Bundesamt für Kartographie und Geodäsie

Das deutsche Höhenreferenzsystem

Ein Höhenbezugssystem wird festgelegt durch das Höhendatum (Ursprung + Maßstab) und die Höhenart (Normalhöhen, orthometrische oder normal-orthometrische Höhen) einschließlich der dazugehörigen physikalischen Konstanten und Parameter sowie Algorithmen zur Berechnung von Korrekturen.

Der Ursprung des deutschen Höhenreferenzsystems ist der Nullpunkt des Amsterdamer Pegels (NAP= Normaal Amsterdams Peil), der aus Beobachtungen des mittleren Tidehochwassers in Amsterdam zur Epoche 1683-1684 abgeleitet wurde. Die Höhen in Deutschland sind Normalhöhen. Zur Berechnung wird das Normalschwerefeld des GRS80 benutzt.

Die zur Zeit gültige Realisierung des Höhensystems ist das DHHN92.

Das DHHN92

Das DHHN92 wurde nach der Wiedervereinigung durch die Verbindung der beiden jeweiligen Nivellementsnetze 1. Ordnung der alten und der neuen Bundesländer geschaffen. Diese Verbindung wurde mit Hilfe von 16 Nivellementslinien geschaffen, die in den Jahren 1990 bis 1992 gemessen wurden. Das BKG war neben der LGN eine der beiden Rechenstellen, die unabhängig voneinander mit verschiedenen Programmsystemen die Ausgleichung des DHHN92 durchführten.

Das DHHN92 besteht aus 757 Nivellementslinien mit einer Gesamtlänge von 30908 km, 287 Schleifen und 469 Knotenpunkten. Die Höhen sind Normalhöhen, bezogen auf das NAP-Niveau. Das Höhenniveau wird realisiert durch die Fixierung der geopotentiellen Kote des Punktes 3614/5 (Wallenhorst Kirche) aus der Ausgleichung des europäischen Nivellementsnetzes UELN-73/86.

Das DHHN92 wurde in den einzelnen Bundesländern zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingeführt. Die Differenzen zu den vorher gültigen Höhensystemen betragen:

  • in den alten Bundesländern zum DHHN85 (DHHN92 minus DHHN85) zwischen -50 mm und +40 mm. Die Extremwerte der Differenzen werden durch die Spannungen zwischen den verschiedenen Netzteilen verursacht und treten an der Grenze zwischen alten und neuen Bundesländern auf. In den meisten Bereichen liegen der Differenzen unter 1 cm.
  • in den neuen Bundesländern sind die Differenzen zum früheren Höhensystem HN76 wesentlich größer (DHHN92 minus HN76) zwischen +12 cm und +15 cm, da das Höhenniveau des HN76 sich auf einen anderen Pegel (Kronstadt) bezieht.

Detailliertere Beschreibungen der Definitionen der verschiedenen Höhensysteme sowie Transformationsparameter zwischen den Systemen sind im Informationssystem für europäische Koordinatenreferenzsysteme (CRS-EU) verfügbar.

Die Zusammenführung von Messungen aus 3 verschiedenen Epochen (HN76 1974-1982, DHHN85 1977-1988, Verbindungsmessungen 1990-1992) führt zu Spannungen im Netz. Hinzu kommt ein permanenter Qualitätsverlust durch Alterung des Netzes und Punktzerstörungen. Deshalb beschloss die Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) im April 2005 die teilweise Erneuerung des DHHN in den Jahren 2006-2012.

Das DHHN2016 und die Modernisierung des Raumbezugs in Deutschland

Ziele der Modernisierung des deutschen Höhenreferenzsystems waren: 

  • Überprüfung des amtlichen Höhenbezugssystems DHHN92 zur Aufdeckung von Höhenänderungen und Spannungen
  • Einbindung des DHHN in ein zukünftiges integriertes Raumbezugssystem
  • Verknüpfung mit epochengleichen GNSS-Messungen zur Geoidmodellierung
  • Schaffung aktueller Grundlagen für wissenschaftliche Arbeiten (z.B. Bestimmung rezenter vertikaler Krustenbewegungen)

Die Präzisionsnivellements im DHHN fanden von 2006 bis 2012 statt. Es wurden etwa 30000 km nivelliert, das entspricht 113% der Linienlänge des DHHN92. Der Netzentwurf umfasst neben den Nivellementslinien auch 250 Geodätische Grundnetzpunkte (GGP), für die neben der nivellitischen Höhe die ellipsoidischen Koordinaten und die Schwerewerte gemesssen wurden. Die ellipsoidischen Koordinaten wurden im Sommer 2008 in einer GNSS-Kampagne bestimmt. Auf etwa 200 Punkten fanden zwischen 2009 und 2011 Absolutschweremessungen statt; die restlichen Schwerewerte wurden durch Relativmessungen bestimmt.

Die Auswertung der Nivellements erfolgte unabhängig voneinander in zwei Rechenstellen, der Bezirksregierung Köln - GEOBasis NRW (vormals Landesvermessungsamt) und dem BKG. Die GNSS Analyse erfolgte im Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Niedersachsen und im BKG. Für die Durchführung und Auswertung der Absolutschweremessungen war ebenfalls das BKG zuständig.

Das DHHN2016 wurde zwangsfrei auf 72 Datumspunkten gelagert, die mit ihrer Höhe aus dem DHHN92 in die Ausgleichung eingeführt wurden. Davon sind 7 Landesnivellementshauptpunkte, 62 GGP aus der GNSS-Kampagne und 3 Referenzstationen. Das DHHN2016 befindet sich wie auch das DHHN92 im mean tide System, d.h. der permanente Anteil der Fest-Erde-Gezeiten wurde in den Messungen belassen. Der variable Gezeitenanteil, der annähernd wie ein zufälliger Fehler wirkt, sowie die Ozeangezeitenauflasten wurden aus den Messungen reduziert.

Das DHHN2016 enthält 987 Linien und 677 Knotenpunkte. Die Standardabweichung aus der Ausgleichung für 1 km Nivellement beträgt 0.64 mm.

Bild zeigt Höhenzuschläge in den Datumspunkten des DHHN2016 Höhenzuschläge in den Datumspunkten des DHHN2016 Bild zeigt Höhenzuschläge in den Datumspunkten des DHHN2016

Bild zeigt Höhenänderungen zwischen DHHN92 und DHHN2016 Höhenänderungen zwischen DHHN92 und DHHN2016 Höhenänderungen zwischen DHHN92 und DHHN2016

Es ist geplant (vorbehaltlich des AdV-Beschlusses), die folgenden Projektergebnisse zu Beginn des Jahres 2017 in Deutschland amtlich einzuführen:

  • Höhenreferenzrahmen DHHN2016
  • Quasigeoid GCG2016
  • Schwerereferenzrahmen DHSN2016
  • Verbesserte amtliche Realisierung des ETRS89: ETRS89/DREF91/2016
  • Transformationsmodell zur Umrechnung vom DHHN92 in das DHHN2016