Quasigeoid. der Bundesrepublik Deutschland. Die Höhenbezugsfläche der. Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen.

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Heinrich Stephan Dieter
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Vermessungsverwaltungen der Länder (AdV) Bundesamt für

1 Quasigeoid der Bundesrepublik Deutschland Die Höhenbezugsfläche der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder (AdV) Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder (AdV)

Geoid- und Schwerefeldmodelle Die Schwerkraft bewirkt nicht nur, dass wir mit beiden Beinen auf der Erde stehen, sie ist auch für die Bestimmung der Höhen von Bedeutung.

Das Schwerefeld der Erde hat im Vergleich dazu eine deutlich größere, aber zeitlich konstante Wirkung auf die Form des Meeresspiegels.

2 Geoid- und Schwerefeldmodelle Die Schwerkraft bewirkt nicht nur, dass wir mit beiden Beinen auf der Erde stehen, sie ist auch für die Bestimmung der Höhen von Bedeutung. Der Einfluss der wechselnden Anziehungskraft von Sonne und Mond auf den Meeresspiegel ist durch die Gezeiten deutlich sichtbar. Das Schwerefeld der Erde hat im Vergleich dazu eine deutlich größere, aber zeitlich konstante Wirkung auf die Form des Meeresspiegels. Ohne Kenntnis der Erdanziehungskraft können keine eindeutigen Höhen über dem Meeresniveau berechnet werden. Diese physikalischen Höhen in Deutschland beziehen sich traditionsgemäß auf einen Bezugspunkt des Meeresspiegels in Amsterdam (Normalhöhen im DHHN), dem Amsterdamer Pegel. In den letzten Jahren sind die zur Navigation verwendeten Satellitennavigationssysteme wie das Global Positioning System (GPS) und das europäische Pendant GALILEO für viele Vermessungsarbeiten unentbehrlich geworden. Die mit diesen Systemen bestimmten Höhen sind allerdings nicht direkt nutzbar, da sie rein geometrisch festgelegt werden und sich nicht auf den Meeresspiegel beziehen. Für die Bestimmung praxisrelevanter physikalischer Höhen ist deshalb ein Modell der Höhenbezugsfläche notwendig, das in der Geodäsie als Geoid bzw. Quasigeoid bezeichnet wird. Während zwischen Punkten gleicher physikalischer Höhe praktisch kein Wasser fließt, kann zwischen Punkten gleicher geometrischer Höhe (die mithilfe der Satellitendaten bestimmt werden) sehr wohl Wasser fließen. Die Unterschiede der beiden Höhenarten variieren in Deutschland zwischen 34 Metern in der Ostsee und 50 Metern in den Alpen sowie im Schwarzwald. Ursache dieser Variationen ist eine unregelmäßige Massenverteilung. Da die im Quasigeoid modellierte Variation der Höhenbezugsfläche in einem Umkreis von wenigen Kilometern bereits mehrere Zentimeter betragen kann, ist ihre Kenntnis auch für regionale und lokale Vermessungsarbeiten von Bedeutung.

3 Höhenbezugsfläche in Deutschland Durch die zunehmende satellitengestützte Vermessung besteht der Bedarf, die Höhenbezugsfläche von Deutschland zentimetergenau zu bestimmen. Satellitengestützte Vermessungen des Erdschwerefeldes sowie der Meeresoberfläche und die darauf beruhenden globalen Schwerefeldmodelle liefern aber nur großräumige Strukturen. Kleinere Details lassen sich aus dem Weltall nicht auflösen. Für die Bestimmung genauer Modelle der Höhenbezugsfläche sind terrestrische Messungen unentbehrlich. Das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) hat gemeinsam mit den Vermessungsverwaltungen der Länder seit Mitte der 90er Jahre dazu umfangreiche Arbeiten geleistet und eine Datenbasis für die Bestimmung der Höhenbezugsfläche Deutschlands aufgebaut. Grundlage dafür sind terrestrische Schweremessungen, Flug- und Schiffsgravimetermessungen, globale Schwerefeldmodelle, digitale Geländemodelle und ein Netz von Beobachtungspunkten, an denen sowohl ellipsoidische Höhen, als auch nivellitisch bestimmte Höhen vorliegen. Insbesondere in den letzten Jahren wurden von der Mehrheit der Bundesländer neue Schweremessungen vorgenommen und die Schweredatenbasis damit erheblich verbessert. Datengrundlage für die Quasigeoidmodellierung rot terrestrische Schweremessungen schwarze Linien Fluggravimetrie blau Schiffsgravimetrie schwarze Punkte Beobachtungspunkte mit allipsoidischen und nivellitischen Höhen

4 GCG Die aktuelle Höhenbezugsfläche für den neuen einheitlichen geodätischen Raumbezug in Deutschland Die AdV hat die Einführung neuer, einheitlicher Bezugsrahmen für GNSS (Global Navigation Satellite System) und Nivellement zum beschlossen. Dies sind ETRS89/DREF91 (Realisierung 2016) für ellipsoidische Koordinaten sowie DHHN2016 für Normalhöhen. Zeitgleich wird auch ein neues passfähiges Modell des Quasigeoids eingeführt, welches die Höhen dieser beiden Rahmen mit Zentimetergenauigkeit ineinander überführt. Das Modell GCG2016 (German Combined Quasigeoid 2016) löst das im Jahr 2011 veröffentlichte Modell GCG2011 ab. Das GCG2016 ist kompatibel zu dem vom Satellitenpositionierungsdienst der Länder (SAPOS ) verwendeten Bezugssystem ETRS89 sowie zum neuen amtlichen Höhenbezugsrahmen DHHN2016. Die zukünftig in der Praxis maßgeblichen physikalischen Höhen im DHHN2016 können deshalb mithilfe des GCG2016 direkt aus den mittels SAPOS bestimmten ellipsoidischen Höhen berechnet werden. Das Modell schließt den gesamten Bereich der Ausschließlichen Wirtschaftszone Deutschlands (AWZ) im Meeresbereich, die sogenannte 200-Seemeilen-Zone, ein. Verbesserungen gegenüber dem GCG2011 umfassen: eine höhere räumliche Auflösung, eine allgemein höhere Konsistenz und Genauigkeit, sowie regionale Verbesserungen (z. B. in Teilen der Wattgebiete der Nordsee und der küstennahen Gewässer der Ostsee sowie im Bodenseegebiet) Das GCG2016 ist das Resultat von zwei unabhängigen Lösungen des BKG und des Instituts für Erdmessung der Universität Hannover.

5 Produktbeschreibung Quasigeoidhöhen, kompatibel zu den Bezugssystemen ETRS89 und DHHN16 Genauigkeit des Quasigeoidmodells (Standardabweichung): Flachland: 0,5-1 cm Hochgebirge: 1-2 cm Meeresbereich: 2-6 cm Bereitstellung als Gitterdatei 30 x 45 : ASCII-Datei Binärdatei einschl. Interpolationsprogramm (Windows, Linux) Datei in speziellen Software-Formaten der Gerätehersteller (Trimble, Leica, Topcon) bzw. zur Nutzung unter SurvCE Bereitstellung für das gesamte Bundesgebiet, alternativ für fünf Teilregionen Vertrieb durch das Dienstleistungszentrum des BKG ( Für einzelne Punkte ist die Berechnung von Quasigeoidhöhen online auf der BKG-Webseite ( möglich. Teilregionen der Geoidbereitstellung

6 Kontakt Internet: Dienstleistungszentrum Telefon: (0341) Telefax: (0341) Zentrale Dienststelle Frankfurt am Main Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Richard-Strauss-Allee Frankfurt am Main Telefon: (069) Telefax: (069) Außenstelle Leipzig Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Außenstelle Leipzig Karl-Rothe-Straße Leipzig Telefon: (0341) Telefax: (0341) Geodätisches Observatorium Wettzell Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Geodätisches Observatorium Wettzell Sackenrieder Straße Bad Kötzting Telefon: (09941) Telefax: (09941) Internet: Bundesamt für Kartographie und Geodäsie 01/17

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