Zentimeter.

Eine Befliegung mit RTK und Anschluss an den amtlichen Bezugsrahmen liefert Punkte, die zwei bis drei Zentimeter neben ihrer wahren Lage liegen. Das ist kein Marketingwert, sondern das, was am Ende der Kette übrig bleibt: Der Empfänger schafft einen Zentimeter, der Korrekturdienst bringt ein bis zwei mit, die Bildauswertung legt noch etwas drauf. Genau deshalb steht auf unserer Vermessungsseite nicht ein Zentimeter, obwohl das Datenblatt der Drohne das hergäbe.

Der Sprung dorthin ist gewaltig. Ohne Korrekturdaten liegt dieselbe Drohne ein bis drei Meter daneben, in der Höhe noch deutlich mehr. Die folgende Leiter zeigt die Größenordnungen auf einer logarithmischen Skala, sonst wäre der linke Teil nicht mehr zu sehen.

Ein Satellitenempfänger misst Laufzeiten. Alles, was das Signal auf dem Weg von rund zwanzigtausend Kilometern Höhe bis zur Antenne verzögert, wird zu einem Streckenfehler. Der größte Anteil entsteht in der Ionosphäre, dazu kommen die Troposphäre und die Abweichungen von Bahn und Uhr der Satelliten selbst.

Diese Fehler haben eine nützliche Eigenschaft: Zwei Empfänger, die nah beieinander stehen, sehen praktisch denselben Fehler. Genau dort setzt RTK an. Was übrig bleibt, sind die Störungen, die nur an einem Ort entstehen und sich deshalb nicht wegrechnen lassen.

Ein einfacher Empfänger wertet den aufmodulierten Code aus, dessen Struktur rund dreihundert Meter lang ist. Auf ein Prozent genau gemessen sind das immer noch drei Meter. RTK misst stattdessen die Trägerwelle selbst, und die ist nur etwa neunzehn Zentimeter lang. Ein Prozent davon sind zwei Millimeter.

Der Preis dafür: Die Welle sieht überall gleich aus, der Empfänger weiß also zunächst nicht, die wievielte er gerade misst. Diese Mehrdeutigkeit aufzulösen ist der eigentliche Rechenaufwand, und sein Ergebnis heißt Fix. Vorher, im Float-Zustand, liegt man im Dezimeterbereich. Ein Float-Ergebnis ist kein RTK-Ergebnis, auch wenn beide dasselbe Kürzel im Display zeigen.

Woher die Korrekturdaten kommen

In Bayern kommt die Korrektur von SAPOS, dem Satellitenpositionierungsdienst der Landesvermessung. Der Dienst HEPS liefert die Daten flächendeckend über das Mobilfunknetz im NTRIP-Verfahren und gibt eine Genauigkeit von ein bis zwei Zentimetern in der Lage und zwei bis drei Zentimetern in der Höhe an. Das Ergebnis liegt damit direkt im amtlichen Bezugsrahmen ETRS89, ohne dass hinterher irgendetwas verschoben werden muss.

Das ist der Unterschied zu einer eigenen Basisstation. Die liefert relativ genauso gute Ergebnisse, aber nur relativ zu sich selbst. Steht die Basis auf einem beliebigen Punkt, hängt das ganze Projekt an dieser einen unbekannten Position. Für einen Soll-Ist-Vergleich zwischen zwei Terminen reicht das. Sobald Planungsdaten dazukommen, reicht es nicht mehr.

Das „plus 1 ppm“ im Datenblatt

Jede RTK-Angabe hat zwei Teile. Der feste Anteil ist die Grundgenauigkeit, der Anteil in ppm wächst mit der Entfernung zur Referenz, weil die Atmosphäre über zehn Kilometer eben doch nicht mehr identisch ist. Ein ppm bedeutet einen Millimeter je Kilometer. Bei einer Vernetzungslösung wie SAPOS wird eine virtuelle Referenzstation in unmittelbarer Nähe gerechnet, der Term bleibt deshalb klein. Bei einer eigenen Basis zwanzig Kilometer weiter kommen zwei Zentimeter dazu, und die stehen in keinem Angebot.

RTK bestimmt die Position des Antennenphasenzentrums, irgendwo oben auf der Drohne. Gebraucht wird die Position des Kameraprojektionszentrums, ein Stück weiter unten und je nach Gimbal-Stellung auch seitlich versetzt. Dieser Versatz heißt Hebelarm und beträgt bei einer kompakten Maschine wenige Zentimeter.

Wenige Zentimeter sind bei einem Ziel von zwei Zentimetern kein Detail, sondern der ganze Fehler. Hersteller hinterlegen den Hebelarm deshalb ab Werk und verrechnen ihn, bevor die Koordinate ins Bild geschrieben wird. Zweite Fehlerquelle im selben Zusammenhang ist der Zeitstempel: Bei acht Metern pro Sekunde verschiebt eine Millisekunde Versatz zwischen Auslösung und Positionsmessung das Bild um acht Millimeter.

In Angeboten steht meistens eine einzige Zahl, gemeint sind aber drei verschiedene Dinge. Absolute Genauigkeit ist die Abweichung von der wahren Lage im amtlichen System. Relative Genauigkeit ist die Abweichung zwischen zwei Punkten desselben Datensatzes, also die Maßhaltigkeit innerhalb des Modells. Wiederholgenauigkeit ist die Abweichung zwischen zwei Befliegungen desselben Objekts.

Welche der drei Zahlen zählt, hängt vom Zweck ab. Für eine Massenermittlung zwischen zwei Terminen ist die Wiederholgenauigkeit entscheidend und die absolute fast egal. Für ein Modell, das in eine Planung eingehängt wird, ist es genau umgekehrt.

Beides sind im Gelände eingemessene Punkte, und genau deshalb werden sie ständig verwechselt. Der Unterschied liegt nicht in der Messung, sondern darin, was die Software danach mit ihnen macht.

Zweitens gilt für Passpunkte eine harte Obergrenze: Das Ergebnis wird nie besser als die Punkte, mit denen es gelagert wird. Ein Passpunktfeld, das mit einem Handgerät auf einen halben Meter eingemessen wurde, macht aus einer RTK-Befliegung ein Halbmeter-Produkt.

Wo die Punkte hingehören

Zwei Geräte, zwei Aufgaben. Die DJI Matrice 4T fliegt mit integriertem RTK und schreibt jedem Bild eine Position ins Protokoll. Der Emlid Reach RX2 steht am Boden und misst die Punkte, die entweder das Modell lagern oder es hinterher prüfen. Beide hängen am selben SAPOS-Dienst, arbeiten also im selben Bezugsrahmen. Das klingt selbstverständlich und ist der häufigste Fehler in gemischten Aufbauten.

Der RX2 hat eine Neigungskompensation, der Stab muss also nicht eingelotet werden. Emlid gibt dafür einen Zuschlag von zwei Millimetern plus 0,3 Millimeter je Grad Neigung an. Bei zwanzig Grad sind das acht Millimeter zusätzlich. Für einen Kontrollpunkt, der gegen ein Zwei-Zentimeter-Ziel prüft, ist das vertretbar. Für einen Passpunkt, an dem das ganze Modell hängt, wird trotzdem eingelotet.

Wann was zum Einsatz kommt

Die Aufteilung entscheidet sich nach dem Zweck der Daten, nicht nach der Flächengröße.

Alle bisherigen Zahlen zeigen dasselbe Muster: Die Höhe ist rund anderthalb bis zweimal so ungenau wie die Lage. Das liegt an der Geometrie. Satelliten stehen über dem Empfänger, nie darunter, und diese einseitige Verteilung schwächt die vertikale Komponente grundsätzlich.

Dazu kommt ein zweites Problem, das mit dem Empfänger nichts zu tun hat. Satelliten liefern ellipsoidische Höhen, also den Abstand zu einer glatten Rechenfläche. Gebraucht werden Normalhöhen über Normalhöhennull, und die beziehen sich auf das Schwerefeld der Erde. Zwischen beiden liegen in Deutschland rund fünfundvierzig Meter, und der Betrag ändert sich von Ort zu Ort.

Die Umrechnung leistet ein Quasigeoidmodell. In Deutschland ist das GCG2016, das die ellipsoidischen ETRS89-Höhen in das amtliche Höhensystem DHHN2016 überführt. Das BKG gibt die Genauigkeit des Modells mit rund einem Zentimeter im Flachland und zwei Zentimetern im Hochgebirge an. Dieser Zentimeter kommt zu allem anderen hinzu, unabhängig davon, wie gut Drohne und Rover sind.

Mehr Genauigkeit ist nicht besser, sondern teurer. Jeder Zentimeter weniger kostet Flugzeit, Bodenpunkte und Rechenzeit. Sinnvoll ist die Genauigkeit, die der Zweck verlangt, und keine Stufe darüber.

Die letzte Zeile ist keine Bescheidenheit, sondern Rechtslage. Alles, was Grenzen und Eigentum betrifft, ist in Bayern den Ämtern für Digitalisierung, Breitband und Vermessung Vermessungsämtern vorbehalten. Eine Drohnenbefliegung kann dort zuarbeiten, etwa als Bestandsaufnahme oder Geländemodell, sie ersetzt die amtliche Vermessung aber nicht.