Richtige Koordinatentransformation
Geodaten bilden die Grundlage für eine Vielzahl an Anwendungen in Verwaltung, Infrastruktur und Wirtschaft. In Österreich sind die Geodaten einheitlich referenziert, doch aufgrund historischer und geographischer Besonderheiten gibt es Herausforderungen, die innovative Lösungen erfordern. In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die Geobasisdaten Österreichs, ihre Besonderheiten, Schwierigkeiten und die Ansätze zur Verbesserung der Datenqualität.
Die Geodaten Österreichs beruhen auf einem Festpunktfeld, das vom Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (BEV) verwaltet wird. Dieses System geht zurück auf das Militärgeographische Institut der k.u.k. Monarchie und verwendet ein speziell für Österreich angepasstes Bessel-Ellipsoid.
Gauß-Krüger-Projektion und ihre Besonderheiten
Die geografischen Koordinaten Österreichs werden durch die Gauß-Krüger-Abbildung in ebene Kartenkoordinaten umgerechnet. Das österreichische Bundesgebiet wird dabei in drei 3° breite Streifen unterteilt, die auf den Bezugsmeridianen 28°, 31° und 34° basieren.
Ein historischer Bezugspunkt ist die Atlantikinsel Ferro (Hierro), von der aus die Meridiane gezählt werden. Dies führt zu einem Versatz von 17° 40’ gegenüber der Greenwich-Zählung. Dadurch ergeben sich die für Österreich typischen Bezugsmeridiane 10° 20’, 13° 20’ und 16° 20’.
Die Vorteile dieser Einteilung liegen vor allem in der zentralen Position Wiens in einem der Streifen. Wäre die Zählung direkt auf Greenwich ausgerichtet, läge Wien am Rand eines Streifens, was die Genauigkeit in diesem wirtschaftlichen und verkehrstechnischen Zentrum negativ beeinflussen würde.
Herausforderungen durch das historische Festpunktfeld
Das österreichische Festpunktfeld weist aufgrund seiner Entstehungsgeschichte und der anspruchsvollen Topografie Spannungen und Abweichungen von mehreren Metern auf. Diese führen zu erheblichen Herausforderungen, insbesondere bei der Transformation moderner GNSS-Daten (Global Navigation Satellite Systems) auf das nationale Koordinatensystem.
Ein Beispiel: Selbst bei Projekten mit einer Ausdehnung von nur wenigen Kilometern sind oft spezifische Transformationen erforderlich, da eine einheitliche Methode nicht ausreicht. Dies verursacht Restklaffungen – systematische Abweichungen zwischen transformierten und offiziellen Koordinaten.
Transformation und Parameterbestimmung
Der Übergang zwischen unterschiedlichen Koordinatensystemen erfolgt mithilfe von Identpunkten – Punkten, deren Koordinaten in beiden Systemen bekannt sind. Aus diesen Daten werden Transformationsparameter berechnet, die je nach Gebiet unterschiedlich genau sind:
- Bundesweite Parameter: Für ganz Österreich geeignet, jedoch mit Abweichungen von bis zu 1,5 Metern.
- Regionale Parameter: Höhere Genauigkeit für einzelne Bundesländer.
- Lokale Parameter: Präzise für kleine Flächen, allerdings nur eingeschränkt nutzbar.
Ein Problem bleibt jedoch: Restklaffungen stören die Geometrie zwischen transformierten und originalen Koordinaten, besonders bei eng beieinanderliegenden Punkten.
Restklaffungen bei Verwendung eines bundesweiten Parametersatzes (Quelle: BEV, 3-D Referenzsysteme in Österrecih (V2.0)
Restklaffungen, also systematische Abweichungen zwischen transformierten und tatsächlichen Koordinaten, können die Präzision von GNSS-Messungen erheblich beeinträchtigen. Besonders bei der Umrechnung zwischen den europäischen Bezugssystemen (ETRS89) und den österreichischen Landeskoordinaten (MGI) sind präzise Transformationen entscheidend, um die Genauigkeit der Vermessung zu gewährleisten. Das vom BEV entwickelte GIS-Grid bietet eine Lösung, um diese Abweichungen zu minimieren.
Das GIS-Grid basiert auf 56.281 Triangulierungspunkten 1. bis 5. Ordnung, bei denen sowohl ETRS89- als auch MGI-Koordinaten vorliegen. Es ermöglicht eine bidirektionale Transformation zwischen diesen Systemen mit einer Genauigkeit von weniger als 15 cm. Die Transformation erfolgt durch Interpolation von Verschiebungswerten (dφ und dλ), die im GIS-Grid für jeden Punkt hinterlegt sind.
Eine praktikable Möglichkeit zur Reduzierung von Restklaffungen besteht darin, die Transformationen des GIS-Grids direkt in der verwendeten Datenerfassungs-App als File zu hinterlegen, um GNSS-Messungen im Feld präziser zu machen. Alternativ können diese Werte auch über den Korrekturdatendienst übermittelt und in der Feldsoftware ausgewertet werden.
Fazit: Präzisere GNSS-Messungen durch die richtige Transformation
Durch die Integration der GIS-Grid-Daten kann die Genauigkeit von GNSS-Messungen erheblich verbessert werden. Diese Methode reduziert Restklaffungen nachhaltig und ermöglicht eine Transformation, die den spezifischen Anforderungen der österreichischen Landesvermessung gerecht wird. In Kombination mit Echtzeitdiensten wie HxGN SmartNet können sogar absolute Genauigkeiten im cm Bereich erreicht werden – eine ideale Lösung für präzise Vermessungsprojekte.
Mit einer sorgfältigen Konfiguration der Datenerfassungs-App und der Verwendung des GIS-Grids wird die Brücke zwischen ETRS89 und MGI effektiv geschlossen, was Vermessungsteams die Arbeit erleichtert und gleichzeitig die Datenqualität verbessert.