Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge


tutorial:surveyplan

Tutorial – Softwaregestützte Auswertung klassischer Katasteraufnahmen nach dem Einbinde- und Orthogonalverfahren

Im klassischen Vermessungswesen sind unterschiedliche Verfahren zum Aufmessen von Punkten bekannt. Diese Verfahren zeigen mitunter auch den technischen Fortschritt auf und sind historisch begründet. Das Einbindeverfahren bspw. setzt lediglich ein Streckenmessverfahren – üblicherweise das Messband – voraus. Durch ein Netz aus sogenannten Messungslinien werden die Objektpunkte koordiniert. Beim Orthogonalverfahren werden die Objektpunkte rechtwinklig auf die Messungslinien aufgemessen. Neben der Streckenmessung erfordert dieses Verfahren das Messen von rechten Winkeln bspw. mittels Doppelwinkelprisma. Mit der Einführung von Totalstationen hat sich das Polarverfahren als gängigstes Aufnahmeverfahren etabliert. Dieses Verfahren basiert auf einer kombinierten Strecken und Richtungs- bzw. Winkelmessung. Auch wenn Großteile der Messungen mittels Polarverfahren durchgeführt werden, erfolgen Kontroll- und Ergänzungsmessungen auch heute noch mittels Einbinde- oder Orthogonalverfahren.

Die für das Tutorial notwendigen Daten sind als ZIP-Paket zusammengefasst: tutorial_surveyplan.zip.

├───directions
│   ├───dwp
│   └───self-evident
├───distance2d
└───points

Netzcharakteristik

Moderne Ausgleichungsprogramme bieten häufig keine Möglichkeit, Kleinpunkte direkt zu bestimmen, die auf eine Messungslinie aufgewinkelt wurden. Bedenkt man jedoch, dass es sich auch bei den klassischen Aufnahmeverfahren um Strecken- und (rechte) Winkelmessungen handelt, scheint eine gesonderte Eingabe im Ausgleichungsprogramm unnötig. Im Folgenden soll daher ein Vermessungsriss mit dem Programmsystem JAG3D ausgewertet werden, der lediglich Messungen mit einem Messband und einem Doppelwinkelprisma beinhaltet. Das Netz entstammt einem Vermessungspraktikum an der Hochschule Neubrandenburg, welches Studierende im Rahmen des Diplomstudiengangs im 1. Semester durchführten, und beinhaltet die Absteckung eines Gebäudes, vgl. Abbildung 1.

Absteckriss
Abbildung 1: Absteckriss

Das Netz schließt am amtlichen Festpunktfeld an. Da hierfür jedoch keine Koordinaten vorliegen, ist ein lokales System zu definieren. Neben den interessierenden Grenz- und Gebäudepunkten sind weitere Hilfs- bzw. Konstruktionspunkte zu definieren. Hierbei handelt es sich bspw. um Lotfußpunkte, die sich durch das Aufnahmeverfahren zwar ergeben aber nur untergeordnet von Interesse sind. Diese Punkte müssen somit eindeutig identifizierbar sein und werden im Rahmen der Ausgleichung mitbestimmt. Es handelt sich hierbei schlicht um Zusatzparameter, die vergleichbar mit den Orientierungsunbekannten von Richtungssätzen beim Polarverfahren sind.

Konstruktions- bzw. Hilfspunkte in Messungslinie
Abbildung 2: Konstruktions- bzw. Hilfspunkte in Messungslinie

Das Einfluchten eines Punktes in eine Messungslinie bspw. mittels Doppelwinkelprisma kann als eine Winkelmessung interpretiert werden. Ein Punkt C, der auf der Messungslinie zwischen den Punkten A und B liegt, muss demnach einen Winkel von ∡ACB = 200 gon besitzen, vgl. Abbildung 2. Durch die Vorgabe des Abstandes AC oder BC wird der translatorische Defekt, den der Punkt C entlang der Messlinie noch besitzt, behoben. Nach diesem Prinzip sind alle (Hilfs-)Punkte auf den Messungslinien zu parametrieren. Handelt es sich bei D' um einen Lotfußpunkt vom Punkt D, lauten die Winkel ∡AD'D = 100 gon und ∡DD'B = 100 gon, wodurch implizit der Winkel ∡AD'B = 200 gon entsteht. Da JAG3D, wie viele andere Ausgleichungsprogramme auch, keine Eingabe von Winkeln erlaubt, ist jede Winkelmessung durch zwei Richtungen zu zerlegen. Die dadurch entstehende Zusatzbeobachtung für die Bezugsrichtung wird durch das Mitschätzen der Orientierungsunbekannten egalisiert. Ordinaten- und Abszissenmaße werden als klassische Streckenbeobachtung in die Ausgleichung eingeführt. Unterschiedliche Maßstäbe können durch entsprechende Streckengruppen berücksichtigt werden.

Netzauswertung

Aus dem Riss in Abbildung 1 wurden alle Messwerte in das JAG3D Standardformat übertragen und Näherungswerte für die Grenz- und Gebäudepunkte als auch für die Konstruktionspunkte ermittelt. Das lokale Datum wird durch die Punkte 1 und 2 definiert, die als Festpunkte importiert werden und somit einen hierarchischen Netzanschluß bilden. Alle übrigen Punkte werden als Neupunkte betrachtet. Nachdem ein Projekt in JAG3D angelegt wurde, erfolgt der Import über das Hauptmenü, wie im Tutorial: Auswertung eines hybriden 1D, 2D und 3D-Netzes bereits beschrieben.

Das stochastische Modell der Streckenmessungen, die mit dem Messband erfolgten, wird im Vergleich zum elektronischen Distanzmesser häufig durch einen Wurzelanteil erweitert. Dieser Ansatz steht gruppenbasierend in JAG3D für alle Streckenbeobachtungen zur Verfügung. Bei den Richtungen sollte unterschieden werden, ob eine Messung bspw. mit dem Doppelwinkelprisma erfolgt ist (z.B. bei den Lotfußpunkten), oder ob es sich nur um einen augenscheinlichen rechten Winkel handelt (bspw. bei den Gebäudeecken). Die Unsicherheiten der Messungen mittels Doppelwinkelprisma (DWP) können klassisch durch einen konstanten und einen streckenabhängigen Ansatz modelliert werden. Sofern auch die nicht gemessenen Winkel in die Auswertung mit einbezogen werden, genügt eine konstante, großzügig abgeschätzte Unsicherheit. Die nachfolgende Tabelle zeigt ein mögliches stochastisches Modell für die Ausgleichung in JAG3D. Zum Setzen der a-priori Unsicherheiten ist der Eigenschaftendialog der Beobachtungsgruppen im Baummenü über das Kontextmenü aufzurufen und die Parameter zu setzen.

Beobachtungen σa σb σc
Messbandstrecken 0.005 m 0.001 m/√m 0.0001
Richtungen (DWP) 0.02 gon 0.0 0.005 m
Richtungen (sonstige) 1.0 gon 0.0 0.0

Sind alle Einstellungen getroffen, kann die Berechnung gestartet werden. Abbildung 3 zeigt die nach der Ausgleichung verfügbare Netzskizze. Bedingt durch das lokale Datum, welches durch die Punkte 1 und 2 im südlichen Teil des Netzes definiert wird, werden die Punkte in nördlicher Richtung immer unsicherer. Im Plot kann dies anhand der dargestellten Punktellipsen leicht abgelesen werden.

Netzskizze nach der Ausgleichung der klassischen Katasteraufnahme
Abbildung 3: Netzskizze nach der Ausgleichung der klassischen Katasteraufnahme

Durch einen Datumswechsel auf die äußeren Punkte 1, 2, 3 und 4 würde dieses Unsicherheitsgefälle aufgelöst werden.

Zusammenfassung und Ausblick

Auch klassische Aufnahmen, die mittels Einbindeverfahren oder Orthogonalverfahren realisiert wurden, können mittels der Netzausgleichungssoftware JAG3D sachgerecht ausgewertet werden. Die Notwendigkeit einer speziellen Eingabemaske im Programm ist hierfür nicht nötig, da auch diese Aufnahmemethoden aus Winkel- und Streckenmessungen bestehen und somit alle Voraussetzungen erfüllt sind. Darüber hinaus ist davon auszugehen, dass Messungen mit dem Messband oder dem Doppelwinkelprisma zukünftig weiter an Bedeutung verlieren werden. Die Arbeitsgemeinschaft Anwendung satellitengeodätischer Verfahren in NRW, Dezernat 31 – Katasterwesen, betrachtet bei der Integration der Ausgleichungsrechnung in die Arbeitsabläufe des Liegenschaftskatasters nur noch Messbandmessungen von unter 20 m als zulässig und schlägt vor, auf Messbandmessungen sowie auf die Erhebung orthogonaler Messelemente weitestgehend [zu] verzichten. Ein Aufmass orthogonaler Art, auch von tachymetrischen Aufnahmen abgeleitet, wird nicht mehr zugelassen1).

Insbesondere das höhere Unsicherheitsbudget der Messbandstrecke gegenüber der EDM-Messung ist der Grund für diese Empfehlung. Eine mit Messband bestimmte Strecke kann nur bedingt die polare Aufnahme mittels Tachymeter kontrollieren. Die Zielvorgabe einer durchgreifenden Kontrolle aller Messungen kann somit nicht gewährleistet werden.

tutorial/surveyplan.txt · Zuletzt geändert: 02.01.2015 17:01 (Externe Bearbeitung)