DVW-GNSS 2017

das 157. DVW-Seminar wurde am 21.-22. Februar 2017 vom DVW-Arbeitskreis 3 "Messmethoden und Systeme" am Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam ausgerichtet. Der DVW e.V. – Gesellschaft für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement wirkte somit bei der fachlichen Aus-, Fort- und Weiterbildung mit.

Leitung: Prof. Dr. Volker Schwieger (Universität Stuttgart, Leiter DVW-Arbeitskreis 3) und Prof. Dr. Harald Schuh (Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ)

Veranstalter: DVW-Arbeitskreis 3 "Messmethoden und Systeme"

Mitveranstalter: KIT – Karlsruher Institut für Technologie, DLR – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR e.V und DVW-Landesverein Berlin-Brandenburg

Organisation: Dr. Michael Mayer (Mitglied Arbeitskreis 3, KIT), Dr. Alexander Born (Mitglied Arbeitskreis 3,
DLR) und Dipl.-Ing. Bernd Sorge (LV-DVW Berlin-Brandenburg)

Tagungsort: Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Telegrafenberg, Potsdam, Haus H (link)

Seminarinhalte:

Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) werden bei der Erfassung von Geodaten in der Geodäsie und ihren Nachbardisziplinen standardmäßig genutzt. Dabei decken sie eine große Bandbreite von erzielbaren Genauigkeiten (m … sub‑mm) ab. Dabei liegt ein Fokus von GNSS-Anwendungen zudem auf der Echtzeitfähigkeit und in der kombinierten Nutzung in Multisensorsystemen.

Diese Entwicklung ist u. a. darin begründet, dass mit GPS und GLONASS etablierte GNSS zur Verfügung stehen, die zudem kontinuierlich modernisiert werden. Zukunftssicherheit wird durch die im Aufbau befindlichen Galileo und Beidou gewährleistet. Weiterhin werden Auswertekonzepte und Dienstangebote stetig und innovativ weiterentwickelt.

Das 2017er GNSS-Seminar bereitete GNSS-Nutzer für die Zukunft vor. Dazu wurde ein aktueller GNSS-Überblick (z. B. Galileo, Bestimmung von Gebrauchshöhen, Monitoring des Systems Erde) gegeben. Ein besonderer Fokus des Seminars wurde auf die Positionierungstechnik PPP gelegt; hierzu wurden Grundlagen vermittelt und nationale und internationale Trends der Echtzeitpositionierung präsentiert. Weitere Beiträge thematisierten Sicherheits- (z. B. Jamming, Spoofing) und Zuverlässigkeitsfragen (z. B. Mehrwegeeffekte) sowie Anwendungen (z. B. Hydrographie) und Hardwareaspekte (z. B. low-cost-Empfänger, OEM-Boards, Antennen).

Zielgruppe:

Dieses Seminar richtete sich insbesondere an Kolleg*innen aus Praxis und Forschung der Fachdisziplin Geodäsie sowie an Interessenten aus Nachbardisziplinen. Sie waren herzlich eingeladen, im Rahmen dieses Seminars praxisnahe Einblicke in das weiterhin hochaktuelle und spannende geodätische Teilgebiet »Globale Satellitennavigationssysteme« zu erhalten und sich mit Kolleg*innen aus Forschung und Praxis auszutauschen.

Berufliche Weiterbildung:

Das Seminar war als Fortbildungsveranstaltung zur beruflichen Weiterbildung bei der Ingenieurkammer NRW anerkannt.

Programm Dienstag, 21.02.2017:

Flyer zum Seminar

kostenlos verfügbare Publikation der schriftlichen Seminarbeiträge in der DVW-Schriftenreihe.

Die Präsentationen können leider nicht zur Verfügung gestellt werden.

Bericht zum Seminar (Reinhold Hummel, Melanie Geiger, Hans-Georg Dick, Denis Kleinecke; Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung in Baden-Württemberg, Geodätischer Raumbezug Referat 51)

Das 157. DVW-Seminar unter dem Thema „GNSS 2017 - Kompetenz für die Zukunft“ fand am 21. und 22. Februar 2017 statt. Rund 110 Teilnehmer*innen fanden sich im Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungszentrum GFZ am Telegrafenberg in Potsdam ein. Dr. Michael Mayer vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) begrüßte die Teilnehmenden stellvertretend für den AK3 „Messmethoden und Systeme“ und führte kurz in die Veranstaltung ein. Es folgten Grußworte des Hausherrn Prof. Harald Schuh, Direktor der Abteilung Geodäsie am GFZ, und des Vorsitzenden des DVW-Landesvereins Berlin-Brandenburg Bernd Sorge. Das Seminar wurde an zwei Tagen durchgeführt und war thematisch in vier Sessions gegliedert.

Die Fachvorträge der ersten Session befassten sich mit dem Status globaler Satellitennavigationssysteme und wurden von Prof. Urs Hugentobler von der TU München eröffnet. Nach einem Einblick in die Geschichte und Entwicklung der bestehenden Satellitennavigationssysteme verdeutlichte er die Herausforderung für Gerätehersteller und Anwender, die Vielzahl der Signale auf unterschiedlichen Frequenzen so zu nutzen, dass in naher Zukunft ein breites Feld weiterer Einsatzgebiete erschlossen werden kann. Im darauf folgenden Beitrag zur Zukunft der Bestimmung physikalischer Höhen schlug Dr. Gunter Liebsch vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) den Bogen vom Präzisionsnivellement über das GNSS-Nivellement bis zur Quasigeoidmodellierung. Eine wichtige Grundlage bei der Schaffung eines integrierten geodätischen Raumbezugs besteht in der dauerhaften Konsistenz der verschiedenen Bezugsrahmen untereinander. Neben der Festlegung genauer und langfristig gültiger Bezugsrahmen wird vor allem die Anforderung, zeitliche Veränderungen zuverlässig und mit hoher Aktualität festzustellen, zu einem wichtigen Arbeitsfeld der Landesvermessung werden müssen. Anschließend referierte Prof. Schuh über den Beitrag, den GNSS zum Monitoring des Systems Erde leisten kann. Die geodätischen Methoden der Punktmessung, des Oberflächen-Scans und der Gravimetrie unterstützen ganz wesentlich bei der Erforschung des Erdsystems. Besonders betont wurde der intensive GNSS-Einsatz bei den vielfältigen geowissenschaftlichen Arbeiten des GFZ, insbesondere bei Gefahrenabwehr und Katastrophenschutz.

Am Ende des ersten Vortragsblocks präsentierten Maximilian Reißig vom KIT und Daniel Schröder von der Hochschule Mainz ihre Abschlussarbeiten mit den Themen „GNSS-Gebrauchshöhen“ sowie „Low-cost-GNSS-Empfänger“, zu denen auch Poster ausgestellt waren.

Die zweite Session des Seminars befasste sich mit GNSS-Anwendungsaspekten. Dr. Klaus Fritzensmeier von Leica Geosystems stellte den Stand der Weiterentwicklung der DIN-Norm ISO 17123-8 für GNSS-Feldprüfverfahren vor. Ziel dieser Norm ist die Vereinheitlichung eines Prüfverfahrens. Bei der Überprüfung von GNSS-Empfängern sind diese als Teilkomponente des Gesamtsystems - bestehend aus Satellitensystemen, Datenübertragungstechnik, Korrekturdienstleister, Vernetzungssoftware sowie Messbedingungen - zu betrachten. Im nächsten Vortag stellte Dr. Barbara Görres vom Zentrum für Geoinformationswesen der Bundeswehr die Wechselbeziehungen zwischen GNSS-Empfangsantenne mit der Stationsumgebung vor. Die Referentin ging dabei insbesondere auf die verschiedenen Kalibrierverfahren der Antenne sowie auf die Störeinflüsse im Antennen-Nahfeld Mehrwegeeffekte und Abschattungen ein. Im Rahmen aktueller Forschungen wird die Modellierung der Antennenparameter unter Separation von den stationsabhängigen Mehrwegeeffekten untersucht. Weitere Entwicklungen beschäftigen sich mit der Analyse des reflektierten Satellitensignals, um daraus Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Umgebung der Antenne zu ziehen. Dr. Andriy Konovaltsev vom Institut für Kommunikation und Navigation des DLR stellte in seinem Vortrag das zunehmende Bedrohungsszenario durch Jamming und Spoofing im GNSS-Alltag sowie geeignete Gegenmaßnahmen vor. Jamming beschreibt dabei das absichtliche Stören von GNSS-Signalen, um deren zielführende Nutzung zu erschweren bzw. zu verhindern. Beim Spoofing werden künstlich erzeugte Satellitensignale zur Irreführung der Empfänger eingesetzt. Im letzten Beitrag des Blocks berichtete Michael Hoppe von der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) über die weiter steigende Bedeutung von GNSS-Anwendungen in der Schifffahrt. Sind Kontinuität, Verfügbarkeit und Integrität der Signale sichergestellt, können diese Anforderungen beispielweise mit dem DGNSS-Dienst IALA der WSV bei satellitengestützten Verfahren erfüllt werden.

GNSS-Auswertetechniken und -dienste standen im Fokus der vier Vorträge der dritten Session. Zunächst berichtete Dr. Wolfgang Söhne vom BKG umfassend zum Status von Precise Point Positioning (PPP). Der große Vorteil bei diesem GNSS-Verfahren besteht im Verzicht auf ein engmaschiges Referenzstationsnetz, da die Fehlermodellierung u.a. mit Hilfe präziser Satellitenbahndaten und Satellitenuhreninformationen erfolgt. Das bereits vor rund 20 Jahren entwickelte Auswerteverfahren hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen und ist mittlerweile auch im Echtzeitbereich bedeutsam. Eine Erschließung des Massenmarktes (z.B. Smartphones) mit dem Ziel höherer Genauigkeiten ließe sich durch das Anbieten offener Lösungen beschleunigen. Seit einigen Jahren entwickelt der International GNSS Service (IGS) dafür den IGS Real Time Service (RTS). Diesen Dienst stellte Dr. Erik Schönemann vom European Space Operations Centre (ESOC) in seinem Übersichtsbeitrag vor. Die vom RTS erzeugten Daten und Produkte leisten im Bereich der Geowissenschaften einen wichtigen Beitrag zur öffentlichen Daseinsvorsorge. Bemerkenswert ist, dass der IGS unter best-effort-Bedingungen eine Subdezimeter-Genauigkeit für Echtzeitanwendungen anbieten kann. Der dritte Beitrag zur künftigen Entwicklung des Satellitenpositionierungsdienstes der deutschen Landesvermessung (SAPOS^®) wurde von Dr. Cord-Hinrich Jahn (Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen, LGLN) vorgetragen. In der Bundesrepublik realisiert SAPOS^® langfristig und nachhaltig den amtlichen Raumbezug. Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, muss die Integration neuer Positionierungstechniken und -signale möglichst frühzeitig gelingen. SAPOS^® unterhält ein umfassendes Qualitätsmanagement und unterstützt nachdrücklich offene Formate sowie internationale Standards und deren Weitentwicklung. Jürgen Alberding, Geschäftsführer der Alberding GmbH, beschloss die Session mit einem Vortrag zur Rolle privater Anbieter im Segment der Positionierungsdienste. Auf dem Gebiet des GNSS-Datenmanagements sind vielfältige Aufgabenstellungen sowohl bei der Kommunikation als auch Analyseaufgaben zu lösen. Wichtig für kleinere Unternehmen ist es in diesem Kontext, individuellen Anforderungen auch mit individuellen und innovativen Lösungen flexibel zu begegnen.

Die vierte und letzte Session, in der Einblicke in Praxis, Wissenschaft und Zukunftstrends gegeben wurden, eröffnete Uwe Ehrhorn vom ÖbVI-Büro Ehrhorn. Er stellte Genauigkeits- und Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen von GNSS-Messungen im Tagesgeschäft vor, die im Rahmen einer Bachelorarbeit in seinem Vermessungsbüro durchgeführt wurden. Im folgenden Beitrag gab Michael Schulz (ALLSAT GmbH) einen Überblick über künftig verfügbare GNSS-Signale. Durch die Verarbeitung aller nutzbaren Multi-GNSS-Signale moderner high-end GNSS-Empfänger werden die Verbesserung der Positionsbestimmung, die erhöhte Verfügbarkeit, eine bessere Störsicherheit und die Reduktion von Mehrwegeeffekten erwartet. Die Multi-Signalverarbeitung stellt zum einen die Hersteller vor die Herausforderung, Signale verschiedener GNSS-Systeme gleichzeitig zu verarbeiten, und fordert zum anderen die Betreiber der Korrekturdatendienste, Hard- und Vernetzungssoftware auf den neuesten Stand zu halten. Die Kompatibilität der verschiedenen Datenformate der einzelnen Gerätehersteller erfordert die Implementierung des standardisierten Protokolls RTCM-MSM (Multiple Signal Messages). Dr. Christian Eling von der Universität Bonn zeigte anschließend das Anwendungspotenzial von OEM-GNSS-Boards auf. OEM-Boards sind Zwischenprodukte, die zu Endnutzerprodukten weiterverarbeitet oder vom Endnutzer selbst verwendet werden. Die Entwicklung im Bereich der Empfängertechnologie schreitet rasant voran. Inzwischen sind erste low-cost RTK-Module erhältlich, die Positionen in cm-Genauigkeiten erreichen. Durch Tests wurden diese Genauigkeitsangaben verifiziert. Die Verfügbarkeit von Galileo und BeiDou wird auch in diesem Bereich der low-cost Ein-Frequenz-Daten für weitere Verbesserungen sorgen. Das zweitägige GNSS-Seminar wurde mit dem Vortrag „GNSS-Reflektometrie (GNSS-R) zur Fernerkundung mit Navigationssatelliten“ von Dr. Maximilian Semmling (GFZ) beendet. GNSS-R ermöglicht die Detektion geophysikalischer Eigenschaften von Wasser-, Eis- und Landoberfläche sowie die Beobachtung von Atmosphärenparametern. Der Referent stellte im Folgenden auch das GITEWS-Projekt, ein Deutsch-Indonesisches Tsunami-Frühwarnsystem, vor, das mit Hilfe der Auswertung von GNSS-Reflexionsspuren arbeitet. Ein Highlight der GNSS-R-Forschung wird der geplante Einsatz an Bord der Raumstation ISS sein.

Neben den aktuellen und abwechslungsreichen Vortragsthemen trug die Diskussionsfreudigkeit der Teilnehmer*innen zum Gelingen dieses hochinformativen DVW-Seminars bei. Während der Abendveranstaltung im Restaurant Krongut Bornstedt, das ebenso wie zwei Führungen vom DVW-Landesverein Berlin-Brandenburg organisiert wurde, konnten die Inhalte in regen Gesprächen weiter vertieft werden. Der Landesverein nutzte das Seminar auch, um auf eine zusammen mit der deutschen Denkmalhilfe initiierte Spendensammlung zur Restaurierung und Instandhaltung des traditionsreichen Helmertturms hinzuweisen. Die Teilnehmer*innen nahmen die Gelegenheit gerne wahr, etwas zur Erhaltung geodätischen Kulturguts beizutragen.

Für weitere Informationen zum Thema „GNSS 2017 - Kompetenz für die Zukunft“ wird auf den Tagungsband 87/2017 des DVW verwiesen, der im Wißner-Verlag erschienen ist und mittlerweile auch kostenlos zum Download bereitsteht. Dem DVW sowie den Mit-Veranstaltern Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie den Referent*innen und dem GFZ wird für eine gelungene und erfolgreiche Tagung gedankt.

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