Home ] [ Facharbeit ] Hobbys ] Lebenslauf ] Casio ] Restaurants ] Kommilitonen ]

 

 
 
F A C H A R B E I T
 
 
 

Thema:

 
 
Untersuchung der Entwicklung geodätischer Lagenetze auf dem Gebiet des Freistaates Sachsen
 
 

Verfasser:

Daniel Hommel

 

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Trigonometrisches Netz von Aster
2.1 Entstehung
2.2 Basismessung
2.3 Winkelmessung und Koordinatenberechnungen
2.4 Aussagen zur Genauigkeit
 
3 Trigonometrisches Netz von Nagel
3.1 Entstehung
3.2 Basismessung
3.3 Winkelmessung
3.4 Anlage des Netzes
3.5 Auswertung der Messungsarbeiten
3.6 Aussagen zur Genauigkeit der Punkte
3.7 Vermarkung und Sicherung der Punkte
3.8 Nachweis und Bezeichnung der Trigonometrischen Punkte
 
4 Entwicklung des Trigonometrischen Netzes im 20. Jahrhundert
4.1 Entwicklung vor der Teilung Deutschlands
4.2 Entwicklung in der BRD
4.3 Entwicklung in der DDR
4.4 Entwicklung nach der Wiedervereinigung Deutschlands
 
5 Referenznetze
5.1 Einführung
5.2 Anlage der Referenznetze
5.3 Aufbau und Verdichtung der Referenznetze
5.4 Aussagen zur Genauigkeit der Referenzpunkte
5.5 Nachweis und Bezeichnung der Referenzpunkte
5.6 Vermarkung und Sicherung der Referenzpunkte
 
6 Zusammenfassung und Ausblick
 
7 Literatur- und Quellenverzeichnis
 

 

 

1       Einleitung 

Anfang

Die im Rahmen dieser Facharbeit gestellte Aufgabe ist die Untersuchung der Entwicklung geodätischer Lagenetze auf dem Gebiet des Freistaates Sachsen. Dabei versteht man unter geodätischen Lagenetzen eine Ansammlung von koordinatenmäßig bestimmten Punkten (in einem einheitlichen Koordinatensystem) auf einen begrenzten Teil der Erdoberfläche. Die fest vermarkten Netzpunkte ein und der gleichen Rangordnung haben einen annähernd gleichbleibenden Abstand zueinander. Die Koordinaten der Punkte werden durch die Grundsätze der Trigonometrie ermittelt (Länge der Dreiecksseiten und Winkel im Dreieck). Die Lagebestimmung der Punkte erfolgt entweder durch Trilateration oder durch Triangulation. Bei der Trilateration erfolgt in einem Dreieck die Messung aller drei Seiten, wogegen bei der Triangulation in dem Dreieck lediglich eine Seite (die Basis) und die horizontalen Winkel ermittelt werden. Aus diesen Werten lassen sich alle weiteren Bestimmungsstücke und Koordinaten der Punkte berechnen.

Die heutzutage bestehenden trigonometrischen Festpunktfelder basieren auf dem Prinzip der Triangulation. Bis zur Einführung der elektrischen Streckenmessung, Ende der fünfziger Jahre, wurden mit diesem Verfahren die größeren Genauigkeiten erzielt. Als wirtschaftliches Verfahren konnte die Trilateration erst nach dem Aufkommen der elektrischen Entfernungsmessinstrumente nutzbar gemacht werden.

 

Die nachfolgende Dokumentation wurde in vier Hauptabschnitte unterteilt. Die Gliederung orientiert sich an der zeitlichen Entwicklung der geodätischen Lagenetze, beginnend mit dem ausgehenden 18. Jahrhundert bis zur Gegenwart.

 

2       Trigonometrisches Netz von Aster

Anfang

 2.1       Entstehung

Ende des 18. Jahrhunderts wurden die Forderungen nach topographischen Karten und somit einer Landesvermessung, insbesondere durch das Militär immer größer. Die wenigen topographischen Karten, welche bereits vorhanden waren, genügten den Anforderungen schon lange nicht mehr. Doch erst durch die drohende Kriegsgefahr im Bayrischen Erbfolgekrieg beauftragte der Kurfürst von Sachsen 1780 das sächsische Ingenieurkorps mit der Durchführung einer Landesaufnahme für Sachsen.

Mit der Leitung der Landesaufnahme wurde der spätere General und Kommandant des Ingenieurkorps Major Friedrich Ludwig Aster (1732–1804) beauftragt. Aster, der bereits in Holland und Dänemark Erfahrungen auf dem Gebiet der Triangulation gesammelt hatte, schuf nun, als Grundlage jeder Landesvermessung, ein Netz von trigonometrischen Punkten.

 

2.2       Basismessung

 Als grundlegende Maßnahme eines jeden, durch Triangulation bestimmten, trigonometrischen Netzes geht eine Basismessung voran. Aster suchte sich für seine Basis eine Ebenheit bei Pirna aus. Die sehr präzise gemessene Basis hatte eine Länge von ca. 4,7 Kilometer.

 

2.3       Winkelmessung und Koordinatenberechungen

 Mittels eines Astroalbums wurden von den Endpunkten der Basis die Winkel zu den benachbarten Bergen bestimmt. Weitergehend nutzte man als Zielpunkte auch Kirchen und andere Bauwerke. Die nur sehr leicht vermarkten Bodenpunkte sind heutzutage längst verlorengegangen. Sie dienten lediglich der damaligen Landesaufnahme und nicht anderen, späteren geodätischen Aufgaben.

Die Dreiecks- und Koordinatenberechnungen erfolgten auf sehr einfache Art und Weise nach den Grundsätzen der ebenen Geometrie. Zur Ausrichtung des Netzes diente die Basislinie. Somit ergab sich, dass die Kartenblätter nicht nach Norden, sondern etwa nach Nord-Ost ausgerichtet waren.

 

2.4       Aussagen zur Genauigkeit

 Aster brachte bei der Berechnung seines Netzes keinerlei Korrekturen, zum Beispiel bedingt durch die Erdkrümmung, an. Er berücksichtigte keinerlei Fehlereinflüsse und führte auch keine astronomischen Messungen zur Einordnung des Netzes in die geographischen Koordinaten durch. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Genauigkeit der Messung später den Anforderungen nicht mehr genügte. An verschiedenen Stellen traten Lageabweichungen von bis zu 300 Meter auf.

 

 

3       Trigonometrisches Netz von Nagel

Anfang

3.1       Entstehung

Als der preußische General Johann Jakob Baeyer (1794–1885) 1862 dazu aufrief, die in den verschiedenen Ländern durchgeführten Landesvermessungen zu einer Mitteleuropäischen Gradmessung zu vereinigen, sagte Sachsen sofort zu sich daran zu beteiligen. Es existierten zwar hervorragende Karten, die aus der Asterschen Triangulation hervorgegangen waren, die geodätischen Grundlagen jedoch waren mangelhaft. Somit beschloss man eine neue Landesvermessung durchzuführen. Mit der Verwirklichung des Vorhabens beauftragte man drei Professoren. Für die astronomi­schen Arbeiten und die Pendelmessung setzte man Karl Christian Bruhns (1830–1881) von der Sternwarte Leipzig ein. Julius Ludwig Weisbach (1806–1871) von der Bergakademie Freiberg war für Nivellement und Basismessung zuständig, und mit der Triangulation beauftragte man Christian August Nagel (1821–1903) von der Technischen Bildungsanstalt Dresden (heute Technische Universität Dresden). Durch den plötzlichen Tod von Weisbach (1871) und Bruhns (1881) musste Nagel letztendlich sämtliche Arbeiten allein beenden. 1890 lagen nach fast 30 Jahren sämtliche Ergebnisse in 4 Bänden dokumentiert vor.

 

3.2       Basismessung

 Wie bei der Asterschen Triangulation musste auch bei der neuen Netzmessung als Grundlage eine Basis bestimmt werden. Die ursprünglich geplante Basis sollte ca. einen Kilometer nördlich von Großenhain verlaufen und war mit einer Länge von etwa 8,2 Kilometer geplant. Die Durchführung der Basisvermessung war anfänglich für 1866 vorgesehen, musste aber bedingt durch ungünstige Umstände verschoben werden. Zum einen lag die Garnisonsstadt Großenhain und ihre Umgebung genau im Haupteinmarschgebiet preußischer Truppen nach Dresden, denn 1866 herrschte der Preußisch – Österreichische Krieg, so dass an eine Basisvermessung, die Ruhe und ungestörtes Arbeiten voraussetzt, überhaupt nicht zu denken war. Zum anderen hatte das Eisenbahnprojekt der Strecke Großenhain – Cottbus, deren Trasse über viele Kilometer mit der geplanten Basis fast identisch verlief, noch schwerwiegendere Auswirkungen. Eine Verlegung der Eisenbahntrasse konnte natürlich nicht erwirkt werden, so dass nur eine Parallelverschiebung der Basis in Frage kam, obwohl die beiden schweren Endpfeiler der Basis durch Nagels Assistenten Friedrich Robert Helmert (1834 – 1917) bereits gesetzt worden waren.

Eine weitere Verzögerung trat ein, als wie bereits erwähnt, 1871 Professor Weisbach überraschend starb. Da Nagel mit der bereits weit vorangeschrittenen Triangulation vollauf beschäftigt war, übernahm Bruhns nun auch die Leitung der Basismessung. Die um 300 Meter nach Norden verschobene Basislinie konnte im August 1872 endlich vermessen werden. Aufgrund der Verzögerung der Basismessung musste man drei besondere Bauwerke für die Basishauptpunkte errichten. Die besondere Bauform der Bauwerke ermöglichte die Winkelmessung auf erhöhten Pfeilern und die Basismessung in Erdbodenhöhe. Denn Nagel war mit seiner Winkelmessung bereits soweit vorange­schritten, dass die Basishauptpunkte selbst als Beobachtungs- und Zielpunkte benötigt wurden. Die Basishauptpunkte waren: West (Raschütz), Mitte (Großenhain) und Ost (Quersa).

Lediglich der Basisendpunkt Ost in Quersa ist heute noch in seiner ursprünglichen Form erhalten und stellt ein wichtiges Denkmal der sächsischen Geodätengeschichte dar.

 

   

 Bild 1:   Basisendpunkt Ost (Quersa)

 

Die Messung selbst unter der Gesamtleitung von Professor Bruhns erfolgte ohne besondere Probleme. Als die beiden Hauptbeobachter fungierten Nagel und Helmert (späterer Präsident der „Internationalen Erdmessung“), dazu kamen 8 weitere Wissenschaftler und 19 Hilfskräfte.

Als Basismessgerät diente das „Besselsche Basismessgerät“, welches von Berlin ausgeliehen wurde. Das von dem Astronom Friedrich Wilhelm Bessel (1784–1846) entwickelte Messgerät kam erstmals 1834 bei der Messung der Königsberger Basis  zum Einsatz und hatte sich bereits bei neun Basismessungen bewährt. Zwischen Bruhns und Nagel entstanden erhebliche Meinungsdifferenzen über die Anwendung und Berechnung verschiedener anzubringender Korrekturen.

Die schließlich in die Berechnung für das Dreiecksnetz eingegangene endgültige Länge der Basis beträgt 8908,6469 Meter. Die Messung an sich wurde in französischen Toisen vorgenommen, da das Besselsche Basismessgerät so konstruiert war. Die Basislänge beträgt 4570,7957 Toisen. Die ermittelte innere Genauigkeit der Basis von 1:1.250.000 entspricht einem Wert von etwa sieben Millimeter, hinsichtlich der Basislänge. Bezogen auf das Netz entstehen somit für die äußersten Punkte, die fast 200 Kilometer entfernt sind, infolge der Fehlerfortpflanzung Abweichungen von bis zu 20 Zentimeter.

Trotz der hohen Genauigkeit traten später bei Verbindungsmessungen mit dem bayrischen und preußischen trigonometrischen Netz Spannungen auf, die auf die Basis des sächsischen Netzes zurückgeführt wurden. Bei der Zusammenführung der deutschen Dreiecksnetze nach 1920 blieb die Großenhainer Basis unberücksichtigt. Die sächsische Triangulation wurde als ein in sich homogenes Netz in die benachbarten Netze eingeführt.

 

3.3       Winkelmessung

Für die notwendigen Winkelbeobachtungen auf den Stationen der 1. Ordnung war Nagel zuständig. Er führte sie von 1865 bis 1878 selbständig aus. Als Messinstrument wurde ein Theodolit verwendet, welcher einen Teilkreisdurchmesser von 32 Zentimeter hatte. Der Theodolit wurde, genau wie die Zielmarkierungen, auf den über den Punkten errichteten Steinsäulen befestigt. Somit erfolgte eine Messung, die unmittelbar von Punkt zu Punkt ablief. Dieser Vorgang diente zur Steigerung der Genauigkeit und trug zur Homogenität des Netzes bei.

 

3.4       Anlage des Netzes

Unmittelbar nach der Auftragserteilung 1862 begann Nagel mit der Erkundung der Punkte des trigonometrischen Netzes 1. Ordnung. Es wurden 26 Punkte festgelegt, zu denen noch einige Punkte für den Anschluss an das bayrische Netz und einige für die Übertragung der Basis auf die Hauptdreiecksseite Collm – Keulenberg, das sogenannte Basisvergrößerungsnetz, hinzukamen. Der mittlere Abstand der Punkte der 1.Ordnung beträgt ca. 30 – 50 Kilometer (siehe Anlage I). Nagel erkundete neben der 1. Ordnung gleichzeitig ca. 120 Punkte der 2. Ordnung. Die Punkte mit einem Abstand von ca. 5 – 7 Kilometer bezog man bei der Messung des Hauptnetzes unmittelbar mit ein. Sämtliche Punkte der beiden Ordnungen wurden mit schweren Steinsäulen vermarkt, welche den Namen der Station, die Jahreszahl der Errichtung und die Aufschrift: „Station der Mittel­europäischen Gradmessung“ (1. Ordnung) oder „Station der Königlich Sächsischen Triangulation„ (2. Ordnung) erhielten. Die großen hölzernen Beobachtungs- und Signal­bauten über den Punkten errichtete man erst später im 20. Jahrhundert. Die weitere Verdichtung des Trigonometrischen Netzes durch die 3. Ordnung mit einem mittleren Punkteabstand von ca. 1–3 Kilometer und die nicht flächendeckende 4. Ordnung, deren Punkte einen Abstand von ca. 1 Kilometer besitzen, dauerte noch Jahrzehnte.

Zum Zwecke der Katastervermessung wird das TP – Netz (Trigonometrischer Punkt) noch zusätzlich durch ein AP – Feld (Aufnahmepunkt) verdichtet.

Im Laufe der Zeit sind einige Punkte verlorengegangen, wie zum Beispiel die Stationen Kahlberg, Leipzig (auf der Pleißenburg - jetzt Rathausturm), Lausche, Hohburg (bei Wurzen) oder Stelzen (im Vogtland). Einige Punkte wurden wieder neu errichtet oder versetzt, wie zum Beispiel auf dem Fichtelberg, in Oßlingen (bei Kamenz) oder auf der Udohöhe bei Öderan. Noch heute in ihrem Originalzustand erhalten sind die Stationen auf dem Keulenberg, auf dem Kapellenberg im Vogtland oder auf dem Borsberg. Ferner sind die auf den Aussichtstürmen errichteten Pfeiler auf dem Rochlitzer Berg, dem Valtenberg und in Collm noch vorhanden. Von den ursprünglich über 120 Punkten der 2. Ordnung sind heute noch über 80 Punkte erhalten. Eine Übersicht der Trigonometrischen Punkte der 1. und 2. Ordnung ist gleichzeitig ein Verzeichnis der schönsten Berge in Sachsen.

 

3.5       Auswertung der Messungsarbeiten

Die Auswertung der Messergebnisse durch Professor Bruhns war 1881 noch nicht abgeschlossen, als er überraschend verstarb. Nun lag der Abschluss aller geodätischen Gradmessungsarbeiten von Sachsen allein in den Händen von Nagel.

Mit der von Carl Friedrich Gauß (1777–1855) entwickelten „Methode der kleinsten Quadrate“ wurde die Ausgleichung und die Berechnung des Netzes unter der Leitung von Nagel in einem „Guss“ durchgeführt. Die Koordinaten der Punkte sollten Millimetergenauigkeit erhalten. Um dies zu realisieren, waren jahrelange Berechnungen mit zehnstelligen Logarithmentafeln notwendig.

 

3.6       Aussagen zur Genauigkeit der Punkte

Die Nagelsche Triangulation konnte als Ganzes in die deutschen Netze eingeführt werden und galt jahrzehntelang als die genauste in Deutschland. Auch heutzutage wird sie noch für wissenschaftliche Aufgaben herangezogen, wie zum Beispiel für die Untersuchung von Erdkrustenbewegungen. Nagel ging mit dieser Leistung, die seine Lebensaufgabe war, in die geodätische Wissenschaftsgeschichte ein.

Die Genauigkeit der Punkte wird mit der Standardabweichung Sigma (σ) angegeben. Dabei werden die Koordinaten der TP(1) als fehlerfrei angenommen. Die Standard­abweichung (σ) der Lage sollte für die Punkte der 2. Ordnung 6 Zentimeter, für die der 3. Ordnung 4 Zentimeter und für die der 4. Ordnung 3 Zentimeter betragen.

 

3.7       Vermarkung und Sicherung der Punkte

Die trigonometrischen Punkte werden in der Regel als Bodenpunkte festgelegt. Die Vermarkung sollte dauerhaft sein und muss jederzeit vermessungstechnische Folgearbeiten ermöglichen.

Bei den Punkten der 1. Ordnung (siehe Abbildung 1a) wird unterirdisch ein Steinwürfel mit der eigentlichen Zentrumsmarkierung eingebracht. Darüber befindet sich eine Granitplatte und über dieser ein Granitpfeiler, welcher als Tagesmarke dient. Auf der Tagesmarke befindet sich die Aufschrift „TP“ und eine Zentrumsmarkierung, welche sich genau über der Markierung auf dem Steinwürfel befindet. An der Seite der Tagesmarke ist ein nach Norden weisendes Dreieck eingemeißelt. Bei den Punkten der 2. – 4. Ordnung entfällt der Steinwürfel, daher befindet sich die Zentrumsmarkierung auf der Granitplatte. Die Dimensionen der Platte und des Pfeilers variieren je nach Ordnung (siehe Abbildung 1b und 1c). Bei den Punkten aller Ordnungen erfolgt eine Höhenbestimmung des Pfeilers und der Bodenplatte.

 

Abb.1:   Vermarkung eines a - TP(1), b - TP(2) und c – TP(3/4)

 

Um die Punkte sind Sicherungsmarken eingebracht, die das Auffinden und Wiederher­stellen im Falle einer Beschädigung oder Zerstörung der Punkte gewährleisten. Weiterhin sind um die TP zusätzliche Kontrollmarken, die der Überprüfung der Lage der TP dienen, vorhanden. Die Sicherung der TP(1) erfolgt durch das Einsetzen von vier Sicherungsplatten, die sich 10 - 30 Meter vom TP entfernt befinden (Abbildung 2). Die Platten liegen in einer Tiefe von ca. 0,6 - 1,0 Meter. Ferner werden vier zusätzliche Sicherungsplatten im Abstand von ca. 150 Meter vom TP eingebracht.

 

 

Abb.2:   Sicherungs- und Kontrollmarken für einen TP(1)

 

Zur Sicherung der TP(2) sind lediglich zwei Sicherungsplatten erforderlich, welche sich mindestens 10 Meter vom Zentrum entfernt befinden. Eine dieser Sicherungsplatten liegt in der Richtung eines Anschluss- oder Hochpunktes, und die zweite Platte wird  orthogonal zu dieser Richtung eingesetzt. Die Sicherung der TP(3/4) erfolgt durch das Einbringen einer mindestens 10 Meter vom Zentrum entfernten Sicherungsplatte, welche sich in der Richtung zu einem Fernziel befindet.

Die Sicherungsplatten werden ebenfalls wie die TP höhenmäßig bestimmt.

Die Anlage der Kontrollmarken ist bei den TP(1) – TP(4) gleich(siehe Abbildung 2). In der Regel werden zwei Keramik- oder Klinkerplatten unterirdisch eingesetzt. Sie liegen mindestens 5 Meter vom TP entfernt, wobei die eine Platte in Richtung eines Fernziels und die andere rechtwinklig dazu oder in der rückwärtigen Verlängerung zur ersten sich befindet. Es besteht die Möglichkeit, sofern zwei Fernziele vorhanden sind, beide Kontrollmarken in diese Richtungen zu legen.

 

3.8       Nachweis und Bezeichnung der Trigonometrischen Punkte

Der Nachweis der TP wird vom Landesvermessungsamt Sachsen geführt. Er besteht aus der Festpunktbeschreibung, der Festpunktdatei und der TP – Übersicht, welche auf der topographischen Karte 1:25.000 (TK25) basiert. Die Festpunktbeschreibung enthält eine topographische Lageskizze, einen Festlegungsriss (Einmessskizze), eine Ansichtsskizze und allgemeine Angaben.

Die Bezeichnung der TP besteht aus einem Namen und einer Nummer. Der Name eines TP setzt sich aus der Gemarkung und einem Zusatz (zum Beispiel der Name des Berges, wo sich der TP befindet) zusammen. Die Nummerierung der TP erfolgt in jedem Blatt der TK25. Für die TP(1) und die TP(2) werden die Nummern 1 bis 9 verge­ben. Die TP(3) erhalten die Nummern 11 bis 99 und die TP(4) werden mit Nummern von 101 aufwärts gekennzeichnet. Zusätzlich dazu wird noch die Nummer der jeweiligen TK25 vermerkt.

Eine TP Festpunktbeschreibung und eine TP – Übersicht befindet sich in Anlage II a bzw. in Anlage II b.

 

 

4       Entwicklung des Trigonometrischen Netzes im 20. Jahrhundert

Anfang

4.1       Entwicklung vor der Teilung Deutschlands

Durch den Reichsbeschluss des Ministers des Inneren wurde 1935 die Zusammen­legung der trigonometrischen Netze beschlossen. Aufgrund dieser Maßnahme entstand das Reichsdreiecksnetz (RDN).

1940 wurde das System 40 (S 40) durch die Definition des Reichsfestpunkterlasses festgelegt. Dieser beinhaltete die Maßnahme, dass in dem zusammengelegten Netz ein Datumspunkt (TP(1) in Rauenberg1) festgelegt wurde. Von diesem Punkt wurden die geodätischen Koordinaten (Länge und Breite) durch astronomische Beobachtungen bestimmt. Zur Orientierung des TP - Feldes erfolgte die Messung eines Winkels von der Nordrichtung (Meridian der durch den Datumspunkt verläuft) zur Dreiecksseite Rauenberg – Berlin (Marienkirche). Diesen Winkel nennt man Azimut A2. Dieser Datumspunkt in Deutschland wird auch als „Rauenbergdatum“ bezeichnet. Als Bezugs­fläche des TP - Netzes dient das Bessel–Ellipsoid3. Das Bessel-Ellipsoid ist ein Referenzellipsoid4.

 

4.2       Entwicklung in der BRD

Nach der Teilung Deutschlands wurde in der BRD das Reichsdreiecksnetz im S 40 weiterentwickelt. Es entstand das Deutsche Hauptdreiecksnetz (DHDN) auf der Grund­lage des Bessel-Ellipsoids und des Datumspunktes in Rauenberg.

 

                                                                                                                                                              

1   Punkt der bereits von der preußischen Landesvermessung benutzt wurde;

Geodätische Koordinaten des Punktes Rauenberg: L = 31° 02’ 04,’’928 (östlich von Ferro),  B = 52° 27’ 12’’,021; (Ferro: u.a. von der preußischen Landaufnahme verwendeter Nullmeridian, der sich 17°40’00’’ östlich von Greenwich befindet)

2   In Deutschland ermittelte man das Azimut A mit A =19° 46’ 04,’’67.

3   Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846) ein deutscher Astronom, Mathematiker und Geodät berechnete 1841 das nach ihm benannte Bessel-Ellipsoid.

4   Ein Referenzellipsoid ist ein lediglich in einem bestimmten Gebiet bestanschließendes Rotation­sellipsoid. Dabei ist ein Rotationsellipsoid ein im Mittel der realen physischen Erdoberfläche angepasstes Ellipsoid – Modellfigur der Erde.

 

4.3       Entwicklung in der DDR

Nach der Gründung der DDR (1949) wurde in den fünfziger Jahren eine Neuver­messung des Trigonometrischen Netzes unter Einbeziehung von ca. 100 RDN - Punkten durchgeführt. Es entstand das Staatliche Trigonometrische Netz 1. Ordnung (STN1.O.) als Bestandteil des Einheitlichen Astronomischen-Geodätischen Netzes (EAGN 42/831).

 

4.4       Entwicklung nach der Wiedervereinigung Deutschlands

Nach der Wiedervereinigung der beiden deutschen Staaten 1990 wurden an der inner­deutschen Grenze Verbindungsmessungen durchgeführt. Es erfolgte eine Transforma­tion von ca. 126.000 TP über 106 identische Punkte des Reichsdreiecksnetzes. Das gesamtdeutsche Dreiecksnetz wird seit der Wiedervereinigung als Deutsches Haupt­dreiecksnetz 1990 (DHDN 1990) bezeichnet.

In Sachsen ist das derzeit vorläufig amtliche Bezugssystem der Lage das RD 83 System. RD 83 steht für den Datumspunkt in Rauenberg (Rauenberg – Datum) und für 1983 als Jahr der letzten Berechnung. Das System beruht auf der Grundlage des Bessel-Ellipsoids, und die Koordinaten werden im Gauß – Krüger Koordinatensystem angegeben, welches auf dem 3°-Meridanstreifensystem basiert.

 

                                                                                                                                                             

1   1942 erfolgte die Festlegung des Netzes auf der Grundlage des Krassowskielliposoids und des Datumspunktes in Pulkowo; 1983 erfolgte die letzte Berechnung des Netzes

 

 

5       Referenznetze

Anfang

5.1       Einführung

 Seit einigen Jahren werden die herkömmlichen Messverfahren durch ein gänzlich neues System immer mehr abgelöst - das sogenannte GPS – Verfahren (Global–Positioning-System). Die immer weitergehende Entwicklung liegt in den grundlegenden Vorteilen, wie zum Beispiel Flexibilität und Wirtschaftlichkeit des GPS - Verfahrens gegenüber den üblichen Methoden. Für die Positionierung mittels Satelliten benötigt man ein globales, räumliches (dreidimensionales), geozentrisches Koordinatensystem als Bezugssystem (siehe Anlage III).

Mit der Zusammenlegung der beiden Systeme Polaris (Marine) und System 621 (Luftwaffe) entstand 1973 das US-Amerikanische Navigationssatellitensystem NAVSTAR-GPS (Navigation-Satellite-Timing-And-Ranging - Global-Positioning-System). Es hatte das Ziel, eine wetter-, zeit- und ortsunabhängige, dreidimensionale Positionierung mittels Satelliten zu gewährleisten. Das globale Bezugssystem des NAVSTAR - GPS ist das WGS 84 (World Geodetic System 84). Das WGS 84 liefert allerdings Positionierungsabweichungen von ca. 1 bis 2 Meter. Es ist damit für viele Navigationszwecke (Marine, Luftwaffe) geeignet, aber für geodätische Aufgaben zu ungenau. Um die Positionierung mittels Satelliten auch für geodätische Zwecke nutzbar zu machen, wurde im europäischen Raum ein Bezugssystem definiert, welches gleichgelagert (im Geozentrum) und gleichorientiert wie das WGS 84 ist. Es weicht lediglich in der Dimensionierung des Ellipsoids ab und liefert somit wesentlich genauere Koordinaten für die Positionierung. Um dieses Bezugssystem zu realisieren, benötigt man festgelegte Punkte, die sogenannten „Referenzpunkte“. Die Ansammlung solcher Referenzpunkte ein und derselben Art bilden ein Referenznetz.

 

5.2       Anlage der Referenznetze

Der internationale Erdrotationsdienst IERS (International-Earth-Rotation-Service) errichtete und betreibt über 180 weltweit verteilte Referenzstationen, welche dem Sammeln von Erkenntnissen über das Verhalten der tektonischen Platten der Erde und der Erdrotation dienen. Die Punkte bilden das weltweite Referenznetz ITRF (International Terrestrial Reference Frame). Mit dem ITRF steht eine weitere Realisie­rung des geozentrischen Referenzsystems zur Verfügung, jedoch mit einer erheblich größeren Genauigkeit als der des Referenznetzes des NAVSTAR - GPS. Die Koordi­natengenauigkeit des ITRF liegt in der Größenordnung „wenige Zentimeter“. Damit kann das ITRF an die Stelle des WGS 84 – Koordinatensystems (NAVSTAR - GPS) treten. Aufgrund der sich bewegenden Erdkrustenplatten ändern sich die ITRF - Koordinaten ständig. Folglich werden die jährlich berechneten ITRF - Koordinatensätze mit Jahreskennungen versehen.

Um ein europaweit einheitliches, d.h. allen europäischen Staaten gemeinsames Bezugssystem für jede Art von geographischen und navigatorischen Informationssys­temen einzuführen, hat die AdV (Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen) im Mai 1991 die Einführung des neuen geodätischen Referenznetzes ETRF89 (European Terrestrial Reference Frame 1989) für die Bereiche Landesvermessung und Liegenschaftskataster beschlossen.

Um für Europa ein zeitlich unabhängiges Referenzsystem zu schaffen, wurden die sich auf der eurasischen Platte befindenden Punkte des ITRF (ergänzt durch weitere mobile VLBI - Stationen (Very Long Baseline Interferometry)) als ETRS 89 (European Terrestrial Reference System 1989) definiert und als ETRF 89 bestimmt. Die damals im Jahre 1989 berechneten 36 Beobachtungsstationen, welche bis heute mit ca. 90 Stationen ausgebaut wurden, bilden das EUREF (Europäische Referenznetz). Eine Übersicht der EUREF - Punkte befindet sich in Anlage IV.

Das Bezugssystem ETRS 89 bildet die Grundlage für GPS - Vermessungen in der Landesvermessung. Es ist als globales, dreidimensionales, kartesisches Koordinaten­system mit seinem Koordinatenursprung im Geozentrum definiert. Die Z-Achse verläuft durch den mittleren (konventionellen) Nordpol. Die X-Achse geht in Richtung des Nullmeridians, der durch Greenwich in der Äquatorebene verläuft, und die Y-Achse ergänzt das rechtshändige kartesische Koordinatensystem.

Als Bezugsellipsoid des ETRS 89 dient das GRS 80 (Geodetic-Reference-System 80), welches lediglich um ein bis zwei Meter in seinen Dimensionen vom WGS 84 abweicht. Die Koordinatenberechnung im ETRS 89 erfolgt im UTM1 - System (Universal Transverse Mercator Projektion).

 

                                                                                                                                                             

1   UTM – Koordinaten: Ebene rechtwinklige Koordinaten, die aus einer konformen (d.h. winkeltreuen) Abbildung von ellipsoidischen Koordinaten des Internationalen Ellipsoides in eine Rechenebene hervorgehen.

 

5.3       Aufbau und Verdichtung der Referenznetze

Das EUREF besitzt eine Genauigkeit, welche die Durchführung vermessungs­technischer Aufgaben auf europäischem Raum ermöglicht. Das Netz wird auch als A–Netz bezeichnet, da es in der Rangordnung der europäischen Referenznetze an oberster Stelle steht. Die Punktabstände innerhalb des EUREF betragen ca. 100 bis 500 Kilometer. Auf bundesdeutschem Gebiet befinden sich 12 EUREF - Punkte.

Im Rahmen nationaler Messkampagnen wurde das EUREF weiter verdichtet. Die durch umfangreiche Messungen 1991 in Deutschland durchgeführte Kampagne wird als DREF 91 (Deutsches Referenznetz 1991) bezeichnet. Das DREF 91 ist ein Bestandteil des EUREF. Es besteht insgesamt aus 110 Punkten, welche vorwiegend TP 1. Ord­nung sind. Mit in das DREF wurden 26 EUREF-Punkte, wovon 12 Punkte auf bundesdeutschem Gebiet und 14 Punkte auf dem Gebiet angrenzender Staaten liegen, eingebunden. Die Punkte untereinander besitzen einen mittleren Punkteabstand von ca. 50 bis 100 Kilometer. Auf dem Gebiet des Freistaates Sachsen haben die Punkte einen Abstand von ca. 70 Kilometer.

Bei der Messung des DREF wurden innerhalb von drei Wochen zwei Messkampagnen durchgeführt. Bei der einen Messkampagne verwendete man ausschließlich Trimble-Satellitenempfänger. Für die zweite Kampagne wurde die BRD in vier Teile aufgeteilt und mit jeweils unterschiedlicher Satellitenempfangstechnik vermessen. Der Beiname des entsprechenden Netzes ist gleich der Bezeichnung der jeweiligen Satellitenemp­fangstechnik (siehe Anlage V).

Das DREF ist in der Rangordnung dem EUREF untergeordnet und wird deshalb auch als B-Netz bezeichnet. Eine Übersicht aller in Deutschland vorhandenen DREF - Punkte befindet sich in Anlage VI.

1995 beschloss die AdV eine weitere Verdichtung des DREF in den einzelnen Bundes­ländern der BRD. Somit entstand in jedem Bundesland ein eigenes, dem DREF untergeordnetes, Referenznetz. Diese Netze werden als C-Netze bezeichnet.

Das C-Netz in Sachsen (siehe Anlage VII) wird als SNREF 95 (Sächsisches (= SN) Referenznetz 1995) bezeichnet. Bei der Entstehung des C-Netzes in Sachsen bezog man 11 DREF - Punkte mit ein. Davon liegen sechs Punkte direkt auf sächsischem Gebiet und fünf Punkte auf dem Gebiet der angrenzenden Bundesländer. Insgesamt besteht das SNREF aus 44 Punkten, von denen fünf Punkte gleichzeitig TP 1. Ordnung, 38 Punkte TP 2. Ordnung und ein Punkt TP 3. Ordnung sind. Die Punkte untereinander haben einen Abstand von ca. 20 Kilometer.

Bei der Aufnahme des SNREF wurde ausschließlich mit Trimble-Satellitenempfängern gearbeitet. Die Realisierung des C-Netzes in Sachsen umfasste einen Zeitraum von lediglich neun Tagen.

Die Auswertung der Messergebnisse wurde durch das IfAG (Institut für Angewandte Geodäsie) in Leipzig durchgeführt.

An das C-Netz schließt sich zum Beispiel die Bestimmung der AP (Aufnahmepunkte) für Katasterarbeiten oder die Bestimmung von Punkten für Absteckarbeiten im ingenieur­geodätischen Bereich an.

Laut AdV bilden die C-Netze die unterste Stufe der Hierarchie bei den Referenznetzen, wobei in einzelnen Bundesländern (zum Beispiel in Sachsen-Anhalt) eine weitere Verdichtung des C-Netzes durch ein D-Netz geplant ist.

 

5.4       Aussagen zur Genauigkeit der Punkte

Die Genauigkeit der Koordinaten im WGS 84 - System des NAVSTAR - GPS liegt, wie bereits im Kapitel 5.1 erwähnt, bei ca. ein bis zwei Meter. Das System ist somit für geodätische Zwecke ungeeignet.

Die Koordinatengenauigkeit das ITRF befindet sich in der Größenordnung „wenige Zentimeter“. Die in diesem Zusammenhang wichtige Besonderheit des ITRF ist, dass das ITRF und das Referenznetz des NAVSTAR - GPS (WGS 84 - Koordinatensystem) im Rahmen ihrer jeweiligen Genauigkeit übereinstimmen (siehe Abbildung 3). Damit kann das ITRF an die Stelle des WGS 84 - Koordinatensystems treten.

Schätzungen gehen davon aus, dass die dreidimensionalen ETRF 89 - Koordinaten des EUREF eine Genauigkeit von ca. ± fünf Zentimeter besitzen. Damit liegt für Europa ein hochgenaues dreidimensionales Referenznetz vor.

Die Angaben zur Genauigkeit der im ETRF 89 gegebenen DREF 91 - Punkte schwanken in den verschiedenen Literaturquellen. Die Genauigkeit wird mit ca. ± zwei bis drei Zentimeter angegeben.

Die bislang genausten Koordinaten liefern die Punkte der C-Netze (in Sachsen SNREF) mit einer Abweichung von ca. ± einen Zentimeter.

 

 

Abb.3:   Definitionsgenauigkeit WGS 84 – Koordinatensystem ITRF

 

5.5       Nachweis und Bezeichnung der Referenzpunkte

Der Nachweis der Referenzpunkte wird in Sachsen vom Landesvermessungsamt geführt. Er besteht aus den Beschreibungen der Referenzpunkte, einer Punktübersicht sowie der Datei der Referenzpunkte und ist nach den fortlaufenden Nummern der Referenzpunkte geordnet.

Die Bezeichnung der Referenzpunkte in Sachsen erfolgt analog der Bezeichnung der TP durch eine Nummer und einen Namen. Die Punkte erhalten eine vierstellige Nummer, wobei die DREF - Punkte auf sächsischem Gebiet als erste Stelle eine 1 und die SNREF - Punkte eine 4 erhalten (zum Beispiel 1080, 1060 oder 1001 für DREF - Punkte und 4220, 4420 oder 4110 für SNREF - Punkte).

Der Name der Punkte setzt sich aus dem Gemarkungsnamen und einem unterschiedlichen Zusatz (z.B.: Bauwerksname oder Name des Berges) zusammen.

Eine Beschreibung eines sächsischen B-Netz - Referenzpunktes und die Anlage seiner Sicherungs- und Kontrollmarken befindet sich in Anlage VIII a bzw. VIII b.

 

5.6       Vermarkung und Sicherung der Punkte

Die Vermarkung der Referenzpunkte besteht analog der Vermarkung der TP(2) bis TP(4) aus einer Granitplatte mit einer Zentrumsmarkierung und einem Granitpfeiler als Tagesmarkierung (siehe Abbildung 4).

Die Sicherung der Referenzpunkte erfolgt durch das Einbringen von Sicherungs- und Kontrollmarken analog der Sicherung der TP(1) in Sachsen (siehe Abbildung 2).

 

Abb.4:   Vermarkung eines Referenzpunktes

 

 

6       Zusammenfassung und Ausblick

Anfang

 Durch die ständige Weiterentwicklung der Technik konnten im vermessungstechnischen Bereich immer größere Genauigkeiten erzielt werden, sodass die bis zur jeweiligen Zeit bestehenden geodätischen Grundlagen nicht mehr den Anforderungen genügten. Das Trigonometrische Netz von Aster, welches Ende des 18. Jahrhunderts entstand, wies an verschiedenen Stellen Abweichungen von bis zu 300 Meter auf. Diese Ungenauigkeiten genügten etwa 100 Jahre später den Anforderungen nicht mehr, sodass durch Nagel ein völlig neues trigonometrisches Netz entstand. Dieses Netz, welches auch heute noch seine Gültigkeit besitzt und immer noch Verwendung findet, wird zunehmend durch die Referenznetze, die ein völlig neues Verfahren - das GPS - Verfahren - verwirklichen, verdrängt. Etwa ein Jahrhundert nach der Nagelschen Triangulation nutzte man, nicht nur im vermessungstechnischen Bereich, mit dem GPS - System ein Verfahren, das viele Vorteile, insbesondere solche wirtschaftlicher Art, gegenüber den konventionellen Methoden besitzt. Der Einsatz satellitengesteuerter Technik zur Positionierung und Koordinatenbestimmung spiegelt den derzeitigen Stand der Technik wieder. Dieses Verfahren setzt neue Maßstäbe, und man kann sicher sein, dass in der weiteren Zukunft die Entwicklung nicht stehen bleibt.

 

 

7       Literatur- und Quellenverzeichnis

Anfang

 

/1/               Bauer, Manfred: Vermessung und Ortung mit Satelliten – NAVSTAR - GPS und andere satellitengestützte Navigationssysteme. Herbert Wichmann Verlag, Hüthig GmbH, Heidelberg, 4., völlig überarbeitete Auflage, 1997

 

/2/               Brunner, Hans – Mitteilung des Landesvereins Sächsischer Heimatschutz E.V. – erschienen anlässlich von INTERGEO / 80. Geodätentag in Dresden: Historische Landesvermessungen in Sachsen. Dresden 1996

 

/3/               Dr.-Ing. Scheel, Günter/Dipl.-Ing. Mohr, Gerhard: Die Entwicklung der Deutschen Landesvermessung. Hessisches Landesvermessungsamt, Wiesbaden 1995

 

/4/               Eigene Unterrichtsmitschriften der Ausbildung zum Vermessungstechniker in den Fächern „Allgemeine Vermessung“, „Berufs- und Verwaltungskunde“ und „Kartenkunde“. 1996 - 1999

 

/5/               Köhler, Sylvia: Referendararbeit – Inhaltliche Analyse und didaktisch-methodische Aufbereitung der Unterrichtsproblematik „Entwicklungstendenzen“ im Lehrgebiet Lagefestpunktfeld in der Vermessungstechniker-Ausbildung der Fachstufe II. Dresden 1999

 

/6/               Landesvermessungsamt Sachsen: Faltblatt – Koordinaten und Höhen im Landes­netz. 1998

 

/7/               Landesvermessungsamt Sachsen: SNREF – Punktübersicht. Stand 10/1999

 

/8/               VDV-Schriftenreihe - Band 8 – Der Vermessungsingenieur in der Praxis: Zur Geschichte des Vermessungswesen. Chmielorz Verlag GmbH, Wiesbaden 1996

 

/9/               Verwaltungsvorschrift des Sächsischen Staatsministerium des Innern über das trigonometrische Festpunktfeld (TP - Vorschrift – VwVTP) vom 10. Dezember 1992

 

/10/           Zeitschrift für Vermessungswesen, Arbeitsgemeinschaft der Vermessungs­verwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland: Einsatz von satelli­tengestützten Vermessungsverfahren im Liegenschaftskataster. Ausgabe 10/1999

 

 

Home ] [ Facharbeit ] Hobbys ] Lebenslauf ] Casio ] Restaurants ] Kommilitonen ]