zfv 3/2008

Im Sommer 2006 fand unter wissenschaftlicher Leitung des Erstautors zum zweiten Mal eine Grönlanddurchquerung statt, deren Ziel in der Bestimmung von Gletschermassenbilanzen entlang eines 700 km langen Profils über das Inlandeis hinweg bestand. Im Vergleich zu den Messungen von 2002 konnte ein durchschnittlicher Rückgang der Eishöhe von mehr als 0,5 m/a festgestellt werden. Die Ergebnisse können direkt zur Validierung von Fernerkundungsdaten wie den Ergebnissen der ICESat-Mission genutzt werden. Eine Besonderheit der Expedition stellte die ausschließliche Nutzung von moderner Sportlogistik dar: ein echtes Abenteuer Wissenschaft.

In diesem Beitrag wird eine ausgleichende Gerade in der Ebene behandelt, bei der beide Koordinatenkomponenten mit zufälligen Fehlern behaftete Messgrößen sind. Es wird gezeigt, dass eine sachgerechte Anwendung der Methode der kleinsten Quadrate dasselbe Ergebnis liefert wie die entsprechende Anwendung von Total Least Squares (TLS), da in beiden Fällen dieselbe Zielfunktion minimiert wird. Somit kann TLS nicht als eine neue Ausgleichungsmethode angesehen werden, sondern lediglich als eine weitere Möglichkeit zur Formulierung von Ausgleichungsproblemen, die gleichberechtigt neben dem Gauß-Markov- und dem Gauß-Helmert-Modell einzustufen ist. Die so genannte TLS Problemstellung für die ausgleichende Gerade kann daher durch eine korrekte Auswertung des nichtlinearen Gauß-Helmert-Modells gelöst werden. Anders lautende Auffassungen in der Literatur lassen sich darauf zurückführen, dass lediglich eine näherungsweise Auswertung des Gauß-Helmert-Modells betrachtet wird. Anhand eines numerischen Beispiels wird die sachgerechte Auswertung des nichtlinearen Gauß-Helmert-Modells für die ausgleichende Gerade gezeigt.

Using absolute gravimetry, geodetic networks can be surveyed to realize a homogeneous gravity standard of regional to global extent and to monitor time dependent variations in the Earth’s gravity field. With the receipt of the transportable free-fall gravimeter JILAg-3 at the Institut für Erdmessung (IfE, Leibniz Universität Hannover) in 1986, projects were initiated with a main objective to improve national and international gravimetric networks. Deficiencies in the definition of the absolute datum (gravimetric scale and level) could be overcome. As a second goal, absolute gravity determinations were performed to support the geodynamic research in regions where geophysical phenomena deform the Earth’s surface. Presently, the FG5 gravimeter is the state-of-the-art in the measurements of absolute gravity. With the high measuring accuracy, new applications have been risen, e.g. the monitoring of environmental changes. For IfE, the FG5-220 is the second absolute meter obtained in 2002, and is the follow-up of the JILAg-3. Comparisons of results with both absolute gravimeters among themselves and with other instruments show that the results from both instruments are well adjusted to the international gravity standard. But a bias of +0.09 µm/s2 has to be considered for the JILAg-3 measurements when comparing with FG5-220 results. As a case study for an interdisciplinary long-term research, a Danish-German cooperation is described. Besides the establishment of a national gravimetric reference, a strong geophysical background characterizes the joint projects performed since 1986.

Geodäten haben, wie andere Ingenieure auch, die Neigung, komplexe Fragestellungen durch intelligente Vereinfachungen zu lösen. So erlangten sie Handlungsfähigkeit bei der Abbildung der Erde in vereinfachten Modellen. Dies führte dazu, dass die Erde lange Zeit, mit großem Erfolg übrigens, zweidimensional in Karten und Plänen modelliert wurde. Durch das Hinzukommen völlig neuer Mess- und Auswertemöglichkeiten und nicht zuletzt durch die gestiegenen Ansprüche der »Kunden« müssen Geodäten die Modellierung und Präsentation ihrer Ergebnisse zukünftig mehrdimensional gestalten. Neben den räumlichen (spatialen) Dimensionen ist auch die zeitliche (temporale) Dimension für eine Vielzahl von Anwendungen von großer Bedeutung und damit vom Geodäten zu behandeln. Zeit stellt für viele Daten oft eine primäre Charakteristik dar. Die technischen Entwicklungen in der geodätischen Sensor- und Messtechnik gehen rasant voran. Dabei spielt die Zeit als eine der wichtigsten SI-Einheiten eine große Rolle. Wollen Geodäten auch in Zukunft an der Spitze der »Messkunst« stehen, ist es notwendig, sich mit den Problematiken der Zeitmessung, insbesondere der Ultrakurzzeitmessung, zu beschäftigen.

Im Bereich der terrestrischen Erfassung von Objekten haben sich in den vergangenen Jahrzehnten große Veränderungen ergeben. Durch automatisierte Messverfahren, wie das Laserscanning, können dreidimensionale Messungen so schnell wie nie zuvor erfolgen. Dadurch tritt die Planung einzelner Messpunkte in den Hintergrund. Zugleich begünstigt die Fülle an Daten eine Unterstützung der Auswertung durch automatisierte Interpretationsverfahren. In diesem Beitrag werden verschiedene Ansätze zur low-, intermediate- und high-level Interpretation von Scandaten aufgezeigt. Insbesondere bei der high-level Interpretation wird auf aktuelle Fragen, wie der Definition von Bedingungsgleichungen, der Generalisierung sowie der Interpretation mittels grammatikbasierter Modelle eingegangen. Der Ausblick zeigt, dass sich der Trend zu immer umfangreicheren Datensammlungen fortsetzen wird, dass es zugleich jedoch auch Anwendungen gibt, welche ohne die herkömmliche Modellierung in Form von CAD-Modellen auskommen.

Die Erfassung von Lichtraumengstellen, d. h. von Objekten, die in den standardmäßig freizuhaltenden Raum über und neben dem Gleis hineinragen, ist eine typische Aufgabe der Deutschen Bahn AG zur Erhebung von sicherheits- und transportrelevanten Infrastrukturdaten. Das THelix-Konsortium hat im Auftrag der DB AG den neuen Lichtraummesszug LIMEZ III entwickelt, der als Multisensorsystem die Lokalisierung, Erfassung und Dokumentation der Engstellen mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h ermöglicht. Die bisher notwendigen Streckensperrungen für derartige Vermessungsarbeiten gehören damit der Vergangenheit an. Neueste High-End-Laserscannertechnik, digitale Photogrammetrie und Navigationsmethoden ermöglichen eine lückenlose und präzise Datenaufnahme und machen das Messsystem weltweit einzigartig. Der vorliegende Artikel beschreibt die Systemarchitektur des Messzuges und die Auswertung der verschiedenen Messdaten.