Kurzfassung
Die integrierte Positionsbestimmung spielt heutzutage im Bereich der Navigation eine immer größere Rolle. Um die Trajektorie eines sich bewegenden Objektes zu bestimmen, werden verschiedenste Sensoren gekoppelt. Die Sensoren werden so gewählt, dass die Nachteile des einen Sensors durch die Vorzüge des anderen Sensors ausgeglichen werden. Im Fall von mobilen Plattformen ist es sehr gebräuchlich, satellitengestützte Positionierungsverfahren in Kombination mit inertialen Messsystemen (IMS) zu verwenden. Die Vorteile dieser Sensorfusion liegen darin, dass einerseits mit Hilfe von IMS Signalabschattungen von GNSS (Global Navigation Satellite System) überbrückt werden können und andererseits GNSS das für IMS typische Driftverhalten kompensiert. Das Institut für Navigation der TU Graz untersuchte im Rahmen des Projektes VarIoNav einerseits verschiedenste Sensorkombinationen und andererseits unterschiedliche Integrationsmethoden. Die Analysen basieren auf terrestrischen Testmessungen, bei denen unterschiedliche Bedingungen (teilweise bis komplette GNSS Signalabschattung) untersucht wurden. Um eine einheitliche Basis für die Analysen zu schaffen, wurde eine Messplattform für ein Auto entwickelt, auf der vier GNSS Antennen und drei IMS Sensoren montiert werden können. Mit Hilfe dieser Plattform ist es möglich, das Verhalten der Sensoren und die verschiedenen Sensorkombinationen während einer Messfahrt miteider zu vergleichen. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden zunächst detaillierte Analysen hinsichtlich der drei unterschiedlichen Kopplungsmethoden – ungekoppelte, lose gekoppelte und eng gekoppelte Integration – durchgeführt. Die eng gekoppelte Integration basiert im Unterschied zu den zwei anderen Kopplungsmethoden auf rohen Messdaten, welche mit Hilfe des Kalman-Filters miteider kombiniert werden. Der Vorteil der eng gekoppelten Integration besteht darin, dass bei weniger als vier sichtbaren Satelliten die GNSS Messungen nicht verworfen werden müssen, sondern als Stützung der IMU-Messungen (Inertial Measurement Unit) einen Beitrag zur Trajektorienbestimmung liefern. Für die ungekoppelte als auch lose gekoppelte Integration ist eine Vorprozessierung der Messdaten erforderlich, da die Integration auf prozessierten Trajektorien basiert. In einem weiteren Schritt wurden die Integrationsmethoden vor dem Hintergrund der Qualitäts- und Preisklassen der Sensoren untersucht. Für diese Analysen wurden drei verschiedene GNSS-Empfänger (Xsens MTiG, Nova-tel ProPak V3 und Javad Sigma) und drei verschiedene IMS Produkte (XSens MTiG, iMAR FSAS und iMAR RQH) verwendet, die jeweils niedrig-, mittel- und hochpreisige Sensoren repräsentieren. Das Hauptaugenmerk sämtlicher Analysen liegt hierbei auf den erreichbaren Genauigkeiten der Positions- und Attitudelösung. Als Ergebnis liegt eine Klassifizierung der untersuchten Integrationsmethoden als auch Sensorsysteme vor und die Qualitätsparameter wie Einsatzfähigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit werden anhand der Integrationsergebnisse hinterfragt. Die Analysen zeigen, dass die Wahl der Sensoren sehr stark von den Messbedingungen entlang der Trajektorie abhängen. Wenn die Anzahl der verfügbaren Satelliten unter vier sinkt, kann man sehr große Unterschiede in den _x000C_9090Vermessung & Geoinformation 2/2011 Ergebnissen der unterschiedlichen Integrationen erkennen. Die eng gekoppelte Integration liefert hierbei die besten Ergebnisse. Kommt es zu einem vollständigen GNSS-Signalausfall basiert die Lösung nur mehr auf der Qualität des inertialen Sensors. Nach einem GNSS-Ausfall von 50 s weicht die Sigma/iNAV-RQH Lösung nur 20 cm von der Referenztrajektorie ab, hingegen treten bereits bei der ProPak/FSAS Kombination viel größere Differenzen auf (5,3 m).

Abstract
In the field of navigation, integrated navigation is an upcoming technique. This means that trajectory determination of a moving object is performed via sensor fusion. Complementary multi-sensor systems are used to compensate the disadvantages of the one sensor by the advantages of the other and vice versa. In case of the project VarIoNav, different integration methods based on satellite-based positioning and inertial measurement systems (IMS) are investigated and compared under varying circumstances. The goal of the project is the comparison of three distinct categories of sensors in terms of accuracy and quality on the one hand and the comparison of three different coupling methods (uncoupled, loosely coupled and tightly coupled) on the other hand. For these investigations, a platform was developed to enable terrestrial field tests with a car. This measurement platform can be mounted on the roof rack of a car and carries four GNSS (Global Navigation Satellite System) antennas and three types of IMS. This construction allows an optimal comparison of the measurement data of the different onboard sensor systems and their integration. The comparison of the integration results demonstrates that the surrounding of the trajectory strongly influences the choice of the used sensors and the type of integration. The worse the measurement conditions the higher are the requirements concerning the sensor quality and their integration.

Kurzfassung
Eine hochgenaue Bestimmung des Geoids von Österreich wurde im Jahr 2002 von Norbert Kühtreiber durchgeführt. Das Geoid wurde mit Hilfe der Kollokation nach kleinsten Quadraten aus einer Kombination von Schwereanomalien und Lotabweichungen bestimmt. Im Rahmen dieser Berechnungen wurden auch ein rein gravimetrisches und ein rein astrogeodätisches Geoid von Österreich bestimmt. Bei dem Vergleich der beiden Lösungen zeigen sich in einigen Regionen große Differenzen. Die größten Abweichungen treten im Südosten Österreichs auf. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diese Abweichungen näher untersucht. In mehreren Simulationen basierend auf der Kollokation nach kleinsten Quadraten wurden verschiedenen Konfigurationen der Lotabweichungspunkte untersucht. Die Ergebnisse dieser Simulationen bildeten die Basis für die Auswahl von Punkten für die Neumessungen der beiden Komponenten. Die Beobachtung der astronomischen Länge und Breite zur Bestimmung der Lotabweichungskomponenten erfolgte mit dem Messsystem ICARUS, welches von Dr. Beat Bürki, ETH-Zürich, entwickelt wurde. Abschließend wurde der Einfluss der Neumessungen auf die Geoidlösung untersucht. Der Vergleich von ursprünglicher und neuer Lösung bestätigt die Annahme, dass eine ungünstige Konfiguration der Lotabweichungspunkte sowie fehlerhafte Messungen für die großen Differenzen verantwortlich sind.

Abstract
A high-precision geoid solution of Austria has been computed from terrestrial gravity field data by Kühtreiber in 2002. A comparison between the gravimetric and astrogeodetic geoid solution revealed regions with large discrepancies, especially in the southeast of Austria. The following paper deals with a thorough investigation on the data used in this area. In several steps additional deflections of the vertical have been predicted using gravity anomalies for simulating possible new observation points. The effects of including new measurements and especially the error estimation of the least squares collocation are analysed. As a result regions with an insufficient distribution of measured deflections of the vertical have been identified. The output of the simulations is used to define the criteria for the selection of additional measurement points of deflections of the vertical. The new observations have been done using the system ICARUS, developed by Dr. Beat Bürki, ETH Zürich. Final investigations verify the effect of the newly measured points. The comparison of the old solution with the solution including additional points indicates that the main reasons for the major discrepancies are the insufficient distribution of measured points in combination with erroneous measurements.

Kurzfassung
Im Rahmen des Austrian Space Applications Programme (ASAP), Phase3, gefördert durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft m.b.H. (FFG), wurde eine Neuberechnung des österreichischen Geoids (Projekt GEOnAUT) realisiert. Dieses Projekt wurde gemeinsam von den Instituten für Navigation und Satellitengeodäsie (Projektleitung) und für Numerische Mathematik der TU Graz durchgeführt. Das Bundesamt für Eich-undVermessungswesen (BEV) wirkte als beratenderPartner mit und stellte Daten zurVerfügung. Hauptziel von GEOnAUT war die Berechnung einer Geoidlösung für Österreich als Kombination einerseits aus terrestrischen lokalen Schwerefeldbeobachtungen (Schwereanomalien, Lotabweichungen, "direkten" Geoidbeobachtungen als Differenz zwischen mittels GPS gemessenen geometrischen Höhen und aus dem Präzisionsnivellement erhaltenen orthometrischen Höhen in identischen Punkten) und andererseits aus einem globalen Schwerefeldmodell basierend auf der Satellitenschwerefeldmission GRACE. Das globale Schwerefeldmodell trägt primär die langwellige Schwerefeldinformation und ermöglicht die Lagerung der lokalenLösungin einem globalen Bezugsrahmen. Im Rahmen des Projektes wurde die Datenbank der lokalen Schwerefelddaten erweitert, validiert, homogenisiert und durch Neumessung von ca. 15 Lotabweichungspunkten ergänzt. Letztlich wurden ca. 14000 Schwereanomalien, 672 Lotabweichungspaare und 161 GPS/Nivellementpunkteverwendet. Hinsichtlich der globalenKomponente wurde das GRACE-Schwerefeldmodell EIGEN-GL04Sverwendet.Weiters wurdeein digitales Geländemodellfür Zentraleuropa als Kombination der hochauflösenden Geländemodelle von Österreich und der Schweiz (DHM25), sowie einem Geländeoberflächenmodell, abgeleitet aus Daten der Space-Shuttle-Topografiemission SRTM, in den Nachbarländern erstellt. Methodologisch wurden alternative Berechnungsansätze zur optimalen Kombination dieser unterschiedlichen Datentypen, wie z.B. Reihenentwicklungen basierend auf harmonischen Basisfunktionen, Multi-Resolution Analysis unter Verwendung sphärischerWavelets und schnelle Randelementmethoden (Multipolmethode, ACA, H-Matrizen) untersucht, sowie das funktionale Konzept der Standardmethode der Kollokation (Least Squares Collocation, LSC) erweitert. Zur Berechnung der finalen Geoidlösung wurde letztlich die LSC-Methodeverwendet. BesonderesAugenmerk wurde dabei auf die optimale relative Gewichtung der einzelnen Datentypen gelegt. Die Geoidlösung sowie die zugehörige geschätzte Genauigkeitsinformation wurden durch das Bundesamt für Eich-und Vermessungswesen evaluiert. Die (externe) Genauigkeit dieserLösung beträgt 2–3 cm.Verglichen mit dem bisherigen offiziellen österreichischen Geoid, stellt dies eine signifikante Verbesserung dar. Dies ist hauptsächlich auf die wesentlich bessere Qualität der Eingangsdaten, sowohl hinsichtlich der Schweredatenbank und des digitalen Höhenmodells, aber auch auf die genauere Repräsentation der langwelligen Komponente aufgrund des globalen GRACE-Modells zurückzuführen. ZukünftigesVerbesserungspotential bestehtvor allemin den Grenzregionen,da die verfügbare Datenquantität und -qualität in manchen Nachbarländern unzureichend ist. Aus wissenschaftlicher Sicht stellen die theoretischen Weiterentwicklungen von Methoden zur optimalen Kombination von lokaler und globaler Schwerefeldinformation sowie deren praktische Umsetzung ein interessantesFeldfür zukünftigeForschungsaufgaben dar.

Abstract
In the framework of the project "The Austrian Geoid 2007" (GEOnAUT), funded by the Austrian Research Promotion Agency(Forschungsförderungsgesellschaft –FFG), a new Austrian geoid solution has been computed. Compared to the official Austrian geoid model, the accuracy could be significantly improved mainly due to the substantially enhanced quality of the input data. A new digital terrain model (DTM) has been assembled asa combinationof highly accurate regional DTMs of Austria and Switzerland, complemented by data of the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)in the neighbouring countries.In addition to a thoroughly validated data base of gravity anomalies and deflections of the vertical, new measurements of deflections of the vertical in the South-East of Austria as well as GPS/levelling information have been incorporated. Finally, these terrestrial data have been combined with global gravity field information representedbya recent GRACE gravity field model, leading to a significantly improved representation of the long to medium wavelengths of the solution. Several strategies for the optimum combination of different (global and local) data types, including optimum weighting issues, have been investigated.For the final geoid solution, the Least Squares Collocation (LSC) technique, representing the most frequently used approach, has been selected. The new geoid solution, including covariance information, has been thoroughly validated both internally and externally.

Kurzfassung
Eine bekannte Aufgabe im Rahmen der Geoidbestimmung ist die notwendige Kombination der verschiedenen Wellenlängen des Schwerefeldes derErde.Zur korrekten Kombination existieren verschiedene Ansätze.Die "window technique" ist eine Methode, die die doppelte Berücksichtigung der topographisch-isostatischen Massen innerhalb des Datenfensters umgeht und auf der Remove-Restore-Technik aufbaut. Eine andere mögliche Methode stellt die Modifizierung des Stokes-Kerns dar, welche die spektralen Komponenten der lokalen Daten mit den Signalen eines globalen Erdschweremodells kombiniert. Beide Methoden werden zur Berechnung eines gravimetrischen Geoids von Österreich verwendet. Die zur Untersuchung verwendeten Daten werden eingehend beschrieben. Als globales Erdschweremodell wird EGM96 verwendet. Ein ausführlicher Vergleich zwischen den verschiedenen Methoden, der klassischen Geoidberechnung mittels Stokes, der "window technique" und der Methode des modifizierten Stokes-Kerns wird auf Basis der Geoidhöhe durchgeführt. Die homogensten Schwereanomalien (trendfrei, kleinste Extremwerte) werden durch die Anwendung der "window technique" zur Schwerereduktion erreicht. Die Ergebnisse zeigen, dass mittels beider Methoden eine korrekte Kombination der unterschiedlichen Wellenlängen des Geoids möglich ist.

Abstract
It has already been proved that there is a problem in combining the different wavelengths of the gravity field in the geoid determination process. Different approaches for correctly combining the gravity field wavelengths exist. The window technique has been suggested to get rid of the double consideration of the topographic-isostatic masses within the data window in the framework of the remove-restore technique. The modified Stokes’ kernel has been suggested to possibly combine the local data signals with the global geopotential models. Both techniques have been used in computing a gravimetric geoid for Austria. The available data for the current research are described. The EGM96 geopotential model has been used. A wide comparison among classical Stokes’ kernel, modified Stokes’ kernel and window techniques has been carried out within this investigation in the framework of the geoid determination. The obtained results have proved that the reduced gravity anomalies using the window technique are the smoothest, un-biased and have the smallest range. Both the modified Stokes kernel and the window technique can correctly handle the combination of the geoid wavelengths within the remove-restore scheme.

Kurzfassung
Entlang der europäischen Ost-West Transportachse (Rhein-Main-Donau) wird in naher Zukunft ein River Information Service (RIS) eingerichtet. Dieses baut auf einem konventionellen transponderbasierten Netzwerk auf und nutzt Funkverbindungen zur Datenübertragung neben der landseitigen leitungsbasierten Kommunikationsinfrastruktur. Sogente taktische Verkehrsinformationen werden unter der Kontrolle einer zentralen Leitstelle bereitgestellt. An Bord des Schiffs werden Positionsdaten und Schiffsinformationen des eigenen und der umgebenden Schiffe zu einem taktischen Verkehrsbild zusammengefügt und mittels Electronic Chart Display and Information System (ECDIS) auf einem Bildschirm ausgegeben. Die Positionierungstechnologie, die für Managementsysteme auf Binnenwasserstraßen eingesetzt wird, muss hohe Anforderungen an die Genauigkeit (besser als 5 m) und Verfügbarkeit erfüllen. Derzeit wird DGPS mit lokalen Referenzstationen entlang der Wasserstraßen verwendet. Durch die Nutzung des taktischen Verkehrsbilds ergeben sich eine gesteigerte Verkehrssicherheit aufgrund der möglichen Verkehrsüberwachung, die Unterstützung des Steuermanns durch eine ausführliche Darstellung der aktuellen Verkehrssituation und die Möglichkeit, Gefahrguttransporte überwachen zu können. Wartezeiten an Schleusen und in Häfen werden minimiert, wodurch sich enorme Vorteile für die kommerzielle Binnenschifffahrt ergeben. Zudem kann der Treibstoffverbrauch, durch eine effektive Fahrzeitplanung mit kontinuierlicher Geschwindigkeit und eine Vereinfachung des logistischen Verkehrsablaufs auf der Binnenwasserstraße, gesenkt werden. Um 2008-2010 wird eine Verbesserung der existierenden Technologie möglich, indem eine Best-Practice Methode identifiziert wird, die die Anforderungen des kommerziellen, nautischen und administrativen Transportmanagements an die Binnenschifffahrt abdeckt. Hierfür werden u.a. die verfügbaren und künftigen Positionierungstechnologien evaluiert. Das Projekt EPRIS (Evaluierung von Positionierungstechnologien zur Generierung von Mehrwertdiensten im Umfeld von River Information Services) zielte auf zukünftige Systeme (EGNOS, Galileo, etc.) ab um diese neuen Technologien in das derzeitige Systemkonzept von RIS zu integrieren.

Abstract
A River Information Service (RIS) for the European east-west transportation axis (Rhine-Main-Danube) will be installed in the near future. The system will rely on a conventional transponder-based network using radio links embedded in a wire-based communication network on shore. By the control of central management facilities tactical traffic information is provided. On-board a ship the positioning data of the vessel itself and the positioning data of the surrounding ships are compiled to generate a tactical traffic image which is displayed by using an Electronic Chart Display and Information System (ECDIS). The positioning technology used for traffic management systems on inland waterways has to fulfill high requirements regarding accuracy (better than 5 m) and availability. For positioning, DGPS with local reference stations along the rivers will be used. The advantages of the tactical traffic image for the user are, e.g., the increased transport safety by monitoring and guiding the flow of traffic, the support of the steersman by an extensive image of the traffic situation, and the possibility to monitor the transport of dangerous goods. Commercial inland navigation benefits too, by minimizing the costs of the non-productive time at locks and in harbors. The fuel consumption can be reduced through the planning of trips with continuous speed and by simplifying the logistic flow of the inland waterway traffic. Around 2008-2010, an upgrade of the existing technology will be possible. In order to identify the best-practice method covering the needs of commercial (transport management) as well as nautical and administrative (traffic management) requests in inland waterway navigation, the forthcoming positioning technologies are evaluated. The project EPRIS (Evaluation of Positioning technologies for the generation of value-added services in the environment of River Information Systems) focused on future systems (EGNOS, Galileo, etc.) to identify migration paths to new positioning and navigation technologies in the system concept of today’s RIS.

Kurzfassung
Eine neue verfeinerte Version des Österreichischen Geoids mit dem Arbeitstitel "Geoid 2000" wird während der Generalversammlung der IAG in Sapporo präsentiert. Die Berechnungen wurden in einer Zusammenarbeit des Bundesamtes für Eich- und Vermessungswesen mit dem Institut für Geodäsie der Technischen Universität Graz durchgeführt. Die unterschiedliche Topographie, die von den Alpen im Westen bis zu den großen Becken im Osten reicht, macht Österreich zu einem idealem Testgebiet für eine Geoidbestimmung. Dabei können die Anwendung und die Genauigkeit von Berechnungsmethoden einerseits und die Übereinstimmung verschiedenartiger Datensätze andererseits ideal untersucht werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt in den einleitenden Abschnitten die der Neuberechnung zugrunde liegenden Daten. Seit der letzten hochauflösenden Geoidberechnung 1987 wurden mehrere Datensätze stark verbessert sowie zusätzliche Daten erschlossen. So liegt nun ein umfassender Datensatz von Schwereanomalien vor. Für die Reduktion der Messgrößen wurde vom Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen ein neues hochauflösendes Höhenmodell (44 m x 49 m) bereitgestellt. Weiters wurde ein homogener Datensatz von GPS Punkten verwendet, bei dem besonderer Wert auf die Genauigkeit der Höhenkomponente gelegt wurde. Für alle GPS Punkte liegen hochgenaue orthometrische Höhen, die in das europäische UELN-95/98, version 13, eingebunden sind, vor. Für die Geoidberechnung kommt ein "Remove-Restore" Prozess zur Anwendung. Die Geoidhöhe wird mittels Kollokation aus Schwere- und Lotabweichungsdaten bestimmt. Um eine Aussage über die erreichbaren Genauigkeiten sowie die Möglichkeit der Kombination von Schwere und Lotabweichungen zu erhalten, wurden ein astrogeodätisches Geoid (nur Lotabweichungen), ein gravimetrisches Geoid (nur Schwereanomalien) und eine Kombinationslösung (Lotabweichungen und Schwereanomalien) bestimmt. Für die Kombinationslösung ist dabei eine eingehendere Untersuchung der Gewichte der Lotabweichungen im Verhältnis zu den Schwereanomalien notwendig. Die Genauigkeit der einzelnen Lösungen wurde durch den Vergleich der resultierenden Geoidhöhen mit Geoidhöhen, die aus orthometrischen Höhen und ellipsoidischen Höhen (GPS) abgeleitet wurden, überprüft. Dazu wurden 3D-Koordinaten mithilfe der Geoidhöhen und orthometrischen Höhen abgeleitetet und in das Referenzsystem der 3D-Koordinaten aus GPS (System ETRF89) transformiert. Die Restklaffen der Transformation sind ein Maß für die Genauigkeit der Berechnungen. Für alle Geoidlösungen (astrogeodätische, gravimetrische und kombinierte Lösung) können die Restklaffen in einen Trend und Abweichungen davon aufgespalten werden. Grundsätzlich zeigt sich eine gute Übereinstimmung von astrogeodätischer und gravimetrischer Lösung. Das beste Resultat zeigt die komibinierte Lösung. Die Abweichungen der Restklaffen vom Trend liegen dabei im Mittel bei +/-1.4 cm und bestätigen die hohe Genauigkeit der Lösung.

Abstract
A refined version of the Austrian geoid with the working title "GEOID 2000" will be released after the IAG General Assembly in Sapporo. The project was worked out in a cooperation of the Federal Office of Metrology and Surveying and the Technical University of Graz, Institute of Geodesy. The territory of Austria serves as an ideal test area for the different computational methods concerning usability and accessible precision as well as for the compatibility of the available datasets. An overview of the computation process as well as the key figures of the new geoid are discussed.