Erdellipsoid (Rotationsellipsoid) als mathematisch/geometrisch

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Nora Brauer
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1 Höhenmessung Die Ergebnisse der Höhenmessung (Nivellement) werden nicht nur für die Geländedarstellung und die Höhenangaben in topographischen Karten, sondern für nahezu alle Bauvorhaben und Ingenieurvermessungen benötigt. Daneben können mit Hilfe von Wiederholungsmessungen großräumige Erdkrustenbewegungen sowie regionale oder lokale Höhenveränderungen nachgewiesen werden.. Grundlagen der Höhenmessung Unter der Höhe eines Vermessungspunktes versteht man seinen lotrechten Abstand von einer (grundsätzlich) frei wählbaren Höhenbezugsfläche. Zwei grundlegend verschiedene Arten von Höhenbezugsflächen sind von Bedeutung: Erdellipsoid (Rotationsellipsoid) als mathematisch/geometrisch definierte Bezugsfläche und ein unter dem Festland fortgesetzt gedachter mittlerer Meeresspiegel als physikalisch definierte Bezugsfläche P Nur Höhen, die sich auf physikalische Bezugsflächen beziehen (Geoid oder eine Parallelfläche hierzu), entsprechen den natürlichen Vorstellungen von höher oder gleich hoch und werden als natürliche Höhen oder Meereshöhen bezeichnet. Über einer physikalischen Bezugsfläche können keine direkten Höhen, sondern nur Höhenunterschiede bestimmt werden. Vor Beginn der Höhenmessung wird daher ein Ausgangs- oder Nullpunkt (z.b. NAP Normaal Amsterdams Peil, Pegel in Amsterdam) benötigt. Der weitere Verlauf einer Höhenbezugsfläche unter dem Festland muss vermessungstechnisch definiert und durch Höhenangaben für Punkte auf der Erdoberfläche realisiert werden. Dazu wurde 879 von Preußen der Normalhöhenpunkt (NHP 879) an der ehemaligen Sternwarte in Berlin festgelegt. Er ist ein fiktiver Punkt, der 7,000 m oberhalb der Höhenbezugsfläche Normalnull angebracht ist. Die Höhe entspricht dem kurz zuvor durch Nivellement ermittelten Höhenunterschied zum Pegel in Amsterdam. Die Höhe des Normalhöhenpunktes wird vom Amsterdamer Pegel mit einer Genauigkeit von etwa einem Zentimeter abgeleitet.

2 4. Geodätischer Raumbezug Höhenmarke Pegel-Nullpunkt Amsterdam Normalhöhenpunkt Berlin Höhe über NN [H] Ellipsoidische Höhe [h] Neben dem Pegel in Amsterdam sind in Europa weitere Höhenbezugspunkte von Bedeutung (Pegel in Genua, Kronstadt, Marseille, Triest, ). ln 7,000m Normal-Nullpunkt Geoidundulation (ca. 48m) fortgesetzt gedachter Meeresspiegel (Geoid) i d (G RS Das Deutsche Haupthöhennetz 9 (DHHN ) 9 bis 957 wurden die im 9. Jahrhundert entstandenen Nivellementnetze vollständig erneuert. Die Ergebnisse wurden als Höhen über NN im neuen System oder als Höhen im System des Deutschen Haupthöhennetzes 9 (DHHN ) bezeichnet. Für die Bearbeitung wurde das DHHN in 8 Teilnetze unterteilt. Die Bearbeitung des bayerischen Anteils (Netzteil VII) fand in den Jahren 948 bis 957 statt. Es wurde zwangsfrei ausgeglichen und so an die nördlich und westlich angrenzenden Netzteile des DHHN angeschlossen, dass die Homogenität innerhalb Bayerns optimal erhalten blieb (Genauigkeit 0,6 mm/km). Neben dem Normalhöhenpunkt (NHP) im Nordosten Berlins existieren in jedem Bundesland eine oder mehrere Landesnivellementhauptgruppen (LNH). In Bayern liegt eine Punktgruppe im geologisch stabilen Zentralteil der Juraplatte bei Schernfeld (LNH Jura), eine weitere auf dem Gesteinsmantel der Saldenburger Granitplatte (LNH Bayerischer Wald). Das Deutsche Haupthöhennetz 985 (DHHN 85) Auf Grund der inzwischen festgestellten Inhomogenität des Netzes wurde 97 mit der Planung zur Wiederholungsmessung des Netzes. Ordnung begonnen. Der Linienverlauf sollte möglichst dem des DHHN entsprechen. Für die Beobachtungen wurde eine einheitliche Richtlinie erarbeitet, nach der die Messungen von 980 bis 986 durchgeführt wurden. 990 waren die Berechnungen abgeschlossen. Obwohl zu diesem Zeitpunkt bereits die Wiedervereinigung Deutschlands abzusehen war und damit die Möglichkeit der Berechnung eines gesamtdeutschen Haupthöhennetzes bestand, wurde das DHHN85 in einigen Länder eingeführt. Das Deutsche Haupthöhennetz 99 (DHHN 9) Nach der Wiedervereinigung Deutschlands wurden Verbindungsnivellements zwischen dem DHHN 85 und dem Staatlichen Nivellementnetz 976 (SNN 76) der damaligen DDR durchgeführt. 99 erfolgte die zwangsfreie Ausgleichung des Gesamtdeutschen Netzes. Berechnet wurden Normalhöhen unter Anschluss an das europäische Nivellementnetz

3 REUN 86 im Knotenpunkt Wallenhorst. Die Bezeichnung lautete: Deutsches Haupthöhennetz 99 (DHHN 9) oder Höhen über Normalhöhennull (NHN). Bereits wenige Jahre nach der Einführung des DHHN 9 wurden Spannungen im Netz festgestellt, die durch das Zusammenführen von Messungen aus verschiedenen Epochen resultieren. Hinzu kam ein permanenter Qualitätsverlust durch Alterung des Netzes und verstärkte Punktausfälle. Im April 005 wurde daher eine teilweise Erneuerung des DHHN beschlossen. Im Zeitraum von wurde deutschlandweit ein Netz mit ausgewählten Linien. Ordnung nach einheitlichen Vorgaben gemessen, und von ~ DHHN85 - Messungen einer zentralen Rechenstelle ausgewertet. ~ SNN76 - Messungen ~ Verbindungsmessungen Die Ergebnisse dieser Auswertung werden unter der Bezeichnung DHHN 06 bundesweit als neuer Höhenbezugsrahmen eingeführt.. Durchführung der Höhenmessung (Nivellement) Aufbau des Nivellementpunkt-Feldes (NivP Feldes) Das NivP-Feld ist in Netze verschiedener Ordnung (. Ordung bis. Ordnung) unterteilt. Die Netze. Ordnung und. Ordnung werden durch Anschluss an das Niv-Netz. Ordnung berechnet. Niv-Linie. Ord (Länge ca. 5km) Punktabstand auf Niv- Linien beträgt ca m Niv-Linie. Ord (Länge ca. 50km) Niv-Netz. (höchster) Ordnung Berechnung bundesweit (mit Anschluß an den Pegel Amsterdam) Niv-Linie. Ord (Länge ca. 5km) Durchführung des Nivellements Das Geometrische Nivellement ist die klassische und heute immer noch einzige genaue Methode der Messung von Höhen über einem fortgesetzten Meeresspiegel (beschlossen 864). Die Methode beruht auf der linienweisen Übertragung von Höhendifferenzen von einem Punkt zum nächsten.

4 4. Geodätischer Raumbezug Bei großräumigen oder sehr genauen Arbeiten muss zusätzlich die Schwere gemessen werden. Alpen ca. 00 m Geometrisches Nivellement" Trigonometrische Höhenmessung Höhe über Pegel Amsterdam Höhe über einem Erdellipsoid (mit GPS messbar) ln Pegel Amsterdam Festpunkte als Ausgangspunkte für weitere Höhenmessungen fortgesetzt gedachter Meeresspiegel (Geoid) l l i p s o i Anhand der aktuellen TK 5 und der NivP-Übersichten wird der aktuelle NivP-Bestand überprüft und festgestellt, ob neue NivP geschaffen werden müssen. Bei der Auswahl der Punktträger werden innerhalb geschlossener Ortschaften bevorzugt markante, zugängliche, stabile, öffentliche Gebäude (Kirche, Schloss, Rathaus, Schule usw.) gewählt. Bei weiterem Bedarf werden auch an privaten Gebäuden Höhenpunkte vermarkt. Außerhalb geschlossener Ortschaften kommen neben Gelände- und Felspunkten überwiegend Bauwerke wie Brücken oder solche mit Betonfundament als Punktträger in Betracht. Für alle neuen NivP wird ein Datenerfassungsblatt angelegt. Jede Linie wird in Hin- und Rückmessung nach dem Ableseverfahren Rückblick Vorblick beobachtet. Einzuhalten sind gleiche Zielweiten, vorgegebene mittlere Fehler der Ablesung (Standardabweichung) sowie die maximal zulässige Differenz zwischen Hinund Rückmessung. In regelmäßigen Abständen ist die Messausrüstung auf Fehler wie z.b. Zielachsenfehler, Dejustierungen in den Libellen (Nivelliergerät und Nivellierlatten), der Lattenaufsatzfläche und dem Nullpunktsfehler (Nivellierlatte) zu überprüfen. Die Höhen der Neupunkte werden durch Linienberechnung bzw. Netzausgleichung ermittelt (ID). Zusammen mit Koordinaten, Schwerewert, Lagebeschrieb und weiteren Angaben werden H = H + R V z.b.: H = 5,04 m +, 0,96 = 5,74 m Das Gelände steigt bei positivem Vorzeichen und fällt bei negativem Vorzeichen. die Höhen in die ANIS-Datenbank übernommen. 4

5 Digitalnivelliere besitzen die gleichen optischen und mechanischen Bauelemente wie herkömmliche Nivelliere. Bei Digitalnivellieren wird mit Hilfe einer eindimensionalen digitalen Bildverarbeitung ein Teil des Lattenbildes ausgewertet. Das Auge des Beobachters wird dabei durch einen Zeilensensor ersetzt ( CCD-Kamera mit stabilisierter Ziellinie). Sensor erkennt den Lattenabschnitt und ermittelt daraus die Lattenablesung Kompensator (Pendel) richtet den Visierstrahl horizontal aus Horizontale Digital-Nivellierlatte mit Strichcode (die Strichfolgen wiederholen sich über die gesamte Lattenlänge nicht) Lattenabschnitt Ablesung wird (mit weiteren Daten) im Instrument registriert Lattenablesung (Genauigkeit bis /00mm) Digitalnivellier Leica DNA0 Aufstellen der Niv-Latte auf der höchsten Stelle des Niv-Punktes 5

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