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S. Heuböck:
"Grenzen und Anwendbarkeit der Positionsbestimmung mittels HS-GPS im Wald";
Supervisor: G. Retscher; E120-5, 2014; final examination: 2014-06-02.

Current high sensitive receivers (HS-GPS) achieve high precision or high availibility. These receivers can reach less than one metre accuracy under regular conditions or under bad visibility conditions, like urban valleys or forests, worse accuracy. Unfortunatetly, in forests the theoretical modell, assuming the signals have gone the direct path from the satellite to the receiver, does not satisfy the real situation, where the canopy influences the signals and their propagation. So the receiver can not reach the same precision as in line of sight situations. This study investigates the quality of HS-GPS receivers for navigation tasks and the posibilities of single frequency baseline measurements to a virtual reference station.
A test area was selected in the west of Vienna in the Wienerwald which is a mixed forest. In the test area ten survey points were established in miscellaneous forests parts. Static measurements over a period of 24 hours were performed at each survey point three times with different states of foliation. The data was logged as raw data and was analysed in post processing by the receiverīs software for codesolutions and a surveying software for baseline measurements. The results were compared to the conventional surveyed coordinates and analysed according to the type of forest and season.
The availability of current HS-GPS-receivers is high in the forest areas as hardly any drop outs were dedected. For the code measurements the mean horizontal deviations range from a couple decimetres up to two metres with a standard deviation of about eight metres depending on type of forest and season.The standard deviation can be reduced to three metres by static measurement. Analysing the baseline measurements a large number of outliers is eye-catching so that least-square method fails. A median of less than half a metre and an inner quartile range of about five metres shows the possibilities of differential measurements in forests. The analyses of the raw data indicates that up to 50 % of the satellite observations are affected by a loss of lock of the ambiguities of the carrier phase solution.

Moderne High-Sensitive-GPS-Empfänger (HS-GPS) erreichen durch die Entwicklung von schnelleren Prozessoren und neuen Signalbearbeitungstechniken im Codeverfahren entweder eine Genauigkeit unter einem Meter oder eine hohe Verfügbarkeit in Gebäuden, Häuserschluchten und Wäldern. Die Varianz zwischen Genauigkeit und Verfügbarkeit kann jedoch zu Missverständnissen führen. Die Situation bei der Positionsbestimmung im Wald genügt nur bedingt dem mathematischen Modell, da die empfangenen Satellitensignale nicht unbeeinflusst zum Empfänger gekommen sind, und die Messung an Qualität verliert. In dieser Arbeit wird die Messsituation HS-GPS-Messung im Wald näher untersucht, die Qualität der Codelösungen eines klassischen Navigationsempfängers bestimmt, sowie die Möglichkeiten einer Einfrequenz-Basislinienmessung zu einer virtuellen Referenzstation beschrieben.
In einem Mischwald rund 20 Kilometer westlich von Wien wurden zehn koordinativ bekannte Messpunkte jeweils 24 Stunden lang zu drei verschiedenen Vegetationszeitpunkten mit einem HS-GPS-Empfänger gemessen und die Rohdaten gespeichert. Bei der Analyse wurden aus diesen einerseits mit der empfängereigenen Software Codelösungen berechnet und andererseits mit einem Vermessungsprogramm Basislinien zu einer virtuellen Referenzstation gerechnet. Alle Ergebnisse wurden mit den absoluten Koordinaten der jeweiligen Messpunkte verglichen und die Ergebnisse nach der Art des Waldes und der Saison getrennt analysiert.
Moderne HS-GPS-Empfänger bewiesen im Wald eine hohe Verfügbarkeit. Die mittleren Punktlagefehler liegen zwischen einem Dezimeter und zwei Metern bei rund acht Metern Standardabweichung abhängig von Waldart und Jahreszeit. Durch statische Messungen konnte die Standardabweichung auf drei Meter gesenkt werden. Die Analyse der Basislinienmessungen zeigte jedoch, dass eine große Anzahl der Messungen grobe Fehler aufwiesen. Die Analyse der Rohdaten ergab, dass bis zu 50 % der einzelnen Satellitenbeobachtungen im Wald von einem Verlust der Lösung der Mehrdeutigkeiten betroffen waren. Der Median von unter einem halben Meter und ein Quartilabstand von weniger als fünf Metern belegte allerdings, dass sich mit differentiellen Methoden die Qualität der Positionsbestimmung im Wald noch steigern lässt.

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