Jeder GNSS-Empfänger muss die Entfernung zwischen ihm und den Satelliten über ihm schätzen. Die Qualität dieser Distanzmessungen bestimmt letztendlich die Genauigkeit der berechneten Position.

Professionelle GNSS-Empfänger nutzen zwei unterschiedliche Beobachtungsmethoden:Pseudorange-MessungenUndTrägerphasenmessungen. Obwohl beide unverzichtbar sind, dienen sie unterschiedlichen Zwecken und bieten sehr unterschiedliche Präzisionsniveaus.

Pseudorange ist die Messmethode, die von den meisten Navigationsgeräten verwendet wird, darunter Smartphones, Fahrzeugnavigationssysteme und Freizeit-GPS-Geräte.

Der Empfänger berechnet die Laufzeit eines Satellitensignals und multipliziert sie mit der Lichtgeschwindigkeit, um die Entfernung zwischen dem Satelliten und dem Empfänger abzuschätzen.

Diese Methode hat mehrere Vorteile:

• Schnelle Initialisierung
• Zuverlässig unter den meisten Bedingungen
• Geeignet für Echtzeitnavigation

Allerdings führen selbst sehr kleine Zeitfehler zu spürbaren Positionierungsfehlern am Boden. Infolgedessen liefert die eigenständige Pseudobereichspositionierung typischerweise eine horizontale Genauigkeit im Bereich von3 bis 10 Meter, abhängig von der Sichtbarkeit des Satelliten und den Umgebungsbedingungen.

Für Anwendungen wie Fahrzeugnavigation, Freizeitaktivitäten im Freien oder Flottenverfolgung ist dieser Genauigkeitsgrad mehr als ausreichend. Für Ingenieurvermessungen oder Baupläne reicht es jedoch bei weitem nicht aus.

RTK-Vermessungen basieren auf einer weitaus präziseren Beobachtung, die als bekannt istTrägerphasenmessung.

Anstatt nur die Laufzeit des Satellitensignals zu messen, verfolgt der Empfänger die Phase der Trägerwelle selbst. Da die Wellenlänge des GNSS-Trägersignals nur wenige Zentimeter beträgt, können Positionsänderungen mit einer Empfindlichkeit im Millimeterbereich erfasst werden.

Die Herausforderung besteht darin, dass der Empfänger zunächst nicht weiß, wie viele vollständige Trägerwellenzyklen zwischen Satellit und Antenne vorhanden sind. Dieser unbekannte Wert wird als bezeichnetGanzzahlige Mehrdeutigkeit.

Die Lösung dieser Unklarheiten ist der Schlüssel zur RTK-Positionierung. Sobald der Empfänger die ganzzahligen Mehrdeutigkeiten erfolgreich behoben hat, kann er kontinuierlich Positionen mit zentimetergenauer Genauigkeit berechnen.

Aus diesem Grund überwachen professionelle Gutachter stets den Status des Empfängers. AFIX-Lösungzeigt an, dass Mehrdeutigkeiten behoben wurden und der Empfänger mit voller RTK-Genauigkeit arbeitet, während aFLOAT-Lösungbedeutet, dass die Mehrdeutigkeiten noch geschätzt werden und die Positionierungsgenauigkeit geringer ist.

Der größte Unterschied zwischen herkömmlicher GNSS-Ortung und RTK ist nicht das Satellitensystem selbst – beide nutzen die gleichen Satelliten. Der Unterschied liegt darin, wie Positionierungsfehler korrigiert werden.

RTK stellt einen zweiten Empfänger vor, den sogenanntenBasisstation, die über einem Punkt mit genau bekannten Koordinaten installiert wird.

Da die Basisstation ihren genauen Standort bereits kennt, kann sie ihre berechnete Position mit ihren wahren Koordinaten vergleichen. Der Unterschied zwischen beiden stellt die kombinierte Wirkung von Satellitenorbitfehlern, atmosphärischen Verzögerungen, Uhrenversätzen und anderen häufigen Fehlerquellen dar.

Diese Korrekturwerte werden dann an den Feldempfänger übermittelt, der üblicherweise als „Feldempfänger“ bezeichnet wirdRover, in Echtzeit.

Abhängig vom Projekt können Korrekturdaten geliefert werden über:

• Integriertes UHF-Radio
• NTRIP über ein Mobilfunknetz
• Lokale CORS-Dienste (Continuously Operating Reference Station).

Da sowohl die Basisstation als auch der Rover fast zur gleichen Zeit nahezu dieselben Satelliten beobachten, wirken sich die häufigsten Fehler gleichermaßen auf beide Empfänger aus. Durch die Anwendung der Korrekturdaten kann der Rover die meisten dieser Fehler beseitigen und eine weitaus genauere Position berechnen.

Dieser differenzielle Korrekturprozess ermöglicht es RTK, in Echtzeit konsistent eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu erreichen.

Obwohl die RTK-Positionierung fortschrittliche mathematische Modelle erfordert, ist der Arbeitsablauf vor Ort unkompliziert und kann innerhalb von Minuten abgeschlossen werden.

Die Vermessung beginnt mit der Platzierung eines Basisempfängers über einem bekannten Kontrollpunkt oder der Verbindung mit einem vorhandenen CORS-Netzwerk. Die Basis beobachtet kontinuierlich Satellitensignale und berechnet Echtzeit-Korrekturinformationen.

Korrekturmeldungen werden entweder über UHF-Funk oder über eine Internetverbindung über NTRIP an den Rover gesendet.

Die Kommunikationsmethode hängt von der Projektumgebung ab. Auf abgelegenen Baustellen oder in Gebieten ohne zuverlässige Mobilfunkabdeckung wird häufig die Funkkommunikation bevorzugt, während NTRIP in städtischen Regionen, die über permanente Referenzstationsnetze versorgt werden, weit verbreitet ist.

Der Rover beginnt mit der Verfolgung von Satelliten und empfängt gleichzeitig Korrekturdaten von der Basis.

Moderne Mehrfrequenzempfänger können unter günstigen Satellitenbedingungen oft innerhalb weniger Sekunden eine feste RTK-Lösung erreichen.

Sobald der Empfänger eine FIX-Lösung erreicht, können Vermessungsingenieure mit der zuverlässigen Messung von Kontrollpunkten, Grundstücksgrenzen, topografischen Merkmalen oder Bauabsteckungspunkten beginnen.

Während der gesamten Vermessung aktualisiert der Empfänger seine Koordinaten kontinuierlich in Echtzeit, sodass die Feldteams ohne langwierige Nachbearbeitung effizient arbeiten können.

Die tatsächliche RTK-Leistung hängt von der Satellitengeometrie, der Basisentfernung, den Umgebungsbedingungen und der Kommunikationsqualität ab. Unter normalen Vermessungsbedingungen erreichen professionelle RTK-GNSS-Empfänger typischerweise Folgendes:

Aufgrund dieser Leistungsniveaus eignet sich RTK für Projekte, bei denen bereits ein Fehler von wenigen Zentimetern zu kostspieligen Nacharbeiten oder Bauverzögerungen führen kann.

Es ist wichtig zu beachten, dass veröffentlichte Spezifikationen günstige Beobachtungsbedingungen voraussetzen. Dichte Baumkronen, starke Mehrwegeausbreitung, schlechte Satellitengeometrie oder instabile Korrekturverbindungen können die Leistung vorübergehend beeinträchtigen. Erfahrene Gutachter überprüfen routinemäßig den FIX-Status und überwachen Qualitätsindikatoren wie PDOP, bevor sie kritische Messungen aufzeichnen.