Projekt „Flächenhafte Schweremessungen für die Neuberechnung

Projekt „Flächenhafte Schweremessungen für die Neuberechnung des
AdV-Quasigeoidmodells“ erfolgreich beendet
Abbildung 1: Das Projektteam (v.l. Michael Schnitzer,Tobias Muff, Gerhard Berg (FBL), Arne Schwarz ,Wilhelm Vieten, Matthias
Cieslack, nicht auf dem Bild: Ulrich Trees)
1. Das Ziel: Neuberechnung des amtlichen Quasigeoidmodells
Mit dem AdV-Vorhaben „Erneuerung des Deutschen Haupthöhennetzes“ wird im Jahr 2016
in Deutschland der einheitliche integrierte geodätische Raumbezug (IRB) eingerichtet. Die
künftigen Realisierungen der amtlichen Bezugssysteme sind dabei das ETRS89 (in der
Realisierung 2016), das DHHN2016 (Deutsches Haupthöhennetz 2016) und das DHSN2016
(Deutsches Hauptschwerenetz 2016). Eine weitere bedeutsame Komponente des IRB ist
das GCG2016 (German Combined Quasigeoid 2016).
Mit GCG werden die Quasigeoidmodelle der AdV bezeichnet. Sie verknüpfen die amtlichen
Bezugssystemrealisierungen geometrisch und physikalisch. Auch können damit GNSSbestimmte ellipsoidische Höhen in Gebrauchshöhen (NHN-Höhen) umgerechnet werden.
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Das aktuelle Quasigeoidmodell GCG2011 liefert für Rheinland-Pfalz „nur“ eine Genauigkeit
von ca. 2 – 4 cm. Es wurde mit einer umfangreichen aber heterogenen Datenbasis
berechnet. Insbesondere die unterschiedliche Aktualität und Dichte, aber auch die
verschiedenen verwendeten Datenquellen beeinflussen die Qualität und Zuverlässigkeit des
GCG2011. Für das GCG2016 wird eine Genauigkeit von 1 cm angestrebt. Die
Datengrundlage dafür besteht aus den bundesweiten Präzisionsnivellements (2006 – 2012),
der GNSS-Kampagne (2008), den Absolutschweremessungen (2006 – 2011) sowie
aktuellen, flächenhaft verteilten Oberflächen-Schwerewerten (Relativgravimetrie). Damit ist
gewährleistet, dass das GCG2016 vollständig passend zu den übrigen Komponenten des
IRB sein wird.
Im AdV-Arbeitskreis Raumbezug wurde vereinbart, dass die Länder die notwendigen
flächenhaften Schweremessungen durchführen und der gemeinsamen Rechenstelle beim
Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) bis Ende September 2015 bereitstellen.
2. Das Projekt: Flächenhafte Schweremessungen in Rheinland-Pfalz
Abbildung 2+3: Verteilung der Schwerewerte in Rheinland-Pfalz (Ausgangssituation + Ergebnis)
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In Rheinland-Pfalz wurden Schweremessungen in der Vergangenheit vorrangig entlang der
Nivellementlinien durchgeführt. In diesen Bereichen ist die Dichte der Schweremesspunkte
sehr hoch, innerhalb der Fläche der Nivellementschleifen dagegen sehr niedrig. Die für das
GCG2016 geforderte Dichte beträgt 1 – 2 Oberflächen-Schwerewerte pro 4 km². In
Rheinland-Pfalz stand in ca. 31 % der 2 km x 2 km-Quadrate kein gemessener Schwerewert
für die Quasigeoidmodellierung zur Verfügung (siehe Abbildung 2). Primäres Ziel der
flächenhaften Schweremessung war es deshalb, eine Dichte von mindestens einem
Schwerewert auf einer Fläche von 2 km x 2 km herbeizuführen.
Für die Schweremessungen wurde im Herbst 2014 ein temporäres Außendienstteam
bestehend aus zwei Messtrupps (jeweils ein Truppführer und ein Vermessungsarbeiter)
eingerichtet. Es kamen zwei Relativgravimeter des Typs SCINTREX CG-5 und für die Lageund Höhenbestimmung zwei GNSS-Ausrüstungen der Firma Leica zum Einsatz. Die
Genauigkeitsanforderung an die Georeferenzierung der gemessenen Schwerewerte konnte
mit SAPOS®-HEPS eingehalten werden. Das gilt auch umgekehrt für eine ggf. nötige
Wiederherstellung der Punkte, da die Neupunkte örtlich nicht vermarkt wurden.
Abbildung 4: Flächenhafte Schweremessung im Raum Daun, 2014
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3. Das Ergebnis: Flächenhafte Oberflächen-Schwerewerte für ganz Rheinland-Pfalz
Innerhalb von einem knappen Jahr wurden 1.188 neue Oberflächen-Schwerewerte für ganz
Rheinland-Pfalz mit der geforderten Genauigkeit und Zuverlässigkeit bestimmt (siehe
Abbildung 3). Dadurch konnte die Anzahl der 2 x 2 km Quadrate ohne gemessenen
Schwerewert auf 13% reduziert werden. Insgesamt wurden dabei ca. 70.000 km mit den
beiden Dienstwagen zurückgelegt.
Die erhobenen Schweredaten wurden pünktlich Ende September 2015 an die gemeinsame
Rechenstelle der Länder in Leipzig abgegeben. Damit existiert nun eine geeignete
Datengrundlage, um das übergeordnete Ziel, „...das aktuelle Quasigeoidmodell hinsichtlich
Aktualität, Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu optimieren sowie den einheitlichen integrierten
geodätischen Raumbezug aller Datensätze zu realisieren.“, zu erreichen.
Voraussichtlich Ende 2016 wird das neue GCG2016 den Nutzern zur Verfügung stehen.
Verfasser: Matthias Cieslack, FB 22
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