Höhenreferenzsysteme

• Einführung
• Das deutsche Höhenreferenzsystem
• Das europäische Höhenreferenzsystem
• Bestimmung der Höhenbezugsfläche von Deutschland
• GCG2011 - German Combined QuasiGeoid 2011
• Onlineberechnung von Quasigeoidhöhen mit dem GCG2011
• Onlineberechnung von Schwerewerten

Bestimmung der Höhenbezugsfläche von Deutschland

Geoid- und Schwerefeldmodelle

Das Geoid als natürliche Bezugsfläche ist die Äquipotentialfläche des Erdschwerefeldes, die den mittleren Meeresspiegel bestmöglich approximiert. Im globalen Rahmen weicht das Geoid um bis zu ±100 m von einer geometrisch definierten Bezugsfläche, dem Ellipsoid, ab. Die Differenzen hängen von der Dichteverteilung im Erdinnern und damit vom Schwerefeld der Erde ab. Satellitengestützte Vermessungen des Erdschwerefeldes und der Meeresoberfläche und die darauf beruhenden globalen Schwerefeldmodelle liefern großräumige Strukturen mit einer räumlichen Ausdehnung von ca. 100 km. Kleinere Details lassen sich aus dem Weltall nicht auflösen. Für die Bestimmung genauer Modelle der Höhenbezugsfläche sind terrestrische Messungen unentbehrlich.

Höhenbezugsflächen in Deutschland

Durch den zunehmenden Einsatz der satellitengestützten Messverfahren in der Vermessungspraxis bestand der Bedarf, die Höhenbezugsfläche von Deutschland mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern zu bestimmen. Das BKG hat gemeinsam mit den Vermessungsverwaltungen der Länder seit Mitte der 90er Jahre dazu umfangreiche Arbeiten geleistet und eine entsprechende Datenbasis für die Bestimmung der Höhenbezugsfläche Deutschlands aufgebaut.

Grundlage zur Bestimmung des Quasigeoidmodells bilden dabei terrestrische Schweremessungen, Fluggravimetermessungen, globale Schwerefeldmodelle, digitale Geländemodelle und ein Netz von Beobachtungspunkten, an denen sowohl ellipsoidische Höhen als auch nivellitisch bestimmte Höhen vorliegen.

Messungen zur Quasigeoidmodellierung (Klicken zum Vergrößern)

Die in Deutschland verwendete Höhenbezugsfläche wird auch als Quasigeoid oder NHN-Fläche bezeichnet. Sie variiert zwischen 34 m im Bereich der Ostsee und 50 m in den Alpen. Die horizontalen Gradienten der Quasigeoids können Beträge bis zu 10 cm pro km annehmen. Quasigeoidvariationen müssen deshalb auch bei lokalen Höhenbestimmungen mit GPS und GALILEO berücksichtigt werden.

maximale horizontale Quasigeoidgradienten (Klicken zum Vergrößern)

Quasigeoidmodelle

Ein erstes Modell des Quasigeoids wurde 1998 für das Gebiet der neuen Bundesländer erstellt. Mit dem "Satellitengeodätischen nivellitischen Quasigeoid (SNG01)" vom März 2003 und dem "German Combined QuasiGeoid 2005 (GCG05)" vom August 2005 folgten weitere Lösungen für die gesamte Bundesrepublik. Die aktuelle Version ist das "German Combined QuasiGeoid 2011 (GCG2011)" vom Januar 2012. Diese Modelle wurden durch Kombination von zwei unabhängigen Lösungen des Instituts für Erdmessung der Universität Hannover und des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie bestimmt.