Das Festpunktfeld der Landesvermessung

Geodätischer Grundnetzpunkt

Geodätische Grundnetzpunkte (GGP)

Die Geodätischen Grundnetzpunkte 
 • dienen der physischen Realisierung und Sicherung des ETRS89 in Deutschland sowie 
 • der Verknüpfung der Lage-, Höhen- und Schwerebezugsrahmen.
 

Die am 01.12.2016 eingeführte Realisierung ETRS89/DREF91 (R2016) weist eine höhere innere Genauigkeit auf und unterscheidet sich in der Lage geringfügig von der vorherigen Realisierung 2002.
 

SAPOS®-Referenzstationsantenne

Referenzstationspunkte (RSP) 

Die Referenzstationspunkte 
  • dienen ergänzend zu den GGP der physischen Realisierung des ETRS89 in Deutschland und
  • sind Basis für die Bereitstellung des amtlichen geodätischen Raumbezugs über SAPOS®.
 

Messung mit Nivellierlatte auf Höhenbolzen

Höhenfestpunkte (HFP)

Die Höhenfestpunkte (HFP) 1. Ordnung wurden bundesweit neu gemessen. Sie realisieren das einheitliche Höhenbezugssystem. Als Deutsches Haupthöhennetz 2016 (DHHN2016) stellen sie den amtlichen Höhenbezugsrahmen dar. Die Bezeichnung der Höhen lautet „Höhen über Normalhöhen-Null (NHN) im DHHN2016 (Höhenstatus 170)“.

Das DHHN2016 wird in Baden-Württemberg durch HFP 2. Ordnung verdichtet.

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Relativgravimeter zur Schweremessung

Schwerefestpunkte (SFP)

Das Schwerefestpunktfeld wurde seit dem Jahr 2006 durch weitere Absolutschweremessungen ergänzt und validiert.

Diese erweiterte Schweredatenbasis bildet das Deutsche Hauptschwerenetz 2016 (DHSN2016) und ersetzt das DHSN96 bei gleichbleibendem Schwereniveau.

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Detailinformationen: Höhenfestpunkte (HFP)

Allgemeines

Das Höhenfestpunktfeld bildet die Grundlage für Höhenvermessungen. Es ist in der Örtlichkeit in Baden-Württemberg durch ca. 60 000 Höhenfestpunkte (HFP & NivP), meist in Form von Metallbolzen, an stabilen Bauwerken oder im Fels dauerhaft vermarkt. Die Punktdichte (linienhaft) der HFP 1. Ordnung liegt in Ortschaften bei < 300 m Abstand außerhalb von Ortschaften bei < 1500 m Abstand.

Das Haupthöhennetz bestehend aus HFP der 1. Ordnung (höchste Genauigkeit) ist in weiteren Stufen durch das Netz der 2. Ordnung und durch die NivP der 3. Ordnung verdichtet. Das Netz der 3. Ordnung wird seit 2004 nicht mehr überwacht und erhalten.

Das aktuelle, amtliche Höhensystem DHHN2016 führt die Höhenstatuszahl 170. Höhen in älteren Systemen werden durch andere Höhenstatuszahlen gekennzeichnet.
Aufgrund der geänderten Höhenbezugsflächen unterscheiden sich die NHN-Höhen bzw. die NN-Höhen der verschiedenen vergangenen Höhensysteme um einige Zentimeter. Ellipsoidische Höhen aus GNSS-Messungen unterscheiden sich in BW sogar um ca. 47-50 m von den NHN-Höhen.
Deswegen: Werden genaue Höhen benötigt, muss auf das benutzte Höhensystem geachtet werden. Innerhalb eines Projektes müssen immer Höhen aus demselben System verwendet werden.

Höhentransformationen

Für die Transformation zwischen den verschiedenen Höhensystemen stellt das LGL ein kostenloses Transformations-Tool zur Verfügung. Damit können Einzelpunkte oder Punklisten (*.csv) transformiert werden.

Differenzen der Höhensysteme:

Zwischen DHHN92 und DHHN12 (neu): - 4 cm bis + 6 cm

Zwischen DHHN2016 und DHHN92: -5 cm bis 0 cm

Welche Vorteile bringt das aktuelle Höhensystem mit sich?

# Keine Spannungen an den Grenzen der Bundesländer, erstmals liegt in Deutschland ein einheitliches Höhensystem vor

# Höhen sind unabhängig vom Messweg, denn erstmals sind annähernd die inhomogenen physikalischen Schwereverhältnisse der Erde berücksichtigt

# Die Höhen beziehen sich auf eine eindeutig bestimmbare und messbare Bezugsfläche, das Quasigeoid

# Bei Kenntnis der Quasigeoidundulation können ellipsoidische Höhen aus GNSS-Messungen leicht in Normalhöhen überführt werden. Die direkte Höhentransformation nach DHHN2016 kann auch bei SAPOS-HEPS genutzt werden.

# Die moderne NHN-Höhendefinition entspricht internationalen Forderungen

#Höhensysteme der Nachbarländer lassen sich besser als bisher verbinden

Chronologie der letzten Höhensysteme in Baden-Württemberg

Ab 1885: Höhen über NN im „Alten System“, Große Unterschiede zw. badischen und württembergischen Höhen

Ab 1979: Höhen über NN im „Neuen System“, Normalorthometrische Höhen im DHHN12. Statuszahl 130

Ab 2008: Höhen im DHHN92, Normalhöhen (nach Molodenski) über Normalhöhennull (NHN). Statuszahl 160

Ab 2017: Höhen im DHHN2016, bilden das aktuelle, bundesweit einheitliche, amtliche Deutsche Haupthöhennetz. Die Höhen sind Normalhöhen über Normalhöhennull (NHN) mit der Höhenstatuszahl 170.

Die historische Grundlage des aktuellen Höhenfestpunktfeldes bildet das Deutsche Haupthöhennetz 1912 (DHHN12). Es besteht aus Nivellementschleifen mit einem Umfang von 50 km bis 340 km und liegt einheitlich für die alten Länder der Bundesrepublik vor. Für die Höhen im DHHN12 gilt die Bezugsfläche Normalnull (NN), die etwa durch das Mittelwasser der Nordsee am Amsterdamer Pegel verläuft. An den Höhen des DHHN12 ist die "normalorthometrische Reduktion" angebracht. Daher werden die Höhen als "normalorthometrische Höhen" bezeichnet. Mit dieser Reduktion wird die breitenabhängige Änderung der Schwere berücksichtigt, jedoch nicht die durch Massenunregelmäßigkeiten verursachten Schwereanomalien.

Die deutschen Länder vereinbarten nach der Wiedervereinigung, die nicht zusammenhängenden Nivellementsnetze in Ost und West zu verbinden und ein neues gesamtdeutsches Höhensystem einzuführen: Das "Deutsche Haupthöhennetz 1992" (DHHN92), im System von Normalhöhen. Es entstand aus den Messungselementen des Höhennetzes der ehemaligen DDR (Staatliches Nivellementsnetz 1976), des 1980-1985 erneuerten DHHN12 und Verbindungsmessungen von 1992.

Als Komponente des integrierten Geodätischen Raumbezugs wurde am 01.07.2017 das Deutsche Haupthöhennetz 2016" (DHHN2016) eingeführt. Wie beim DHHN92 werden durch Einbeziehung von Schweremessungen die Einflüsse der lokalen Schwereanomalien des Erdkörpers berücksichtigt, so dass das Nivellement im physikalischen Umfeld ausgeführt wird (siehe Schwerefestpunktfeld). Höhenbezugsfläche ist das Quasigeoid und damit nicht mehr die NN-Fläche wie beim normalorthometrischen Höhensystem des DHHN12. Am Pegel Amsterdam entsprechen sich die Null-Höhenwerte.

Technische Merkmale Höhenfestpunktfeld

Höhenangaben stellen den in Meter, Zentimeter und Millimeter angegebenen lotrechten Abstand zu einer Höhenbezugsfläche dar. Die Höhenbezugsfläche für die amtlichen Landeshöhen kann man sich als einen unter dem Festland fortgesetzt gedachten, mittleren Meeresspiegel vorstellen.

Diese Höhenbezugsfläche entspricht in der Theorie dem sogenannten Geoid, dessen Form und Gestalt man versucht durch Schweremessungen (Gravimetrie) zu bestimmen. Man spricht dann von einem Quasigeoid was eine bestmögliche Anpassung an das tatsächliche Geoid darstellen soll und somit in der Praxis als Höhenbezugsfläche fungiert.

Höhen aus GNSS-Messungen beziehen sich auf das GRS80- oder das WGS84-Ellispoid (= Ellipsoidische Höhen) und weichen in Baden-Württemberg um etwa 47-50 Metern (= Quasigeoidundulation) von NHN-Höhen ab! Wenn mittels GNSS exakte NHN-Höhen bestimmt werden sollen, kann die benötigte Quasigeoidundulation durch Erwerb des GCG2016 oder durch die Nutzung der kostenlosen SAPOS-Transformation erhalten werden.

Prinzipskizze des Normalhöhensystems

Messprinzip: Nivellement

Da sich Höhenfestpunkte (HFP) durch die Bewegungen der Erdoberfläche verändern können und durch Baumaßnahmen gefährdet sind, werden sie laufend und systematisch durch Messungen überwacht und erneuert. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit lassen sich durch Wiederholungsmessungen auch Senkungen und Hebungen der Erdoberfläche bestimmen. Höhen werden u.a. durch geometrische Nivellements millimetergenau bestimmt. Ein Nivellierinstrument realisiert eine exakte horizontale Ziellinie, so dass Höhenunterschiede an senkrechten Latten ermittelt werden können. Durch aneinander gereihtes Messen wird die Ausgangshöhe zu einem beliebigen Zielpunkt übertragen.

Vermessungstrupp beim Nivellieren

Detailinformationen: Schwerefestpunkte (SFP)

Allgemeine Informationen

Das Schwerfestpunktfeld überdeckt mit vermarkten Schwerefestpunkten (SFP) das ganze Land und ist in einem einheitlichen, bundesweiten Bezugssystem eingebunden. Aufgabe der Schweremessung ist die Bestimmung der Schwerkraft an der Erdoberfläche. Mit Hilfe der Schweremessungen können unterschiedliche Massenverteilungen im Untergrund festgestellt werden und unter Berücksichtigung der Lage- und Höhenvermessung lassen sich genaue Aussagen über die wahre Erdgestalt ableiten. Mit Hilfe von Gravimetern höchster Präzision werden Schwereunterschiede zwischen einzelnen Punkten ermittelt. Bedeutung der Schweremessung:

• Bestimmung der Erdfigur
• Bestimmung einer Bezugsfläche für Höhensysteme
• Daten zur Erforschung der Bewegung der Erdkruste
• Daten zur Erforschung des Aufbaus der Erde und ihre Massenverteilung

Lokale, unregelmäßige Masseneinlagerungen und deren Einfluss auf die Gravitation

Schweremessungen und Ihre Bedeutung für die Geodäsie

Zwar läßt sich die Erde sehr gut durch ein Rotationsellipsoid approximieren, jedoch tragen neben der Massenanziehung und Fliehkraft die unregelmäßige, regionale und lokale Massenverteilung und der unterschiedliche Aufbau der Erdkruste dazu bei, dass der tatsächliche Erdkörper von der Form eines Ellipsoides abweicht.
Schwereänderungen in jedem Punkt der Erde haben zur Folge, dass die Lotrichtung variiert (Lotabweichung). Und da geodätische Messinstrumente immer mit Hilfe von Libellen in Richtung der Schwerkraft, der Lotlinie, aufgestellt werden, führt die Nichtbeachtung der Schwereverhältnisse zu fehlerhaften oder zumindest zu ungenauen Ergebnissen. Fazit: Ohne die Berücksichtigung der Schwereverhältnisse sind keine genauen und umfassenden Nivellements möglich!

Insbesonders bei Höhenmessungen muss deshalb eine Bezugsfläche gewählt werden, die in jedem ihrer Punkte senkrecht zu der jeweiligen Lotrichtung verläuft. Ideal wäre die Fläche ruhender Ozeane, weil sie sich nach Maßgabe der Schwerkraft ausbilden. Wenn man sich diese Wasserfläche anschaulich auch unter den Kontinenten fortgesetzt denkt, erhält man eine von den Schwereeinflüssen geprägte Erdform. Sie wird in Anlehnung an das griechische Wort für Erde als das Geoid bezeichnet und als eigentliche Figur der Erde betrachtet. Das Geoid stellt somit die ideale physikalische Höhenbezugsfläche für die Landesvermessung dar.

Geoid als physikalische Bezugsfläche (Darstellung überhöht)

Durch feldtaugliche Feinmessgeräte für Schweremessungen, den Gravimetern, ist es möglich, Schwerenetze in höchster Genauigkeit zu bestimmen. Es wird zwischen Absolutgravimetern und Relativgravimetern unterschieden.

Absolute Schwerewertbestimmungen sind durch Messung der Fallbeschleunigung eines Körpers im Vakuum möglich. Bei Relativgravimetern werden Schweredifferenzen zwischen verschiedenen Punkten gemessen. Auf Antrag führt das Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung individuelle Schweremessungen durch.

Bestimmung von Schweredifferenzen per Relativgravimeter

Die Schwerewerte werden in Schwerenetzen auf einheitlichem Niveau zusammengefasst. Das aktuell gültige Deutsche Hauptschwerenetz (DHSN 2016) ist in Schwerefestpunkte (SFP) der ersten und zweiten Ordnung sowie weiteren SFP untergliedert und umfasst in Summe ca. 15.000 SFP.

Die einzelnen Punkte sind vermarkt und z.T. versichert. Die Informationen werden im Amtlichen Festpunktinformationssystem (AFIS) geführt und können über den Geodatenshop bestellt werden.

Vermarkung und Maßeinheit

Die Punkte sind In der Örtlichkeit zugänglich, dauerhaft auf horizontalen Flächen von Bauwerken vermarkt, i.d.R. durch Stehniet. Auch Betonpfeiler mit Edelstahlbolzen, z. B. für Absolutschwerepunkte und GGP werden verwendet.

Dimension der Schwere (g):  m/s² oder Gal (1 Gal = 1 cm/s²; 1µGal = 10nm/s²)