Exkursion zum Landesamt für Vermessung und Geobasisinformation (LVermGeo) in Koblenz

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1 Universität Trier Fachbereich VI Geographie/Geowissenschaften Abteilung Kartographie Sommersemester 2007 Exkursion zum Landesamt für Vermessung und Geobasisinformation (LVermGeo) in Koblenz Stand und Entwicklung geodätischer Informationssysteme in Verwaltungsinstitutionen Exkursionsleitung: Prof. Dr. Jürgen Bollmann, Dipl.-Ing. Stefan Kühn Protokollant: Oliver Schmidt Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 1 -

2 Organisation und Aufgaben der Vermessungs- und Katasterverwaltung (VermKV) Rheinland-Pfalz Zuerst wurde eine Einführung in die Aufgaben des Landesamtes für Vermessung und Geobasisinformationen gegeben. Historisch betrachtet entwickelte sich aus dem Steuerkataster das Eigentumskataster, hieraus das Mehrzweckkataster. In der Folge entstand daraus ein Geobasisinformationssystem, das nun in Geobasiswebdienste übergeht. Eine mögliche Zukunftsperspektive ist die Virtual Reality online. Die VermKV untersteht dem Innenministerium des Landes Rheinland-Pfalz. Zu den gesetzlichen Aufgaben der VermKV gehören das Erheben, Führen und Bereitstellen von Geobasisinformationen. Diese Informationen sind sowohl für Kommunen, rechtliche und staatliche Zwecke, sowie für den privaten Nutzer zugänglich. Waren die Anforderungen an die VermKV früher auf Aktualität, Flächendeckung, Qualität (Genauigkeit), Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit beschränkt, so kommen heutzutage Kundenorientierung, Transparenz, schnelle Datenbereitstellung und hohe Aktualität hinzu. Ebenfalls zu beachten ist heute die notwendige Harmonisierung, deren Ziel es ist Raumbezug, Liegenschaftskataster und Geotopographie zu vereinen. Eine weitere wichtige Anforderung ist die Interoperabilität / Standardisierung, die einen Mehrwert durch abgeleitete Produkte erzielen soll. So können die Daten aus einer Dokumentation durch Karten zur Visualisierung und Orientierung in Karten genutzt werden. Werden dieselben Daten nun durch Dienste für Auswertung, Planung und Fachanbindung genutzt, so haben die Daten einen deutlichen Mehrwert erhalten. Somit können einmal erhobene Daten mehrfach genutzt werden, die in der Datenführung beschrieben, qualifiziert, standardisiert, harmonisiert und aktualisiert werden müssen. Die daraus folge Bereitstellung sollte webfähig und jederzeit verfügbar sein. Zu dem amtlichen Geobasisinformationen zählen der Raumbezug, das Liegenschaftskataster und die Geotopographie. Der Raumbezug wird durch Lage-, Höhe- und Schwere-Festpunkte, sowie neuerdings durch SAPOS festgelegt. Zu dem Liegenschaftskataster zählen das automatisierte Liegenschaftsbuch (ALB) und die automatisierte Liegenschaftskarte (ALK) mit Punkt- und Grundriss-Informationen. Die Geotopographie beinhaltet das amtliche topographisch-kartographische Informationssystem (ATKIS), das heißt digitale Landschaftsmodelle (DLM), digitale Geländemodelle (DGM), digitale topographische Karten (DTK) und digitale Orthophotos (DOP). Um diese unterschiedlichen Geobasisinformationen verwalten zu können, wurde das AAA-Modell geschaffen. Es enthält das amtliche Festpunkt- Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 2 -

3 Informationssystem (AFIS), das amtliche Liegenschaftskataster-Informationssystem (ALKIS) und das amtliche topographisch-kartographische Informationssystem (ATKIS). Als Ausblick wurde vorgestellt, dass Bürger aktiv an topographischen Informationen mitarbeiten können und zukünftig Layerdarstellungen und 3D-Visualisierungen von größerer Bedeutung sein werden. Das Fazit zeigt auf, dass die VermKV einen moderne Dienstleistung ist, die vielfachen Aufgaben genügen muss. Zu dem Kundenkreis zählen Verwaltungen, Wirtschaft und Bürger, weswegen eine Kundenorientierung unabdingbar ist. Graphik-Center (Fachbereich 35) Die Erstellung, der Druck und die Weiterverarbeitung gehören zu den Aufgabenbereichen des Graphik-Centers. Sonderkarten von Kunden werden hier entworfen oder ihren Vorgaben gedruckt (zum Beispiel ADAC-Rallye-Plan). Ebenfalls findet im Graphik-Center eine Weiterverarbeitung von Sonderprodukten des LVermGeo (Wanderkarten etc.) statt. So wird der Kartenteil vom zuständigen Fachbereich gestaltet die Rückseitengestaltung mit Text- und Bildinhalten wird vom Graphik-Center bearbeitet. Das Scannen historischer Karten geschieht mit Scannern bis DIN A0, zum Beispiel mit einem Trommelscanner. Die Weiterverarbeitung am PC erfolgt mit Mac-Rechnern, da sicher hier größere und vielfältigere Möglichkeiten ergeben. Früher wurden für das Belichten der Druckplatten Folien als Vorlagen verwendet, wobei für den Vierfarbendruck (YMCB) die gleiche Anzahl an Folien benötigt wird. Mittlerweile nutzt man die Computer-to-plate-Technik, bei der die lichtempfindlichen Aluminiumplatten direkt mit Laser belichtet werden. Nach der Entwicklung der Platten werden diese in der Fünffarben-Offset-Druckmaschine zum indirekten Flachdruck verwendet. Hierbei wird die Farbe zunächst auf die Druckplatte gebracht, von der sie auf ein Gummituch gedruckt wird. Danach wird das Papier vom Gummituch bedruckt, wodurch Abnutzungserscheinungen an der Druckplatte vermieden werden können. Karten können bis zu einem Maß von 70 mal 100 cm gedruckt werden. Da die Druckmaschine über eine Wendeeinrichtung verfügt, kann auch die Rückseite mit einer Farbe bedruckt werden. Passmarken am Rand sind notwendig, damit die Farben die gleiche Ausrichtung haben und keine Verzerrungen der einzelnen Farben auftreten. Die Farbleisten werden für eventuelle Nachdrucke benötigt, um eine gleiche Qualität zu erlangen. Zum Plotten von großen Druckerzeugnissen steht ein Plotter mit Aufrollfunktion für eine Formatbreite bis 163 cm zur Verfügung. Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 3 -

4 Nach dem Druck werden die Karten geschnitten, wobei der Rand mit Druckmarken etc. entfernt wird. Damit größere Mengen Papier auf einmal bewegt werden können, steht eine Vorrichtung mit Druckluftdüsen zur Verfügung. Nach dem Schneiden werden die Karten gefaltet, wobei in der Faltmaschine eine Laufrichtungsänderung stattfinden kann. Anknickscheiben werden für das Falten von Karten verwendet, Ritzmesser für Broschüren. Zum Schluss müssen die Karten verpackt und eventuell versandfertig gemacht werden. Datenführung des vermessungstechnischen Raumbezugs und satellitengestützte Positionierungsdienste (Fachbereich 25) Wie bereits oben beschrieben, ist der Raumbezug Teil der Geobasisdaten, der durch die Lage, Höhe und Schwere definiert ist. Neue Referenznetze der 3D-Lagefestpunkte sind das EUREF (A-Netz), das DREF (B-Netz) und das RPREF (C-Netz). Diese Netze sind alle in IST- Koordinaten vorhanden. Punkte des europäischen Referenznetzes sind Teil des deutschen Referenznetzes, dessen Punkte wiederum im rheinland-pfälzischen Referenznetz vorhanden sind. Insgesamt existieren in Rheinland-Pfalz trigonometrische Punkte erster bis vierter Ordnung auf 2500 übergeordneten Festpunktfeldern. Globale Satellitensysteme zur Positionsbestimmung sind das US-amerikanische GPS (Global Positioning System), das russische GLONASS und das geplante europäische GALIILEO. Hier wird ausschließlich das GPS verwendet, das mit 28 Satelliten auf 6 Bahnebenen eine weltweite Positionsbestimmung zulässt. Die in km positionierten Satelliten benötigen für einen Umlauf 11 Stunden und 58 Minuten. Zum GPS gehört das Control Segment mit Bodenstationen und der Master Control Station in Colorado Springs, die die Flugbahnen und die Uhren der Satelliten überwachen. Das User Segment besteht aus dem GPS-Empfänger und der dazugehörigen Software. Bereits 1978 wurde der erste Block gestartet und 1995 hatte GPS seine volle Betriebsbereitschaft erlangt. Im Jahr 2000 wurde ein künstliches Störsignal abgeschaltet, welches eine Ungenauigkeit von ca. 100 Metern hervorrief. Generell gibt es zwei Anwendungsgebiete für GPS: Zum einen die Positionierung (wissen, wo man ist) zum anderen die Navigation (wissen, wo man hin möchte). Die Genauigkeit der Positionierung hängt von der Methode ab, wie die Position bestimmt werden kann. Bei der Absolutpositionierung wird die Beobachterposition durch Laufzeitunterschiede der Satellitensignale ermittelt. Diese werden mit der Empfangszeit abgeglichen und haben eine Genauigkeit von 5 bis 20 Metern. Die Relativpositionierung, auch differentielles GPS Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 4 -

5 genannt, setzt eine Referenzstation mit bekannter Position voraus. Das Signal der Referenzstation wird dem Signal des anderen Empfängers abgeglichen, wodurch die Korrektur der unbekannten Position bis zu einer Genauigkeit von 2 bis 5 Metern möglich ist. Punkte mit bekannten Koordinaten sind die Festpunkte der Landesvermessung oder die Stationen des Satellitenpositionierungsdienstes der deutschen Landesvermessung (SAPOS). In Deutschland stehen rund 240 SAPOS-Referenzstationen zur Verfügung, 18 davon in Rheinland-Pfalz. Da es sich bei SAPOS um eine Arbeitsgemeinschaft der Landesämter und Institutionen der Nachbarländer handelt, ist eine einheitliche Nutzbarkeit korrigierter Satellitendaten möglich. Eine Referenzstation empfängt das Signal auf dem L1- und dem L2- Kanal um Mehrwegeffekte zu unterdrücken. Im Empfänger werden die Signale in Rohdaten umgewandelt und zum Stationsrechner weitergeleitet. Dort werden Korrekturdaten erzeugt, die per Internet zum LVermGeo nach Koblenz übermittelt werden. Die Rohdaten werden für spätere Rechenschritte vom Stationsrechner gespeichert. SAPOS bietet drei unterschiedliche Möglichkeiten der Positionskorrektur. Der Echtzeit- Positionierungs-Service weist eine Lagegenauigkeit von 0,5 bis 3 und eine Höhengenauigkeit von 1 bis 5 Metern auf. Dieser Dienst liefert die korrigierten Positionen in Echtzeit, also während der Messung, und wird über das RDS-Signal eines UKW-Senders übertragen. Der hochpräzise Echtzeit-Positionierungs-Service ermöglicht Lage- und Höhegenauigkeiten von 1 bis 3 cm und gelangt per GSM-Mobilfunk oder mobiles Internet (UMTS, GPRS) zum Abnehmer. Beim geodätischen Postprocessing-Positionierungs-Service werden die Positionen nach der Messung korrigiert und werden per Internet übertragen. Die Lagegenauigkeit liegt hierbei unter 1 cm und die Höhengenauigkeit bei 1 bis 2 cm. Je weiter der Messort von einer SAPOS-Station entfernt ist, desto größer ist der Lage- und Höhenfehler der korrigierten Daten. Aus diesem Grund ist ein dichtes Netz von Stationen notwendig, um den Kunden eine hohe Genauigkeit liefern zu können. Marketing und Vertrieb (Fachbereich S1) Das LVermGeo vertreibt amtliche topographische Karten in unterschiedlichen Maßstäben (TK 25, TK 50 und TK 100), Freizeitkarten (topographische Karten mit Wander- und Radwegen, Freizeiteinrichtungen, Naturparkgrenzen), historische Karten als Reproduktion, Luftbildabdrucke, Karten und Luftbilder auf CD-ROM und Sonderprodukte (Saar-Lor-Lux- Karten etc.). Des Weiteren zählen zur Produktpalette digitale Landschaftsmodelle (DLM), Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 5 -

6 digitale Orthophotos (DOP), digitale Geländemodelle (DGM) und digitale topographische Karten (DTK). Digitale Wanderkarten, die zusammen mit Software auf CD-ROM vertrieben werden, bieten die Möglichkeit eigene Wanderrouten per Layer zu erstellen. Der Kundenkreis erstreckt sich vom Privathandel, über den Buchhandel, Tourist- Informationsbüros, Ingenieurbüros, Verwaltungen bis hin zu Großfirmen sowie Banken und Versicherungen. Der größte Umsatz wird mit analogen Karten im Buchhandel erzielt, im digitalen Bereich sind die Verwaltungen die wichtigsten Kunden. Öffentlichkeitsarbeit wird in Form von Veröffentlichungen in Tageszeitungen und Fachmagazinen durchgeführt. Aufgrund der finanziellen Situation der öffentlichen Behörden bleiben nur wenig Mittel übrig für großangelegte Werbekampagnen, weswegen man sich auf wenige Anzeigen pro Jahr beschränken muss. So ist man auf die eigene Internetpräsenz angewiesen, die aus verschiedenen Angeboten für die Öffentlichkeit bestehen. Zu nennen ist hier TIM-online, das ermöglicht die DTK 25 und Luftbilder in Ausschnitten anzuschauen und auszudrucken, sowie Veränderungen zu markieren und diese sofort an das LVermGeo zu melden. So kann der Bürger aktiv an Veränderungen in Kartenwerken mitwirken und sich diese dann kostenfrei anschauen. Das ebenfalls kostenfreie GeoPortal.rlp stellt einen Vermittler zwischen Anbietern und Nutzern von Geodaten und Geodiensten dar. Topographische Karten, Bodenrichtwerte, Luftbilder, Informationen zu Naturschutzgebieten und kommunalen Planungsdaten können so von allen Bürgern frei eingesehen werden. Durch die Möglichkeit, den Maßstab frei ändern zu können und verschiedene Layer ein- oder auszublenden, können individuelle Karten erstellt werden. Fernerkundung, Topographisches Informationsmanagement, Laserscanning (Fachbereich 31) Die Fernerkundung ist notwendig für amtliche Kartenwerke, aber auch für Bebauung und Straßen wird die Photogrammetrie genutzt. Da keine Fortführung von Karten mehr stattfindet, werden Änderungen sofort im ATKIS gespeichert. Die Verursacher melden die Veränderungen, die im TIM (topographisches Informations-Management) gespeichert sind. Für die Veränderungen existiert eine dreimonatige Aktualisierungsfrist. Seit 1960 finden regelmäßige Befliegungen des Landes statt, welche bis 1999 im Maßstab 1:34000 durchgeführt wurden. Im Zeitraum von 1982 bis 1999 wurden Luftbilder im Maßstab 1:13000 angefertigt, die einer Bodenauflösung von 2 mal 2 km entsprechen für die Produktion von Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 6 -

7 Orthophotos notwendig waren. Seit dem Jahr 2000 finden die Befliegungen, bei denen nun Farbbilder aufgenommen werden, im Zweijahresrhythmus statt. Analoge Bilder müssen mit Stereoskopen ausgewertet werden, digitale Aufnahmen, können direkt am Computer ausgewertet werden. Die Befliegungen werden zum einen Mitte März bis Mitte April durchgeführt. Zu diesem Zeitraum verwendet man Weitwinkelobjektive, wodurch mehr auf der Aufnahme abgebildet werden kann. Ein weiterer Vorteil der Frühjahresbefliegung ist, dass Gebiete mit Bewuchs (dichter Wald etc.) noch weitestgehend frei von Vegetation sind und somit gut auch den Bildern zu erkennen sind. Zum anderen werden Sommerbefliegungen durchgeführt, die den Vorteil haben, dass man aufgrund der langen Sonnenscheindauer viele Bilder an einem Tag aufnehmen kann. Da die Sommerbefliegung digital durchgeführt wird, liegen die Bilder mit einer Auflösung von 20 cm, teilweise sogar von 10 cm, vor. Luftbilder müssen durch Aero- Triangulation, bei der 4 Passpunkte und die Bildorientierung benötigt werden, aneinander angepasst werden. Des Weiteren sind zur Georeferenzierung x-, y- und z-werte einzelner Koordinaten und die Lage des Flugzeuges während der Aufnahme (κ, φ, ω) notwendig. Orthobilder müssen sich überlappen, damit sie aneinander gereiht werden können. Allerdings ist es dadurch unumgänglich die Schnittlinien an die Bebauungen anzupassen, da sonst ein Versatz zustande käme. Digitale Oberflächenmodelle enthalten sowohl die Landschaftsform als auch die auf der Erdoberfläche befindlichen Objekte. Solche Modelle werden meist mit Laser-Scanning-Daten produziert. Bei dieser schnellen Messmethode werden 3 bis 4 Punkte pro qm erfasst, wodurch eine hohe Genauigkeit der Abbildung erreicht wird. Bodenpunkte und Oberflächenpunkte werden differenziert dargestellt, da sonst keine Trennung möglich wäre. Dabei entstehen teilweise Fehlklassifikationen, die später manuell entfernt werden müssen. Aufgrund der Laserscandaten können Häuser mit Dachformen präzise visualisiert werden. Das LVermGeo schafft lediglich die Basisdaten, die von Kunden oder anderen Verwaltungen weiterverarbeitet werden. Digitale Landschaftsmodelle (Fachbereich 32) Die bisherige Nutzung analoger Karten wird zukünftig durch digitale Informationen ersetzt werden, was mit dem ATKIS-Konzept realisiert wird. Da in den Hauptkarten die raumbezogenen geotopographischen Informationen durch kartographische Zeichen und Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 7 -

8 Signaturen verschlüsselt sind, werden die Informationen als digitales Landschaftsmodell (DLM) und als digitale topographische Karte (DTK) zur Verfügung gestellt. DLM enthalten neben dem Relief der Oberfläche die erfassten Objekte mit einer sehr genauen geometrischen Qualität. Die Objekte werden durch die Koordinaten (Lage im Raum) und die Sachdaten (Attribute) beschrieben. In Rheinland-Pfalz sind das ATKIS-Basis-DLM und das generalisierte DLM50 flächendeckend verfügbar. Die DTK sind Rasterdaten, die blattschnittfrei die Hauptkartenwerke ersetzen. Sie besitzen einen einheitlichen Maßstab sowie einheitliche Signaturen und sind als kartographische Generalisierung der beiden oben genannten DLM aufzufassen. Somit enthält ein DLM objektstrukturierte und eine DTK bildstrukturierte digitale Daten, die für raumbezogene Fachanwendungen genutzt werden können. Mithilfe der einheitlichen Datenbankschnittstelle (EDBS) ist es möglich, sie mit eigenen Fachdaten zu verknüpfen. Als Grundlage für den Aufbau des Basis-DLM eignet sich die deutsche Grundkarte 1:5000 (DGK 5) sehr gut, allerdings liegt sie nur für etwas ein Drittel der Landesfläche vor. Aus diesem Grund müssen aktuelle Orthophotos 1:5000 oder Luftbilder zur Erfassung herangezogen werden. Flächenförmige Objekte, die mit geringer Genauigkeit erfasst werden, entnimmt man der TK 25, sofern keine andere Erfassungsmethode möglich ist. Die Einarbeitung von Veränderungen des Straßennetzes geschieht innerhalb von 3 Monaten, hingegen Veränderungen von Naturschutzgebietsgrenzen eine Einarbeitungsfrist von 12 Monaten besitzen. Digitale Landschaftsmodelle können zum Beispiel als Rettungskarten genutzt werden (grüne Schilder der Forstverwaltungen im Wald). Ebenfalls finden DLM Verwendungen in der Raumordnung und Landesplanung, sowie im Hochwasserschutz. Amtliche topographische Karten (Fachbereich 33) Gesetzlich vorgeschrieben sind die digitalen topographischen Karten im Maßstab 1:5000 (DTK 5), 1:25000 (DTK 25), 1:50000 (DTK 50) und 1: (DTK 100). Karten sind zweidimensionale Abbildungen der Realität und entstehen, wie oben beschrieben, durch das siganturieren des DLM. Es werden die attributierten DLM-Objekte in das Kartendesign überführt. Zur besseren Präsentation erhalten die Objekte möglicherweise eine neue Geometrie, um besser in der Karte sichtbar zu sein. Seit dem Beginn der digitalen Produktion der TK wird eine neue Kartengraphik verwendet. Es existieren nun keine weißen Flächen mehr und andere Symbole werden verwendet Allerdings bringt dies nicht nur Vorteile mit Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 8 -

9 sich: So fällt auf, dass in der ersten Auflage der digital produzierten TK keinen Schattierung des Reliefs mehr vorhanden ist. Diese und auch andere negative Veränderungen sollen laut LVermGeo in zukünftigen Auflagen wieder rückgängig gemacht werden. Die digitale Prodiktion der TK schreitet momentan zügig voran. So existieren von den insgesamt zu produzierenden 5249 Blätter der DTK 5 schon Die DTK 25 ist als einzige mit 156 Blättern komplett, die DTK 50 befindet sich mit 16 erschienenen von insgesamt 40 Blättern noch im Aufbau. Einzig von der DTK 100 liegen noch keine der insgesamt 11 Blätter vor, die aus der DTK 50 entstehen sollen. Hierfür müssen erst alle Blätter der DTK 50 vorhanden sein, um diese zu generalisieren. Die DTK 5 wird zusätzlich in zwei Ausführungen hergestellt: Zum einen farbig, zum anderen farbreduziert. Dies ist darin begründet, dass in einer farbreduzierten DTK 5 vor Ort Veränderungen eingezeichnet werden können, die auf einer farbigen Karte hinterher möglicherweise nicht mehr gut zu erkennen sind. Grundlagen für die Erstellung der DTK 5 sind das ALK und das ALB, das Basis-DLM, Orthophotos 1:5000, Höhenpunkte und Höhenlinien und Böschungen. Findet nun einen Generalisierung der ATKIS-Daten für einen kleineren Maßstab statt, so werden zum Beispiel Straßen nicht mehr maßstabsgetreu dargestellt, da sie sonst nicht mehr erkennbar wären. Automation und Interaktion werden bei der ATKIS-Generalisierung angewendet, wodurch praktisch jeder Maßstab hergestellt werden könnte. Fazit Die Exkursion zum Landesamt für Vermessung und Geobasisinformation bot einen Einblick in die Erstellung, die Führung und die unterschiedlichen Bereitstellungsformen von Geobasisdaten. Auch wurde aufgezeigt, dass man großen Wert auf Digitalisierung der Kartenwerke legt. Insbesondere dort sehe ich auch gute Chancen für den Absatz der Produkte. In Zukunft werden Kunden weniger gedruckte Karten benötigen, sondern die Karten in digitaler Form auf dem PC oder dem PDA nutzen. Zwar sind zurzeit die hochpräzisen Dienste des SAPOS nur für Vermesser und wenige Privatkunden interessant, aber auch dieser Bereich könnte für die breite Masse der Privatnutzer von Positionierungs- und Navigationsgeräten attraktiv werden. Für mich war diese Exkursion sehr interessant, da ich im Jahr 2000 beim Katasteramt Neuwied mein Schulpraktikum absolviert habe. Zu diesem Zeitpunkt begann man dort mit der Digitalisierung der Liegenschaftskarten und sprach von einem vollständigen Abschluss für Ohne Gewähr; Für Fehler keine Haftung; by Oliver Schmidt net.de.vu - 9 -

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