem ausreichend Satelliten bei der Einwahl trackt: 

• im HEPS mindestens 5 Satelliten auf Trägerphase L1 und L2 

• im EPS mindestens 4 Satelliten auf L1 

• d.h. empfängt der Nutzer bei der Einwahl weniger als 5 bzw. 

4 Satelliten, werden aus der Vernetzungszentrale keine 

Korrekturdaten verschickt und eine Initialisierung während 

der Bewegung ist nicht möglich 

• Nach erfolgreicher Initialisierung kann kurzzeitig im HEPS mit 

nur 4 und im EPS mit nur 3 Satelliten weitergearbeitet 

werden 





GPS-Verfügbarkeit im September 2006 

• Aufgrund der temporären Abschaltung von GPS-Satelliten 

(15, 3, 29 ) kam es bei der Nutzung des SAPOS ® - Dienstes 

in NRW in der Zeit von ca. 09:45 Uhr bis ca. 15:00 Uhr 

(MESZ) zu Einschränkungen 

• bei uneingeschränkter Horizontfreiheit und einem 

Elevationswinkel von 10° standen mehrmals am Tag für die 

Dauer von bis zu 30 Minuten nur 5 Satelliten zur Verfügung 







Informationen zum GPS-Status 

• ... befinden sich auf den Internetseiten der U.S. 

Coast Guard unter http://www.navcen.uscg.gov 

• unter Status bzw. unter Active NANUs (Notice 

Advisory to NAVSTAR Users = beratende Anzeige) 





GPS OPERATIONAL ADVISORY 092 

SUBJ: GPS STATUS 02 APR 2007 



GPS-Status 1 

1. SATELLITES, PLANES, AND CLOCKS (CS=CESIUM RB=RUBIDIUM): 

A. BLOCK I : NONE 

B. BLOCK II: PRNS 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 

PLANE : SLOT F6, D1, C2, D4, B4, C1, C5, A3, A1, E3, D2, B5, F3, F1 

CLOCK : CS, RB, CS, RB, RB, RB, RB, CS, RB, CS, RB, RB, RB, RB 

BLOCK II: PRNS 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 

PLANE : SLOT B1, C4, E4, C3, E1, D3, E2, F4, D6, A5, F2, A4, B3, F5 

CLOCK : RB, RB, RB, RB, RB, RB, RB, RB, CS, RB, RB, CS, RB, CS 

BLOCK II: PRNS 30, 31 

PLANE : SLOT B2, A2 

CLOCK : CS, RB 

• zur Zeit 30 Satelliten im Orbit, alles Block II (seit 1989) 



GPS-Status 2 Forecast Outages = Störungsprognosen 

FCSTDV, Forecast Delta-V: zeitlich geplante Störung für “Delta-V maneuvers”, d.h. 

Satellit wird verschoben; Aufforderung zum Download eines neuen Almanachs 

FCSTMX, Forecast Maintenance: zeitlich geplante Störung wg. Aktivierung der 

Ionenpumpe der Atomuhr oder Softwaretests 

FCSTEXTD, Forecast Extension: Verlängerung der Störung „Until Further Notice“ 

FCSTSUMM, Forecast Summary: liefert nachdem die Wartung vollzogen u. Satellit 

„gesund“ gemeldet ist im Nachhinein die exakten Zeiten der Störung 

FCSTCANC, Forecast Cancellation: Annullierung der geplanten Störung; neue 

Wartungszeit noch nicht bekannt, bezieht sich auf Original-NANU 

FCSTRESCD, Forecast Rescheduled: Neufestlegung einer Störung 

SAPOS 



® 2. CURRENT ADVISORIES AND FORECASTS : 

A. FORECASTS: FOR SEVEN DAYS AFTER EVENT CONCLUDES. 

NANU MSG DATE/TIME PRN TYPE SUMMARY (JDAY/ZULU TIME) 

2007039 092322Z MAR 2007 24 FCSTDV 074/1700-075/1900 

2007045 141738Z MAR 2007 02 FCSTDV 079/1430-080/0500 

2007046 152230Z MAR 2007 24 FCSTSUMM 074/1703-074/2238 

2007047 161515Z MAR 2007 10 FCSTMX 082/0800-082/1600 

2007048 202028Z MAR 2007 02 FCSTSUMM 079/1445-079/2027 

2007049 -Nutzerforum 230928Z April 2007 MAR 2007 Seite 10 58 FCSTSUMM 082/0826-082/0927 


2007050 231239Z MAR 2007 06 FCSTDV 086/1400-087/0400 





GPS-NANUs 

2007051---------NOTICE ADVISORY TO NAVSTAR USERS (NANU) 2007051 

*** GENERAL MESSAGE TO ALL GPS USERS *** 

ON 2 APR 2007, SVN23 WILL RESUME TRANSMITTING L-BAND UTILIZING 

PRN32. L-BAND ACTIVATION, SVN23/PRN32 WILL BE UNUSABLE UNTIL 

FURTHER NOTICE. ADDITIONALLY, NO BROADCAST ALMANACS WILL 

INCLUDE SVN23/PRN32. FUTURE NANUS WILL NOTIFY USERS OF ANY 

CHANGES TO THE ABOVE-STATED STATUS 

• am 02.04.2007 wird SVN23 (= Satellite Vehicle Number) im L-Band 

wieder das Codesignal PRN32 (= Psuedo Random Noise = laufende 

Nummer des C/A-Codes zur Identifizierung des Satelliten) verwenden 

• L-Band Aktivierung für SVN23/PRN32 ist bis auf weiteres 

unbrauchbar 

• Broadcast-Almanachdaten beinhalten nicht SVN23/PRN32 

• zukünftige NANUs informieren die Nutzer über mögliche Änderungen 

Planungsprogramme 



• Da sich die GPS-Satellitenkonstellation täglich nur geringfügig 

ändert (ein Satellit steht jeden Tag etwa 4 Minuten früher an der gleichen 

Position) reicht eine wöchentliche GPS-Planung mit Hilfe 

geeigneter Programme der Herstellerfirmen 

• Alle Hersteller bieten kostenlosen Download einer Software 

z.B. die Firma Trimble unter 

http://www.trimble.com/planningsoftware_ts.asp?Nav=Collecti 

on-8425 

• Darstellung der Satellitenkonstellationen auf Basis der 

Almanachdaten 

• Informationen über die Position und Umlaufbahnen aller Satelliten sowie 

Uhrenkorrekturen 

• diverse Formate, u.a. YUMA-Format der U.S. Coast Guard 

Trimble-Format (u.a. NRW-Webserver) 

• Genauigkeitsvorhersagen (DOP-Werte) 

• Auswirkungen von Abschattungen 

SAPOS 



® -Nutzerforum April 2007 Seite 60 

•Fachbereich Darstellung 13 in graphischer oder numerischer Form 



GPS-Almanach via Webserver NRW 

(Trimble-Format) 





Trimble Planning 



• Almanach des Webservers liegt gezippt im Trimble-Format 

vor ⇒ entpacken und umbenennen von almanac.07a nach 

Alm_G_2007-04-03.07a 

• Almanach der U.S. Coast Guard liegt als Textdatei im YUMA- 

Format vor ⇒ umbenennen von yuma397.txt nach 

Alm_G_2007-04-03.yum 

• Start der Trimble-Planungssoftware 





Trimble Planning Stationsfestlegung 

Ort der geplanten Messung 

(geographische Breite, 

Länge, ellp. Höhe), 

Zeitzone, Zeitpunkt der 

Messung, Elevationswinkel, 

evt. Abschattungen 





GPS-Verfügbarkeit am 09.04.2007 

• gibt Auskunft über die insgesamt zur Verfügung stehende 

Satellitenanzahl 







GPS-Verfügbarkeit vom 09.04. bis 14.07.2007 

09.04.2007 10.04.2007 

11.04.2007 



12.04.2007 

13.04.2007 14.04.2007 

GPS-Sky-Plot und Elevation 

• Der Sky-Plot zeigt die Satellitenbahnen, 

die ein Beobachter 

sehen würde, wenn er sich nach 

Norden wendet und dann in 

Richtung Zenit schaut 

• Die Elevation gibt 

den Höhenwinkel 

an, unter dem die 

Satelliten im 

Tagesverlauf 

erscheinen 











GPS-Visibility 

• Darstellung des Zeitraums, in dem die zur Verfügung 

stehenden Satelliten zu empfangen sind 



GPS-DOP 



• Die Genauigkeit einer absoluten Positionsbestimmung mit GPS 

hängt von vielen einzelnen Faktoren ab, u.a. 

• Genauigkeit der Pseudostreckenmessungen zwischen Satelliten u. Empfänger 

(Standardabweichung S r ) und der geometrische Konfiguration der Satelliten 

• Zusammenhang zwischen S r und der Standardabweichung der 

Positionsbestimmung S p wird durch skalare Größe beschrieben ⇒ 

DOP (Dilution of Precision = Abschwächung der Genauigkeit) 

• Time (für die Zeit), Vertical (für die Höhe), Horizontal (für die Lage) und 

Position-DOP (für die 3D-Position) 

• Niedrige DOP-Faktoren kennzeichnen eine gute Satellitengeometrie 

• diese entsteht bei einer gleichmäßigen Verteilung, d.h. wenn drei Satelliten 

horizontnah um 120° versetzt sind und der vierte beobachtete Satellit sich im 

Zenit befindet 







GPS-DOP 

DOP-Werte der Satellitengeometrie 



Hilft Glonass ? 

• http://www.glonass-ianc.rsa.ru 









Statusinformationen Glonass 

12 von 19 Satelliten sind nutzbar 

GLONASS Constellation Status 

( April 4, 2007) 

|GLONASS|Cosmos|Plane/|Frequ.| Launch | Intro | Status | Outage | 

|number |number| slot |chann.| date | date | | date | 

|-------|------|------|------|------------|------------|-----------|------------| 

| 796 | 2411 | 1/01 | 07 | 26.12.2004 | 06.02.2005 | operating | .......... | 

| 794 | 2402 | 1/02 | 01 | 10.12.2003 | 02.02.2004 | operating | .......... | 

| 789 | 2381 | 1/03 | 12 | 01.12.2001 | 04.01.2002 | operating | .......... | 

| 795 | 2403 | 1/04 | 06 | 10.12.2003 | 30.01.2004 | operating | .......... | 

| 711 | 2382 | 1/05 | 07 | 01.12.2001 | 15.04.2003 | unusable | 08.07.2006 | 

| 701 | 2404 | 1/06 | 01 | 10.12.2003 | 09.12.2004 | operating | .......... | 

| 712 | 2413 | 1/07 | 05 | 26.12.2004 | 22.12.2005 | operating | .......... | 

| 797 | 2412 | 1/08 | 06 | 26.12.2004 | 06.02.2005 | operating | .......... | 

| 717 | 2426 | 2/10 | 04 | 25.12.2006 | 03.04.2007 | operating | .......... | 

| 715 | 2424 | 2/14 | 04 | 25.12.2006 | 03.04.2007 | operating | .......... | 

| 716 | 2425 | 3/15 | 00 | 25.12.2006 | .......... | ......... | .......... | 

| 787 | 2375 | 3/17 | 05 | 13.10.2000 | 04.11.2000 | unusable | 12.09.2006 | 

| 783 | 2374 | 3/18 | 10 | 13.10.2000 | 05.01.2001 | unusable | 16.03.2007 | 

| 798 | 2417 | 3/19 | 03 | 26.12.2005 | 22.01.2006 | operating | .......... | 

| 793 | 2396 | 3/20 | 11 | 25.12.2002 | 31.01.2003 | unusable | 22.09.2006 | 

| 792 | 2395 | 3/21 | 08 | 25.12.2002 | 31.01.2003 | unusable | 16.03.2007 | 

| 791 | 2394 | 3/22 | 10 | 25.12.2002 | 10.02.2003 | unusable | 06.02.2007 | 

| 714 | 2419 | 3/23 | 03 | 25.12.2005 | 31.08.2006 | operating | .......... | 

| 713 | 2418 | 3/24 | 02 | 25.12.2005 | 31.08.2006 | operating | .......... | 

Note: All the dates (DD.MM.YY) are given at Moscow Time (UTC+0300) 

Glonass-NAGUs 



NOTICE ADVISORY TO GLONASS USERS (NAGU) 

2.CURRENT ADVISORIES (ADV) AND FORECASTS (FCST) 

INFORMATION IS REPEATED FOR ONE MONTH AFTER EVENT CONCLUDES. 

ALL THE DATES (DD.MM.YY) ARE GIVEN AT MOSCOW TIME (UTC+0300) 

A. FORECASTS 

NAGU-MSG.DATE-TIME-SL/CH-TYPE-SUMMARY 

B. ADVISORIES 

NAGU-MSG.DATE-TIME-SL/CH-TYPE-SUMMARY 

SAPOS 



® 025-070207-07.02.07-1100-18/10-ADVS-PUT INTO OPERATION 30.01/1005 

026-070209-09.02.07-1100-07/04-ADVS-PUT INTO OPERATION 09.02/1111 

027-070216-16.02.07-1100-21/05-ADVS-UNUSABLE 16.02/0537-UNFINISHED 




031-070312-12.03.07-1100-01/07-ADVS-UNUSABLE 12.03/0234-12.03/1436 




-Nutzerforum April 035-070320-20.03.07-1100-23/03-ADVS-PUT 2007 Seite 72 

INTO OPERATION 16.03/2137 






Glonass-Almanach 



Glonass-Almanach aus Bayern (Trimble- 

Format) www.sapos.bayern.de 







Glonass Verfügbarkeit am 09.04.2007 





Glonass Verfügbarkeit 09.04. bis 14.04.207 

durchschnittlich 4 Glonass-Satelliten in den Nachmittags- und 

Mittagsstunden der ersten Wochenhälfte 

durchschnittlich 3 Glonass-Satelliten in der zweiten Wochenhälfte 







Glonass-Sky-Plot und Elevation 

• Der Sky-Plot zeigt die Satellitenbahnen, 

die ein Beobachter 

sehen würde, wenn er sich nach 

Norden wendet und dann in 

Richtung Zenit schaut 

• Die Elevation gibt 

den Höhenwinkel 

an, unter dem die 

Satelliten im 

Tagesverlauf 

erscheinen 





Glonass-Visibility 



• Darstellung des Zeitraums, in dem die zur Verfügung 

stehenden Satelliten zu empfangen sind 





Glonass-DOP 





Kombination: GPS+Glonass im SAPOS ® - HEPS 

• Alle Herstellerfirmen bieten GPS-Glonass-Kombinations- 

Empfänger an 

• Synchronisierung der Zeitsysteme (UTC(SU) vs. UTC(UC)) 

• unterschiedliche Referenzsysteme (PZ-90 vs. WGS 84) 

• i.d.R. keine unabhängigen Echtzeit-Positionslösungen aus 

zwei Navigationssystemen, sondern Glonass stützt GPS 

• hierzu müssen mind. 2 besser 3 Glonass- und gleichzeitig 

mind. 4 GPS-Satelliten empfangen werden, 

• d.h. unter schwierigen Umgebungsbedingungen, wo GPS nur 

4 Satelliten liefert, ersetzen erst weitere 2 Glonass-Satelliten 

den notwendigen 5 GPS-Satellit 

• die pauschale Aussage „jeder Glonass-Satellit verbessert die 

Position“ stimmt daher nur bedingt 







Kombination: GPS+Glonass im SAPOS ® -GPPS 

• Dr. Wanninger, TU Dresden 

• ... in Netzen wie SAPOS mit in der Regel sehr guten und ausreichenden 

GPS-Beobachtungen ist es im Postprocessing kaum möglich, durch 

zusätzliche Glonass-Beobachtungen einen Gewinn zu erzielen... 

• swipos-news Dezember 2006 Schweizer Bundesamt für Landestopografie 

• Glonass erhöht vor allem die Verfügbarkeit der Positionierung unter 

schwierigen Verhältnissen, d.h. bei Abschattungen 

• Genauigkeitsgewinn ist nicht zu verzeichnen; in gewissen Fällen, vor allem 

bei Post-Processing-Anwendungen, werden die Resultate sogar leicht 

schlechter... 

• Aufgrund der insgesamt gesehen doch positiven Bilanz der Testphase, 

wurde eine Entscheidung für die Beschaffung der gefällt .... 

• Auch wenn Glonass in 2007 nur bedingt hilft, so ist vielleicht nach 

Vollausbau und während des Sonnenfleckenmaximums in den 

Jahren 2010-2013 eine Verbesserung möglich 





Ausblick GNSS 









Ausblick GPS = Global Positioning System 

– seit 2005: Block IIR-M Satelliten 

• ersten zwei Starts am 25.09.2005, dritter Satellit am 17.11.2006 

• 5 geplante Starts in 2007 

• neuer M-Code zur militärischen Nutzung auf L1 und L2 

• zweites Signal L2C zur zivilen Nutzung auf L2 

• erhöhte Sendeleistung 

– ab 2008/2009 (?): Block IIF Satelliten 

• neues, drittes Signal L5 zur rein zivilen Nutzung 

• Lebensdauer 15 Jahre 

– ab 2012 (?): Block III Satelliten 

• M-Code, Inter-Satellite-Links, 

• kontrollierte Integrität, 

• verbesserte Sicherheit, Verfügbarkeitsgarantie 





Ausblick GLONASS 

= GLObal‘naya NAvigatsioannaya Sputnikovaya Sistema 

• seit 2005: GLONASS-M Satelliten 

• Verlängerte Lebensdauer (7 Jahre) 

• zweiter ziviler Code 

• verbesserte Satellitenuhren 

• seit 2007 / ab 2008: GLONASS-K Satelliten 

• Start von 3 Satelliten am 25.12.2006 

• Wegfall Genauigkeitsschranke von 30 m für die zivile Nutzung 

• bis Ende 2007 weitere 3 Satelliten 

• dritte zivile Frequenz 

• erhöhte Lebensdauer: 10-12 Jahre 

• ab 2009: Vollausbau mit 24 Satelliten 

• Kompatibilität mit GPS und Galileo 







Ausblick GALILEO 

= Satellites and Services for Positioning and Radio – Navigation 

– ziviles Projekt der EU und ESA 

– Entwicklungs- und Validierungsphase 2001 – 2006 

- Finanzierung der ersten vier Satelliten seit 30.10.2005 gesichert 

– Errichtungsphase des Raum- und Kontrollsegments 2007 - 2009 

– Kommerzielle Betriebsphase nicht vor 2011 (?) 

– 27+3 Satelliten in 3 Bahnebenen, Große Halbachse 29994 km, 

Bahnneigung 56°, Umlaufzeit ~14 h, Lebensdauer 12 Jahre 

• Zusammenarbeit auch mit außereuropäischen Partnern 

(VR China (?), Israel, Japan, Australien, Argentinien, Brasilien) 

• Start des ersten GALILEO-Satelliten „Giove A“ am 28.12.2005 mit 

Sojuz Rakete (Frequenzsicherung, WRC 2000) 



GATE – Galileo Test und 

Entwicklungsumgebung 









Zusammenfassung GPS / Glonass / Galileo 

• GPS 

• Kein Gewinn durch L2C für „Vermesser“ 

• Vor Erreichen der IOC kein Gewinn durch L5 für den Anwender, d.h. 

frühestens 2013 (z.Zt. noch weitere 5 Block IIR-M Satelliten in Warteposition) 

• Glonass 

• Modernisierung in vollem Gang 

• Vollausbau 2009 

• 

• Galileo 

• nicht vor 2011 

• bessere Satellitenkonstellation (Verfügbarkeit) 

• bessere Berücksichtigung ziviler Anforderungen 

• mehr Signale (4 Frequenzen: L1, E6, E5a, E5b) 





IOC = Initial Operational Capability 

FOC = Full Operational Capability 



Ausblick BEIDOU / COMPASS 

BEIDOU (chinesisch: Großer Bär) 

- seit 2000 im Aufbau 

- besteht aus vier geostationären Satelliten (letzter Start am 03.02.2007) 

- Start eines fünften Satelliten in 2007 

COMPASS 

- Ausbau von BEIDOU unter dem Namen COMPASS zu einem globalen 

Navigationssystem 

- http://www.cnsa.gov.cn/n615709/cindex.html 

Insgesamt soll das System aus 5+30 Satelliten bestehen und ab 

2010 zwei Dienste anbieten: 

• zivile Nutzung mit einer Genauigkeit von 10 m 

• geschützte Nutzung mit höherer Genauigkeit für militärische Belange 

Weitere Beteiligung von China an GALILEO ist unklar 





Kombination der GNSS Globale Navigations-Satelliten Systeme 

• GPS, Glonass und Galileo zusammen etwa 80-90 Satelliten 

• Kompatibilität zwischen den GNSS ist gewährleistet 

• Komplexe Auswertung: neue, schnellere Algorithmen notwendig 

• Erhöhung der Verfügbarkeit durch Verbesserung der 

Satellitengeometrie 

• Schnelleres und zuverlässigeres Lösen der Mehrdeutigkeiten 

durch die Verwendung von drei Frequenzen 

• Erhöhte Genauigkeit und Zuverlässigkeit 

• Robuster gegen Interferenzen, unanfälliger für Störungen 

• Unabhängigkeit vom Einzelsystem 





Auswirkungen auf SAPOS ® NRW 

• SAPOS ® -NRW basiert z.Zt. ausschließlich auf GPS 

• Die Nutzer können weiter mit ihren heutigen GPS- 

Empfängern arbeiten 

• SAPOS ® -Betreiber und -Nutzer müssen investieren, um die 

Vorteile der GNSS nutzen zu können 

• LVermA NRW wird den SAPOS ® -Dienst den technischen 

und wissenschaftlichen Neuerungen anpassen 

• 2007: Glonass-Empfänger auf RS Vreden u. Gummersbach 

sowie weiteren Stationen, Vollausbau in 2008/9 

• FOC von GPS/Glonass/Galileo wird regionale 

Referenznetze nicht ersetzen können

SAPOS®-Anwendungen - Erfahrungen mit dem neuen SAPOS®-Standard NET ...

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