Topographie, Geodäsie & Kartographie: Grundlagen & Definitionen

Topographie: Definition und Grundlagen

Die Topographie ist die Wissenschaft, die sich mit den Methoden und Werkzeugen befasst, die notwendig sind, um die Erdoberfläche mit all ihren natürlichen und künstlichen Details darzustellen.

Geländeaufnahme (Topographische Vermessung)

Die Geländeaufnahme ist eine Reihe von Methoden, Messungen und Darstellungen eines Teils der Erdoberfläche auf einer bestimmten Ebene in Form eines Plans oder einer Karte. Dieser Teil der Vermessung wird als planimetrische Vermessung bezeichnet (X, Y-Koordinaten). Da die Erdoberfläche dreidimensional ist, umfasst die topographische Vermessung auch die Nivellierung, um die Höhenunterschiede zwischen verschiedenen Punkten in der Fläche zu bestimmen.

Absteckung (Layout)

Die Absteckung umfasst die Operationen, die erforderlich sind, um ein Projekt im Gelände korrekt zu positionieren und während des gesamten Bauprozesses zu kontrollieren.

Maßeinheiten in der Topographie

• Länge: Meter (m)
• Fläche: Quadratmeter (m²) oder Hektar (ha = 10.000 m²)
• Winkel: Gon (oder Grad, Minuten, Sekunden)

Geodäsie: Form und Dimensionen der Erde

Die Geodäsie ist die Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung der Form und der Dimensionen der Erde befasst.

Das Geoid

Das Geoid ist eine physikalische, konzeptuelle und unregelmäßige Äquipotentialfläche, die durch die Verlängerung der Meeresoberflächen unter den Kontinenten erhalten wird. Es nähert sich einem an den Polen abgeflachten Rotationsellipsoid an.

Das Referenzellipsoid

Das Referenzellipsoid ist eine willkürliche, aber möglichst regelmäßige Oberfläche, die das Geoid annähert. Ein häufig verwendetes Ellipsoid ist das Hayford-Ellipsoid. Auf diesem Ellipsoid ist der grundlegende astronomische Punkt (der 'Anschlusspunkt', an dem die Normale des Ellipsoids und die Richtung der Schwerkraft übereinstimmen) in Potsdam festgelegt. Der Nullmeridian ist der Greenwich-Meridian, und der Ursprung des Breitengrads ist der Äquator.

Geografische Koordinaten

Die Position eines Punktes auf dem Ellipsoid wird durch den Schnittpunkt eines Meridians und eines Parallels definiert. Diese bestimmen die geografischen Koordinaten, die als Längen- und Breitengrad bezeichnet werden.

Längengrad

Der Längengrad eines Punktes ist der Winkel in sexagesimalen Grad, Minuten und Sekunden, der durch die Ebene des Greenwich-Meridians und die Ebene des Meridians des Ortes gebildet wird. Längen, die östlich des Greenwich-Meridians gemessen werden, gelten als positiv, westlich davon als negativ.

Breitengrad

Der Breitengrad eines Punktes ist der vertikale Winkel zwischen der Ellipsoidnormalen am betrachteten Punkt und der Äquatorebene. Punkte vom Äquator zum Nordpol haben nördliche Breite. Punkte südlich des Äquators haben südliche Breite.

Kartographie (Mapping)

Die Kartographie ist die Wissenschaft, die die Methoden zur grafischen Darstellung der Erdoberfläche auf einer Ebene untersucht. Da die Erdoberfläche (das Geoid) nicht abwickelbar ist, verwendet die Kartographie Transformationsgesetze und Projektionsmethoden, die es ermöglichen, die unregelmäßige Oberfläche auf eine Ebene zu übertragen. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Karte der Realität in gewisser Weise ähnelt. Um diese Ähnlichkeit zu erreichen, ist es wichtig, dass die folgenden Größenverhältnisse zwischen der Erde und der Ebene erhalten bleiben:

• Abstände zwischen den Punkten
• Winkel zwischen zwei Richtungen
• Flächen zwischen den Gebieten

Es ist mathematisch unmöglich, alle diese Bedingungen gleichzeitig zu erfüllen. Daher muss in jedem Fall entschieden werden, welche Eigenschaft am besten erhalten bleiben soll. Die Verzerrung dieser Größenordnungen zwischen der Erde und der Ebene wird als Anamorphose bezeichnet.