geoforum.bl Bezugsrahmenwechsel LV03 nach LV95

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1 Liestal, 25. November 2010 geoforum.bl Bezugsrahmenwechsel LV03 nach LV95 Patrick Reimann, Peter Egli, Lukas Rohr 1 Was ist LV95?? 2 AGI Basel-Landschaft Seite 1

2 GeoInformationsgesetz GeoIG sind am in Kraft getreten 3 GeoInformationsgesetz GeoIG 4 AGI Basel-Landschaft Seite 2

3 Verordnung über Geoinformation GeoIV Art. 53 Übergangsbestimmungen 5 Bezugsrahmenwechsel??? Was ist ein Bezugsrahmen? Duden: führt keinen Bezugsrahmen Wiktionary: "System, welches der Orientierung für Vorhaben dient" Swisstopo: "Koordinatensätze geodätischer Fixpunkte und Permanentnetze als Basis für 1. die praktische Vermessung 2. Kartographie 3. GeoInformationsSystem GIS Wechsel Bezugsrahmen = Zylinderprojektion -> X-Projektion Zylinderprojektion Planar- Kegel- sondern Neuauslegung innerhalb der Zylinderprojektion 6 AGI Basel-Landschaft Seite 3

4 Projektion Abbildung einer gekrümmten Fläche (Kugel, Ellipsoid) auf einer Ebene (Papier, Bildschirm) Nicht ohne Verzerrungen möglich Eine mathematische und geometrische Disziplin 7 Projektion??? Euler Projektion (1777) Projektion der Generalkarte des russischen Imperiums " wie muss man die Meridiane und die Breitengrade zusammensetzen, um von dem wahren Verhältnis möglichst wenig abzuweichen? Am besten so, dass die Fehler kaum wahrnehmbar sind! 8 AGI Basel-Landschaft Seite 4

5 Projektion??? Kegelprojektion 9 Triangulation für die Dufour- und Siegfriedkarten Kegelprojektion Dufourkarte ab 1840 Siegfriedkarte ab AGI Basel-Landschaft Seite 5

6 Landesvermessung 1903: LV03 Schiefachsige winkeltreue Zylinderprojektion ab 1903 Winkeltreue wird durch Doppelprojektion realisiert Ellipsoid auf Kugel Kugel auf Zylinder Bessel 1841 Gauss-Projektion um 1820 Mercator- Projektion um Landesvermessung 1903: LV03 So gewählt, dass die Verzerrungen in der Schweiz klein sind 12 AGI Basel-Landschaft Seite 6

7 Landesvermessung 1903: LV03 Die Projektion LV03 bildet seit über hundert Jahren den Bezugsrahmen der Amtlichen Vermessung der Schweiz nebst allen anderen Geobasisdaten. Was gibt es denn da zu ändern? 13 Wieso der Wechsel des Bezugsrahmens? Neue Technologie Repetitions-Theodolit elektronischer Tachymeter 14 AGI Basel-Landschaft Seite 7

8 Wieso der Wechsel des Bezugsrahmens? GPS = Navigation GPS = Vermessung GPS (USA) GALILEO (Europa) GLONASS (Russland) GPS (USA) GPS 1991 GNSS Landesvermessung 1995 = LV95 Swisstopo: "Koordinatensätze geodätischer Fixpunkte und Permanentnetze als Basis für = LV95 = LV03->LV95 Fundamentalpunkt LV03 und LV95 = Bern 16 AGI Basel-Landschaft Seite 8

9 Bezugsrahmenwechsel, weil Spannungsfreier Referenzrahmen schweizweit (+/- 1 cm) GNSS-Systeme werden zum Massstab für Amtlichen Vermessung Leitungskataster Jede andere praktische Vermessung Nebst modernen Tachymeter 17 Aus den Grenzen hinausgehen 18 AGI Basel-Landschaft Seite 9

10 Bezugsrahmenwechsel, weil Einfacher Datenaustausch mit Nachbarländern 19 Konsequenzen? Wir werden nicht Europa neu vermessen - zunächst sorgen wir bei uns für Ordnung LV95 liefert ein verzugsfreies, zuverlässiger, genaues und nachhaltiges Permanentnetz für alle Geobasisdaten In Basel-Landschaft ist mit der Transformation Zylinder-Alt nach Zylinder-Neu eine Vorleistung zur Behebung der Mängel aus LV03 erbracht ://: LV95 wird das schweizerische Referenzsystem für die nächsten 100 Jahre - oder länger 20 AGI Basel-Landschaft Seite 10

11 Umsetzung der Daten der amtlichen Vermessung im Kanton Basel-Landschaft LV95: kein Neuland für BL Wie wird der Bezugsrahmen gewechselt? Peter Egli, Stv Bereich Amtliche Vermessung, AGI BL 21 Koordinatenänderung LV03 > LV95 Situation LV03 in schwarz mit transformierter Situation LV95 in rot 22 AGI Basel-Landschaft Seite 11

12 Koordinatenänderung LV03 > LV95 23 Koordinatenänderung LV03 > LV95 Beispiel: Sissacherfluh Lagefixpunkt Nr Y LV LV X Zur Vermeidung von Verwechslungen werden gegenüber den bisherigen Werten 2 resp. 1 Million Meter vorangestellt. 24 AGI Basel-Landschaft Seite 12

13 Grundlagen im Kanton BL Neutriangulation (LFP1 u. 2) (12 Operate) Neues Höhenfixpunktnetz (HFP2) Revision Laufental inkl. HFP2 (1 Operat) Bis 1990, terrestrische Bestimmungen (Winkel- u. Distanzmessung, Gesamtausgleich) Ab 1991 GPS Messungen als einer der ersten Kantone im Waldenburger-, Reigoldswiler- und Laufental Verknüpfung mit LV95 in 4 Operaten Resultat: homogenes LFP2 Netz im Kanton BL Flächendeckendes LFP3 (Polygon) Netz Ersterhebungen und Erneuerungen auf Basis neuer Fixpunkte, spannungsfreie Gebiete Optimale Grundlage für Dreiecksvermaschung 25 Dreiecksvermaschung Kanton BL 26 AGI Basel-Landschaft Seite 13

14 Qualität der Dreiecksdefinition BL Genauigkeit / Restklaffen Kontrollpunkte Bauzone (TS 1 / 2) Wert [FS] >12 Summe Anzahl Prozent Genauigkeit / Restklaffen Kontrollpunkte: Bauzone (TS1 / 2) (LV95gemessen - transformiert) Histogramm Häufigkeit maximal zulässige 50 Restklaffe Anzahl [Restklaffen] zu erreichender Mittelwert Häufigkeit [0..100%] >12 FS [cm] 0 Verteilung der Restklaffen auf die Kontrollpunkte Ist- und Soll-Werte 99.3% 0.7% 0% Summe 0% Prozent Sollw ert Sollw ert 50-75% / alle LFP2-KP Summe 100% Mittelwert Summe Sollw ert Wertebereich 1 und 2: 75-95% 1.6 cm Sollw ert Summe 100% Summe Sollw ert Wertebereiche 1-3: 100% Sollw ert Sollwert: = 0% 27 Nationale Dreiecksvermaschung Zusammenfügen der einzelnen kantonalen Datensätze zu einem nationalen Datensatz Dreiecksdefinition CHENyx06 CH Gebiet der Schweiz EN Ostwert (E) und Nordwert (N) der Koordinaten in LV95 yx y- und x-werte der Koordinaten in LV03 06 Jahr der Entstehung 2006 besteht aus Dreiecken in CH 157 Dreiecke in BL 5944 Transformationsstützpunkten (TSP) in CH 105 TSP in BL Dreiecksvermaschung bleibt unverändert Transformation mit Programm REFRAME der swisstopo Transformationssatz CHENyx06 ist Grundlage für genaueste Transformation und für die amtliche Vermessung zwingend 28 AGI Basel-Landschaft Seite 14

15 Verzerrungen durch Transformation Affintransformation = lineare Transformation Transformierte Objekte werden verzerrt Entstehung durch Koordinatendifferenzen LV03-LV95 Bestimmung durch Eckpunkte der einzelnen Dreiecke Verzerrung wird definiert durch Dilatation und Scherung Dilatation = mittlere Massstabsänderung Scherung = Richtungsverzerrung Seitenlänge Dreieck ~ 3-5 km Verzerrungsvektoren 29 Auswirkungen auf Geometrien Auftrag der swisstopo für Pilotprojekt im Jahre 2003 Untersuchung von geometrischen Abweichungen Distanzen, Azimute, Radien, Flächen Pilotgemeinde Münchenstein Umfassender Bericht des Pilotprojektes steht auf Wunsch als PDF Datei zur Verfügung weitere Berichte zum Thema Bezugsrahmenwechsel 30 AGI Basel-Landschaft Seite 15

16 Auswirkungen auf Geometrien Distanzen: Längenänderungen bis 3 mm A b w e i c h u n g e n i n m m 31 Auswirkungen auf Geometrien Azimute: Richtungsänderungen bis 0.03 gon ,00-5,00-1,00 0,00 1,00 5,00 50,00 A bwei c hunge n i n mgon 32 AGI Basel-Landschaft Seite 16

17 Auswirkungen auf Geometrien Radien: Radiusänderungen bei Radien bis 10 m nur einige mm (2-3 mm) Radiusänderungen bei grossen Radien (600m) bis 1m Änderung in m Radien 5-50m Radien < 5m Radien > 50m 33 Auswirkungen auf Geometrien Flächen: Flächenänderungen bei 1000 m 2 ca m 2 Flächenänderungen bei m 2 ca m Differenz in m^ Grundstücke < 500m^2 Grundstücke m^2 Grundstücke > 1000m^2 34 AGI Basel-Landschaft Seite 17

18 Auswirkungen auf Geometrien Fazit: Abweichungen in der amtlichen Vermessung sehr klein, innerhalb der Toleranz der technischen Vorschriften (TVAV) 35 Bezugsrahmenwechsel im AV Bereich Kanton BL Voraussetzung: LV03 Koordinaten im Koordinatensystem Zylinder neu > Abschluss 2. Etappe AV93 Grundsätzlich in der amtlichen Vermessung (AV) wenig problematisch Daten der AV in INTERLIS beschrieben Werkzeuge vorhanden (Softwareprogramme) REFRAME (swisstopo), GEOS Pro, GEONIS expert Umstellung quasi per Knopfdruck Umstellung in der AV im 4. Quartal 2012 Datenbezug AV Daten im geoshop.bl in LV03 und LV95 möglich 36 AGI Basel-Landschaft Seite 18

19 Umsetzung Weitere Konsequenzen der weiteren Geobasisdaten im Kanton Basel-Landschaft AV LV95 Zonenplan LV03 Lösungsansätze durch Lukas Rohr, GIS-Fachstelle 37 Verfahren für Bezugsrahmenwechsel Transformation Interpolation Translation Die Genauigkeit der Geobasisdaten und daraus abgeleitet die Transformationsgenauigkeit bestimmen das Verfahren für den Bezugsrahmenwechsel. 38 AGI Basel-Landschaft Seite 19

20 Transformation Mit dem Programm REFRAME von swisstopo über die Dreiecksvermaschung CHENyx06 für höchste Genauigkeitsanforderungen. Für die Transformation wird das von der ETHZ entwickelte FINELTRA verwendet. unterstützte Dateiformate: INTERLIS 1 (z.b. Nutzungsplan) ESRI Shape AutoCAD DXF Text mit Separator World Files (Raster) Georeferenzierte Rasterdaten (GeoTIFF) weitere 39 Online-Rechendienst REFRAME 40 AGI Basel-Landschaft Seite 20

21 Interpolation Gitternetz-basiertes Transformationsverfahren: Die Koordinatendifferenzen zwischen 2 Bezugsrahmen liegen in Form eines regelmässigen Gitters vor. Transformation eines beliebigen Punktes nach einem einfachen Interpolationsverfahren (Näherungslösung). 41 Translation Block-Translation für GIS-Datensätze oder Rasterdaten mit einer Genauigkeit im dm-bereich Bei Rasterdaten findet eine Verschiebung des Bildes um die Koordinatendifferenz des Schwerpunktes statt. Für eine einfache Translation von GIS-Datensätzen oder Rasterdaten mit einer Genauigkeit im m-bereich genügt ein 2 Mio-/1 Mio-Shift. 42 AGI Basel-Landschaft Seite 21

22 Bezugsrahmenwechsel im GIS Basel-Landschaft Der Bezugsrahmenwechsel bei Geobasisdaten muss mit den Originaldaten durchgeführt werden. Vorgesehener Zeitpunkt liegt im 4. Quartal 2012 im Anschluss an die Referenzdaten der AV. Die Werkzeuge REFRAME, REFRAME FME Plug-in sind vorhanden. nächste Schritte 43 Bezugsrahmenwechsel im GIS Basel-Landschaft Bildung einer Arbeitsgruppe Dateninventar ergänzen Werkzeuge für Bezugsrahmenwechsel bereitstellen Für Geobasisdaten verantwortliche Personen orientieren Pilotprojekt mit verschiedenen Geobasisdaten Konzept bis erstellen Für Geobasisdaten verantwortliche Personen orientieren Personelle Ressourcen der GIS-Fachstelle als Dienstleistung zur Verfügung stellen 44 AGI Basel-Landschaft Seite 22

23 Bezugsrahmenwechsel LV03 nach LV95 Diskussion und Fragen 45 AGI Basel-Landschaft Seite 23