Mit welchem Bezugssystem arbeiten wir eigentlich?

Transkript

1 Gauß Krüger war gestern, UTM ist heute! - Mit welchem Bezugssystem arbeiten wir eigentlich? Dipl.-Ing. (FH) Tilo Groß Folie 1

2 CRS ETRS89_UTM32 Höhen- und Streckenreduktionen Zone 32 M=0,9996

3 Gliederung Koordinaten Referenzsysteme (CRS) - Was ist das? Koordinatenabbildungen (Projektionen) Der Systemwechsel: - von GK/DHDN90 nach ETRS89_UTM32 Auswirkungen für die Vermessung Auswirkungen der Reduktionen Folie 3

4 Koordinatenreferenzsysteme (CRS) - was ist das? Folie 4

5 Wie sieht die Erde eigentlich aus? Alles rund? Folie 5

6 Houston wir haben ein Problem! Folie 6

7 Coordinate Reference System (CRS) Ein Coordinate Reference System besteht aus zwei Festlegungen: dem Datum der Festsetzung zum Referenzellipsoid und dem Koordinatensystem. Folie 7

8 Coordinate Reference System (CRS) Das Datum umfasst: die Lage des Ursprungs, die Orientierung, den Maßstab und zusätzlich die Zuordnung eines Referenzellipsoides Datum und Referenzellipsoid bilden das Bezugssystem (z.b.: DHDN 90, ETRS89) Das Koordinatensystem umfasst: mathematische Regeln zur räumlichen Festlegung von Punkten, d.h. wie Punkten Koordinaten zugewiesen werden. (z.b. X,Y,Z o. B.L. ell.höhe) Folie 8

9 Coordinate Reference System (CRS) Das CRS wird durch das Referenznetz auf der Erdoberfläche realisiert. Konkret durch die Referenzpunkte (z.b. EUREF- und DREF- Punkte) Folie 9

10 Deutsches Hauptdreiecksnetz DHDN90 Referenzellipsoid: Besselellipsoid von 1841, große Halbachse: ,155 m Abplattung: 1 : 299, Datum: Fundamentalpunkt: Hauptdreieckspunkt Rauenberg als Exzentrum der ehemaligen Sternwarte Berlin. Orientierung: astronomisch best. Richtung (Azimut) Rauenberg zum Zwischenpunkt 1. Ordnung Berlin, Marienkirche, (sog. Potsdam Datum ) Maßstab: Aus Basismessungen abgeleitet Referenznetz: TP des Hauptdreiecksnetz Folie 10

11 Abplattung? Folie 11

12 Abplattung? Rotationsellipsoid Folie 12

13 European Terrestrial Refernz System - ETRS 89 Referenzellipsoid: Geozentrisch gelagertes Ellipsoid Geodetic Reference System1980 (GRS80) große Halbachse: m Abplattung: 1 : 298, Datum: X-Achse als Schnittlinie der Ebene des Meridians durch Greenwich und der Äquatorebene, Y-Achse als Lotrechte auf der X-Achse in der Äquatorebene Z-Achse als Richtung vom Geozentrum zum Nordpol. Referenznetz: EUREF, DREF Folie 13

14 ETRS 89 Greenwich 0 Z Ellipsoid: Geodetic Reference System 1980 (GRS80) X Y Folie 14

15 Ellipsoide Krassowsky 1942 Polen / Ostdeutschland Bessel 1841 Westdeutschland Folie 15

16 Lagerung des Ellipsoids GRS 80 mittlere Lagerung Folge: Undulationen liegen jetzt bei 48 m im Bereich von RLP! Folie 16

17 Punktdefinition auf dem Ellipsoid Ein Punkt kann in einem räumlichen Koordinatensystem auf verschiedene Weise definiert werden. P P ϕ h Z λ Y X (Länge (λ), Breite (ϕ) ϕ), Ellips. Höhe (h)) p X,Y,Z Folie 17

18 Koordinatenabbildungen (Projektionen) Folie 18

19 Koordinatenabbildungen......dienen der Verebnung sog. ellipsoidischer- (Länge, Breite, ellips. Höhe ) oder X,Y,Z - Koordinaten Sie bedingen immer Verzerrungen und erfolgen nach festen mathematischen Abbildungsregeln. Folie 19

20 Gauß-Krüger Abbildung Die Gaußsche konforme Abbildung kann näherungsweise geometrisch als Zylinderprojektion gedeutet werden H P R P Breite ca. 50 H 0 Äquator Zuschlag 500 km ca. 200 km Faktor 1,0000 R Folie 20

21 Universale Transversale Mercatorprojektion Der Abbildungszylinder schneidet die Erdfigur, wobei der Hauptmeridian nicht längentreu, sondern mit einem konstanten Maßstab von 0,9996 (= 4 cm je 100 m) abgebildet wird. N P E P Breite ca Äquator Zuschlag 500 km ca. 400 km Faktor 0,9996 E Folie 21

22 UTM-Abbildung - Vorteile je 3 n. W+E Zone 32 Nur noch ein Meridianstreifensystem Keine Übergangsprobleme mehr Einheitliches CRS mit den Nachbarländern 9 E Mittelmeridian Zone 32 Folie 22

23 Die UTM - Koordinate Ostwert (E =East) Nordwert (N=North) 8(11) - stellig 7(10) - stellig 32 = Zonenkennung Metrischer Abstand Zuschlag vom Äquator (inkl. Maßstab) , ,000 Folie 23

24 Zusammenfassung Bezugssysteme basieren auf: einem bestimmten Ellipsoid (Bessel /GRS80), einem definierten Datum ( Potsdam Datum / ETRS89) P Z Y X Folie 24

25 Zusammenfassung Punkte auf der Erdoberfläche können durch: geografische Koord. (Länge, Breite und ellipsoidische Höhe) oder kartesische Koordinaten (XYZ) festgelegt P Z und durch Abbildungsregeln in GK oder UTM-Koordinaten verebnet werden. Y X Folie 25

26 Der Systemwechsel: Von GK/DHDN 90 nach ETRS89_UTM32 Folie 26

27 Von DHDN90 nach ETRS89 Bessel 1841 GRS 80 Beide Ellipsoide unterscheiden sich in Bezug auf den Ursprung (3 Verschiebungen) die Ausrichtung der Koordinatenachsen (3 Drehungen) den Maßstab (1 Maßstabsfaktor). Folie 27

28 Ellipsoidübergang P Z (X 1, Y 1, Z 1 ) p (X 2, Y 2, Z 2 ) p P Z Y X Y X Bezugssystemwechsel nur durch eine 7-Parameter-Transformation die sog. Datumstransformation Folie 28

29 Der Transformationsweg in RLP Ausgangsbestand: GK- LST 180 unterschiedlicher Genauigkeit Verfahren TGU-RP (Liegenschaftskataster) im Zuge der Migration Neues System: ETRS89_UTM32 Folie 29

30 Wird es jetzt genauer...? Nein - denn... durch die Überführung in ETRS89 & UTM32 sind die Koordinaten zwar auf einem international gelagerten Ellipsoid, in einem einheitlichen System mit den Nachbarländern,aber nicht besser, sprich genauer! Folie 30

31 TRANSFORMATIONSSERVICES Transformation DHDN/GK nach ETRS89/UTM Abweichung der Berechnung von NTv2 (BeTA, 2007) zu TGU-RP Lizenzfreie Bereitstellung von Javaprogrammen, der Quellcodes und der Passpunkte auch an Dienstleister zwecks Unterstützung der Endkunden Beratung zum Einsatz der Programme Abweichungen von 0, m bis zu 0, m

32 Auswirkungen auf die Vermessung Folie 32

33 Anschluss an das amtliche System - bisherige Vorgehensweise... Neupunkte Terrestr. Anschluss AP / VP / GP Anschluss ü. SAPOS-RSP + Trafo 10 ÜFP (LET-RP) Bisher: Einpassung der GPS-Messungen erforderlich! GK- LST 180 Folie 33

34 ...und nach der UTM-Umstellung... Neupunkte: Anschluss ü. SAPOS-RSP / ÜFP X,Y,Z Koordinaten bezogen auf ETRS 89 Originäres Messungsergebnis Strenge Abbildung (=Umrechnung) in UTM Koordinaten Nur Umrechnung keine Transformation mit Passpunkten mehr erforderlich! Terrestr. Anschluss AP / VP / GP Verebnete Koordinaten im amtlichen CRS ETRS89_UTM32 Endergebnis Folie 34

35 Universale Transversale Mercatorabbildung (UTM) Auswirkungen der Reduktionen Folie 35

36 UTM-Projektion Auswirkungen Stärkere Verzerrungen zwischen Koordinaten durch die Abbildungsreduktion (m 0 = 0,9996) Reduktion erforderlich, d.h. mit dem Taschenrechner können keine Strecken mehr berechnet werden (s²=dx²+dy²) Streckenreduktion auch bei Tachymetermessungen erforderlich geringfügige Flächenänderungen Folie 36

37 UTM-Abbildung Notwendige Reduktionen Streckenreduktion wegen der Höhe über dem Bezugsellipsoid Abbildungsreduktion wegen (m 0 = 0,9996) Flächenreduktionen Folie 37

38 D = gemessene Schrägstrecke D' = Krümmungsreduktion Differenz Geoid Ellipsoid ca.48 m D'' = Horizontalstrecke im Beobachtungshorizont D = Reduktion um NHN-Höhe auf Geoid D'' ' = Reduktion auf Ellipsoid Folie 38

39 UTM-Abbildung Beispiele (s. RiLiV Anlage 3.2) Streckenreduktion wegen Höhe ü. Ellispoid Folie 39

40 UTM-Abbildung Beispiele (s. RiLiV Anlage 3.2) Abbildungskorrektur Abbildungsreduktion ohne Auswirkung bei dieser Ordinate 180 km links und rechts des Mittelmeridians = Durchdringungsmeridian Folie 40

41 UTM-Abbildung Beispiele (s. RiLiV Anlage 3.2) Flächenreduktionen Folie 41

42 Fazit Höhen- und ortsabhängige Reduktionen sind im bei Absteckung und Aufnahme zu Berücksichtigen! nur geringe Auswikrung auf die Flächen! Fachdatensysteme sind auf NAS und ggf. AAA mit ETRS_89_UTM umzustellen! Korrekte Datumseinstellungen bei GPS! Folie 42

43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Folie 43