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Armasuisse Bundesamt für Landestopografie swisstopo Grundlagen und Permanentnetze: Fokus auf AGNES – GLONASS Erweiterung kleine Retrospektive E. Brockmann,

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1 armasuisse Bundesamt für Landestopografie swisstopo Grundlagen und Permanentnetze: Fokus auf AGNES – GLONASS Erweiterung kleine Retrospektive E. Brockmann, D. Ineichen, S. Schaer

2 2 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Inhalt AGNES-Umstellungen -Planung / Ablauf -Doppelstationen Gründe Beispiel ZIM2 -BSW5.0 + Nutzen -Tages-Auswertungen -Kinemtische Auswertungen -Troposphäre -Positionierungsdienst

3 3 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS GPS AGNES: Automatisches Netz Schweiz GNSSG S

4 4 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Retrospective AGNES-II: Jahr 2006 Feb. 06: Ankündigung Trimble, Leica: GNSS-Empfänger : Testempfänger Trimble NetR5 + Leica Rover GNSS Upgrade + 10 Tage GNSS-Kampagne in Zimmerwald + GNSS-Auswertetests EUREF GL-Antrag akzeptiert Ende 2006: Testphase abgeschlossen+ Kaufentscheid + Beschaffung: Trimble GNSS als Ablösung Motivation für schnelle Vorgehensweise: Erhöhte Verfügbarkeit für swipos- Positionierungsdienst und moderne Infrastruktur

5 5 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Vorarbeiten zur Umstellung Absolute Antennenkalibrierung mit Roboter der Firma Geo++ 34 individuelle Antennen + IGS Werte ( ) Elev.-abhängige Phasenzentrumsvariationen GPS (individuell) + GLONASS (Gruppe) [mm] keine Ausreisserantenne

6 6 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Absolute Antennenkalibration Elev.-Azim.-abhängige Phasenzentrumsvariationen GPS (individuell) + GLONASS (Gruppe)

7 7 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS GNSS-Auswertungen mit Bernese GPS Software bei swisstopo network (#stations)VerfügbarkeitKommentar EUREF Teilnetz (40) 100 % täglich Referenzrahmen Europa AGNES + Teilnetz EUREF (90) 100 % täglich Referenzrahmen Schweiz AGNES + Teilnetz EUREF (80) 98 % stündlich Monitoring + Wettervorhersage

8 8 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS GLONASS-Auswertungen für EUREF swisstopos offizieller Beitrag mit GLONASS (amb. float) seit GPS Woche 1400 (Nov. 2006) Orbit Information von CODE (kein kombiniertes Produkt vom IGS verfügbar) WTZR

9 9 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS 10 Doppelstation ARDE BOUR DAVO ETHZ FRIC HOHT MART SAAN STAB ZIMM Doppelstation als Kompromiss der Echzeitanwendungen swipos (höhere Verfügbarkeit) und der Bedürfnissen der Referenzrahmenkontrolle (Stationsbewegungen).

10 10 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Geschwindigkeitsgenauigkeiten bei Antennenwechsel GLONASS GALILEO Neue Technologie alle 5-6 Jahre ? ? 3 Jahre kontinuierlich = 10 Jahre mit 2 Wechseln Annahme: - gleiche Geschwindigkeit vorher und nachher - gute Zeitserien

11 11 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Geschwindigkeitsbestimmung AGNES Relative Geschwindigkeits-Constraints: 0.01 mm/Jahr

12 12 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Geschwindigkeitsbestimmung AGNES Relative Geschwindigkeits-Constraints: mm/Jahr

13 13 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS ZIM2 Ebenfalls wie ZIMM: IGS- und EUREF-Station Tagesfiles, Stundenfiles und Sekunden-NTRIP Datenlieferung ZIMM ZIM2

14 14 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS ZIM2: Beton-Fundament (8.9.07)

15 15 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS ZIM2: Betonfundament (fertig )

16 16 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS ZIM2: Mastaufbau ( )

17 17 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS ZIM2: Antenneninstallation ( )

18 18 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS AGNES: Stationssoftware GPSBase

19 19 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS ZIMM / ZIM2 Zeitserie ZIMM ZIM2

20 20 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Aktivitäten AGNES-II Juni (PAYE) – 2. Juli (GENE): 20 Stationen umgestellt 7. Aug.: Aktivierung GNSS für swipos Positionierungsdienst Nov. 06 –Okt. 07: GNSS-Auswertungen Rechenzentrum -Bernese > Bernese Bugs (SNGDIF, CODSPP, MAUPRP, GPSEST) Improvements (Extraktionsprogramme) Basislinienoptimierungen -Sept.: Mehrdeutigkeitslösung AGNES/EUREF -Okt.: Mehrdeutigkeitslösung Stundenauswertungen Aug. – heute: Bau von Doppelstationen (1 fehlt noch) 18. Dez.: neue AGNES-Koordinaten und Informationen auf neuem Webportal swisstopo (CMS)

21 21 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Beispiel Basislinienoptimierung Maximum Observation Maximum Observation / Short Baselines / GNSS Baselines

22 22 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Auswertungen GNSS GNSS Mehrdeutigkeitslösung (keine Mehrdeutigkeiten GPS-GLO) seit Sept./Okt. 2007: -QIF < 2000 km: 60 – 90 % (nur gleiche Frequenzen) -L5/L3 < 200 km: 90 – 100% -L1/L2 < 20 km: 95 – 100% Kombination GPS und GLONASS: a) GPS-only + GLONASS-only + NEQ stacking oder b) direkt in einem Guss ausgewertet Schweizerische Auswertungen: Weiterführung der Lösungen, die auf reltiven Antennenmodellen basieren (solange kein Reprocessing und solange die LV95- Koordinaten auf rel. Koordinaten beruhen)

23 23 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Referenzrahmenstabilität Station Luzern (Antennenwechsel 11. Juli > Sprung in Zeitserie)

24 24 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Referenzrahmenstabilität: Koordinatendifferenzen zu den offiziellen Koordinaten Doppelstationen sichern Konsistenz des nationalen Referenzrahmens und ermöglichen ein genaueres Monitoring der Langzeitserie (Tektonik) Neue Koordinaten für 20 ersetzte Stationen: Summe aus Antennenwechsel, Rundungsdifferenz und Stationsverschiebung

25 25 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS GPS / GNSS Post-Processing Auswertungen Wiederholbarkeiten aus Tagesauswertungen: Nord

26 26 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Mean RMS of 23 stations, 315 days Wiederholbarkeiten aus Tagesauswertungen: Summary GPS / GNSS Post-Processing Auswertungen (2)

27 27 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS GPS / GNSS Post-Processing Auswertungen (3) Konsistenz zwischen den Lösungen Mittel von zwei 315-Tageskombinationen 3-P Helmert von 23 Stationen North [mm]East [mm]Up [mm] GPS vs. GNSS GLONASS vs. GNSS GPS vs. GLONASS

28 28 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Einfluss GLONASS auf Troposphären- Parameter GPS+GLONASS gegenüber GPS-only: nur minimaler Einfluss Ähnliches gilt auch für die Near-realtime Lösungen (8 Stunden Intervalle jede Stunde) bias: 0.06 mm std: 0.9 mm # comp: ~11000 h

29 29 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Validierungen Troposphäre (ZIM2) Neu: Radiosonden-Daten als Vergleich in Europa über EUMETNET für Wissenschaft verfügbar (11 Kollokationsstationen für swipos Netz)

30 30 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Kinematische Lösungen: Vorgehen 7 Tage: Stundenlösungen Mehrdeutigkeiten und Troposphäre aus NRT-8- Stundenlösungen Epochenweise Koordinatenbestimmung (Simulation des maximalen Genauigkeitsgewinns bei der Positionierung) Vergleich GPS mit GPS+GLONASS

31 31 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Kinematische Lösungen: Residuen von GPS vs. GNSS Station San Bernardino, 7 Tage, Positionen North East Mehrdeutigkeiten aus post-processing übernommen

32 32 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Kinematische Lösungen: Einfluss von GNS auf die RMS Werte Verbesserung von allen Koordinatenkomponenten aller Stationen mit zusätzlichen GLONASS-Beobachtungen

33 33 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Kinematische Lösungen: Verbesserung durch GLONASS Daten NordOstHöhe RMS GPS7.3 mm 5.4 mm12.4 mm RMS GNSS 6.0 mm 4.8 mm10.8 mm Verbesserung 17 % 11 % 13 % Mittelwerte aus 7 Tagen, 24 Stationen: Gewinn ca. Wurzel n Gewinn bis zu 30% für Nord, 13% für Ost, und 16% für Höhe vor allem bei Gebirgsstationen mit eingeschränktem Horizont Gewinn durch vereinfachte Mehrdeutigkeitslösung noch nicht realisiert

34 34 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Netzzusammenführung swisstopo / Swissat Stationsnetz

35 35 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS swipos Kundenwachstum Inklusive der 2007 übernommenen Swissat Kunden

36 36 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Status AGNES-Umstellung GLONASS Doppelstation: Neuer Standort für GNSS Antenne GNSS und GPS werden parallel betrieben Normale Station: GNSS Empfänger und Antenne neu installiert Doppelstation: GNSS noch nicht instaliert Neue GNSS-Hardware: Trimble NetR5 Empfänger und Zephyr GNSS Antennen

37 37 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS Zusammenfassung 28 GNSS-AGNES Stationen sind operationell und Daten sind integriert in Auswertezentrum (BSW ) und swipos - Positionierungsdienst Schnelles Vorgehen (Vergleich zu EU) Resultate sind vergleichbar; Gewinn durch GLONASS ist noch recht bescheiden; Potenzial im Real-time vorhanden vor allem bei schwierigen Messbedingungen Antennenwechsel und die Sprünge in Zeitserien muss man in Kauf nehmen - Milderung durch Doppelstationen

38 38 Bundesamt für Landestopografie swisstopo AGNES Erweiterung mit GLONASS GNSS in Zukunft 11-Jahres-Zyklus GLONASS in AGNES Galileo operationell


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