Ingenieurgeodätische Absteckung Übertragung der Planungsgeometrie in die Realität

Transkript

1 Ingenieurgeodätische Absteckung Übertragung der Planungsgeometrie in die Realität Thomas Wunderlich Lehrstuhl für Geodäsie TUM Auf das unbedingt Notwendige vereinfacht! 1 Geometrische und physikalische Modelle der Geodäsie zur Abbildung der Erde: 3d = 2d + 1d Lage 2d Die Koordinatenberechnung erfordert eine analytische Referenzfläche, das Ellipsoid Höhe 1d Höhenangaben erfordern den Bezug zum Erdschwerefeld über eine Niveaufläche, das Geoid Bretterbauer,

2 Abbildung des Erdellipsoids in die Ebene Cassini / Soldner Transversaler Berührzylinder Verzerrungen: Längen, Winkel, Flächen Gauß Transversaler Berührzylinder konform (winkeltreu) S(GK) = So * (1 + ym^2/2*r^2) TU Wien / ÖPT 3 Gauß Krüger Meridianstreifensysteme (D) wikipedia GISwiki Mittelmeridian ist längentreu 4 2

3 Universal Transversal Mercator System (global) LVG Bayern LVG Sachsen 5 Anbindung an konforme Koordinatensysteme Gemessene Winkel (Richtungssätze) werden unverändert in das System der ebenen Abbildung übernommen Gemessene Strecken werden nach der Horizontierung auf das Meeresniveau (genähert Geoid = Ellipsoid = Schmiegekugel) reduziert So = S * (1 Hm/R) R: Erdradius Hm: mittlere Meereshöhe und als solche in das konforme Abbildungssystem umgerechnet (Gauß Krüger Korrektion) S(GK) = So * (1 + ym^2/2*r^2) ym: mittlerer Abstand vom Berührmeridian 6 3

4 Streckenkorrekturen für die Absteckung Tatsächlich müßten also alle Planungen im Projektionssystem und mit Höhenkoten, bezogen auf das mittlere Meeresniveau, erfolgen. Für die Bereitstellung detaillierter Lage und Höhenpläne für die Planung, spätestens jedoch zum Zweck der Bauwerksabsteckung, schafft der Ingenieurgeodät ein aufgabenoptimiertes Festpunktfeld. Dieses dient meist auch für die Verfahren zu Grundbuch und Kataster sowie fallweise in der Betriebsphase zu Überwachungszwecken. Aus den Koordinaten und Höhen der Planung werden dann Absteckungselemente berechnet, bei denen die Streckenkorrekturen umgekehrt angebracht werden müssen! 7 Größenordnung der Korrekturen (GK, UTM, Hm, E) Scheller, Deutsche Bahn 8 4

5 Größenordnung bei aktuellen Projekten (A) Chmelina, Geodata 9 Tachymeter korrigiert mit Maßstabsfaktor Leica, Heerbrugg 10 5

6 Bauwerks /Projektkoordinatensysteme In besonderen Fällen werden für monumentale Projekte spezielle Koordinatensysteme angelegt, um die Korrekturen klein zu halten. Dazu legt man etwa einen Mittelmeridian zentral durch das Projekt und verwendet für die Höhenangaben ein mittleres Bezugsniveau. Bei langgestreckten Großprojekten (40 60 km), können die Abbildungskorrekturen dennoch erhebliche Beträge erreichen. Immer zu beachten und anzubringen ist bei Höhenberechnungen die Erdkrümmungskorrektur: E = So^2 / 2 R 11 Den Reduktionen kann man nicht entkommen! Auch bei Definition eines speziell angepaßten Koordinatensystems müssen folgende Punkte gut beachtet werden: Verkehrsbauwerke stehen immer mit bestehenden Strecken in Verbindung, welche im Landeskoordinatensystem (GK, DHHN) oder z.b. im System der Deutschen Bahn (ETRF89) dokumentiert sind. Die zwangsfreien Anschlüsse müssen mittels geeigneter Transformationen gesichert werden. Dazu muß das Projektkoordinatensytem über sein Festpuntkfeld an das übergeordnete KS überbestimmt anschließen. Das Festpunktfeld kann auch aus SAPOS Referenzstationen bestehen, was mehrere Transformationsschritte vom globalen WGS84 ins jeweilige terrestrische Zielsystem bedingt. Geodätische Expertise nötig! 12 6

7 Ingenieurgeodätische Absteckung bedeutet: millimetergenau dort, wo es geplant war! Völter, Intermetric 13 Weiterführende Literatur Kahmen, H. et al. (1998): Ein modulares Konzept zur Absteckung von Hochgeschwindigkeitstrassen. zfv, Heft 4, 1998, Wißner, Augsburg Macheiner, K. (2015): Drei große Eisenbahn Tunnelprojekte in Österreich ein Vergleich ausgewählter Aspekte aus der Sicht der ingenieurgeodätischen Praxis. vgi, Heft 4, 2015, OVG, Wien Müller, G. et al. (2000): Reihe Handbuch der Ingenieurgeodäsie, Band Eisenbahnbau, Wichmann, Heidelberg Witte, B. und Sparla, P. (2015): Vermessungskunde und Grundlagen der Statistik für das Bauwesen. Wichmann, Berlin 14 7