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Deutsches kombiniertes Quasigeoid

Das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) und das Institut für Erdmessung (IfE) kooperieren seit etwa 1990 bei der Berechnung eines neuen hochauflösenden Quasigeoidmodells für Deutschland mit cm-Genauigkeit. Hierzu gibt es mehrere Empfehlungen der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV). In 2005 wurde vom BKG und vom IfE eine vollständige Neuberechnung mit allen aktuell vorhandenen Datensätzen (Schwere, Topographie, globales Schwerefeldmodell, GPS/Nivellement) durchgeführt. Ein wesentlicher Grund für die Neuberechnung war dabei u.a. die Festlegung neuer Koordinaten für die SAPOS-Referenzstationen (AdV-Empfehlung 2003). Die endgültige Lösung wurde als Mittel der beiden Einzellösungen des BKG und des IfE berechnet und wird über das Geodatenzentrum des BKG unter dem Namen GCG05 (German Combined (Quasi)Geoid 2005) vertrieben. Die aktuelle Ausgabe ist das CGC2011.
(s. z.B. BKG- Quasigeoid GCG2011). Das Modell ist passfähig zum terrestrischen Bezugssystem ETRS89 (SAPOS Diagnoseausgleichung) und zum Höhensystem DHHN92 (Normalhöhen) und stellt einen Standard für die Höhentransformation in Deutschland dar (s.a. Liebsch et al. 2006, BKG 2006).

Die Berechnungsverfahren des BKG und des IfE basieren beide auf der Remove-Restore-Technik. Als Eingangsdaten dienen hochauflösende Schwere- und Topographiedaten und ein globales Schwerefeldmodell (EIGEN-CG01C des GeoForschungsZentrums Potsdam) sowie GPS- und Nivellementskontrollpunkte. Die Schwerepunkte (ca. 400,000) haben einen Abstand von wenigen km, während das vorhandene Geländemodell eine Auflösung von 1"×1" (entspricht etwa 30 m Blockgröße) aufweist. Das am BKG entwickelte Verfahren zur Quasigeoidberechnung basiert auf der Ausgleichung von Punktmassen, die in verschiedenen Gittern und Tiefen angeordnet sind. In einer gemeinsamen Ausgleichung der Schwere- und GPS/Niv.-Daten werden die Punktmassen an den vorgegebenen Positionen berechnet, woraus dann Quasigeoidhöhen an beliebigen Orten abgeleitet werden können. Die Quasigeoidmodellierung des IfE erfolgt mit Integrations- und Kollokationstechniken. In einer zweistufigen Lösung werden zunächst Schwereanomalien und topographische Daten mit einem globalen Geopotentialmodell durch spektrale Kombination mit Integralformeln zu einer gravimetrischen Quasigeoidlösung kombiniert, während im zweiten Berechnungsschritt die GPS- und Nivellementshöhen mit Hilfe von Kollokationsverfahren einbezogen werden (s.a. Denker et al. 2000 und 2003, Liebsch et al. 2006). Im Gegensatz zur letzten Berechnung des IfE aus dem Jahre 2003 wurde jedoch nicht das EGG97 als Ausgangslösung verwendet, sondern es erfolgte eine vollständige Neuprozessierung von allen aktuell verfügbaren Schwere- und Topographiedaten.

Die Genauigkeit der neuen Gesamtlösung GCG2011 (Mittel aus den beiden unabhängigen Lösungen des BKG und des IfE) wurde mit Hilfe von Teillösungen und unabhängigen GPS- und Nivellementsdaten mit etwa 1 - 2 cm abgeschätzt.

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