Kurz gefasst
- GNSS allein liefert eine Position auf wenige Meter. RTK korrigiert sie in Echtzeit über Referenzstationen auf wenige Zentimeter.
- SAPOS ist der Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung. Der Dienst HEPS erreicht eine Genauigkeit unter 2 cm.
- In Berlin ist SAPOS nach Registrierung kostenfrei. In Brandenburg läuft der Zugang über die LGB.
- RTK funktioniert nur mit freier Sicht zum Himmel. In Innenräumen, Tiefgeschossen und engen Höfen braucht es Festpunkte.
- Das Koordinatensystem ist ETRS89/UTM, in Berlin und Brandenburg die Zone 33.
GNSS in drei Sätzen
GNSS steht für Global Navigation Satellite System und fasst die Satellitensysteme GPS, GLONASS, Galileo und BeiDou zusammen. Ein Empfänger misst die Laufzeit der Signale von mehreren Satelliten und berechnet daraus seine Position. Ohne Korrektur liegt die Genauigkeit bei wenigen Metern, weil die Signale auf dem Weg durch die Atmosphäre verzögert werden und die Satellitenbahnen nicht exakt bekannt sind.
Für die Navigation reicht das. Für die Baustellendokumentation nicht. Eine Punktwolke, die um 3 m verschoben ist, lässt sich nicht mit dem Plan vergleichen.
RTK: Korrektur in Echtzeit
RTK steht für Real Time Kinematic. Das Verfahren nutzt eine Referenzstation, deren Position genau bekannt ist. Die Station empfängt dieselben Satellitensignale wie der Empfänger auf der Baustelle. Sie berechnet, um wie viel die Signale gerade verfälscht sind, und sendet diese Korrektur an den Empfänger. Der Empfänger wendet sie an und kommt so auf eine Genauigkeit von wenigen Zentimetern.
Die Korrektur kommt über eine Datenverbindung, in der Regel Mobilfunk. Der Empfänger braucht also zwei Dinge: Satellitenempfang und eine Internetverbindung. Beides muss während der Aufnahme bestehen.
Der GreenValley LiGrip O2 hat laut Hersteller ein RTK-Modul. Es empfängt die Korrekturdaten und gibt der SLAM-Software für jeden Zeitpunkt eine korrigierte Position mit. Die Punktwolke erhält dadurch ihre absolute Lage im Koordinatensystem. Mehr zum Zusammenspiel von Bahnberechnung und Lagebezug lesen Sie im Beitrag SLAM verständlich erklärt.
SAPOS: der Dienst der Landesvermessung
Eine eigene Referenzstation aufzubauen ist aufwendig. Deshalb gibt es Korrekturdienste, die ein Netz von Referenzstationen betreiben und die Korrekturdaten bereitstellen. In Deutschland ist das SAPOS, der Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung. Betrieben wird er von den Vermessungsverwaltungen der Länder.
SAPOS bietet mehrere Dienste mit unterschiedlicher Genauigkeit. Für die Baustellendokumentation ist HEPS maßgeblich, der Hochpräzise Echtzeit-Positionierungs-Service. Er liefert eine Lagegenauigkeit unter 2 cm im Freien. Die Korrekturdaten werden über das Internet im Standardformat übertragen und vom RTK-Modul des Scanners verarbeitet.
Zwei Dinge sind für Berlin und Brandenburg wichtig:
| Land | Zugang | Kosten für HEPS |
|---|---|---|
| Berlin | Registrierung bei der Berliner Landesvermessung | nach Registrierung kostenfrei |
| Brandenburg | Registrierung bei der Landesvermessung und Geobasisinformation Brandenburg (LGB) | nach den Bedingungen der LGB |
Die Registrierung läuft über die jeweilige Landesvermessung. Sie erhalten Zugangsdaten, die in das Gerät oder die Feld-App eingetragen werden. Im Abo Plus ist der SAPOS-Anschluss enthalten und wird beim Einrichtungstermin eingerichtet.
Wo RTK nicht funktioniert
RTK braucht freie Sicht zu ausreichend vielen Satelliten. Diese Bedingung ist auf einer Baustelle nicht überall erfüllt.
Innenräume. Decken und Wände blocken die Signale. Im Gebäude gibt es keinen Satellitenempfang. Das gilt ab dem Moment, in dem die Decke über dem Geschoss geschlossen ist.
Tiefgeschosse und Baugruben. Unter der Erde ist kein Empfang. In einer Baugrube mit steilen Wänden ist der Himmelsausschnitt klein, und die Signale werden an den Wänden reflektiert. Die Position springt oder fällt aus.
Enge Höfe und Straßenschluchten. Zwischen hohen Gebäuden sieht der Empfänger nur einen Streifen Himmel. Reflexionen an Fassaden verfälschen die Messung. Die Genauigkeit sinkt auf Dezimeter oder schlechter.
Unter Kranen, Gerüsten und Bäumen. Alles, was zwischen Empfänger und Himmel liegt, dämpft oder blockiert die Signale.
Das Gerät zeigt den RTK-Status an. Solange die Lösung „fixed“ ist, liegt die Genauigkeit im Zentimeterbereich. Fällt sie auf „float“ oder auf eine Einzelpunktlösung, ist die Position deutlich ungenauer. Die SLAM-Software läuft weiter und baut die Punktwolke in sich stimmig auf. Nur der absolute Bezug wird in diesen Abschnitten unsicher.
Festpunkte als Ergänzung
Für alle Bereiche ohne verlässlichen Satellitenempfang setzen wir Festpunkte mit Zielmarken. ZELL Aufmaß misst sie mit dem Trimble SX12 ein, entweder im Baustellen-Koordinatensystem oder in ETRS89/UTM. Jeder Scan beginnt und endet an einem Festpunkt. In der Auswertung richten wir die Punktwolke an den Festpunkten aus und geben sie frei, wenn die Restabweichung höchstens 3 cm beträgt.
Beide Verfahren ergänzen sich. Im Freien liefert RTK die Lage fortlaufend. Im Gebäude übernehmen die Festpunkte. Wird die Baustelle vom Rohbau zum Ausbau, wandert der Schwerpunkt von RTK zu den Festpunkten. Damit beide zusammenpassen, messen wir die Festpunkte im Außenbereich mit GNSS und Totalstation in demselben System ein, in dem RTK arbeitet. Wie Festpunkte gesetzt und geprüft werden, steht im Beitrag Festpunkte: warum Stichtage nur so vergleichbar sind.
Eine Aufnahme kann beides kombinieren. Sie beginnen im Freien mit RTK, gehen in das Gebäude, passieren Festpunkte und kommen wieder heraus. Die Software nutzt RTK, wo es verfügbar ist, und die Festpunkte für den Rest.
ETRS89/UTM Zone 33
SAPOS liefert Koordinaten im amtlichen Lagebezugssystem. Das ist in Deutschland ETRS89, das Europäische Terrestrische Referenzsystem 1989, mit der UTM-Abbildung. Deutschland liegt in den UTM-Zonen 32 und 33. Berlin und Brandenburg gehören zur Zone 33.
Was bedeutet das für Sie? Pläne der Vermessungsverwaltung, Lagepläne von Öffentlich bestellten Vermessungsingenieuren und viele Planungsgrundlagen liegen bereits in ETRS89/UTM Zone 33 vor. Eine Punktwolke im selben System passt ohne Umrechnung dazu. Ost- und Nordwert sind in Metern angegeben, die Höhe im amtlichen Höhensystem.
Zwei Hinweise aus der Praxis. Erstens: UTM-Koordinaten enthalten eine Maßstabsverzerrung, die je Kilometer im Dezimeterbereich liegt. Für die Dokumentation eines Gebäudes spielt das keine Rolle. Für Streckenmessungen über große Entfernungen in UTM-Koordinaten schon. Zweitens: Ein Baustellen-Koordinatensystem ist oft praktischer, weil die Koordinaten kurz sind und die Achsen zum Gebäude passen. Beide Varianten sind möglich. Welche gewählt wird, legen wir beim Einrichtungstermin fest und dokumentieren es.
Die technischen Einzelheiten zu Gerät und RTK-Modul stehen unter Gerät und Genauigkeit.
Was das für Ihre Baustelle bedeutet
Im Freien und auf dem Rohbau liefert RTK über SAPOS die absolute Lage ohne Zusatzaufwand. Sobald die Decke geschlossen ist, übernehmen Festpunkte. Beide Verfahren bringen die Punktwolke in das Koordinatensystem Ihrer Pläne.
Im Baustellen-Abo Plus ist der SAPOS-Anschluss enthalten. Für den dokumentierten Baufortschritt über Monate ist die Kombination aus RTK und Festpunkten der Normalfall: außen Satelliten, innen Zielmarken, alles in einem System.