Lagereferenzsystem ETRS89_UTM33 und der Weg dorthin N O. Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89

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1 Lagereferenzsystem ETRS89_UTM33 und der Weg dorthin Grundlagen und Transformationsansatz N O Themen Einführung Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 UTM-Koordinaten Transformationsansätze Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 2 1

2 Grundlagen - Begriffe Koordinaten sind ideales mathematisches Medium für geometrische Informationen Fehlt die Kenntnis der Metadaten zu den Koordinaten, führt das zu Nutzungsfehler aus Der neue lachende Grenzstein 3 Grundlagen - Begriffe Koordinatenreferenzsystem = Coordinate Reference System y (CRS) nach ISO Spatial referencing by coordinates Metadaten 4 2

3 Grundlagen - Begriffe 5 Grundlagen - Begriffe Was ist in Sachsen neu? RD/83 3GK4, 3GK5 ETRS89 UTM33 6 3

4 Grundlagen - Begriffe VwV Referenzsysteme (12. Februar 2014) 2 Amtliches Lagereferenzsystem Amtliches Lagereferenzsystem ist das Universale Transversale Mercator-Koordinatensystem der Zone 33N bezogen auf das Europäische Terrestrische Referenzsystem Schlussbestimmungen Die Daten des amtlichen Vermessungswesens sollen bis 30. Juni 2015 in das amtliche Lagereferenzsystem nach Nummer 2 überführt werden. 7 Grundlagen Stand der Einführung ETRS89 (LS489) bundesweit 8 4

5 Grundlagen Stand der Einführung ETRS89 im GeoSN ATKIS Basis-DLM, DLM50, DTK sind mit der Umstellung auf das Datenmodell AAA erfolgt DOP, DGM, 3D-Gebäude werden im ETRS89 hergestellt ALKIS 9 Ist mit der Umstellung auf das Datenmodell AAA erfolgt Übergangszeitraum für Bereitstellung im RD/83: 31. Dezember 2016 (VwV LiKA, Nr.15.1 (3)) Themen Einführung Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 UTM-Koordinaten Transformationsansätze Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 10 5

6 RD/83 vs. ETRS89 - Benutzung unterschiedlicher Bezugssysteme am Beispiel 15 östl östl. Länge in Görlitz =0 Greenwich =15 ETRS89 RD/83 11 RD/83 vs. ETRS89 Bezugssystemdefinitionen RD/83 ETRS89 Charakter Lagebezugssystem Raumbezugssystem Basis-Koordinatenart 2D ellipsoidisch (Breite, Länge) 3D kartesisch (X,Y,Z) Ellipsiod Bessel 1841 GRS-8O Lagerung für beste Anpassung an (übliche) Gebrauchskoordinaten Deutschland 3 Gauß-Krüger UTM Ganze Erde 12 6

7 Definition des globalen kartesischen Bezugssystems Pol Z Massemittelpunkt Nullmeridian (Greenwich) X Y Äquatorebene Systemdefinition für ITRS und ETRS89 13 XYZ-Koordinaten erdzentriert erdfixiert Definition des globalen ellipsoidischen Bezugssystems b a,b Ellipsoidparameter Nullmeridian, Greenwich a Länge = 0 Breite = 0 Systemdefinition für ITRS und ETRS89 GRS80-Ellipsoid 14 7

8 Weltweiter Bezugsrahmen des ITRS = ITRF YY WGS-84 Festpunkte mit Koordinaten und Geschwindigkeiten (wegen Plattentektonik) Zero-Net-Rotation-Condition [Summe aller Bewegungen = 0] 15 POTSDAM Kontinentaler Bezugsrahmen des ETRS89 = ETRF YY Realisierung des ETRS89 durch den ETRF YY mittels Messungen auf Permanentstationen des EPN Stationsgeschwindigkeiten sind Maß für die relativen Bewegungen auf der eurasischen Platte 16 POTSDAM

9 Breitstellung des ETRS89 in Deutschland - SAPOS Operationeller Nutzerzugang für amtliche Messungen im ETRS89 Unterstützt wirtschaftliche Satellitenmessverfahren Vernetzte, permanent messende GNSS-Stationen Stationen Verbindung zum ITRF/ETRF im Rahmen des Monitoring 17 Themen Einführung Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 UTM-Koordinaten Transformationsansätze Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 18 9

10 3GK vs. UTM - Transversale Mercatorprojektion 19 3GK vs. UTM Definition der Koordinatensysteme 20 Projektionsmethode 3GK R-Rechtswert H- Hochwert UTM E-Ostwert N-Nordwert Transversale Mercatorprojektion (querachsige Zylinderprojektion) im Kleinen winkeltreu Zylinder berührt Ellipsoid Maßstab am Mittelmeridian 1 0,9996 Streifen-/ Zonenbreite 3 6 Rechts-/Ostwert am Mittelmeridian m für Sachsen relevante Bezugsmeridiane 12 ö.l. 15 ö.l. Zylinder schneidet Ellipsoid 15 ö.l. 10

11 3GK vs. UTM Definition der Koordinatensysteme Streifen- /Zonenkennziffer Besonderheiten Höhe der Koordinatenebene 3GK R-Rechtswert H- Hochwert UTM E-Ostwert N-Nordwert 4 bzw. 5 oder keine 33,3 oder keine Bessel Ellipsoid nahe an DHHN92 -> H h sächsische Punkte mit der Länge < 12 werden in der Zone 33 Nord abgebildet bild GRS-80 tiefer als DHHN92 -> H h 43 m 21 3GK vs. UTM Streckenverzerrung Transversale Mercatorprojektion ist nicht streckentreu Strecken aus Koordinaten entsprechen nicht örtlich gemessenen Strecken Streckenverzerrung ist abhängig von Abstand vom Bezugsmeridian projektive Verzerrung Zonenbreite ( 3 / 6 ), Maßstab am Bezugsmeridian (1 / 0,9996) Höhe über der Bezugsfläche Lagerung des Ellipsoides ( nahe an Geoid / ca. 43 m unter Geoid) 1 cm/km anders als 3GK 22 11

12 3GK vs. UTM projektive Streckenverzerrung Bei der Übertragung g von der Örtlichkeit in die Koordinatenebene werden Koordinatenstrecken Koordinatenflächen g e d e h n t Koordinatenstrecken Koordinatenflächen gestaucht 3GK UTM 23 3GK vs. UTM Streckenverzerrung und Flächenverzerrung maximale Verzerrung von der Örtlichkeit in die Koordinatenebene bei 250 m über NHN 3GK UTM Strecken [cm/km] Flächen [qm/qkm] Wo? Mittelsachsen Ostsachsen 24 12

13 Umgang mit Verzerrungen Strecken lokale Koordinaten Realwelt maßstabstreu Geländeaufnahme im lokalen System Absteckung realer Planungsmaße Maßstabstreue Bauwerksplanung Reduktion Transformation Koordinaten im amtlichen Koordinatenreferenzsystem 25 Umgang mit UTM-Koordinaten CAD-Programme müssen UTM-Abbildungsverzerrungen g beherrschen wahlweise Angabe von Maßen aus UTM-Koordinaten oder Realmaßen Koordinaten müssen stets mit ihrem CRS kommuniziert werden, d.h. inklusive CRS-Bezeichnung laut Namensraum 100% konform bei Koordinatenreihenfolge und Streifenkennung Vermessungsgeräte müssen UTM-Abbildungsverzerrungen beherrschen h Polare Aufnahmemaße vor der Berechnung von UTM-Koordinaten reduzieren Polare Elemente aus UTM reduzieren, um polare Absteckwerte zu berechnen 26 13

14 Themen Einführung Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 UTM-Koordinaten Transformationsansätze Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 27 RD/83 vs. ETRS89 Bezugssystemdifferenz Die Koordinaten ,39 N, ,23 O in zwei Bezugssystemen dnord dost 136 m 126 m Koordinatendifferenz von etwa 185 m variiert in Sachsen: regional: ± 20 cm lokal: ± 3 cm 28 14

15 RD/83 ETRS89 7 Parameter-Transformation Bezugssystem S RD/83 Transformation Bezugssystem T ETRS89 Transformationsparameter z 1 Rz D Startkoordinaten Zielkoordinaten x 1 Rx T(x,y,z) Ry y1 29 RD/83 ETRS89 - Parameterbestimmung Bezugssystem S Transformation Bezugssystem T ortsabhängige variable Transformationsparameter aus repräsentativen Passpunkten zu bestimmen Genauigkeit sinkt mit steigender Gebietsgröße 30 15

16 RD/83 ETRS89 Einfluss der Gebietsgröße globaler Ansatz: 1 Parametersatz für ganz DHDN EPSG:: 1776 Genauigkeit < 3 m regionaler Ansatz: 1 Parametersatz für RD/83 EPSG:: Genauigkeit < 1 m viele lokale Parametersätze: z.b. 1 Satz pro TK25 (TRANS_SN) Genauigkeit bei ca. 5 cm 31 RD/83 ETRS89 Restklaffenverteilung Restklaffenvektoren entsprechen Spannungen im RD/83 Homogenisierung möglich, wenn Überführungsmethode mit geeigneter Restklaffenverteilung viele repräsentative Stützpunkte TK

17 Auswahl des Transformationsansatzes Methode + Parameter fachliche h Aspekte Genauigkeit Nachbarschaftlichkeit / Beibehaltung geometrische Bedingungen organisatorische Aspekte Transformationsrichtung (uni- oder bidirektional) Art der Daten z.b. Punkte, Vektoren, Rasterdaten, 2D/3D Software, Schnittstellen Performance Anwendung auch für geodätische Laien machbar 33 Transformation mit NTv2 Eigenschaften der Methode National Transfomation Version 2 2D Ansatz simple Algorithmen - hohe Performance (auch on-the-fly) auch für Rasterdaten geeignet Zielgenauigkeit durch Gitterweite steuerbar open source Ansatz freie Anwendungssoftware verfügbar Standardmethode in GIS-Systemen minimale Implementierungskosten Ansatz umfasst auch Rücktransformation 34 17

18 Transformation mit NTv2 - Funktionsprinzip RD-83_Lat-Lon Gittermasche finden NTv2-Gitterdatei = Flächenmodell des ellipsoidischen Datumsunterschiedes Datumsshift interpolieren Datumsshift addieren ellips. Breite e P(B,L) 35 ETRS89_Lat-Lon ellips. Länge Transformation mit NTv2 Gitter für Sachsen BeTA2007 bundeseinheitlicher Ansatz für DHDN m-genauigkeit für topographische Daten NTv2_SN Ansatz für RD/83 cm-genauigkeit für universelle Anwendung 36 18

19 Gitterdatei NTv2_SN Genauigkeit außerhalb von SN < 1 m (Trafo identisch mit EPSG::15868) Maximal 15,5 km außerhalb von SN ca. 5 cm Innerhalb von SN < 3 cm (Identisch mit TRANS_SN < 2 mm (1 )) 37 Gitterdatei NTv2_SN Nutzung beim Anwender Anbinden der Gitterdatei Korrekte Konfiguration von: Start-Koordinatenreferenzsystem und Ziel-Koordinatenreferenzsystem 38 19

20 Themen Einführung Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 UTM-Koordinaten Transformationsansätze Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 39 Unterstützung durch den GeoSN im Internet themenbezogene Webseiten per gebührenfrei 40 20

21 Unterstützung durch den GeoSN 41 Unterstützung durch den GeoSN Download Parametersätze für 7 Parameter-Transformation Ansatz Global Regional Bezeichnung DE_DHDN (whole country, 2001) to ETRS89 EPSG- Code Passpunkte Quelle BKG < 3 m Genauigkeit in SN DE_RD/83 to ETRS BKG < 1 m Sachsen West - 31 GeoSN < 10 cm Sachsen Ost - 20 GeoSN < 10 cm Gitterdateien für NTv2-Transformation Bezeichnung EPSG-Code Gitterweite Genauigkeit Gebiet BeTA x 10 < 1 m Deutschland NTv2_SN x 6 < 3 cm in SN Ostdeutschland 42 21

22 Unterstützung durch den GeoSN FAQ FAQ 43 z Referat 24 - Geodätischer Raumbezug Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Sachsen Olbrichtplatz p Dresden Tel: raumbezug@geosn.sachsen.de x y 22