Die Geodäten
Geodäsie und Geoinformatik — Die Grenzen sind abgesteckt…

Die Geodäsie, also die "Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche" einschließlich der "Bestimmung des äußeren Schwerefeldes der Erde" [2, Seite 1], beschäftigt die Menschheit bereits seit über 2000 Jahren. "Die Geodäsie zählt mit der Astronomie und der Geographie zu den ältesten Wissenschaften, welche sich mit dem Planeten Erde befassen" [2, Seite 4].
Nach und nach wurden bedeutende Fortschritte erzielt, von den ersten Herleitungen des Erdradius im Altertum (etwa 200 Jahre vor Christus) bis hin zur Satellitengeodäsie ab Ende des 20. Jahrhunderts. Ein wichtiger Schritt dazwischen war der Beginn einer organisierten Landesvermessung im 19. Jahrhundert zwecks Bereitstellung von vergleichbaren Positionsdaten wie z.B. Lage und Höhe innerhalb großer Regionen. Bis 1990 konnten innerhalb Deutschlands weitgehend einheitliche Landessysteme realisiert werden, womit man dem Ziel vergleichbarer Lage- und Höhenwerte innerhalb eines großen Gebietes, in diesem Fall also Deutschlands, sehr nahe kam. Das diese Landessysteme bis 1990 aber eben nur "weitgehend" einheitlich realisiert werden konnten hatte vor allem politische Gründe. Lage- und Höhenwerte am Kap Arkona auf Rügen waren mit Lage- und Höhenwerten auf dem Feldberg im Schwarzwald nur indirekt zu vergleichen, da die ehemalige Deutsche Demokratische Republik (DDR) und die Bundesrepublik Deutschland (BRD) sowohl in der Lage als auch in der Höhe mit unterschiedlichen Bezugssystemen arbeiteten. Bei der Lage gab es sogar Unterschiede zwischen den einzelnen Bundesländer der BRD.
Nach einem Beschluss der 88. Tagung der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungs-verwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) im Mai 1991 ist für den Lagebezug das European Terrestrial Reference System 1989 (ETRS89) mit dem Referenzellipsoid Geodetic Reference System 1980 (GRS80) einheitlich in ganz Deutschland einzuführen. Mittlerweile befinden sich alle Bundesländer im Umstellungsprozess von ihren jeweiligen, sehr unterschiedlichen Bezugssystemen auf das ETRS89. Einige Länder wie z.B. Brandenburg haben diesen Prozess bereits abgeschlossen. Da bei der Abbildung des Ellipsoids in die Ebene, der sogenannten Universalen Transversalen Mercator-Abbildung (UTM), aus Gründen der Genauigkeit unterschiedliche Meridianstreifen nötig sind ist es zwar auch weiterhin nicht möglich, Lagekoordinaten von Kap Arkona und dem Feldberg direkt zu vergleichen, die Handhabung dieses Problems wurde durch die einheitliche Umstellung auf ETRS89 aber weitmöglichst vereinfacht und reduziert sich nun auf einen leicht zu handhabenden Meridianstreifenwechsel.
Bei der Höhenmessung gab es eine klare Zweiteilung entlang der ehemaligen innerdeutschen Grenze: westlich davon bezog man sich auf das Geoid mit dem Pegel in Amsterdam, östlich bezog man sich auf das Quasigeoid mit dem Pegel in Kronstadt (Russland). Nach dem Beitritt der DDR zum Gebiet der BRD im Jahr 1990 konnte dieser Zustand so natürlich nicht erhalten bleiben, liegt der Unterschied zwischen beiden Systemen auf dem selben Punkt doch bereits im mecklenburger Flachland bei etwa 15cm, im Gebirge bei bis zu 2m. Einheitliche Höhenvergleiche waren damit nicht ohne Umrechnungen zwischen beiden Systemen möglich. Man beschloss deshalb, ost- und westdeutsches System, welche im Kapitel 2.2 noch näher betrachtet werden, zusammenzubringen. Dies geschah durch eine gemeinsame Ausgleichung des Ostsystems, des Westsystems und der Verbindungsmessungen im ehemaligen Grenzgebiet, welche kurz nach dem Beitritt der DDR zum Gebiet der BRD durchgeführt wurden. Daraus wurden die NHN-Höhen (Höhen über Normalhöhennull) des nun deutschlandweit einheitlichen DHHN92 berechnet. Dieses bezieht sich auf das Quasigeoid mit dem Pegel Amsterdam. "Die Zusammenführung von Messungen aus 3 verschiedenen Epochen (Ost/DDR: 1974-1982, West/BRD: 1977-1988, Verbindungsmessungen: 1990-1992) führt zu Spannungen im Netz. Hinzu kommt ein permanenter Qualitätsverlust durch Alterung des Netzes und Punktzerstörungen. Deshalb beschloss die ... AdV im April 2005 die teilweise Erneuerung des DHHN92 in den Jahren 2006 bis 2011 " [21].
Die Erneuerungsmessungen sind Aufgabe der jeweiligen Bundesländer und somit der jeweils zuständigen Landesvermessungsämter. In Mecklenburg-Vorpommern ist dies das Landesamt für innere Verwaltung - Amt für Geoinformation, Vermessungs- und Katasterwesen (LAiV) in Schwerin. Abbildung 1-1 gibt einen Überblick über die Linien 1. Ordnung in Mecklenburg-Vorpommern, die im Rahmen dieser Erneuerungen vom LAiV bearbeitet werden müssen.
Es kommt bei der Neumessung des Nivellementsnetzes der 1. Ordnung zu insgesamt sechs Stromübergängen. Stromübergänge sind Höhenübertragungen über größere Entfernungen. Sie werden so bezeichnet, weil meist eine Wasserfläche wie z.B. ein breiter Fluss eine Höhenübertragung auf konventionellem Weg unmöglich macht. Aber auch andere natürliche Hindernisse wie z.B. ein großes Tal im Hochgebirge können einen solchen Übergang erforderlich machen.
Genaue Höhenübertragungen im Millimeterbereich lassen sich mittels der gebräuchlichen Methode des geometrischen Nivellements jedoch auf herkömmliche Art und Weise nur bei Sichtweiten von maximal 60m zwischen Nivelliergerät und Nivellierlatte erzielen. Das Stromübergangsnivellement ist somit eine große Herausforderung an alle daran Beteiligten. Das LAiV Mecklenburg-Vorpommern lässt daher im Rahmen zweier Diplomarbeiten den genauen Ablauf bei der Höhenüber-tragung über große Distanzen inklusive der dabei zu beachtenden Besonderheiten untersuchen. In dieser Diplomarbeit soll die Höhenübertragung mittels des Satellitennavigationsverfahrens GPS erfolgen, welche seit Mitte der 1990er Jahre eine Alternative zum herkömmlichen Verfahren mittels Nivellement darstellt. Die Unter-suchung dieses Verfahrens ist Gegenstand der zweiten, von Daniel Prill bearbeiteten Diplomarbeit .
Im Verlauf dieser Arbeit wird nach einer kurzen allgemeinen Einführung in Höhen und Höhenbezugssysteme auf die Besonderheiten eingegangen, die wichtig sind für eine präzise Höhenbestimmung mittels GPS. Das betrifft neben diversen durch das Messverfahren bedingten möglichen Fehlereinflüssen vor allem das Problem der Quasigeoidundulation bei der Transformation der mit GPS gemessenen Höhen in das Landessystem. Ferner wird erläutert, warum kalibrierte GPS-Antennen eingesetzt werden müssen und wie dies zu erreichen ist.
Die Diplomarbeit umfasst zudem einen großen praktischen Teil, in dem die zuvor behandelte Theorie zum Einsatz kommt. Eine Auswertung aller Faktoren, die im Rahmen dieser Arbeit behandelt werden, soll einen bestmöglichen Leitfaden für Höhenübertragungen im Rahmen eines Stromüberganges liefern. Es soll also ein bestmöglicher Ansatz für die später durch das LAiV Mecklenburg-Vorpommern zu realisierenden sechs Stromübergänge entlang der Ostseeküste ermittelt werden. Diese Messungen finden in Rostock-Warnemünde, Stralsund/Altefähr (Rügen), Stahl-brode/Glewitz (Rügen), Wittower Fähre (Rügen), Wolgast und Zecherin (Usedom) statt (Luftbilder und Ausschnitte aus den topographischen Karten folgen auf den nächsten Seiten). Die Übergänge sind zwischen 250 und 2.200 m lang, weshalb auch die im Verlauf dieser Diplomarbeit im Bereich Neubrandenburg (NB) stattfindenden Übergangsmessungen mit unterschiedlich langen Distanzen innerhalb dieses Bereiches realisiert werden.
Die Arbeit wird zudem einen abschließenden Vergleich mit den Ergebnissen der Höhenübertragung durch geometrisches Nivellement aus der Diplomarbeit Daniel Prills enthalten und Vor- und Nachteile beider Verfahren auflisten und gegen-überstellen.

1. Autor:
   • Philipp Radtke
2. Betreuer:
   • Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schlosser
   • Prof. Dr.-Ing. Hans-Jürgen Larisch