Koordinatenreferenzsysteme

Präsentation zum Thema: "Koordinatenreferenzsysteme"—  Präsentation transkript:

1 Koordinatenreferenzsysteme
Informationsveranstaltung DWD Jens Luthardt

2 DWD - Informationsveranstaltung
Inhalt Motivation Koordinatenreferenzsystem - Definition Referenzsystem Koordinatensystem Referenzsysteme klassisch und gegenwärtig Transformationen und Konvertierung Helmert-Transformationen gittergestützte Transformationen Genauigkeit der Transformationen Konvertierungen Zusammenfassung DWD - Informationsveranstaltung

3 DWD - Informationsveranstaltung
Motivation Koordinate: B = 50°00'29" L = 8°39'11" Koordinaten-referenzsysteme: ETRS89 DHDN ED50 delta 180 m DWD - Informationsveranstaltung

4 Koordinatenreferenzsystem Definition
Koordinatenreferenzsystem (DIN EN ISO 19111) Referenzsystem umfasst Definitionen, Vereinbarungen, Parameter und Algorithmen, auf deren Grundlage Koordinaten berechnet werden Koordinatensystem mathematische Abbildungsvorschrift zur Beschreibung der Lage von Punkten im Raum DWD - Informationsveranstaltung

5 Definition Referenzsystem
Elemente geodätisches Datum Festlegung zu Lagerung eines Koordinatensystem für ein globales geodätisches Datum Ursprung: Geozentrum X-Achse durch einen definierten Null-Meridian Y-Achse rechtwinklig nach Osten Z-Achse parallel zu Rotationsachse der Erde weitere Parameter Ellipsoid Nullmeridian geozentrische Gravitationskonstante Winkelgeschwindigkeit der Erde DWD - Informationsveranstaltung

6 Definition Referenzsystem
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7 Definition Koordinatensystem
gibt an, wie die Koordinaten dargestellt werden Koordinaten ("Koordinatenarten") 3D-kartesische sphärische ellipsoidische ebene Koordinaten = Kartenprojektionen ..... jedem Referenzsystem können theoretisch unendlich viele Koordinatensysteme zugeordnet werden DWD - Informationsveranstaltung

8 Definition Koordinatensysteme
3D- kartesische X / Y / Z ellipsoidische B / L / h ebene Koordinatensysteme Kartenprojektionen N / E H / R x / y DWD - Informationsveranstaltung

9 Referenzsysteme Warum verschiedene ?
Koordinatenreferenzsysteme werden durch verschiedene geodätische Messverfahren realisiert, d.h. es werden Koordinaten für geodätische Messmarken bestimmt Entwicklung bezüglich Messtechnologien: Theodolit Sallitenverfahren Ausdehnung: regional global Genauigkeit : Meter Millimeter führt zu einer Vielzahl an bestimmte Bedingungen angepasste Referenzsystemen DWD - Informationsveranstaltung

10 Referenzsysteme klassisch
terrestrische Messverfahren im Wesentlichen beschränkt auf Territorium eines Landes regionale Referenzsysteme weiterhin in Verwendung DWD - Informationsveranstaltung

11 Referenzsysteme klassisch
Ellipsoide in Europa Ellipsoid Land Airy 1830 Großbritannien Airy Modified Irland Bessel 1841 Deutschland Bessel NGO 1948 Norwegen Clark 1880 IGN Frankreich GRS 67 Ungarn Hayford 1909 Finnland Krassovsky 1940 Rumänien DWD - Informationsveranstaltung

12 Referenzsysteme klassisch
Nullmeridiane in Europa Bezugspunkt der Länge 0 Grad Name Bezug zu Greenwich Greenwich 0° Ferro 17°40' westlich Greenwich, westlichste kanarische Insel Oslo 10°43'22.5" östlich Greenwich Paris 2°20'14.025" östlich Greenwich Rom 12°27'08.400" östlich Greenwich Lissabon 8°07'54.862" westlich Greenwich DWD - Informationsveranstaltung

13 Referenzsysteme klassisch
DHDN - Deutsches Hauptdreiecksnetz auch Rauenberg Datum oder Potsdam Datum Datumspunkt: Potsdam Ellipsoid: Bessel Nullmeridian: Greenwich Verwendung mit ellipsoidischen Koordinaten Gauß-Krüger-Koordinaten DWD - Informationsveranstaltung

14 Referenzsysteme gegenwärtig
satellitengeodätische (GNSS) und andere Raumverfahren globale und kontinentale Referenzsysteme und -netze Realisierungen durch permanente Messstationen DWD - Informationsveranstaltung

15 Referenzsystem gegenwärtig
ETRS89 - European Terrestrial Reference System 1989 realisiert durch ETRFyyyy Definition 1990: ETRS ist mit ITRS zur Epoche gleichzusetzen, ETRS ist fix mit der Eurasischen Platte verbunden. DWD - Informationsveranstaltung

16 Referenzsysteme gegenwärtig
ETRS89 Realisierung durch das Integrierte geodätische Referenznetz Deutschlands GREF des BKG GNSS-Messnetz von ~ 25 Stationen davon 4 in Messfeldern des DWD (Göttingen, Lindenberg, Diepholz, Hof) für Stützung GNSS-Positionierungssystemen wie den Satellitenpositionierungsdienst der Landesvermessung SAPOS Verknüpfung mit kontinentalen und globalen Referenzsystemen Verbindung zu den Referenzsystemen für Höhe und Schwere DWD - Informationsveranstaltung

17 Referenzsysteme gegenwärtig
ETRS89 Realisierung durch den Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landes-vermessung SAPOS ~ 270 GNSS-Referenzstationen Differentielle GPS-Nutzung in Echtzeit in verschiedenen Genauigkeitsstufen Nutzung im Postprocessing für hochgenaue geodätische Anforderungen Quelle: Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung Hamburg DWD - Informationsveranstaltung

18 Koordinatenreferenzsystem ETRS89
Einführung des ETRS89 als einheitliches Koordinatenreferenzsystem in Deutschland und Europa entsprechend den Beschlüssen der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder (AdV) den Technischen Richtlinien des Bundesgeoreferenzdatengesetz BGeoRG der INSPIRE-Richtlinie (Infrastructure for Spatial Information in the European Community) als Koordinatenreferenzsystem für gesamteuropäische und länderübergreifende Aufgaben DWD - Informationsveranstaltung

19 Koordinatenreferenzsystem ETRS89
Ursprung: Erdmittelpunkt Ellipsoid: GRS80 Nullmeridian: Greenwich Verwendung mit den Koordinatensystemen ETRS89_XYZ ETRS89_Lat-Lon ETRS89_UTM<zn> bzw. ETRS89_TM<zn> zn…Zonennummer ETRS89_LCC konische Lambertabbildung(en) ETRS89_LAEA flächentreue Lambertabbildung DWD - Informationsveranstaltung

20 Beziehungen zwischen Koordinatenreferenzsystemen
Transformation Übergang zwischen Referenzsystemen z.B. DHDN nach ETRS89 Berechnung von Transformationsparametern aus Koordinaten von identischen Punkten unterschiedliche Realisierungen möglich Konvertierung Übergang zwischen den Koordinatensystemen bei gleichem Referenzsystem z.B. DHDN / Breite-Länge nach DHDN / Gauß-Krüger Berechnung mit wohl-definierten Parametern eine Realisierung DWD - Informationsveranstaltung

21 Transformation und Konvertierung
Beispiel DWD - Informationsveranstaltung

22 Transformation Helmert
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23 Transformation Helmert
7-Parameter-Helmert-Transformation 3 Verschiebungen 3 Rotationen 1 Maßstabsfaktor DWD - Informationsveranstaltung

24 Transformation Helmert DHDN nach ETRS89
Berechnung aus identischen Punkten Koordinaten in DHDN und ETRS89 Transformationsgebiete Deutschland < 3 m Nord / Mitte / Süd / Ost < 1 m DWD - Informationsveranstaltung

25 Transformation gitterbasiert
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26 Transformation gitterbasierte
BeTA2007 – Bundes-einheitliche Transformation 2007 der AdV gitterbasierte Lösung für Deutschland Berechnung der Shiftwerte der Gitterpunkte in jedem Bundesland mit Helmerttransformationen gewichtete Mittelung bei Gitterpuntken in verschiedenen Bundes-ländern nach Flächenanteil DWD - Informationsveranstaltung

27 Transformation Genauigkeiten
Transformation von DHDN nach ETRS89 7 Parameter Helmert Deutschland < 3 m Deutschland Nord / Mitte / Süd / Ost < 1 m Bundesland z.B. Sachsen Ost / West < 1 dm Gitterbasierter Ansatz Deutschland BeTA2007 Gitter 6'00" x 10'00" Genauigkeit < 1 m z.B. Bundesland Sachsen SäTA2010 Gitter 1 '30" x 2'30" Genauigkeit < 4 cm DWD - Informationsveranstaltung

28 DWD - Informationsveranstaltung
Konvertierung immer nur eine Realisierung Berechnung mit wohldefinierten Parametern Beispiel: Berechnung kartesischer Koordinaten aus ellipsoidischen Koordinaten im ETRS89 DWD - Informationsveranstaltung

29 DWD - Informationsveranstaltung
Konvertierung a... große Halbachse des Ellipsoids GRS80 f …Abplattung des Ellipsoids GRS80 DWD - Informationsveranstaltung

30 Zusammenfassung Koordinatenreferenzsysteme
Koordinatenreferenzsysteme bestehen aus Referenzsystem (Bezug zu Erde) und Koordinaten-system (mathematische Darstellung der Koordinaten) zu jeder Koordinatenangabe ist die Kenntnis von Referenzsystem und Koordinatensystem notwendig es existieren eine Vielzahl von Koordinatenreferenz-systemen in Europa und Deutschland einheitliches Koordinatenreferenzsystem für Europa und Deutschland: ETRS89 DWD - Informationsveranstaltung

31 Zusammenfassung Transformation und Konvertierung
durch Transformation ist der Übergang von einem Referenzsystem in ein anderes möglich die Transformation kann unterschiedliche Realisierungen aufweisen durch Konvertierung erfolgt bei gleichem Referenzsystem ein Änderung des Koordinatensystems die Konvertierung hat immer eine eindeutige Realisierung DWD - Informationsveranstaltung

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
DWD - Informationsveranstaltung

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35 Kontakt Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Aussenstelle Leipzig
Karl-Rothe-Str 04105 Leipzig Referat G3 0341 / Jens Luthardt

36 Transformationsdienst GDZ
Geodatenzentrum - Lagetransformation

37 Informationssystem für Koordinatenreferenzsysteme in Deutschland

38 Informationssystem CRS-EU

39 ebene Koordinatensysteme
UTM-Koordinatensystem

40 ebene Koordinatensysteme
Gauß-Krüger-Koordinatensystem (3 Grad System)

41 KRS in Europa Koordinatensysteme

42 Referenzsystem Global
ITRS - International Terrestrial Reference System realisiert durch ITRFyyyy (F...Frame) ITRF Stationen Quelle: itrf.ensg.ign.fr DWD - Informationsveranstaltung

43 Koordinatenreferenzsysteme in Deutschland
DHDN - Deutsches Hauptdreiecksnetz auch Rauenberg Datum, Potsdam Datum Datumspunkt: Potsdam Orientierung: Azimut nach Berlin Marienkirche Ellipsoid: Bessel Nullmeridian: Greenwich Verwendung in Geodäsie und Vermessung mit ellipsoidischen Koordinaten Gauß-Krüger-Koordinatensystem (3-Grad-Streifen)

44 Koordinatenreferenzsysteme in Deutschland
DHDN_3GK<sn>_NW177 DHDN Nordr.-Westf. Netz 77 RD-83_3GK<sn> DHDN Sachsen PD-83_3GK<sn> DHDN Thüringen 42-83_6GK<sn> Krassowski , ehemalige DDR 42-83_3GK<sn> amtl. KRS in Sachsen Anhalt System 88 Soldner System Berlin System Bungsberg preußisches Katastersystem in MV ED50_UTM<zn> Europäisches KRS ED87_UTM<zn> ....