Heft 1/2019

Kurzfassung
Verglichen mit der Punktaufnahme mittels Theodolit oder Tachymeter stehen die sogenten modernen Raumtechniken wie SLR, VLBI, GNSS und DORIS den Geodäten erst vergleichsweise kurz zur Verfügung. Unter diesen Techniken hat vor allem die satellitengestützte Punkt- und Zeitbestimmung mittels GPS/GLONASS nicht nur die geodätischen Aufnahmeverfahren revolutioniert, sondern inzwischen alle Bereiche unseres täglichen Lebens erfasst. In jüngster Zeit konnte zudem durch Modernisierung bestehender und dem Aufbau neuer globaler Satellitennavigationssysteme (Galileo, Beidou) die Zahl der unterstützten Applikationen weiter gesteigert werden. Moderne High-end als auch Low-end Sensoren unterstützen den Empfang von zumindest zwei Systemen und in diesem Sinne ist heute auch der Begriff der GNSS-Positionierung (anstelle GPS) mehr als gerechtfertigt. Der vorliegende Artikel basiert auf den Vortragsunterlagen des Autors zur Verleihung der Friedrich-Hopfner Medaille im Oktober 2018. Er soll einerseits die heute von GNSS gebotenen Möglichkeiten zur Positionierung und des Geomonitorings mittels GNSS an Hand weniger Beispiele beleuchten und damit auch die rasante Entwicklung verglichen mit den Anfängen von GPS vor ca. 30 Jahren dokumentieren. Im Anschluss soll ein Ausblick auf die absehbaren GNSS-Entwicklungen, aber auch Risiken im kommenden Jahrzehnt gewagt werden. Darauf aufbauend werden mögliche weitere Applikationen, die noch vor wenigen Jahren undenkbar erschienen, diskutiert.

Abstract
In contrast to long time established point positioning methods by means of theodolites and tachymeters the so-called modern space techniques like SLR, VLBI, GNSS and DORIS are available for a comparatively short time. Within the space techniques especially the GPS/GLONASS based point-positioning and time determination has revolutionized not only geodesy but all domains of daily live. Recently, the modernization of existing satellite navigation systems as well as the built-up of new systems like Galileo and Beidou have increased the number of supported applications dramatically. Modern high-end GNSS sensors are able to track at least two or even more systems at various frequencies. This manuscript is based on the author‘s presentation slides commemorating the Friedrich Hopfner Award in October 2018. The manuscript shall discuss by means of a few examples the potential of current GNSS in terms of positioning and geomonitoring and will also briefly highlight the rapid development of this technique over the past 30 years. Subsequently, a forecast on medium-term GNSS developments and also risks shall be dared. Finally, feasible GNSS applications, which seemed to be impossible even a few years ago, shall be listed.

Kurzfassung
Die Totalstationen verschiedener Hersteller sind heutzutage üblicherweise mit zusätzlichen Kameras ausgestattet. Allerdings werden die Kameras dieser Videototalstationen - im Englischen hat sich der Begriff image-assisted total station (IATS) etabliert - durch die verfügbare Instrumentensoftware hauptsächlich zu Dokumentationszwecken und zur Benutzerinteraktion verwendet. In diesem Artikel wird gezeigt, dass sich die Kameras auch als Sensoren für unterschiedliche Vermessungsanwendungen nutzen lassen. So stellt eine IATS bei Deformationsmessungen ein völlig kontaktloses Messsystem dar. Anstatt der herkömmlichen Messung zu Prismen werden hier natürliche Strukturen am überwachten Objekt als Ziele verwendet, welche mithilfe der Bilddaten automatisch detektiert werden können. Die Videodaten einer IATS bieten eine Möglichkeit, die bei Deformationsmessungen oft störende zeitliche Veränderung des vertikalen Refraktionswinkels abzuschätzen. In kleinräumigen geodätischen Netzen, wie sie im Bereich der Industrievermessung vorliegen, können durch IATS-Messungen die 3D Koordinaten von einfachen Zielmarken mit einer Genauigkeit von wenigen 0.01 mm bestimmt werden. Außerdem können die Videodaten einer IATS zur Verbesserung der prismenbasierten Zielverfolgung beitragen.

Abstract
Today, the total stations of different manufacturers are usually equipped with additional cameras. However, with the given software the cameras of these image-assisted total stations (IATS) are primarily used for documentation purposes and user interaction. This article shows that the cameras can also serve as sensors for different measurement applications. In deformation monitoring, an IATS can be used as a fully contactless measurement system. Instead of conventional measurements to retroreflective prisms, natural structures of the monitored object are used as targets which are detected automatically by means of image processing. The IATS’s video data can be utilized to assess temporal changes in the vertical refraction angle which often biases the results of deformation measurements. In small-scale geodetic networks, as present in industrial measurement, an IATS can be used to determine the 3D coordinates of simple target markings with an accuracy of a few 0.01 mm. The video data of an IATS can also contribute to the improvement of the conventional object tracking based on retroreflective prims.

Kurzfassung
WLAN Fingerprinting hat sich zu einem populären Verfahren für die Indoor-Positionierung mit Smartphones entwickelt, wobei vorerst Signalstärken der umliegenden Access Points (APs) an Referenzpunkten in der Regel statisch eingemessen werden. In der Folge wird daraus eine sogente Radio Map aus den Messungen der Fingerprinting-Trainingsphase erzeugt, mit der anschließend die aktuellen Messungen in der Online-Phase verglichen werden und so die Nutzerposition bestimmt werden kann. In dieser Arbeit wird auf statische Trainingsmessungen zur Gänze verzichtet. Kinematische Messungen stellen eine wesentlich größere Herausforderung dar als die üblichen statischen bzw. Messungen im Stop-and-Go Modus. Im Rahmen dieser Studie wurden die WLAN-Signalstärken mit drei unterschiedlichen Smartphones kinematisch entlang von zwei Trajektorien, die vor den Eingängen eines Bürogebäude starten und durch das Erdgeschoß führen und im Hof des Gebäudes enden, gemessen. Es zeigte sich, dass je nach verwendetem Smartphone die Ergebnisse stark variieren können, was im Wesentlichen auf die Dauer eines WLAN-Scans zurückzuführen ist. Diese Dauer hängt von der Anzahl der empfangbaren APs ab und war für die einzelnen Smartphones unterschiedlich. Die Ergebnisse der Positionsbestimmung ergaben Abweichungen von der wahren Position von rund 2 bis 5 m, was nur geringfügig schlechter als bei statischen Trainingsmessungen ist. Der große Vorteil ist aber, dass die Trainingsphase wesentlich kürzer ausfällt und kontinuierliches Systemtraining ausgeführt werden kann.

Abstract
Wi-Fi fingerprinting has developed into a popular method for indoor positioning with smartphones, whereby signal strengths (i.e., Received Signal Strength Indicator RSSI) of the surrounding Access Points (APs) are usually measured statically at reference points for the time being. Subsequently, a so-called radio map is generated from the measurements of the fingerprinting training phase, with which the current measurements in the online phase can then be compared and the user’s position determined. In this work, static training measurements are completely not foreseen. Kinematic measurements pose a much greater challenge than the usual static or stop-and-go measurements. In this study, the Wi-Fi RSSI were measured with three different smartphones kinematically along two trajectories that start in front of the entrances of an office building leading through the ground floor and ending in the courtyard of the building. It turned out that the results can vary significantly depending on the smartphone used, which is mainly caused by the duration of a single Wi-Fi scan. This scan duration depends on the number of visible APs which was different for the individual smartphones. The results of the position determination showed deviations from the ground truth of about 2 to 5 m, which is only slightly worse than with static training measurements. The big advantage is that the training phase is much shorter and continuous system training can be performed.

Kurzfassung
Bezugnehmend auf unsere Publikation in [1] und den zahlreichen Reaktionen wollen wir hier ergänzend noch eine jener Fragen ansprechen, welche am häufigsten gestellt wurde und auch am kontroversiellsten diskutiert wird, nämlich: wie soll man mit Restklaffungen umgehen? Grundsätzlich sind drei Möglichkeiten im Umgang mit diesen vorstellbar, die sich jedoch sehr unterschiedlich auf die Ergebnisse auswirken können, vor allem in Hinblick auf deren Nachhaltigkeit. Es wird daher versucht die Vielzahl der vorgebrachten Vorschläge und Argumente so zusammenzufassen, dass sie für die Praktikerin / den Praktiker eine Entscheidungshilfe darstellen, zum Zwecke der besseren Orientierung im konkreten Anlassfall.

Abstract
Due to numerous responses with respect to our publication [1] concerning the fundamental and controversial question on the use of interpolation of residuals, we want to summarise the responded proposals and arguments to support the surveyors in their daily cadastre work. Basically three methods on interpolation of residuals are feasible, with different influences on the results of the transformation process itself and with respect to sustainable use of these results in future reconstruction work of boundaries in cadastral surveys.