Die Realisierung des ETRS89 in Thüringen

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1 Die Realisierung des ETRS89 in Thüringen FREISTAAT THÜRINGEN

2 Fragestellungen! Warum haben wir das Bezugssystem gewechselt? Was zeichnet das ETRS89/UTM- Raumbezugssystem aus? Was wollen wir mit dem neuen RB.-System erreichen? Wie bilden wir unsere ellipsoidischen Koord. ab? Müssen wir zukünftig auch anders berechnen? Korrekturen von Strecken und Höhen 2

3 Fragestellungen! Wie stellen wir sicher, dass die ETRS89- Koordinaten qualitativ besser werden? Höhere Genauigkeiten als Hauptanforderung eines angestrebten Koordinatenkatasters Wie werden vorhandene Datenbestände nach ETRS89/UTM überführt? Was stellen wir als TLVermGeo für Hilfen zur Verfügung? Transformationsprogramme, automat. Auswertung 3

4 Warum haben wir das Bezugssystem gewechselt? Ausgangssituation z.b. auch um die Positionsgenauigkeiten nach Satellitenvermessungen nicht durch Transformation wieder einzubüßen, bedurfte es eines neuen Bezugssystems! Thüringen: STN 42/83 -> PD 83 Sachsen: STN 42/83 -> RD 83 Sachsen-Anhalt: STN 42/83 Hessen: DHDN LS120 -> LS100 Bayern: DHDN Bessel (GK) Krassowskij (GK) 4

5 Raumbezugssystemwechsel-Warum? Erst nach der Umstellung aller Geobasisdaten auf ETRS89/UTM ist es möglich: Geobasisdaten untereinander problemlos zu verschneiden, Länderübergreifend zu arbeiten Fachdaten problemlos zuzuordnen Alle erdbezogenen Daten universell auszuwerten und die Gesamtheit der Geobasisdaten umfassender zu nutzen 5

6 Was zeichnet das Raumbezugssystem ETRS89/UTM aus? 6

7 European Terrestrial Reference System 1989 baut auf dem ITRS zur Epoche auf ist ein dreidimensionales geozentrisch-kartesisches Bezugssystem wurde 1990 von der europäischen Subkommision EUREF der IAG (International Association of Geodesy) definiert ist fest verbunden mit dem stabilen Teil der eurasischen Kontinentalplatte hat als Referenzellipsoid das GRS80 als bestanpassende Rechenfläche entfernt sich aber von diesem durch Plattenverschiebung um ca. 2,5 cm pro Jahr, also bis jetzt um ca. 62 cm 7

8 Warum benötigen auch ETRS89- Koordinaten eine Abbildungsvorschrift? Weil Messungen und Berechnungen mit geozentrisch, kartesische Koordinaten nicht praxistauglich sind Weil keine Trennung von Lage und Höhe vorhanden ist, die Höhe eines Punktes in den Vektoren von X und Z steckt Zur Darstellung in Karten 8

9 Warum UTM- Abbildung? für ihre Kartenwerke übernahm bereits die NATO die UTM-Abbildung von den USA Wunsch nach einem einheitlichem Abbildungsverfahren für ganz Europa. 6 0 breite Streifen fassen größere Gebiete zusammen, weniger Streifentransformationen Die AdV beschließt im Mai 1995 für die Verebnung der ETRS89-Koordinaten das Abbildungssystem der Universalen Transversalen Mercatorprojektion 9

10 Gauß-Krüger Streifen und UTM-Zone Gauß Krüger Projektion Universale Transversale Mercatorprojektion 10

11 UTM-System Längenkreise (Zonen) Die Zonen sind von West nach Ost nummeriert, beginnend mit Zone 1 bei und 6 Längengrade breit (rund 667km in der Äquatorebene und rund 420 km bei 51 nördlicher Breite). Eine Zone definiert somit einen gekrümmten Bereich, in dem die UTM-Projektion angewendet wird. Breitenkreise Die Abstände der Breitenkreise betragen konstant 8 und werden gezählt von 80 Süd bis 84 Nord. Der südlichste Breitenstreifen erhält den Buchstaben C, der Nördlichste X. Die Buchstaben I und O werden ausgelassen. 11

12 Abbildungsvorschriften UTM und GK Transversale Mercator-Projektion (UTM) Querachsige Schnittzylinder GRS80 (geozentrisches Ellipsoid) Winkeltreu 6 -Meridianstreifensystem 0,9996 (-40 cm/km) Hauptmeridian verkürzt Mercator-Projektion Gauß-Krüger (GK) Berührungszylinder Bessel-Ellipsoid (Lokal bestanschließendes Ellips.) Winkeltreu 3 -Meridianstreifensystem 1,000 (0 cm/km) Hauptmeridian längentreu 12

13 Müssen wir auch anders berechnen? Ganz klares JA! und WARUM? 13

14 Atmosphärische Korrektur der Schrägstrecke Horizontierung der Strecke Korrektur wegen der Geländehöhe Abbildung auf das Ellipsoid Stauchung durch Faktor 0,9996 in der UTM-Ebene Streckenkorrekturen 14

15 Streckenreduktionen einer 100m Strecke GK-und UTM- Projektion ohne Höheneinfluss 15

16 Die Höhenkorrektur (HK) einer Stecke über dem mittleren Erdellipsoid (GRS80) berechnet sich in TH über folgende Näherungsformel: HK= S gem * (-H (NHN-Mittel) / R) H NHN = H (ell) - ca.46 m 16

17 Komplette UTM-Streckenkorrektur 17

18 Flächenkorrektur Aus UTM-Koordinaten berechnete Flächen müssen korrigiert werden, um tatsächliche Flächen auf der Erdoberfläche zu erhalten! F H = UTM H y ell, F R 2R FREISTAAT THÜRINGEN

19 Komplette Flächenkorrektur (Strecke & Höhe) 19

20 Wie stellen wir sicher, dass die Koord. qualitativ besser werden? Arbeiten in einem homogenen spannungsfreien Lagefestpunktfeld hoher Genauigkeit im ETRS89 (System der SAPOS -Referenzstationen) Koordinatenbestimmung hauptsächlich durch kontrollierte GNSS-Messungen (Doppelmessungen) Wegfall von Transformationsungenauigkeiten Koord. besitzen eine hohe absolute Genauigkeit, was Nachbarschaftsanpassungen ausschließt Verwechslung transformierter ETRS89-Koord. mit gemessenen ETRS89-Koordinaten vermeiden! 20

21 Wie stellen wir sicher, dass die Koord. qualitativ besser werden? Aufnahmepunkte (AP) und temporäre AP sind mit einer Standardabweichung von s p 0,02m (linear 2,8cm) zu bestimmen (GST2000), Zulässige Differenz zwischen Erst-und Zweitaufnahme < 3cm! Zentriergenauigkeit von 5mm Zeitlicher Abstand von GNSS-Doppelmess. >30 min AP, vorzugsweise kurze statische Messungen, 8 min Bei RTK-Anwendung mind.10 zu mittelnde Epochen Kontrollsystem nicht vernachlässigen!! 21

22 Anschlusspunkte im Bezugssystem ETRS89/UTM AP sollen das zu messende Gebiet umschließen, vorhandene AP sind zu kontrollieren. Neupunkte dürfen maximal um ein Drittel der mittleren Entfernung zwischen den AP außerhalb des umschlossenen Gebietes liegen. Die Entfernung aufzumessender Punkte soll 500m nicht überschreiten 22

23 Anschlusspunkte im Bezugssystem ETRS89/UTM Freie Stationierungen sind grundsätzlich an drei AP (GST2000) anzuschließen. Ausnahmen: - 2 AP mit GST 2000, 1 AP mit GST Nachweis einer Ausgleichungsberechnung In beiden Fällen Zentriergenauigkeit 5mm 23

24 Anschlusspunkte im Bezugssystem ETRS89/UTM Bei einer freien Stationierung bzw. bei Stationierung auf einem bekanntem Punkt ist der Maßstab auf m=1 festzusetzen und nachzuweisen, die UTM-Abbildungskorrektur bleibt davon unberührt. Gebäudeeinmessungen sind mindestens an 2 AP mit GST 2100 (1-3 cm) anzuschließen und unter Einbeziehung eines Punktes mit GST 2200 (1-6 cm) zu überprüfen. 24

25 Wie wurden vorhandene Datenbestände in TH nach ETRS89 überführt? Zusammenführung von Datenbanken und Datenbeständen (Migration) 25

26 Eckpunkte der Umstellung auf das neue AAA-Modell AFIS Amtl. Festpunktinformationssystem ab 02/2013 ATKIS Amtl.Topografisch-Kartografisches Informationssystem Basis DLM wurde mit Migration in 11/2011 abgeschlossen. Die ATKIS-Datenbestände wurden ausschließlich mit dem bundeseinheitlichen Transformationsansatz BeTA 2007 transformiert ALKIS -Amtl. Liegenschaftskataster Informationssystem Mit Überführung der Daten nach ALKIS (Migration, ALK+ALB) erfolgte auch die Umstellung nach ETRS89 Abgeschlossen in 3 / 2014! Transformation mit Programm ThuTrans 26

27 Datenabgabe TLVermGeo ALKIS Datenabgabe erfolgt prinzipiell im NAS-Format (Normbasierte Austauschschnittstelle, ASCII-Format) Möglich ist auch die Abgabe von Shape-Files (*.dbf, *.shp, *.shx). Das dxf-format wird nicht unterstützt. Über einen Kommunenvertrag werden 1 im Jahr alle Daten des TLVermGeo abgegeben (ALKIS 2 i.j.) z.b. auch an alle Wasser u. Abwasserverbände. In TH übernimmt das Programm FME die Konvertierung der Grafikformate und die Überführung alter Datenbestände nach ETRS89 Datumsübergang mittels NTv2-Shiftwerte FME läuft auch im Hintergrund des Geoproxy (Datenabgabeprogramm.) 27

28 Digitales Geländemodell (DGM) Digitales Orthophoto (DOP) Umstellung der DGM nach ETRS89/UTM erfolgte parallel zur Befliegung DOP liegen flächendeckend im ETRS89 vor 28

29 Was stellen wir als TLVermGeo für Hilfen zur Verfügung? 29

30 1. Möglichkeit: Transformationsprogramm ThuTrans transformiert bis zu einer Million Punkte in einer Datei Genauigkeit in Lage und Höhe ca.3 cm 30

31 Mittlerer Gewichtseinheitsfehler m 0 76 Transformationsansätze 31

32 ThuTrans Nachteile Das für ThuTrans verwendete Verfahren der Transformation in festgelegten Teilgebieten hat den Nachteil, dass es an den Schnittstellen zwischen zwei Transformationsansätzen zu verfahrensbedingten Spannungen kommen kann. Tests konnten jedoch zeigen, dass die Lage- Koordinatenfehler an den Nahtstellen der Transformationsgebiete i.d.r. auch hier kleiner als 4 cm sind. Transformationen sollten nach Möglichkeit mit Höhenangaben durchgeführt werden, obwohl der Einfluss der Höhe auf die Lage recht gering ist (2-3cm auf 1000 Höhenmeter) 32

33 2. Möglichkeit SAPOS -Datendienst Transformation Höhensysteme Transformation Lagesysteme 33

34 3. Möglichkeit: ThuTrans online Transformation von Dateien und Einzelpunkten über Internet; kostenfrei vermgeo/thutrans/ 34

35 4. Möglichkeit ThuTrans DLL-Dateien Bereitstellung von DLL-Dateien zur Implementierung in Fremdprogramme ThuTrans DLL-Dateien beinhalten 76 Transformationsansätze (7 Parameter) der Blattgröße 1: mit Überlappung ThuTrans DLL und NTv2-Gitter kostenfrei den Firmen zur Verfügung gestellt 35

36 5. Möglichkeit NTv2 Gitter auf Basis BeTA2007 Umrechnung ebener konformer GK-Koordinaten in geografische Koordinaten Gitterbasierender Bezugssystemwechsel nach Verfahren NTv2 Geografische Koordinaten im ETRS89 in ebene UTM-Koordinaten Gitterdatei umschließt Deutschland rechteckig Versatzwerte DHDN - ETRS89 aus Ländertransformationsansätzen bestimmt und im Bereich der Landesgrenzen gemittelt Identität der Landesgrenzen bleibt erhalten Genauigkeit im dm-bereich Gitterweite : 6` x 10` (TK25-Blattecken) 36

37 NTv2-Gitter mit auf ThuTrans basierenden Shiftwerten Die Transformation basiert auf dem international verwendeten und als OpenSource verfügbaren Ansatz NTv2 (National Transformation Version 2); diese Transformation verwendet Shift- Werte für die ellipsoidischen Koordinaten, die durch Interpolation in einem regelmäßigen Gitter ermittelt werden; die Werte für dieses Gitter werden in einem einmaligen Vorprozess aus identischen Punkten berechnet. GK-Koord. in geograf. Länge und Breite (PD83) umwandeln, NTv2-Gitter anwenden (Punkt interpolieren) Rasterweite 1,5-2km (Länge 1, Breite 30 ) L u. B an L und B (PD83) anbringen Datumsübergang L und B (ETRS 89) und in ETRS89-UTM abbilden 37

38 BaLiBo = BasisLinienBerechnungOnline Automatische Auswertung von statischen GNSS-Messungen 38

39 Übersicht der Bezugssysteme in Thüringen 39

40 Interessantes wie immer unter 40

41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Weitere Informationen u.a. über ETRS89 / UTM finden Sie auf unserer Homepage unter Download

42 SAPOS Amtlicher GNSS Positionierungsdienst stellt flächendeckend den amtlichen geodätischen Raumbezug der Bundesrepublik Deutschland als Bestandteil der infrastrukturellen Grundversorgung bereit. Grundlage von SAPOS ist ein flächendeckendes Netz von permanent betriebenen GNSS-Referenzstationen. Die Koordinaten der SAPOS -Referenzstationen dienen der Realisierung und Sicherung des dreidimensionalen Raumbezugs und der operationellen Bestimmung von amtlichen Koordinaten im Bezugsystem ETRS89, sowie in Verbindung mit einem angepassten Quasigeoid der Ableitung von physikalischen Höhen über NHN. Betreiber des SAPOS sind die Länder der Bundesrepublik Deutschland (für Thüringen das Landesamt für Vermessung und Geoinformation). Sie sind für den Aufbau und den Betrieb der SAPOS -Referenzstationen und der Prozessierung der SAPOS -Daten mit amtlicher Aussage zuständig. SAPOS verwendet international standardisierte Formate. 42

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44 Online-Vernetzung bei RTK FREISTAAT THÜRINGEN 44