HIGGINS -

• Velocity while surveying:
  about 60 km/h (40 mph)
• Capacity:
  2 kilometers highway with 3 lanes in each direction per hour
• Accuracies (1s):
  2 cm relative (3-D);
  3 cm absolute (3-D) for the entire project area
  
  
  

System Views Achievable Accuracies

Vor dem eigentlichen Beginn einer HIGGINS-Messung steht zunächst einmal die relativ umfangreiche Vorbereitungsphase. Neben einer Erkundung des Meßgebietes, welche die Grundlagen einer genauen Planung der Messung nach Kapitel 5.4 liefert, erfolgt in dieser Phase der Einbau aller Geräte in das Fahrzeug mit der erforderlichen Verkabelung, die Bestimmung der räumlichen Synchronisation nach Kapitel 4.5.1 und ein Systemcheck. Eine ausführliche Beschreibung des Einbaus der Geräte und der Verkabelung, allerdings noch für das System der zweiten Genration, findet sich in (Karch, 1997). Hieraus läßt sich auch der zeitliche Aufwand von ca. 2-3 Stunden abschätzen.

Die Messung selbst beginnt stets mit dem Alignment des INS. Die Dauer des Alignments richtet sich in erster Linie danach, ob sich das System selbst in vollkommener Ruhe befindet oder aber ob störende Einflüsse vorhanden sind, wie z.B. vorbeifahrende Fahrzeuge beim Alignment auf dem Standstreifen einer Autobahn. Das Alignment dauert erfahrungsgemäß zwischen 10 und 25 Minuten. In dieser Zeit wird der Laserentfernungsmesser auf Betriebstemperatur gebracht und mindestens fünf Minuten vor dem absehbaren Ende des Alignments beginnt die Datenaufzeichnung der GPS- und GLONASS-Empfänger. Dies ist zur Berechnung einer genauen Ausgangsposition unerläßlich. Es hat sich außerdem als sinnvoll herausgestellt, mehrere Messungen desselben Teilstücks von derselben Position aus zu beginnen, um z.B. durch eine veränderte Satellitenkonstellation hervorgerufene, geringfügige Einflüsse auf die Position zu bestimmen. Die Aufzeichnung der GPS/GLONASS-Beobachtungen sollte mindestens mit 1 Hz erfolgen, um eine ausreichende Stützung bei der integrierten Berechnung zu erzielen. Die Markierung diskreter Zeitpunkte im GPS/GLONASS-Datenstrom, so auch das Ende des Alignments, erfolgt über Zeitmarken, sog. Events, welche die Zuordnung von Positionen zu diesen Zeiten ermöglichen.

Anschließend beginnt die eigentliche Messung der Fahrbahnoberfläche. Hierbei werden am Anfang und am Ende der Messung einer Fahrspur ZUPTs von ca. 30-60 Sekunden Dauer durchgeführt. Diese ZUPTs sind auch gleichzeitig als Koordinaten-Updates zu verwenden, da hier stets ein Halt über derselben Markierung erfolgt. Zusätzlich zu den WGS-84 Koordinaten dieser ZUPT/CUPT-Markierungen liegen für diese Punkte Höhen im Höhensystem der Autobahn vor. Diese werden dazu verwendet, die ellipsoidischen Höhen einer HIGGINS-Messung in die Gebrauchshöhen vor Ort zu übertragen. Sind weitere Höhenpunkte entlang der Strecke vorhanden, so empfiehlt es sich, diese ebenfalls anzufahren und zu beobachten. Ein Beispiel zur Höhenberechnung in einem Gebiet, in welchem das Ellipsoid gegenüber dem Geoid nicht nur einen absoluten Versatz und linearen Trend, sondern zusätzlich auch einen nicht-linearen Trend aufweist, findet sich in Kapitel 6.2.2. Nach der Beendigung des ZUPTs zu Anfang eines Streifens wird die Strecke mit einer Geschwindigkeit von ca. 60 km/h abgefahren, um keine wesentliche Verkehrsstauung zu verursachen. Während der Fahrt bis zum ZUPT am Ende des Streifens können beliebig viele Events gesetzt werden, z.B. vor und nach Brücken oder aber der Überquerung besonderer, separat zu erfassender Bodenpunkte. Zusätzlich ist es bei Fahrten auf dem Standstreifen möglich, einzelne Stops einzulegen. Diese Stops sind u.a. dann erforderlich, wenn die topographischen Verhältnisse entlang der Strecke einen schnellen Wiederempfang der Satellitensignale nach einem Abriß, z.B. unter einer Brücke, nicht zulassen. Auch zur genauen Messung diskreter Punkte ist eine Stop denkbar, wie auch zur generellen Erhöhung der Verfügbarkeit von GNSS-Positionen. Aufgrund der kurzen seitlichen Entfernung zu Bewuchs oder Bebauung ist eine Messung des Standstreifens, falls vorhanden, wegen der problematischen Empfangssituation der Satellitensignale besonders kritisch. Beendet wird die Messung eines Streifens mit einem kombinierten ZUPT/CUPT über der Markierung am Ende der Strecke. Anschließend erfolgt eine Messung in die andere Fahrtrichtung oder aber auch lediglich die Rückfahrt zum Beginn der Meßstrecke.

Die Dauer eines Meßprojektes ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Zum einen spielt die Größe des Meßgebietes und die Anzahl der zu messenden Streifen eine Rolle. Je größer das Meßgebiet und je höher die Zahl der Streifen, desto länger dauert die Messung. Auch erhöht sich die Meßdauer durch zahlreiche Stops während der Messung. Ein anderes Kriterium ist z.B. durch den verfügbaren Speicherplatz für die Beobachtungsdaten gegeben. Ist er erschöpft, so muß eine kurze Unterbrechung zur Übertragung und Sicherung der Meßdaten erfolgen. Für das aktuelle HIGGINS-System steht Speicherplatz für ca. 2-3 Stunden ununterbrochener Messung zur Verfügung. Dieser ist abhängig von den verwendeten Meßsensoren und deren Speicherkapazität und wird bei HIGGINS durch den internen Speicher der GPS-Empfänger begrenzt. Äußere Einflüsse, wie z.B. die momentane Verkehrsdichte oder die Witterungsverhältnisse, spielen selbstverständlich ebenfalls eine Rolle.

Die Ausdehnung des Meßgebietes sollte dabei pro Referenzstation 20-25 km nicht überschreiten, damit der Abstand zwischen Meßsystem und den GNSS-Referenzstationen innerhalb von 15 km bleibt. Ist es erforderlich, einen größeren Abschnitt zu vermessen, so muß er entweder in mehrere kleinere Abschnitte unterteilt werden, die nacheinander gemessen werden, oder aber es sind mehrere Referenzstationen zu verwenden. Beides kann problemlos durchgeführt werden, allerdings ist mit Rücksicht auf die Effizienz der Meßmethode in der Regel die Mehr-Stationen-Lösung zu bevorzugen. Diese Lösung hat auch den Vorteil, daß in den möglicherweise kritischen Grenzbereichen eine Überschneidung zweier Referenzstationen vorliegt und somit die Redundanz erhöht wird.