Topografische Vermessung: Orientierung, Daten & RTK-GPS

Orientierung und Azimutbestimmung bei der Vermessung

Die Orientierung der Station (oder des Instruments) ist das Verfahren, um den Ursprungswert des Geräts (0G) so festzulegen, dass es eine bestimmte Position einnimmt. Man spricht davon, dass das Instrument orientiert ist.

In diesem Fall wird der Azimut-Referenzwert von der Punktquelle abgelesen. Die Beobachtung der azimutalen Richtungen kann entweder von einem beliebigen Ursprung der 0G-Position des Geräts durchgeführt werden, oder es kann ein früherer Referenzwert verwendet werden.

Ob die Ausrichtung des Teams realisiert wird oder nicht, hat keinen Einfluss auf die Ergebnisse. Die Wahl der Methode hängt von den Präferenzen des Bedieners oder den ergänzenden Anforderungen des laufenden Projekts ab (z. B. gleichzeitige Überprüfungen oder Prüfungen, die vom selben Standort aus durchgeführt werden müssen).

Erforderliche Messdaten (Datenfeld)

Die Felddaten werden durch die Art der Strahlungsmessung erfasst:

• Azimutale Ansichten der Bezugspunkte und der abgestrahlten Punkte.
• Zenitwinkel (Höhenwinkel).
• Distanzen (Entfernungen).
• Instrumentenhöhe.
• Zielhöhe (Höhe des Signals, das anvisiert wurde).

Skizzierung und Nomenklatur der Messpunkte

Wie bei der Datenerfassung üblich, sind topografische Skizzen erforderlich, welche die relative Lage aller Punkte darstellen. Abgestrahlte Punkte werden entsprechend nummeriert. Es ist besonders darauf zu achten, dass die in der Skizze aufgezeichnete Nummerierung mit dem Eintrag im Protokoll oder im elektronischen Feldbuch übereinstimmt.

Anforderungen an die topografische Skizze

Führen Sie eine vorläufige Erkundung des Untersuchungsgebiets durch, um den Inhalt der Skizze festzulegen. Nutzen Sie die gesamte Oberfläche des Papiers optimal aus. Beachten Sie folgende Punkte:

• Vermeiden Sie unnötige Klammern; verwenden Sie stattdessen Anmerkungen und Abkürzungen.
• Verwenden Sie nicht die Rückseite des Papiers. Eine Skizze dient dem schnellen Nachschlagen.
• Die Skizze muss kurz, prägnant und für jedermann verständlich sein, da sie oft von Personen verwendet wird, die nicht vor Ort waren.
• Die Linien müssen sauber und klar sein, wobei Anfang und Ende deutlich gekennzeichnet sind. Vermeiden Sie überlappende Striche.
• Die Skizze muss nicht mit einem Lineal erstellt werden, aber die Verhältnismäßigkeit der Zeichnung sollte überprüft werden.
• Fügen Sie gegebenenfalls Höheninformationen hinzu.
• Fügen Sie, soweit möglich, die Namen der angrenzenden Straßen hinzu.
• Geben Sie immer das Datum der Erstellung und den Autor an.

Zusätzliche Informationen oder Fotos sollten als Anlage zur Skizze beigefügt werden. Eine Skizze ist ein Grundriss.

Kontrolle der Referenzpunkte

Bevor topografische Daten am Computer verarbeitet werden, muss eine Kontrolle oder Überprüfung der Referenzen erfolgen. Die Datenerfassung beginnt mit der Beobachtung eines oder mehrerer Referenzpunkte, um den Wert des Desorientierungswinkels zu bestimmen und somit die Azimute berechnen zu können.

Während der Datenerhebung sind sukzessive Kontrollen über eine oder mehrere Referenzen erforderlich, um zu überprüfen, ob das Gerät nicht verschoben wurde und der Winkelursprung unverändert geblieben ist. Falls die neue Ablesung der Referenzpunkte die festgelegte Toleranz überschreitet, müssen alle seit der letzten gültigen Kontrolle aufgezeichneten Daten für ungültig erklärt werden.

Orientierung und Desorientierung bei der Azimutberechnung

1. Mit orientiertem Instrument

Wenn das Gerät auf eine Referenz im Feld ausgerichtet wurde, erhalten wir Ablesungen, die direkt den Azimuten der abgestrahlten Punkte entsprechen.

2. Mit desorientiertem Instrument

Wenn das Gerät zuvor nicht im Feld ausgerichtet wurde, liegen azimutale Ablesungen eines beliebigen Ursprungs vor. Wir verwenden den Azimut oder die Richtung einer der Referenzadressen als ältere Daten. Mit diesem Parameter können die Azimute oder Richtungen der verbleibenden Anweisungen abgeleitet werden.

Ausrüstung und Feldstrategie

Die Standardausrüstung für die Vermessung umfasst:

• Tachymeter (Totalstation)
• Holzstative
• Flexometer (Maßband)
• Jalon (Messstab)
• Prismen oder Miniprismen
• Messlatte und weiteres Zubehör

Es ist ratsam, das Gelände vorab zu erkunden, um festzustellen, welche Bereiche von jeder Station aus erfasst werden können. Dies hilft auch zu bestimmen, wo Messungen ohne Reflektor (z. B. bei Unzugänglichkeit durch Mauern, Felsen oder Überhänge) notwendig sein könnten.

Da die Datenerfassung einige Zeit in Anspruch nehmen kann und die Gefahr besteht, dass das Gerät durch äußere Einflüsse verschoben wird, sollte in regelmäßigen Abständen sowie zu Beginn und am Ende jeder Stationierung eine gut definierte Referenz kontrolliert werden.

Datenverarbeitung und Koordinatenberechnung

Alle Beobachtungen der abgestrahlten Punkte werden im internen Speicher der Station gespeichert und können im ASCII-Format direkt oder über ein Hilfssteuerelement auf den Computer übertragen werden.

Nach der Übertragung erfolgt die Berechnung der Desorientierung aller Stationen, von denen aus gemessen wurde, unter Verwendung der Beobachtungen zu den Zeitpunkten mit bekannten Koordinaten. Sobald die Desorientierung bekannt ist, erfolgt die Berechnung der Radiation (Koordinatenbestimmung) mithilfe eines Berechnungsprogramms.

Die resultierenden Dateien enthalten die Koordinaten aller Basen in Verbindung mit der Orientierungslosigkeit und führen zur Berechnung der Koordinaten aller beobachteten Punkte. Sie erhalten eine Datei mit der Nummer und den Koordinaten jedes Endpunktes.

Diese Datei wird üblicherweise in ein DXF-Format exportiert, um sie in einem CAD-Programm (wie MicroStation oder AutoCAD) weiterzuverarbeiten. Dort kann der Zustand der Punktwolke beobachtet und mögliche Fehler, wie schlecht definierte Bereiche, erkannt werden.

Vermessung mit GPS (RTK-Methode)

Wenn das Gelände es zulässt, kann die Vermessung mittels GPS-Methode durchgeführt werden, typischerweise mit schnellen statischen Beobachtungen in Echtzeit (RTK – Real Time Kinematic).

Wichtig: Die Arbeit mit Echtzeit-GPS ist keine reine Ortungsmethode, sondern ein Weg zur Berechnung von Basislinien, die zu einer differenzierten Positionierung führen.

Das RTK-Prinzip

Das Prinzip besteht darin, eine feste, statische Referenzstation und eine oder mehrere mobile Stationen an den gewünschten Messpunkten im Feld einzurichten.

Für die Arbeit mit dieser Methode ist die Initialisierung des Systems erforderlich. Dabei werden alle Basislinienparameter berechnet, welche die mobile Station und die Referenzstation in einem Moment verbinden. Sobald dies abgeschlossen ist, werden die Werte der Mehrdeutigkeiten (Ambiguities) beibehalten, wodurch die Anzahl der Unbekannten auf drei (X, Y, Z) reduziert wird. Dies erfordert weniger Informationen zur Lösung des Systems und somit weniger Beobachtungszeit.

Die Koordinaten der Ausrüstung müssen in das verwendete Koordinatensystem (z. B. ED50) eingegeben werden. Die stationäre Anlage wird an einem Knotenpunkt des Basisnetzwerks geparkt, als Referenz betrachtet und ist dafür verantwortlich, die Korrekturdaten an die mobilen Feldteams zu übermitteln.

Einschränkungen und Arbeitsphasen

Die Echtzeit-Arbeit ist durch die Funkverbindung begrenzt. Funkmodems erreichen oft nicht mehr als 8 km. Dieses Problem kann durch die Nutzung von Mobilfunknetzen (NTRIP/VPN) gelöst werden, um Fernverbindungen sicherzustellen.

Phasen der RTK-Arbeit

1. Einrichtung der Referenzstation an einem Punkt mit bekannten Koordinaten.
2. Eingabe der Koordinaten und Inbetriebnahme.
3. Montage und Initialisierung der mobilen Ausrüstung.
4. Erfassung der Daten durch Zuweisung von Punkt-Codes.
5. Übertragung der Daten vom Terminal zum Computer und gegebenenfalls saisonale Anpassungen.