E. Brockmann, D. Ineichen, S. Schaer

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

2 Inhalt AGNES-Umstellungen Planung / Ablauf Doppelstationen Gründe
Beispiel ZIM2 BSW5.0 + Nutzen Tages-Auswertungen Kinemtische Auswertungen Troposphäre Positionierungsdienst

3 AGNES: Automatisches Netz Schweiz
G S GNSS GPS

4 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 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 Absolute Antennenkalibration
Elev.-Azim.-abhängige Phasenzentrumsvariationen GPS (individuell) + GLONASS (Gruppe)

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

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

9 10 Doppelstation Doppelstation als Kompromiss der Echzeitanwendungen swipos (höhere Verfügbarkeit) und der Bedürfnissen der Referenzrahmenkontrolle (“Stationsbewegungen”). ARDE BOUR DAVO ETHZ FRIC HOHT MART SAAN STAB ZIMM

10 Geschwindigkeitsgenauigkeiten bei Antennenwechsel
Annahme: - gleiche Geschwindigkeit vorher und nachher “gute” Zeitserien 3 Jahre kontinuierlich = 10 Jahre mit 2 Wechseln GLONASS GALILEO ? Neue Technologie alle 5-6 Jahre ?

11 Geschwindigkeitsbestimmung AGNES
Relative Geschwindigkeits-”Constraints”: 0.01 mm/Jahr

12 Geschwindigkeitsbestimmung AGNES
Relative Geschwindigkeits-”Constraints”: mm/Jahr

13 ZIM2 Ebenfalls wie ZIMM: IGS- und EUREF-Station
Tagesfiles, Stundenfiles und Sekunden-NTRIP Datenlieferung ZIM2 ZIMM

14 ZIM2: Beton-Fundament (8.9.07)

15 ZIM2: Betonfundament (fertig 13.9.07)

16 ZIM2: Mastaufbau ( )

17 ZIM2: Antenneninstallation (9.11.07)

18 AGNES: Stationssoftware GPSBase

19 ZIMM / ZIM2 Zeitserie ZIMM ZIM2

20 Aktivitäten AGNES-II 2007 14. Juni (PAYE) – 2. Juli (GENE): 20 Stationen umgestellt 7. Aug.: Aktivierung GNSS für swipos Positionierungsdienst Nov. 06 –Okt. 07: GNSS-Auswertungen Rechenzentrum Bernese > Bernese 5.0 + “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 Beispiel Basislinienoptimierung
Maximum Observation ↓ Maximum Observation / Short Baselines / GNSS Baselines

22 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 Referenzrahmenstabilität
Station Luzern (Antennenwechsel 11. Juli > Sprung in Zeitserie)

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

25 GPS / GNSS Post-Processing Auswertungen
Wiederholbarkeiten aus Tagesauswertungen: Nord

26 GPS / GNSS Post-Processing Auswertungen (2)
Wiederholbarkeiten aus Tagesauswertungen: Summary Mean RMS of 23 stations, 315 days

27 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 0.3 0.2 0.8 GLONASS vs. GNSS 0.7 1.0 2.7 GPS vs. GLONASS 1.2 3.4

28 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: ~11’000 h

29 Validierungen Troposphäre (ZIM2)
Neu: Radiosonden-Daten als Vergleich in Europa über EUMETNET für Wissenschaft verfügbar (11 Kollokationsstationen für swipos Netz)

30 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 Kinematische Lösungen: Residuen von GPS vs. GNSS
Station San Bernardino, 7 Tage, 19‘000 Positionen North East Mehrdeutigkeiten aus post-processing übernommen

32 Kinematische Lösungen: Einfluss von GNS auf die RMS Werte
Verbesserung von allen Koordinatenkomponenten aller Stationen mit zusätzlichen GLONASS-Beobachtungen

33 Kinematische Lösungen: Verbesserung durch GLONASS Daten
Mittelwerte aus 7 Tagen, 24 Stationen: Nord Ost Höhe RMS GPS 7.3 mm 5.4 mm 12.4 mm RMS GNSS 6.0 mm 4.8 mm 10.8 mm Verbesserung 17 % 11 % 13 % 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 Netzzusammenführung swisstopo / Swissat
Stationsnetz

35 swipos Kundenwachstum
Inklusive der 2007 übernommenen Swissat Kunden

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

37 Zusammenfassung 28 GNSS-AGNES Stationen sind operationell und Daten sind integriert in Auswertezentrum (BSW 5.0+) 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 GNSS in Zukunft Galileo operationell 11-Jahres-Zyklus GLONASS in AGNES