Koordinatenreferenzsysteme

Ausdruck vom 21. August 2017 21:33:53 MESZ

https://www.lgl-bw.de/lgl-internet/opencms/de/05_Geoinformation/Raumbezug/Koordinatenreferenzsysteme/index.html


Koordinatenreferenzsysteme

Koordinatenreferenzsysteme (CRS)

werden definiert, um Ereignisse in Raum und Zeit eindeutig zu bestimmen. Sie lassen sich jeweils in genau ein Geodätisches Bezugssystem (oder Geodätisches Datum) und ein zugeordnetes Koordinatensystem untergliedern. 3D-Positionen und Höhen von Objekten lassen sich so eindeutig darstellen.

 

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Die Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) hat die Verwendung der folgenden Bezugssysteme für die Bereiche Landesvermessung und Liegenschaftskataster beschlossen:

 Position:  ETRS89_X-Y-Z   Europäisches Terrestrisches Referenzsystem 1989, geozentrische, kartesische Koordinaten
 Lage:  ETRS89_UTM<zn>   ETRS89, Universale Transversale Mercatorprojektion, in BW Zone (zn) 32
 Höhe:  DE_DHHN2016_NH   Deutsches Haupthöhennetz 2016, Normalhöhen

 

 

Nachfolgend einige Details zum Lagebezugssystem ETRS89 und dessen Projektion in die Ebene mit Hilfe der UTM-Abbildung.

Das ETRS89

Schematische Darstellung: System ETRS
Schematische Darstellung: System ETRS

Das Europäische Terrestrische Referenzsystem 1989 (ETRS89) ist ein dreidimensionales geodätisches Bezugssystem, das auf dem globalen, terrestrischen Referenzsystem ITRS basiert. Als Bezugsellipsoid wird das Geodätische Referenzsystem 1980 (GRS80) verwendet.


Das ITRS ist durch rund 900 Bodenstationen (Internationaler Terrestrischer Referenzrahmen, ITRF) realisiert.

Aufgrund der Bewegung der Kontinentalplatten sind die Koordinaten der ITRF-Stationen nicht fest, sondern ändern sich aufgrund von tektonischen Bewegungen mehrere cm pro Jahr.

Daher ist bei ITRS-Koordinaten die zusätzliche Angabe der Epoche (Jahr)

sowie eine Stationsgeschwindigkeit erforderlich.
 

 

Um Koordinatenänderungen aufgrund der Plattentektonik zu vermeiden, wurde das ETRS89 geschaffen.

Dazu wurden für das ETRS89 die ITRF-Koordinaten europäischer Punkte (ETRF89) auf der in sich weitgehend stabilen eurasischen Kontinentalplatte zur Epoche 01.01.1989 festgelegt und ein eigenständiges, europäisches Bezugssystem definiert.

 

Darstellung der Kontinentalplatten
Darstellung der Kontinentalplatten

Das ETRS89 driftet seit dem mit der Eurasischen Platte in Bezug auf ITRF um ca. 2,5cm im Jahr nach Nordost, so dass ETRS89-Koordinaten mittlerweile über 60cm von ITRF-Koordinaten abweichen.

 

Europaweit ist das ETRS89 hochgenau über rund 280 EUREF Permanent Network (EPN) Stationen realisiert.

In Deutschland erfolgt die Realisierung und Sicherung über das bundesweit einheitliche Geodätische Grundnetz (GGN).

 

-Geodätischer Grundnetzpunkt in Schopfheim-----EPN-Station Karlsruhe (BKG)-----Geodätischer Grundnetzpunkt am Feldberg--
-Geodätischer Grundnetzpunkt in Schopfheim-----EPN-Station Karlsruhe (BKG)-----Geodätischer Grundnetzpunkt am Feldberg--

Die Rolle von SAPOS

Die rund 280 Referenzstationen des Satellitenpositionierungsdienst (SAPOS®) dienen - ergänzend zu den Geodätischen Grundnetzpunkten - der physikalischen Realisierung des ETRS89 in Deutschland.
Sie bilden die Grundlage zur Bereitstellung des amtlichen Geodätischen Raumbezugs über die Positionierungsdienste von SAPOS® für den Anwender in der Praxis. Beim Einsatz des Satellitenpositionierungsdienstes erfolgt die Koordinatenbestimmung unmittelbar im amtlichen Lagebezugssystem ETRS89/UTM.

 

Darüber hinaus steht das Lagefestpunktfeld der Landesvermessung und das Lagefestpunktfeld des Liegenschaftskatasters zur Verfügung. Anfang des Jahres 2018 werden für alle Festpunkte Koordinaten in ETRS89/UTM vorliegen.

 

SAPOS-Referenzstation in Mannheim ---------------------------------SAPOS-Referenzstation in Stuttgart----------------------------------
SAPOS-Referenzstation in Mannheim ---------------------------------SAPOS-Referenzstation in Stuttgart----------------------------------

Die UTM-Abbildung

Die dreidimensionalen Koordinaten des ETRS89 werden mit der Universalen Transversalen Mercatorabbildung (UTM) winkeltreu in die Ebene abgebildet. Mit Hilfe von Querzylinderprojektionen, die als Schnittzylinder ausgeprägt sind, entstehen weltweit 60 Zonen mit einer Breite von 6° und einem zentralen Mittelmeridian.

Schematische Darstellung der UTM-Abbildung
Schematische Darstellung der UTM-Abbildung

 

Da der Abbildungszylinder nicht auf einem Meridian aufliegt, sondern das Bezugsellipsoid schneidet, werden alle Strecken abhängig von der Entfernung zum Mittelmeridian verzerrt abgebildet.

Diese Längenverzerrung zwischen Wirklichkeit und Abbildung beträgt am Mittelmeridian - 40cm / km und am Zonenrand bis zu + 15cm / km.

Schematische Darstellung der UTM-Einteilung in Deutschland
Schematische Darstellung der UTM-Einteilung in Deutschland

 

 

 

 

 

 

Die Zonen werden in Ost-West-Richtung von den Meridianen begrenzt.
Baden-Württemberg liegt in der Zone 32 zwischen den Meridianen bei 6° und 12° Ost.

 

Die waagrechte Unterteilung in 8° breite Bänder erfolgt durch die Breitenkreise.
Baden-Württemberg liegt größtenteils im Zonenfeld U, das durch den 48. und 56. nördlichen Breitenkreis begrenzt wird.

Südlich des 48. Breitenkreis schließt das Zonenfeld T an.

 

Bei der Koordinatenangabe wird der Zonenfeldbuchstabe, sowie die Zonennummer i.d.R. nicht geführt.

 


Das UTM-Koordinatensystem ist wie das GK-Koordinatensystem eine konforme querachsige Zylinderprojektion.

Der Mittelmeridian, in Baden-Württemberg der 9° Meridian, erhält, um negative Koordinatenwerte zu vermeiden, einen Zuschlag von 500.000 m. Vorangestellt wird die Zonennummer, in Baden-Württemberg die 32.

 

Die Ordinate wird als Ostwert E (East), die Abszisse als Nordwert N (North) bezeichnet.

Als Ursprung für jede Zone wird der Schnittpunkt des Äquators mit dem jeweiligen Mittelmeridian gewählt.

 

 

Schematische Darstellung des UTM-Koordinatengitters in Baden-Württemberg
Schematische Darstellung des UTM-Koordinatengitters in Baden-Württemberg


Die Umrechnung eines Punktes von einem Bezugsystem in ein anderes erfordert eine Transformation.