PPK, RTK, DGPS und PPP: GNSS-Korrekturverfahren im Vergleich
Die wichtigsten Punkte
- RTK und PPK lösen beide Trägerphasenmehrdeutigkeiten gegenüber einer Basis und erreichen Zentimetergenauigkeit; der Unterschied liegt darin, wann die Korrekturen angewendet werden.
- RTK benötigt eine durchgehende Korrekturverbindung; PPK benötigt nur auf beiden Empfängern aufgezeichnete Rohdaten und einen Verarbeitungsschritt.
- DGPS und DGNSS nutzen Codemessungen und liefern typischerweise Genauigkeiten im Submeter- bis Meterbereich.
- PPP benötigt keine lokale Basis, braucht aber typischerweise einige Minuten bis eine halbe Stunde oder länger, um auf Dezimeter- oder Zentimeterniveau zu konvergieren.
- Absteckung und Maschinensteuerung erfordern RTK; bei Drohnenkartierung und langen Basislinien in abgelegenen Gebieten ist PPK oft die bessere Wahl.
PPK vs. RTK: Was ist der Unterschied?
Bei PPK vs. RTK ist das Messprinzip gleich, nur der Zeitpunkt unterscheidet sich. Bei Real-Time Kinematic (RTK) werden die Korrekturen während der Messung von einer Basisstation an den Rover übertragen, sodass der Rover seine zentimetergenaue Position sofort kennt. Bei Post-Processed Kinematic (PPK) werden rohe Satellitenbeobachtungen an Basis und Rover aufgezeichnet und nach der Feldarbeit in einer Software kombiniert.
Beide Verfahren messen die Trägerphase der Satellitensignale und lösen die ganzzahlige Anzahl der Wellenlängen (Mehrdeutigkeiten) zwischen den Empfängern. Sind die Mehrdeutigkeiten fixiert, liefern beide bei kurzen Basislinien typischerweise etwa 1 cm + 1 ppm in der Lage und 1,5–2 cm + 1 ppm in der Höhe. Unsere Einführung in RTK-GPS erläutert das Grundprinzip.
Der praktische Unterschied liegt in der Verbindung. Ein RTK-System ist während des gesamten Einsatzes auf Funk oder mobile Daten angewiesen; PPK nicht – dafür kennen Sie die Qualität des Ergebnisses erst nach der Verarbeitung.
Welches sind die wichtigsten GNSS-Korrekturverfahren?
Es gibt vier Hauptgruppen von GNSS-Korrekturen: codebasierte differenzielle Verfahren (DGPS/DGNSS), Trägerphasenverfahren in Echtzeit (RTK und Netzwerk-RTK), nachträglich verarbeitete Trägerphasenverfahren (PPK und statisch) sowie Precise Point Positioning (PPP).
| Methode | Verwendete Messungen | Basis erforderlich | Typische Genauigkeit (Lage) | Zeit bis zum Ergebnis |
|---|---|---|---|---|
| Autonomes GNSS | Code | Nein | Etwa 1–5 m | Sofort |
| DGPS / DGNSS, SBAS | Code, differenziell | Referenzstation oder SBAS | Etwa 0,3–1 m (SBAS oft rund 1 m) | Sofort |
| RTK / Netzwerk-RTK | Trägerphase | Eigene Basis oder CORS-Netz | Etwa 1–2 cm | Sekunden bis zum Fix |
| PPK | Trägerphase, aufgezeichnet | Eigene Basis oder CORS-Daten | Etwa 1–2 cm | Nach der Verarbeitung |
| Statische Nachbearbeitung | Trägerphase, lange Sessions | Eigene Basis oder CORS-Daten | Millimeter bis etwa 5 mm | Stunden Aufzeichnung plus Verarbeitung |
| PPP | Trägerphase und Code, präzise Bahnen und Uhren | Keine lokale Basis | Dezimeter bis wenige Zentimeter | Minuten bis Dutzende Minuten Konvergenz |
Die Genauigkeitsangaben gelten typischerweise für gute Bedingungen und Mehrfrequenzempfänger; Abschattungen, Mehrwegeffekte und lange Basislinien verringern sie. Um den RTK-Fehler für eine bestimmte Basislinie abzuschätzen, nutzen Sie unseren RTK-Genauigkeitsrechner.
Was ist DGPS und was unterscheidet DGNSS von GNSS?
DGPS (differenzielles GPS) verbessert autonome Positionen durch Codekorrekturen, die an einer Referenzstation mit bekannter Position berechnet werden; nutzt das Verfahren mehrere Konstellationen, spricht man von DGNSS. Der Unterschied zwischen DGNSS und GNSS besteht darin, dass die differenzielle Variante die meisten Bahn-, Uhren- und Atmosphärenfehler eliminiert, die Referenz und Nutzer gemeinsam haben.
Die DGNSS-Genauigkeit liegt je nach Entfernung zur Referenz, Empfängerqualität und Korrekturquelle typischerweise im Submeterbereich bis etwa einem Meter. Als Quellen dienen satellitengestützte Ergänzungssysteme (SBAS) wie WAAS und EGNOS, lokale Referenzstationen und einige Seefunkfeuer-Dienste, wobei mehrere nationale Funkfeuernetze inzwischen eingestellt wurden.
DGNSS reicht für GIS-Bestandserfassung im Meterbereich, Schiffsnavigation und Fahrzeugortung. Für Grenz-, Bau- oder Ingenieurvermessungen, bei denen Zentimetergenauigkeit gefordert ist, eignet es sich nicht.
Wie funktioniert ein RTK-System und wo liegen seine Grenzen?
Ein RTK-System streamt Trägerphasenbeobachtungen von einer Basis auf einem bekannten Punkt an den Rover, meist im Format RTCM 3, sodass der Rover jede Sekunde oder schneller eine fixierte zentimetergenaue Lösung berechnen kann.
Die Korrekturen erreichen den Rover auf zwei Hauptwegen:
- UHF-Funk von der eigenen Basis: unabhängig von der Mobilfunkabdeckung, mit internen Funkmodems typischerweise einige Kilometer, mit externem Hochleistungsfunk und Mastantenne weiter.
- Netzwerk-RTK über CORS: RTK-Korrekturdienste liefern Daten per NTRIP über das Internet, wie in unserem Leitfaden zu NTRIP und CORS beschrieben.
Die Grenzen sind Entfernung und Zuverlässigkeit der Verbindung. Die Genauigkeit nimmt um etwa 1 mm pro Kilometer Basislinie ab, und die Mehrdeutigkeitslösung wird ab etwa 10–20 km Abstand von einer Einzelbasis schwieriger. Fällt die Funk- oder Datenverbindung aus, fällt der Rover auf Float- oder autonome Positionen zurück, bis die Verbindung wiederhergestellt ist.
Wie funktioniert PPK Schritt für Schritt?
Bei PPK werden rohe GNSS-Beobachtungen gleichzeitig an einer Basis und einem Rover aufgezeichnet und die beiden Dateien anschließend gemeinsam verarbeitet, um eine zentimetergenaue Trajektorie oder Punktpositionen zu berechnen.
- Basis aufstellen auf einem bekannten Punkt oder Daten einer nahegelegenen CORS-Station mit geeigneter Aufzeichnungsrate einplanen.
- Rohdaten aufzeichnen auf beiden Empfängern mit derselben Rate, oft 1 Hz für Bodenarbeiten und 5–10 Hz oder mehr für Drohnen und Fahrzeuge.
- Metadaten erfassen: Antennenhöhen, Antennentypen und Basiskoordinaten.
- Roverdaten erfassen, mit Ereignismarken für Kameraauslösungen oder Punktbesetzungen.
- Dateien konvertieren, bei Bedarf in ein gemeinsames Format wie RINEX.
- Verarbeiten, zeitlich vorwärts und rückwärts; diese kombinierte Lösung ist ein Grund, warum PPK oft mehr Epochen fixiert als RTK.
- Qualität prüfen: Fix-Anteil, Residuen und Kontrollpunkte, bevor die Ergebnisse geliefert werden.
Da nichts von einer Live-Verbindung abhängt, funktioniert PPK auch in Funkschatten und Gebieten ohne Mobilfunkempfang.
Was ist PPP und wie schneidet es im Vergleich zu RTK und PPK ab?
Precise Point Positioning (PPP) ist ein Korrekturverfahren, das statt einer lokalen Basis präzise Satellitenbahn- und Uhrendaten eines globalen Dienstes nutzt, sodass ein einzelner Empfänger überall Dezimeter- oder Zentimetergenauigkeit erreichen kann.
Der Nachteil ist die Konvergenzzeit. Klassisches PPP benötigt typischerweise etwa 15 bis 30 Minuten oder mehr, um Dezimetergenauigkeit zu erreichen, und noch länger für wenige Zentimeter, weil der Empfänger atmosphärische Verzögerungen und Mehrdeutigkeiten selbst schätzen muss. PPP-RTK-Dienste ergänzen regionale Atmosphärenkorrekturen und verkürzen dies auf Minuten oder weniger. Zu den kostenlosen Diensten gehören in ihren Versorgungsgebieten der Galileo High Accuracy Service und BeiDou PPP-B2b; kommerzielle Dienste werden per Satellit im L-Band oder über das Internet bereitgestellt.
PPP eignet sich für Offshore-Einsätze, Kartierung in abgelegenen Gebieten, Landwirtschaft in Regionen ohne CORS und die Auswertung geodätischer Festpunktnetze. Für Absteckungen wird es wegen der Konvergenz und der erneuten Konvergenz nach Signalverlust selten eingesetzt.
PPK-Drohne oder RTK-Drohne?
Bei Kartierungsdrohnen ist PPK meist die robustere und RTK die bequemere Wahl; viele aktuelle Vermessungsdrohnen unterstützen beides.
| Kriterium | RTK-Drohne | PPK-Drohne |
|---|---|---|
| Korrekturverbindung im Flug | Erforderlich | Nicht erforderlich |
| Ergebnisse nach der Landung | Geotags bereits korrigiert | Verarbeitungsschritt nötig |
| Verbindungsabbrüche | Fix-Verlust für betroffene Bilder | Kein Einfluss |
| Abgelegene Gebiete ohne Mobilfunk | Eigener Basisfunk nötig | Funktioniert mit aufzeichnender Basis |
| Passpunkte | Weniger nötig; Kontrollpunkte beibehalten | Weniger nötig; Kontrollpunkte beibehalten |
Eine PPK-Drohne benötigt ein genaues Timing der Kameraereignisse und eine Basis, die mit geeigneter Rate aufzeichnet. In beiden Fällen sollten Sie unabhängige Kontrollpunkte am Boden beibehalten. Unser Leitfaden zu Vermessungsdrohnen und UAV-Kartierung behandelt Flugplanung und Genauigkeit ausführlicher.
Welche Fehler passieren häufig bei RTK- und PPK-Korrekturen?
Die meisten Korrekturfehler gehen von der Basis aus, nicht von den Satelliten: Eine falsche Basiskoordinate, Antennenhöhe oder ein falsches Bezugssystem verschiebt jeden Roverpunkt um denselben Betrag – unabhängig vom verwendeten Verfahren.
- Falsche Basisposition oder falsches Bezugssystem: Eine Basis auf einer gemittelten autonomen Position kann mehrere Meter danebenliegen. Verwenden Sie bekannte Festpunkte oder werten Sie die Basis nachträglich gegen CORS aus und prüfen Sie, ob der Netzbezugsrahmen zum Projekt passt.
- Fehler bei Antennenhöhe und -typ: Notieren Sie an Basis und Rover die Messmethode und das Antennenmodell; bei PPK sind fehlende Metadaten eine häufige Ursache für Höhenfehler.
- Float-Lösungen akzeptieren: Float-Ergebnisse können Dezimeter danebenliegen. Stellen Sie Feldrechner oder Verarbeitungssoftware so ein, dass nur fixierte Epochen verwendet werden.
- Unpassende Aufzeichnungsraten bei PPK: Eine CORS-Datei mit 30-Sekunden-Intervall eignet sich kaum für eine 5-Hz-Drohnentrajektorie; prüfen Sie die Raten vor dem Flug.
- Keine unabhängigen Kontrollen: Messen Sie zu Beginn und am Ende jeder RTK-Session einen bekannten Punkt und behalten Sie Kontrollpunkte in PPK-Projekten bei.
Unsere Ingenieure empfehlen außerdem, Basis- und Rover-Einstellungen als benannte Profile zu speichern, damit an jedem Projekttag dasselbe Korrekturformat, derselbe Funkkanal und dasselbe Koordinatensystem verwendet werden.
Welches GNSS-Korrekturverfahren sollten Sie wählen?
Wählen Sie RTK, wenn Sie sofort zentimetergenaue Ergebnisse brauchen, PPK, wenn die Verbindung unzuverlässig ist oder sich die Plattform schnell bewegt, DGNSS für GIS im Meterbereich und PPP, wenn weder Basis noch Netz verfügbar sind.
- Absteckung, Bauabsteckung, Maschinensteuerung: RTK oder Netzwerk-RTK.
- Topografische Vermessungen und Grenzvermessungen: RTK, bei schlechter Abdeckung mit PPK oder statischer Messung als Rückfallebene.
- Drohnen-Photogrammetrie und -Lidar: PPK oder RTK, mit Kontrollpunkten.
- Festpunktnetze: statisches Postprocessing.
- Abgelegene oder Offshore-Gebiete: PPP oder eine eigene Basis mit Langstreckenfunk.
Integratoren, die eigene Produkte rund um ein RTK-Modul oder eine GPS-Platine entwickeln, finden in unserem Leitfaden zur Integration von GNSS-OEM-Modulen weitere Informationen.
Für Messtrupps arbeitet unser GNSS-RTK-Empfänger E1 als Funkbasis, Funkrover oder CORS/NTRIP-Rover mit einer typischen internen Funkreichweite von 5 km in offenem Gelände. Der leichtere GNSS-Empfänger E1 Lite wiegt etwa 870 g; sein internes Funkmodem ist je nach Umgebung für 3–15 km ausgelegt. Wenn Sie eine längere Funkstrecke von Ihrer eigenen Basis benötigen, sendet unser externes UHF-Funkgerät mit 5 W oder 25 W im Bereich 410–470 MHz und erreicht in offenem, erhöhtem Gelände etwa 20–25 km. Wenn Sie Postprocessing planen, nennen Sie uns Ihre Anforderungen an die Aufzeichnung, wenn Sie ein Angebot anfordern – unsere Ingenieure bestätigen dann die passende Konfiguration.
Häufig gestellte Fragen
Ist PPK genauer als RTK?
Nicht grundsätzlich. Mit denselben Empfängern, derselben Basis und unter denselben Bedingungen liefern PPK und RTK eine ähnliche Genauigkeit, typischerweise 1–2 cm in der Lage. PPK kann mehr fixierte Epochen liefern, weil die Daten vorwärts und rückwärts verarbeitet werden und Verbindungsabbrüche keine Rolle spielen. Das Gesamtergebnis ist daher oft vollständiger und konsistenter, besonders bei Drohnen und sich schnell bewegenden Plattformen.
Wie genau ist DGNSS?
Die DGNSS-Genauigkeit liegt je nach Korrekturquelle, Entfernung zur Referenzstation und Empfängerqualität typischerweise im Submeterbereich bis etwa einem Meter in der Lage. SBAS-Korrekturen ergeben oft rund einen Meter. Damit eignet sich DGNSS für GIS-Kartierung im Meterbereich, Schiffsnavigation und Fahrzeugführung, nicht aber für Vermessungsaufgaben, die Zentimetergenauigkeit erfordern.
Kann ich PPK ohne eigene Basisstation durchführen?
Oft ja. Viele CORS-Netze und nationale Geodäsiebehörden stellen Basis-Rohdaten zum Download für das Postprocessing bereit. Prüfen Sie, ob die Station nah genug ist (idealerweise innerhalb von etwa 10–20 km), mit einer für Ihre Vermessung geeigneten Rate aufzeichnet und ob ihre Koordinaten im Bezugssystem Ihres Projekts vorliegen. Andernfalls zeichnen Sie mit einer eigenen Basis auf.
Wie lange dauert die Konvergenz bei PPP?
Klassisches PPP benötigt typischerweise etwa 15 bis 30 Minuten oder mehr, um auf Dezimetergenauigkeit zu konvergieren, und noch länger für wenige Zentimeter. Nach einem größeren Signalverlust beginnt die Konvergenz von vorn. PPP-RTK-Dienste mit regionalen Atmosphärenkorrekturen können dies auf wenige Minuten oder weniger verkürzen; die Verfügbarkeit hängt jedoch vom Versorgungsgebiet und von der Unterstützung durch den Empfänger ab.
Was sind RTK-Korrekturdienste?
RTK-Korrekturdienste sind Netze kontinuierlich betriebener Referenzstationen, die Echtzeitkorrekturen über das Internet an Rover streamen, meist mit dem NTRIP-Protokoll. Sie können von Behörden, Universitäten oder kommerziellen Anbietern betrieben werden und machen eine eigene Basis überflüssig. Sie benötigen ein Abonnement oder Konto und zuverlässige mobile Daten vor Ort.
Ist RTK oder PPK besser für Drohnen?
Beides funktioniert gut. RTK liefert direkt nach der Landung korrigierte Bildpositionen, ist aber während des Flugs auf eine durchgehende Verbindung angewiesen. PPK erfordert einen Verarbeitungsschritt, verkraftet aber Verbindungsabbrüche und abgelegene Einsatzorte – deshalb bevorzugen viele Vermessungsteams PPK für die Kartierung. Messen Sie bei beiden Verfahren unabhängige Kontrollpunkte am Boden, um die endgültige Genauigkeit zu überprüfen.
Benötigen Sie Ausrüstung für diese Aufgabe?
Nennen Sie uns Aufgabe, Land und Menge. Ein Ingenieur antwortet innerhalb eines Werktags mit Konfiguration und Preis. Die Mindestbestellmenge beträgt ein Gerät; OEM ist möglich.
