Landesamt fŁr Geoinformation und Landentwicklung

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Einleitung

 

 

Koordinatenreferenzsysteme werden definiert, um Ereignisse in Raum und Zeit eindeutig zu bestimmen. Sie werden untergliedert in Bezugssysteme und Koordinatensysteme. Gerade bei der Arbeit mit GNSS hat man es oft mit verschiedenen Bezugssystemen zu tun, wobei Lagekoordinaten, Höhen und Schwerewerte zur Vergleichbarkeit jeweils in einem einheitlichen Bezugssystem realisiert sein müssen.

Einige davon werden wir hier kurz vorstellen:

 

 

Bezugssysteme

 

Bezugssysteme lassen sich Untergliedern in Referenzsystem und Referenzrahmen:

 

Referenzsystem:

Theoretisch, zum

Messen ungeignet

  Rechenfläche:
  Lagerung:
  Orientierung:

   Z.B. Ellipsoid
   Ursprung
   Koordinatenachsen

Referenzrahmen: 

Stellt Bezug zur

Erde dar

  Realisierung des

  Systems:

   Vermarkte, koordinierte Punkte.
   Epoche des Rahmen angegeben.
   Nur im gleichen Rahmen vergleichbar.

 

Beispiele:

 


DHDN:

Ehemaliges, lokales Bezugssystem des amtlichen Vermessungswesens. Trennung von Lage und Höhe.

Referenzsystem:

Rauenberg Datum

Rechenfläche:
Lagerung:
Orientierung:

Bessel Ellipsoid
Nullpunkt ist der TP Rauenberg
Azimut: Rauenberg - Marienkirche

Referenzrahmen: 

DHDN

Realisierung:

Vermarktes TP- und AP- Netz (DHDN)

 

 

  

ITRS:

Globales, dreidimensionales Bezugssystem. Definiert vom IERS.

Referenzsystem:

ITRS

Rechenfläche:
Lagerung:
Orientierung:
GRS 80 Ellipsoid

Nullpunkt im Massenmittelpunkt der Erde (geozentrisch)

- Z- Achse: Erdrotationsachse durch den geografischen Nordpol

- X- Achse: Schnittgerade aus Nullmeridianebene und Äquatorebene

- Y- Achse: Gerade in der Äquatorebene, rechtwinklig zur X- Achse

Referenzrahmen:

ITRF

Realisierung:Bestimmung vermarkter Punkte (ca. 900 Bodenstationen) durch VLBI, GPS und Laserbeobachtungen zu extraterrestrischen Zielen wie z.B. Satelliten, Quasare und dem Mond. Bei der Berechnung durch den IERS wird die Himmelsmechanik, Geophysik und physikalische Geodäsie berücksichtigt.
Da z.B durch Plattentektonik Änderungen entstehen, werden zeitliche Angaben (Epoche) sowie Koordinatengeschwindigkeiten angegeben.

 


  

ETRS:

Europäischer Teil des ITRS zur Epoche 1989.0 und aktuelles, deutschlandweites amtliches Lagebezugssystem.

Das Geodätische Datum des ETRS89 ist an die eurasische Platte gebunden und deshalb in sich konstant.
Das ETRS89 bewegt sich mit der eurasischen Platte im ITRS um ca. 2,5cm im Jahr nach Nordosten.

Referenzsystem:

ETRS

Rechenfläche:
Lagerung:
Orientierung:

GRS 80 Ellipsoid

Nullpunkt ist die Erdmitte (geozentrisch)

- Z- Achse: Erdrotationsachse durch den geografischen Nordpol

- X- Achse: Schnittgerade aus Nullmeridianebene und Äquatorebene

- Y- Achse: Gerade in der Äquatorebene, rechtwinklig zur X- Achse

Referenzrahmen:

ETRF


Realisierung:

In Europa: Ca. 280 EUREF Permanent Network (EPN) GNSS-Stationen + Geodätische Grundnetzpunkte (GGP)

In Deutschland nutzbar: Festpunktfeld DREF91 mit SAPOS®-Referenzstationen, TP und AP.

 


  

WGS84:

Bezugssystem der GPS-Satelliten (Stimmt bis auf dm mit ITRS/ETRS überein)

Referenzsystem:

WGS84

Rechenfläche:
Lagerung:
Orientierung:
WGS84 Ellipsoid

ähnlich wie ITRS
Achsen identisch mit ITRS

Referenzrahmen:

WGS84

Realisierung:World Geodetic System 1984. Grundlage sind dauerhafte GPS-
Messungen von weltweiten Kontrollstationen (Kontrollsegment)
und der Anschluss an den ITRF2000. Diese Bestimmung ist mit dm Genauigkeit realisiert und ermöglicht eine absolute Koordinatengenauigkeit im Meterbereich.

 

 

Koordinatensysteme

 

Zahlenmäßige Darstellung der Punktlage. Es gibt drei Möglichkeiten:

 

1. Räumliche, 3-dimensionale, kartesische KoordinatenX, Y, Z
2. Ebene kartesische KoordinatenRe, Ho bzw. E, N bzw. Y, X
3. Ellipsoidische (geographische) Koordinaten

Breite, Länge, Höhe (ellipsoidisch)

 

Bei der Arbeit mit Satellitennavigationssystemen erhalten Sie als Ergebnis einer Messung Koordinaten in den Bezugssystemen WGS84 oder ETRS89.

Üblich ist die Darstellung mit räumlichen, 3-dimensionalen, kartesischen Koordinaten (X,Y,Z) wie auf nachfolgender Skizze zu erkennen. Mit Hilfe dieses Koordinatensystems können alle Punkte des Erdkörpers beschrieben werden. Aber ebenso möglich ist z.B. die Darstellung über geographische Koordinaten in Breite, Länge und ellipsoidischer Höhe.

Die Umrechnung vom einen ins andere System ist streng mathematisch möglich. Eine Umrechnungshilfe dazu finden Sie hier.

 

 

 

 

Abbildungssysteme

 

Abbildungssysteme werden für die kartografische Darstellung, und zur Vereinfachung von Berechnungen verwendet (z.B. UTM-, Gauß-Krüger-, ...Abbildungen). Hierbei werden 3D-Koordinaten in Lage und Höhe (2D + H) getrennt.

Die UTM-Abbildung bildet in Kombination mit dem ETRS89-Bezugssystem die Grundlage für das amtliche, deutsche Liegenschaftskataster.

 

1. Kartografische Abbildungen
  • Kugel als Näherung für Ellipsoid
  • Zählung der Breitenkreise vom Äquator,
    und der Meridiane ab dem Nullmeridian durch Greenwich
2. Geodätische Abbildungen
  • Definiertes Erdellipsoid
  • Netz geodätischer Koordinaten und numerische
    Festlegung von Ergebnissen

 

Festlegung eines Abbildungssystems:

 

Beispiele

 

Gauß-Krüger Abbildung (GK)Universale Transversale Mercator Abbildung (UTM)

 

Transversale Zylinderprojektion

 

Transversale Zylinderprojektion

3 Grad breite Streifen60 Zonen a' 6°  Breite und 26 Bänder von A-Z
Längentreue Abbildung des BezugsmeridiansLängentreue Abbildung zweier Schnittmeridiane
Bezugsmeridiane Dtld.: 6°, 9°, 12° u. 15° mit M= 1Mittelmeridiane Dtld.: 9° u. 15° mit M= 0,9996
Kennung: 2 (6°) ; 3 (9°) ; 4 (12°) ; 5 (15°)Kennung: 32 (9°) ; 33 (15°)
Y: Kennung & 500000m + Abstand v. Bezugsmeridian

X: Abstand vom Äquator in m

Y: Kennung & 500000m + Abstand v. Mittelmeridian

X: Abstand vom Äquator in m

Beispiel TP 7015 027: DHDN / GKBeispiel TP 7015 027: ETRS89 / UTM
Y: 3 440 482.22m
X: 5419238.80m
Y: 32 440 430.60m
X: 5417510.64m
  
 
 

UTM-Einteilung Deutschland