Die geplante Umstellung des amtlichen Höhensystems in Baden-Württemberg von normal-orthometrischen Höhen auf Normalhöhen macht die Neuberechnung der Höhenbezugsfläche für die Normalhöhen erforderlich, welche als Quasigeoid bezeichnet wird. Das Quasigeoid ist die Referenzfläche für Normalhöhen, denen die Theorie von Molodenski zugrunde liegt. Die Berechnung einer hochgenauen Quasigeoidlösung für Baden-Württemberg ist Voraussetzung dafür, um nach der Einführung von Normalhöhen in Baden-Württemberg eine dem geometrischen Nivellement in der Genauigkeit adäquate jedoch kostengünstigere Höhenbestimmung mittels GNSS-Verfahren durchführen zu können.

Die Bestimmung der regionalen Lösung des Quasigeoids wird vom GIK nach dem Verfahren der dreistufigen spektralen Zerlegung des Schwerefeldes mit der sogenannten „Remove-Compute-Restore-Technik“ durchgeführt. Alle hierfür relevanten Ausgangsdaten werden hierzu in das Bezugssystem WGS84 transformiert, wodurch erreicht wird, dass sich auch die resultierenden Quasigeoidundulationen, welche das Quasigeoid geometrisch darstellen, auf das WGS84 beziehen. Die endgültige Lagerung des Quasigeoids im Datum ETRS89 wird durch Transformation aller zur Verfügung stehenden identischen Punkte, welche mit einer präzisen Normalhöhe ausgestattet sind, durchgeführt.

Praktische Fragen über die erforderliche Punktdichte der Schweremessungen, sowie unterschiedliche Vorinformation bezüglich der langwelligen Topographie und globaler Schwerefeldlösungen werden im Projekt untersucht. Die Datenbasis (Punktschwerewerte, digitale Geländemodelle) wird durch Daten des LGL (Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Baden-Württemberg) und Daten, die von verschiedenen Institutionen dem GIK für wissenschaftliche Zwecke zur Verfügung gestellt wurden, gebildet. Ferner werden auch Aspekte der Theorie kritisch hinterfragt und fließen in die Weiterentwicklung von bestehenden Auswerteprogrammen ein. Von besonderer Bedeutung ist eine effiziente Auswertung sphärischer Flächenintegrale zur Berechnung der topographischen Effekte auf die Schwere und das Schwerepotential, welche rechentechnisch äußerst aufwendig ist.

Erst durch Einbeziehen aller verfügbaren hochauflösenden Daten kann die Höhenbezugsfläche mit höchster Genauigkeit und Qualität, das regionale Quasigeoid, als Grundlage für die Höhenbestimmung in der Praxis erhalten werden. Es wird mit einer relativen Genauigkeit für die Quasigeoidhöhen von Baden-Württemberg von wenigen Millimetern gerechnet.

Wesentliche Datengrundlage dazu ist ein präzises hochauflösendes digitales Geländemodell (DGM) für Baden-Württemberg, das durch eine LASER-scan Befliegung erstellt wurde und mit einer Auflösung von 5m zur Verfügung steht. Ferner werden die neuesten globalen langwelligen Schwerefeldlösungen aus den Satellitenmissionen GRACE und GOCE verwendet.

Das in den nächsten Jahren aus den Ergebnissen der gegenwärtigen Satellitenmissionen zu erwartende verbesserte globale Schwerefeldmodell kann trotz des Einsatzes der modernsten Techniken nur im lang- und mittelwelligen Spektralbereich deutliche Verbesserungen liefern. Für den aktuellen Bedarf an einem hochauflösenden, d.h. im kurzwelligen Spektralbereich hochgenauen Quasigeoid für Baden-Württemberg können die Raumverfahren keinen relevanten Beitrag leisten.

Kooperationspartner

• Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Baden-Württemberg (LGL)