Fachtagung "GDI/AAA/PortalU" 07./08.11.2007 1
AAA und ETRS89/UTM in Niedersachsen
Einführung des Bezugssystems ETRS89 und der UTM-Abbildung
beim Umstieg auf AFIS, ALKIS und ATKISFachtagung „Geodateninfrastruktur / AFIS-ALKIS-ATKIS-Projekt /
Kommunales PortalU“07. u. 08. November 2007
Dr. Cord-Hinrich Jahn / Dr. Volker [email protected]
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Agenda
• Motivation zur Einführung von ETRS89/UTM• Koordinatenreferenzsysteme und Abbildungsvorschriften• Auswirkungen • Vorgehensweise in Niedersachsen
– AFIS/ALKIS– ATKIS
• Service- und Beratungsstelle• Ausblick
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Motivation zur Einführung von ETRS89/UTM (1)
• hohe Nachbarschafts-genauigkeit meist nur über Entfernungen von einigen Kilometern
• Einsatz von GNSS→ Durchbrechung
des Prinzips der Nachbarschaft
Ausgangssituation der amtlichen Lagebezugssysteme in Deutschland
⇒ Ziel: Homogenisierung der Lagebezugssysteme
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Motivation zur Einführung von ETRS89/UTM (2)
Beschlüsse der AdV (deutsche Vermessungsverwaltungen)
2007: Transformationsverfahren „BeTA2007“ für ATKIS-Daten→ Berücksichtigung der harmonisierten ATKIS-
Landesgrenzen2004: Umstellung der ATKIS-Daten auf das Europäische
Terrestrischen Referenzsystem 1989 (ETRS89) und die Universale Transversale Mercator-Abbildung (UTM) im engen zeitlichen Zusammenhang mit der Migration
2001: Überführung der digitalen Daten des Liegenschafts-katasters im Anschluss an die Migration
1995: Einführung der UTM-Abbildung1991: Einführung von ETRS89
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Motivation zur Einführung von ETRS89/UTM (3)
Vorteile
• Vermeidung eines mehrfachen Systemwechsels durch zeitgleiche Einführung mit der Umstellung auf AFIS-ALKIS-ATKIS
• Geobasisdaten in bundes-/europaweit einheitlichem Raumbezugssystem bereitstellen
• Grundlage für die Schaffung einer zukunftsfähigen, europaweiten Geodateninfrastruktur
• Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Satellitenmessverfahren (Gebrauchssystem = Messsystem)
• Erfüllung der Anforderungen überregionaler Nutzer• Abbildung von NI in einer UTM-Zone (Zone 32)
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Koordinatenreferenzsysteme (1)
Definition: Koordinatenreferenzsystem (coordinate reference system, CRS)
... ein mit der Erde verbundenes (Koordinaten)System zur modellhaften Beschreibung der räumlichen Lage von Punkten.
Festlegungen zur geodätischen Nutzbarkeit eines Koordinatenreferenzsystems: • räumliche Lagerung des Koordinatensystems• Bezugsfläche • Abbildungsvorschrift
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Abbildungsvorschrift
Rotationsellipsoid
UTM-Abbildung
Bezugssystem
Gauß-Krüger-Abbildung
Karte
3D
2D
Koordinatenreferenzsysteme (2)
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Abbildungsvorschriften Gauß-Krüger und UTM
Gauß-Krüger-Abbildung• Bessel-Ellipsoid• 3°-Meridianstreifensystem• Max. Längenverzerrung am Rand:
1,00012 (12 cm/km)• längentreue Abbildung des
Hauptmeridians
UTM-Abbildung• GRS80-Ellipsoid• 6°-Zonensystem• Max. Längenverzerrung am Rand:
1,00015 (15 cm/km)• 2 längentreue Parameterlinien,
Abbildung des Mittelmeridians mit dem Verjüngungsfaktor 0,9996(- 40 cm/km)
• transversale Mercator-Projektion• konforme Abbildung
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Mittelmeridian
Abbildungszylinder(Rechenebene)
Strecke wird verlängertabgebildet.
Strecke wirdverkürzt abgebildet.
Ellipsoidoberfläche (Erdoberfläche)
Abbildungsverzerrung (1)
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-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680
[km]
[cm]MittelmeridianWesten Osten
Abbildungsverzerrung (2)für Niedersachsen
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Korrektionen
Berücksichtigungen bei Höhenreduktion, Abbildungskorrektion und Flächenkorrektion
• Höhenreduktion: ell. Höhe h über GRS80-Ellipsoid
• Abbildungskorrektion: UTM-Maßstabsfaktor 0,9996
• Flächenkorrektion: UTM-Maßstabsfaktor 0,99962
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Beispielkoordinaten
• Gauß-Krüger-Koordinaten (Rechtswert, Hochwert)R: 3 445 995.618 mH: 5 887 084.990 m
• UTM-Koordinaten(East-Wert, North-Wert)E: 32 445 945.888 mN: 5 885 171.313 m
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Koordinatenänderung GK-Rechtswert zu UTM-East in [m]
Rechtswert zu East-Wert:–5 bis –140 m
Koordinatenänderungen
Koordinatenänderung GK-Hochwert zu UTM-North in [m]
Hochwert zu North-Wert–1830 bis –1950 m
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Vorgehensweise in Niedersachsen
Transformationsmodelle
• AFIS/ALKIS: Umstellung mit dem Transformationsmodell Niedersachsen(eingebettet in die Transformationssoftware GNTRANS_NI)
• ATKIS: Umstellung mit der „Bundeseinheitlichen Transformation für ATKIS® (BeTA2007)“ (NTv2)
→ Umstellung auf das Bezugssystem ETRS89 und dem UTM-Abbildungssystem als Vorverarbeitungsschritt der Migration
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• Aufgabe: Transformation aller LS100-Koordinaten der ALK und anderer Fachinformationssysteme im Rahmen der AAA-Migration nach ETRS89/UTM
• Einsatz der kommerziellen Transformationssoftware GNTRANS der Firma Geo++ GmbH
• Interpolationsverfahren - stetig, nachbarschaftstreu,
eineindeutig, genau, homogen- landesweit geschlossene
Lösung- massendatentauglich
Die Transformationssoftware GNTRANS_NI
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Stützpunkte• ca. 5.000 gemessen
(GPS)• ca. 20.000 gerechnet
Stützpunkte des Transformationsmodells
Amtliches Transformationsmodell Niedersachsen (1)
Weitere Trans-formationsmodelle sind für AFIS und ALKIS nicht geeignet!!!
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Amtliches Transformationsmodell Niedersachsen (2)
hochgenaue Verdichtung (≈ 25.000 SP)
bundesweites Modell (≈ 1.000 SP)
landesweites Modell(≈ 250 SP)
≥ 5 cm ≤ 2 cm≈ 3 cm
Das amtliche Transformationsmodell Niedersachsen ist eine hochgenaue Verdichtung (≈ 26.000 SP) des bundesweiten Transformationsmodells in GNTRANS (ca. 1.000 SP).
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Integration des amtlichen Transformationsmodells Niedersachsen in die Migration
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• Hintergrund– GNTRANS_NI transformiert dreidimensional, benötigt also
Höhenwerte im Startsystem– oftmals keine Höhenwerte beim Nutzer– Genauigkeit für Höhen ≤ ± 50 m, da ein Fehler von 50 m in der
Höhe einen Lagefehler von 1 mm im North-Wert erzeugt
• Lösung – Nutzung des DGM als Höheninformation– Integration des DGM in GNTRANS_NI– keine Höheneingabe mehr erforderlich– Ausgabe der Höhen aus dem DGM
erfolgt nur für VKV-interne Zwecke
Höheninformationen aus dem DGM
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Auswirkungen von Höhenfehlern in der Transformation LS100/GK→ETRS89/UTM
5728162,516
5728162,518
5728162,520
5728162,522
5728162,524
5728162,526
5728162,528
5728162,530
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Startsystem DHHN 92 - Höhe über NHN [m]
Ziel
syst
em E
TRS
89/U
TM -
Nort
h [m
]
32578267,259
32578267,261
32578267,263
32578267,265
32578267,267
32578267,269
32578267,271
32578267,273
Ziel
syst
em E
TRS8
9/UT
M -
Eas
t [m
]
Nordkomponente ETRS89/UTM Ostkomponente ETRS89/UTM
Sollpunkt 35577830100001 32578267.2648 5728162.5216 202.50
Effekt von Höhenfehlern im Startsystem
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Bereitstellung von GNTRANS_NI
• Bereitstellung für externe Nutzer zur Umstellung ihrer Fachanwendungen
• Kostenfreie Abgabe als Baustein der Geodateninfrastruktur
• Download und Kundenregistrierungerfolgen über die Homepage der LGN
• Beschreibung der Nutzungsrechte in Verwendungsbedingungen
GNTRANS_NI EXEC:• graphische Benutzeroberfläche• Konsolenanwendung
GNTRANS_NI API:• Schnittstelle zur
Anwendungsprogrammierung
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BeTA2007 (1)
NTv2: National Transformation Version
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BeTA2007 (2)
Lösungsansatz für die Transformation von ATKIS-Daten auf der Basis von NTv2
• Gitterweite: 6‘ x 10‘• Gitterdatei umschließt Deutschland rechteckig• Genauigkeit im dm-Bereich• Identität der Landesgrenzen bleibt erhalten (Gitterdatei an den
Landesgrenzen abgestimmt)• Open-Source-Lösung• Übertragung auf Geofachdaten (Kunden) ohne Lizenzierung
möglich• Einbindung in bereits mehrere GIS (Geomedia, ArcGIS, FME, …)
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BeTA2007 (3)
Behandlung an den Ländergrenzen
• Differenzen der Shiftwerte nach Berechnung aus den genauen Transformationsansätzen der Länder
• Shiftwerte wurden für die endgültige Gitterdatei in der Nähe der Grenzen gewichtet gemittelt.
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BeTA2007 (4)
→ www.adv-online.de
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• Amtliches Bezugssystem = Messsystem (ETRS89) – keine Änderung der Messanordnung im Liegenschaftskataster
(SAPOS®-Arbeitsanweisung für Messungen mit Satellitenverfahren)– Bestimmung von Kontrollpunkten zur Überprüfung der durch
Transformation realisierten ETRS89-Koordinaten
• Vorgehensweisen bei Inkonsistenz …– lokale Anpassung im LS489 (wie bisher im LS100)– Netzverbesserung durch die LGN
• … und in Bodenbewegungsgebieten (Kavernen, Salzstöcke, …)– Berücksichtigung im nächsten Festpunktfelderlass– Überwachung durch die LGN
Verfahrensweise nach der Umstellung auf ETRS89für die Vermessungsverwaltungen
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• Stellen Sie Ihre eigenen Punktdaten mit der amtlichen Transformationssoftware GNTRANS_NI um
• Ihre eigenen großmaßstäbigen Karten und Pläne müssen mit Hilfe von GNTRANS_NI in Ihrer GIS-Umgebung transformiert werden
• Ihre ATKIS-Daten transformieren Sie mit dem bundesweit einheitlichen Transformationsverfahren BeTA2007
• Nehmen Sie rechtzeitig mit Ihren Softwarelieferanten Kontakt aufund informieren Sie diese über die geplanten Änderungen
• Nach der Einführung von ETRS89 werden amtliche Geobasisdaten nur noch im neuen Bezugssystem ETRS89 abgegeben
Empfehlungen für Sie als Nutzer der Geobasisdaten
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Service- und Beratungsstelle
Bei der LGN ist eine Service- und Beratungsstelle zu AAA und ETRS89/UTM eingerichtet.
Unterstützung aller von der Umstellung nach ETRS89/UTM betroffenen Dienststellen des Landes (GLL u. a.), Kommunen sowie Dritten (Energieversorger, GIS-Hersteller usw.)
Kontakt:E-Mail: [email protected]: +49 511 64609-500Fax: +49 511 64609-163
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Ausblick
Bezeichnungen der Koordinatenreferenzsysteme gemäßGeoInfoDok der AdV und Geobasis NI
Kurzbezeichnung:[Land]_[geodätisches Datum]_[Koordinatensystem]_[Submerkmale des Koordinatensystems]
• LS100: DE_DHDN_3GK<sn>_NI100 (<sn> = 2, 3, 4)
• ETRS89/UTM: ETRS89_UTM32
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Unser Flyer für Sie
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
c/oLGN® – Landesvermessung und Geobasisinformation NiedersachsenPodbielskistraße 33130659 HannoverTel.: 0511-64609 – 130/461Fax: 0511-64609 – 168 E-Mail: [email protected]
Internet: www.lgn.niedersachsen.de
Dr. Cord-Hinrich Jahn