und dessen bezug zum österreichischen systemder
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Impulsveranstaltung 2012-10-10 1 © BEV 2012
DI Erich Imrek
Das europäische Referenzsystem ETRS89
und dessen Bezug zum
österreichischen System der Landesvermessung MGI
Impulsveranstaltung 2012-10-10 2 © BEV 2012
Gliederung der Präsentation
§ MGI, das derzeitige System der Landesvermessung
§ ETRS89, das künftige System der Landesvermessung
§ ETRS89 – Realisierung im FPF 1.-6. Ordnung
§ Diagnose§ Definition, Realisierung
§ Definition§ nationale Realisierung
§ Bodenbewegungen
§ Homogenvektormodell§ verfügbares Datenmaterial
§ Berechnungsergebnisse
§ Zielsetzung
§ Gitternetzbasierte Transformationen
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Triangulierungspunkte 2. - 6. OrdnungVerdichtung durch hierarchisches „top-down“ -Verfahren nach Notwendigkeit à Inhomogenitäten (Netzspannungen) „Gebrauchskoordinaten“
OrdnungMittl. Entf.
(km) Anzahl Summe
1 35 134
2 18 418
3 11 1.520
4 4 8.875
5 1 47.611 TP: 58.558
6 (EP) 0,3-0,5 270.000 EP: 270.000
~330.000
Realisierung des Bezugssystems
1921-1958 Neugestaltung40 Punkte mit Koordinatenwerten der „Mitteleuropäischen Gradmessung“(1862-1899) unverändert übernommen
MGI - das derzeitige System der Landesvermessung Österreichs
davon abgeleitet 31 Mio. Grenzpunkte des Katasters + Punkte externer
1892 astronomische Breite, Länge, Azimut 1862 Basis Josefstadt
Definition des Bezugssystems (Datum MGI)
nationales, österreichspezifisches SystemLagerung
HermannskogelOrientierungHundsheimer
Berg
MaßstabJosefstadt
Triangulierungspunkte 1. Ordnung
(Ellipsoid Bessel)
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Diagnose - Inhomogenitäten des MGI
MGI : Diagnose 1.-3. OrdnungRestklaffungen bis zu 1.5 m (globaler Transformationsparametersatz)
MGI : kleinräumige Diagnose
Restklaffungen bis zu 0.2 m (lokaler Transformationsparametersatz)
• Netzstruktur-Topographie
• ohne Lotabweichungen
• „patchwork“-viele kleine Operate
• …
• 40 Gradmessungspunkte
• Ausgleichung nicht „in einem Guss“
• …
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Gliederung der Präsentation
ü MGI, das derzeitige System der Landesvermessung
§ ETRS89, das künftige System der Landesvermessung
§ ETRS89 – Realisierung im FPF 1.-6. Ordnung
§ Diagnose§ Definition, Realisierung
§ Definition§ nationale Realisierung
§ Bodenbewegungen
§ Homogenvektormodell§ verfügbares Datenmaterial
§ Berechnungsergebnisse
§ Zielsetzung
§ Gitternetzbasierte Transformationen
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Tektonische Plattenbewegungen: Europa: (2-2,5) cm/Jahr
ITRS89 - das internationale System
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Europäisches Terrestr.Referenzsystem ETRS89
DefinitionETRS89 = ITRS(1989.0)
RealisierungEUREF: ca. 200 Epochen-
StationenEPN: ca. 200 permanente
Stationen
ETRS89 – das europäische System
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ETRS89 – nationale Realisierung
Realisierung des Bezugssystems durch den Bezugsrahmen (FRAME)
nationale Realisierung 2002 nationale Realisierung 2008
Erdfestes Koordinatensystem X,Y,Z des ITRS (International Terrestrial Reference System)
Definition des Bezugssystems (Datum) über ITRS
internationales, globales System, von EU empfohlen
ETRS89 = ITRS zum Zeitpunkt 1989.0 (ITRS-Geschwindigkeiten von ca. 2,5 cm/Jahr)
ITRS
(Ellipsoid GRS80)
durch EUREF-Kommission genehmigt AMON - Austrian Monitoring Network11 Stationen APOS - Stationen
ETRS89 Austria 2002, ETRF2000 Epoche 2002.45
Impulsveranstaltung 2012-10-10 9 © BEV 2012 9
SWIPOSSTPOS
SIGNAL
GNSSnet.hu
SKPOS
CZEPOSCZEPOS
SAPOS
Service Stationsanzahl
APOS/BEV 32OLG 1KELAG 8SAPOS 10SWIPOS 4 Σ = 73SIGNAL 5 inSKPOS 2 APOSSTPOS 3GNNSnet.hu 4CZPOS 4
Realisierung von ETRS89 in APOS – Austrian Positioning System
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„Grundnetz“ (430 Punkte) im ETRS89
GPS Permanent Station APOSAMST
DIEN
DLBG
DOER
FLDB
FLDK
FRST
GMND
KOPS
KRBGLECH
MUEN
POEL
RIED
ROHR
STPO
TAMS
VLKM
WELS
WIND
KTZB
PATK
BLEIKLAGLANK
LEON
LIES
SONN
TREISILL
OBWT
MSTB
HORN
AGREF/AREF/TIREF
Weiterführende Realisierung des ETRS89 mit Epochenstationen (24h-Messung)
Genauigkeit: mxy < ± 1 cm(3σ) mh < ± 2 cm
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Restliche Punkte 6.O. Polygonpunkte
Grenzpunkte, Punkte externer
(Interpolation/Transformation)
Weiterführende Realisierung von ETRS89 in den Festpunkten
AGREF/AREF/TIREFEpochen-Messungen
APOS – Permanent StationenAMON
International akzeptierte LösungETRS89 Austria 2002
ETRS89European Terrestrial Reference System
(EUREF, EPN)
ITRSInternational Terrestrial Reference
System (IGS, IERS..)
Grundnetz „neue 1. Ordnung“
6. O. (ca.100.000)REVUE
APOS-RTK
REVUE: Revision und Übermessungvon Punkten 6. Ordnung (EP)
GPS-Vektoren (1.-6. Ordnung)terr. Messungen (1.-5. Ordnung)
Netzausgleich
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Gliederung der Präsentation
ü MGI, das derzeitige System der Landesvermessung
ü ETRS89, das künftige System der Landesvermessung
§ ETRS89 – Realisierung im FPF 1.-6. Ordnung
§ Diagnose§ Definition, Realisierung
§ Bodenbewegungen
§ Definition§ nationale Realisierung
§ Homogenvektormodell§ verfügbares Datenmaterial
§ Berechnungsergebnisse
§ Zielsetzung
§ Gitternetzbasierte Transformationen
Impulsveranstaltung 2012-10-10 13 © BEV 2012
Gegenwärtige Arbeiten zur weiterführende Realisierung von ETRS89 in allen Festpunkten 1.- 6. Ordnung
Ziel:• Bestimmung von ETRS89-Koordinaten für alle Festpunkte mit einer Genauigkeit von ml=5cm bzw. mh=10cm (3σ) um eine Grundlage zur Qualitätsverbesserung des Katasters und anderer abgeleiteter Produkte zu schaffen .
• wesentliche Verringerung der Festpunktdichte
Hermannskogel(Lagerung)
Hundsheimer Berg(Orientierung)
Josefstadt(Maßstab)
Impulsveranstaltung 2012-10-10 14 © BEV 2012
System MGI
Bessel
X‘, Y‘, Z‘
ϕ‘, λ‘, Η‘
GK‘ x‘, y‘, h‘
Bessel
GRS80
System ETRS89
UTM
ϕ, λ, Η
X, Y, Z
x, y, h‘
GRS80Geoid
homogenisierte Koordinate und orthometrische Höhe
Gebrauchskoordinate und Meereshöhe (sphär. Höhe)
GK x, y, h
7 Par
Homogenvektor dy, dx, dh
Hom
„Homogenvektoren“ zur Modellierung der Klaffungen zwischen den Systemen MGI und ETRS89
3D ETRS89
7 Par … globale Parameter Österreich
Impulsveranstaltung 2012-10-10 15 © BEV 2012
Möglichkeiten des Bestimmung des Homogenvektors ETRS89 <-> MGI
Neumessung+ Koordinaten beziehen sich auf aktuellen Zustand des Punktes
Neuausgleichung von verfügbaren, früheren Messungen
Interpolation
− hohe Kosten für Messung
+ kostengünstiger als Messung
− Koordinaten beziehen sich zum Teil auf früheren Zustand des Punktes
+ sehr schnelles Verfahren− ev. vorhandene Fehler werden nicht beseitigt, nur geglättet
Grenzpunkte, sonstige PunkteInterpolation
FestpunkteNeumessung / Neuausgleichung
+ Aussage über Stabilität des Punktes bei Mehrfachmessungen möglich
Impulsveranstaltung 2012-10-10 16 © BEV 2012
Verfügbare Beobachtungen
Statisch gemessene GPS-Vektoren (1989 bis 2012)
122.297 Vektoren (3.3 / Punkt)
29.183 TP (50%)25.337 EP ( 9%)
37.520 TP+EP
Alle Daten in Datenbanken verfügbar
terrestrische Messungen (1910 bis 1997)65.431 TP 912.371 Richtungen (13.9 / Punkt)
82.412 Strecken ( 1.3 / Punkt)
517.091 Höhenwinkel ( 7.9 / Punkt)
APOS Rovermessungen (2003 bis 2012)
8.288 TP (14 %)45.485 TP+EP 37.197 EP (14 %) REVUE
Impulsveranstaltung 2012-10-10 17 © BEV 2012
Aktueller Stand der Berechnungen in ETRS89
29.716 TP über GPS-Vektoren berechnet und für Kunden verfügbar
28.207 TP über terr. Messungen in Arbeitwerden bis Ende 2015 berechnet
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
-0,25
-0,20-0,15
-0,10-0,050,000,050,100,150,200,25
Vergleich von berechneten ETRS89-Koordinaten mit APOS-Messungen (6000 Punkte)
Lineare Abweichung ds Abweichung dh
Impulsveranstaltung 2012-10-10 18 © BEV 2012
Impulsveranstaltung 2012-10-10 19 © BEV 2012
Gliederung der Präsentation
ü MGI, das derzeitige System der Landesvermessung
ü ETRS89, das künftige System der Landesvermessung
ü ETRS89 – Realisierung im FPF 1.-6. Ordnung
§ Diagnose§ Definition, Realisierung
§ Definition§ nationale Realisierung
§ Bodenbewegungen
§ Homogenvektormodell§ verfügbares Datenmaterial
§ Berechnungsergebnisse
§ Zielsetzung
§ Gitternetzbasierte Transformationen
Impulsveranstaltung 2012-10-10 20 © BEV 2012Tagung der L/VÄ und Ref/ITZ in Puchberg bei Wels 20 © BEV 2012
Bodenbewegungen - Attersee
Bodenbewegungen
15 cmLageHöhe
Statische Messungen: 2002-2008
APOS-Messungen: 2007 -2011
Terr. Messungen: 1954 -1990
Verfügbare Messdaten
betrifft ca.10% der Punkte
Grenzkataster
Katastrophenschutz
Impulsveranstaltung 2012-10-10 21 © BEV 2012
Gliederung der Präsentation
ü MGI, das derzeitige System der Landesvermessung
ü ETRS89, das künftige System der Landesvermessung
ü ETRS89 – Realisierung im FPF 1.-6. Ordnung
§ Diagnose§ Definition, Realisierung
§ Definition§ nationale Realisierung
ü Bodenbewegungen
§ Homogenvektormodell§ verfügbares Datenmaterial
§ Berechnungsergebnisse
§ Zielsetzung
§ Gitternetzbasierte Transformationen
Impulsveranstaltung 2012-10-10 22 © BEV 2012
• abgeleitet aus 28.120 Festpunkten • regelmäßiges Raster ϕ, λ (MGI), Rasterweite 30“x45“ ( ≈ 1x1 km ) • „Korrekturwerte“ dϕ, dλ für jeden Rasterpunkt
49°03’00“9°30’00“
46°21’00“17°09’45“
30“
45“
GIS-GRID – Transformationsfläche für die Lage
NUM_OREC 11NUM_SREC 11NUM_FILE 1GS_TYPE SECONDSVERSION NTv2.0SYSTEM_FMGISYSTEM_TETRS89MAJOR_F 6377397.155MINOR_F 6356078.963MAJOR_T 6378137.000MINOR_T 6356752.314SUB_NAMEMGIPARENT NONECREATED 15-03-10UPDATED 15-03-10S_LAT 166860.000000N_LAT 176580.000000E_LONG -61785.000000W_LONG -34200.000000LAT_INC 30.000000LONG_INC 45.000000GS_COUNT 199550-2.139832 -3.780147 0.005000 0.005000-2.141013 -3.774363 0.005000 0.005000-2.142249 -3.768487 0.005000 0.005000-2.143576 -3.762447 0.005000 0.005000-2.145020 -3.756480 0.005000 0.005000-2.146502 -3.750560 0.005000 0.005000-2.147886 -3.744940 0.005000 0.005000-2.149203 -3.739317 0.005000 0.005000-2.150434 -3.733684 0.005000 0.005000-2.151815 -3.727832 0.005000 0.005000-2.153233 -3.721978 0.005000 0.005000... END
NTv2
Impulsveranstaltung 2012-10-10 23 © BEV 2012
1. Datenformat NTv2 ( National Transformation version 2 - Kanada )
• Gratisdownload von „AT_GIS_GRID.GSB“ über das BEV-Portal• Gis-Anwendungen (z.B. ArcGIS)
2. Korrekturwerte über Echtzeitpositionierungsdienst APOS
• kostenlos• Mobile Internet, RTCM3.1• Lage- und Höhenkomponente
ETRS89ϕGRS80, λGRS80
dϕ = ϕBESSEL‘ - ϕBESSEL
dλ = λBESSEL‘ - λBESSEL
dH = HBESSEL‘ - HGEBR
österreichweite7-Parameter
dϕ = ϕGRS80 - ϕBESSELdλ = λGRS80 - λBESSEL
genähertes MGIϕBESSEL, λBESSEL
ETRS89ϕGRS80, λGRS80
homogenisiertes MGI
ϕBESSEL‘ , λBESSEL‘
genähertes MGIϕBESSEL, λBESSEL
HGEBR
GIS-GRID – Abgabe an den Nutzer
Impulsveranstaltung 2012-10-10 24 © BEV 2012
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
ETRS89-Vergleich mit APOS (18.500 Punkte)
Lineare Abweichung ds
Berechnung von ETRS89-Koordinaten aus MGI-Koordinaten mittels GIS-GRID
Verfeinerung des GIS-GRID à Kataster-GRID (Präsentation DI Edler)
99% < 15 cm für Kataster nicht geeignet!
Impulsveranstaltung 2012-10-10 25 © BEV 2012
Zusammenfassung und Ausblick
• An der Realisierung des globalen Systems ETRS89 mit hoher Genauigkeit in allen Festpunkten des staatlichen Festpunktfeldes wird derzeit gearbeitet (Abschluss bis ca. 2015). Der Echtzeitpositionierungsdienst APOS des BEV stellt bereits jetzt ein flächendeckendes und ökonomisches Realisierungsinstrument des ETRS89 bereit
• Die Realisierung des nationalen Systems MGI wird in vielen Fällen den heutigen Genauigkeits-anforderungen nicht mehr gerecht
• Für aus dem staatlichen Festpunktfeld abgeleitete Produkte (Kataster etc) muss sukzessive eine optimale Beziehung zu ETRS89 / UTM hergestellt werden. Präzise Messungen sollen nicht weiter in überalterte Vermessungsgrundlagen eingezwängt werden müssen
• Zur Transformation von GIS-Daten mit Dezimetergenauigkeit steht das GIS-GRID zur Verfügung. Für höhere Genauigkeitsansprüche und Katasterzwecke wird ein Kataster-GRIDentwickelt. Für den exakten Übergang in der Höhe steht ein Höhen-GRID zur Verfügung.
• Ist die Beziehung ETRS89/UTM <-> MGI/GK hinreichend definiert kann aus technischer Sicht eine wesentliche Verringerung der Festpunktdichte erfolgen und der hohe Erhaltungsaufwand im Festpunktfeld reduziert werden.
Impulsveranstaltung 2012-10-10 26 © BEV 2012
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !