20.04.2015 Lagereferenzsystem ETRS89_UTM33 und der Weg dorthin Grundlagen und Transformationsansatz 51°03‘46“ N 13°44‘16“ O Themen ❙ Einführung ❙ Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 ❙ UTM-Koordinaten ❙ Transformationsansätze ❙ Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 2 1 20.04.2015 Grundlagen - Begriffe Koordinaten sind … … ideales mathematisches Medium für geometrische Informationen Fehlt die Kenntnis der Metadaten zu den Koordinaten, führt das zu Nutzungsfehler… aus „Der neue lachende Grenzstein“ 3 Grundlagen - Begriffe ❙ y = Coordinate Reference System y ((CRS)) Koordinatenreferenzsystem ❙ nach ISO 19111 - Spatial referencing by coordinates Metadaten 4 2 20.04.2015 Grundlagen - Begriffe 5 Grundlagen - Begriffe Was ist in Sachsen neu ? RD/83 ETRS89 3GK4, 3GK5 UTM33 6 3 20.04.2015 Grundlagen - Begriffe VwV Referenzsysteme (12. Februar 2014) ❙ 2 Amtliches Lagereferenzsystem Amtliches Lagereferenzsystem ist das Universale Transversale Mercator-Koordinatensystem der Zone 33N bezogen auf das Europäische Terrestrische Referenzsystem 1989 ❙ 6 Schlussbestimmungen … Die Daten des amtlichen Vermessungswesens sollen bis 30. Juni 2015 in das amtliche Lagereferenzsystem nach Nummer 2 überführt werden. … 7 Grundlagen – Stand der Einführung ETRS89 (LS489) bundesweit 8 4 20.04.2015 Grundlagen – Stand der Einführung ETRS89 im GeoSN ❙ ❙ ATKIS ❙ Basis-DLM, DLM50, DTK sind mit der Umstellung auf das Datenmodell AAA erfolgt ❙ DOP, DGM, 3D-Gebäude werden im ETRS89 hergestellt ALKIS ❙ Ist mit der Umstellung auf das Datenmodell AAA erfolgt ❙ Übergangszeitraum für Bereitstellung im RD/83: 31. Dezember 2016 (VwV LiKA, Nr.15.1 (3)) 9 Themen ❙ Einführung ❙ Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 ❙ UTM-Koordinaten ❙ Transformationsansätze ❙ Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 10 5 20.04.2015 RD/83 vs. ETRS89 - Benutzung unterschiedlicher Bezugssysteme =0°Greenwich am Beispiel 15°östl 15 östl. Länge in Görlitz =15° ETRS89 RD/83 11 RD/83 vs. ETRS89 – Bezugssystemdefinitionen RD/83 ETRS89 Charakter Lagebezugssystem Raumbezugssystem Basis-Koordinatenart 2D – ellipsoidisch (Breite, Länge) 3D – kartesisch (X,Y,Z) Ellipsiod Bessel 1841 GRS-8O Lagerung für beste Anpassung an Deutschland Ganze Erde (übliche) Gebrauchskoordinaten 3° Gauß-Krüger UTM 12 6 20.04.2015 Definition des globalen kartesischen Bezugssystems Z Pol Massemittelpunkt Y Nullmeridian (Greenwich) Äquatorebene X Systemdefinition für ITRS und ETRS89 ❙ 13 XYZ-Koordinaten ❙ erdzentriert ❙ erdfixiert Definition des globalen ellipsoidischen Bezugssystems b Nullmeridian, Greenwich a,b … Ellipsoidparameter a Länge = 0° Breite = 0° Systemdefinition für ITRS und ETRS89 ❙ GRS80-Ellipsoid 14 7 20.04.2015 Weltweiter Bezugsrahmen des ITRS = ITRFYY WGS-84 Festpunkte mit Koordinaten und Geschwindigkeiten (wegen Plattentektonik) Zero-Net-Rotation-Condition [Summe aller Bewegungen = 0] 15 POTSDAM 3800689.634 882077.386 5028791.318 -.0162 0.0159 0.0091 Kontinentaler Bezugsrahmen des ETRS89 = ETRFYY ❙ Realisierung des ETRS89 durch den ETRFYY mittels Messungen auf Permanentstationen des EPN ❙ Stationsgeschwindigkeiten sind i d Maß M ß fü für di die relativen l ti Bewegungen auf der eurasischen Platte 16 POTSDAM 3800689.951 882077.181 5028791.136 -.0008 -.0005 -.0010 8 20.04.2015 Breitstellung des ETRS89 in Deutschland - SAPOS® ❙ Operationeller N Nutzerzugang t er gang für amtliche Messungen im ETRS89 ❙ Unterstützt wirtschaftliche Satellitenmessverfahren ❙ Vernetzte, permanent messende GNSS GNSS-Stationen Stationen ❙ Verbindung zum ITRF/ETRF im Rahmen des Monitoring 17 Themen ❙ Einführung ❙ Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 ❙ UTM-Koordinaten ❙ Transformationsansätze ❙ Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 18 9 20.04.2015 3GK vs. UTM - Transversale Mercatorprojektion 19 3GK vs. UTM – Definition der Koordinatensysteme 3GK R-Rechtswert H- Hochwert Projektionsmethode Transversale Mercatorprojektion (querachsige Zylinderprojektion) im Kleinen winkeltreu Zylinder berührt Ellipsoid Zylinder schneidet Ellipsoid Maßstab am Mittelmeridian 1 0 9996 0,9996 Streifen-/ Zonenbreite 3° 6° Rechts-/Ostwert am Mittelmeridian 20 UTM E-Ostwert N-Nordwert für Sachsen relevante Bezugsmeridiane 500 000 m 12°ö.L. 15°ö.L. 15°ö.L. 10 20.04.2015 3GK vs. UTM – Definition der Koordinatensysteme 3GK R-Rechtswert H- Hochwert Streifen/Zonenkennziffer 4 bzw. 5 oder keine 33,3 oder keine sächsische Punkte mit der Länge < 12° werden in der Zone 33 Nord N d abgebildet b bild t Besonderheiten Höhe der Koordinatenebene UTM E-Ostwert N-Nordwert Bessel Ellipsoid nahe an DHHN92 -> H h GRS-80 tiefer als DHHN92 -> H h – 43 m 21 3GK vs. UTM – Streckenverzerrung ❙ Transversale Mercatorprojektion ist nicht streckentreu ❙ ❙ Strecken aus Koordinaten entsprechen nicht örtlich gemessenen Strecken Streckenverzerrung ist abhängig von ❙ Abstand vom Bezugsmeridian – projektive Verzerrung ❙ ❙ Zonenbreite ( 3°/ 6 °), Maßstab am Bezugsmeridian (1 / 0,9996) Höhe über der Bezugsfläche ❙ Lagerung des Ellipsoides ( nahe an Geoid / ca. 43 m unter Geoid) 1 cm/km anders als 3GK 22 11 20.04.2015 3GK vs. UTM – projektive Streckenverzerrung Bei der Übertragung g g von der Örtlichkeit in die Koordinatenebene werden Koordinatenstrecken Koordinatenflächen gedehnt Koordinatenstrecken Koordinatenflächen gestaucht 3GK UTM 23 3GK vs. UTM – Streckenverzerrung und Flächenverzerrung ❙ maximale Verzerrung von der Örtlichkeit in die Koordinatenebene bei 250 m über NHN 3GK UTM Strecken [cm/km] + 11 - 43 Flächen [qm/qkm] + 250 - 900 Wo? Mittelsachsen Ostsachsen 24 12 20.04.2015 Umgang mit Verzerrungen Realwelt – maßstabstreu ❙ Geländeaufnahme im lokalen System ❙ Absteckung realer Planungsmaße Maßstabstreue Bauwerksplanung Strecken lokale Koordinaten Reduktion Transformation Koordinaten im amtlichen Koordinatenreferenzsystem 25 Umgang mit UTM-Koordinaten ❙ CAD-Programme g müssen UTM-Abbildungsverzerrungen g g beherrschen ❙ wahlweise Angabe von Maßen aus UTM-Koordinaten oder Realmaßen ❙ Koordinaten müssen stets mit ihrem CRS kommuniziert werden, d.h. ❙ inklusive CRS-Bezeichnung laut Namensraum ❙ 100% konform bei Koordinatenreihenfolge und Streifenkennung ❙ Vermessungsgeräte V ät müssen ü UTM UTM-Abbildungsverzerrungen Abbild b beherrschen h h ❙ Polare Aufnahmemaße vor der Berechnung von UTM-Koordinaten reduzieren ❙ Polare Elemente aus UTM reduzieren, um polare Absteckwerte zu berechnen 26 13 20.04.2015 Themen ❙ Einführung ❙ Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 ❙ UTM-Koordinaten ❙ Transformationsansätze ❙ Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 27 RD/83 vs. ETRS89 – Bezugssystemdifferenz Die Koordinaten 51°03′ 46,39″N, 13°44′ 46,23″O in zwei Bezugssystemen Koordinatendifferenz von etwa 185 m dNord dOst 136 m 126 m variiert in Sachsen: regional: ± 20 cm lokal: ± 3 cm 28 14 20.04.2015 RD/83 ETRS89 – 7 Parameter-Transformation Bezugssystem S Transformation Bezugssystem T RD/83 ETRS89 Transformationsparameter z1 R z D R Startkoordinaten y Zielkoordinaten x1 R T y1 (x,y,z) x 29 RD/83 ETRS89 - Parameterbestimmung Bezugssystem S Transformation ❙ ortsabhängige variable Transformationsparameter ❙ aus repräsentativen Passpunkten zu bestimmen ❙ Genauigkeit sinkt mit steigender Gebietsgröße Bezugssystem T 30 15 20.04.2015 RD/83 ETRS89 – Einfluss der Gebietsgröße globaler Ansatz: 1 Parametersatz für ganz DHDN EPSG:: 1776 Genauigkeit < 3 m regionaler Ansatz: 1 Parametersatz für RD/83 EPSG:: 15868 Genauigkeit < 1 m viele lokale Parametersätze: z.B. 1 Satz pro TK25 (TRANS_SN) ca 5 cm Genauigkeit bei ca. 31 RD/83 ETRS89 – Restklaffenverteilung ❙ Restklaffenvektoren entsprechen Spannungen im RD/83 ❙ Homogenisierung möglich, wenn ❙ Überführungsmethode mit geeigneter Restklaffenverteilung ❙ viele repräsentative Stützpunkte TK25 32 16 20.04.2015 Auswahl des Transformationsansatzes ❙ fachliche f hli h Aspekte A kt Methode + Parameter ❙ Genauigkeit ❙ Nachbarschaftlichkeit / Beibehaltung geometrische Bedingungen ❙ organisatorische Aspekte ❙ Transformationsrichtung (uni- oder bidirektional) ❙ Art der Daten ❙ z.B. Punkte, Vektoren, Rasterdaten, 2D/3D ❙ Software, Schnittstellen ❙ Performance ❙ Anwendung auch für geodätische Laien machbar 33 Transformation mit NTv2 – Eigenschaften der Methode „National Transfomation Version 2“ ❙ 2D – Ansatz ❙ simple Algorithmen - hohe Performance (auch on-the-fly) ❙ auch für Rasterdaten geeignet ❙ Zielgenauigkeit durch Gitterweite steuerbar ❙ open source – Ansatz ❙ freie Anwendungssoftware verfügbar ❙ Standardmethode in GIS-Systemen – minimale Implementierungskosten ❙ Ansatz umfasst auch Rücktransformation 34 17 20.04.2015 Transformation mit NTv2 - Funktionsprinzip NTv2-Gitterdatei = Flächenmodell des ellipsoidischen Datumsunterschiedes RD-83_Lat-Lon Datumsshift interpolieren Datumsshift addieren ellips. Breite e Gittermasche finden ETRS89_Lat-Lon P (B,L) ellips. Länge 35 Transformation mit NTv2 – Gitter für Sachsen BeTA2007 bundeseinheitlicher Ansatz für DHDN m-Genauigkeit für topographische Daten NTv2_SN Ansatz für RD/83 cm-Genauigkeit für universelle Anwendung 36 18 20.04.2015 Gitterdatei NTv2_SN – Genauigkeit ❙ außerhalb ß h lb von SN < 1 m (Trafo identisch mit EPSG::15868) ❙ Maximal 15,5 km außerhalb von SN ca. 5 cm ❙ Innerhalb von SN < 3 cm (Identisch mit TRANS_SN < 2 mm (1)) 37 Gitterdatei NTv2_SN – Nutzung beim Anwender Anbinden der Gitterdatei Korrekte Konfiguration von: Start-Koordinatenreferenzsystem und Ziel-Koordinatenreferenzsystem 38 19 20.04.2015 Themen ❙ Einführung ❙ Europäisches Terrestrisches Referenzsystem ETRS89 ❙ UTM-Koordinaten ❙ Transformationsansätze ❙ Unterstützung der Kunden bei der Überführung ihrer Geodaten 39 Unterstützung durch den GeoSN ❙ ❙ im Internet ❙ themenbezogene Webseiten ❙ http://www.landesvermessung.sachsen.de/inhalt/etrs/etrs.html per E-Mail ❙ ❙ [email protected] gebührenfrei 40 20 20.04.2015 Unterstützung durch den GeoSN 41 Unterstützung durch den GeoSN – Download ❙ Parametersätze für 7 Parameter-Transformation EPSGCode Passpunkte Quelle Genauigkeit in SN DE_DHDN (whole country, 2001) to ETRS89 1776 109 BKG <3m DE_RD/83 to ETRS89 15868 31 BKG <1m Ansatz Global Regional ❙ Bezeichnung Sachsen West - 31 GeoSN < 10 cm Sachsen Ost - 20 GeoSN < 10 cm Gitterdateien für NTv2-Transformation Bezeichnung EPSG-Code Gitterweite Genauigkeit Gebiet BeTA2007 15948 6‘ x 10‘ <1m Deutschland NTv2_SN 6948 4‘‘ x 6‘‘ < 3 cm in SN Ostdeutschland 42 21 20.04.2015 Unterstützung durch den GeoSN – FAQ FAQ 43 z Referat 24 - Geodätischer Raumbezug Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Sachsen Olbrichtplatz p 3 01099 Dresden Tel: 0351 8283-2411 [email protected] x y 22
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