Zusammenfassung
Normalhöhen können ohne Nivellement aus GNSS-Höhen und einem Quasigeoidmodell bestimmt werden. Die erreichbare Genauigkeit hängt von der Qualität des Quasigeoids und der Realisierung der GNSS-Höhen ab. Untersuchungen dazu sind aufgrund der Erneuerung des Höhensystems in Deutschland aktuell. Im Harz wurde durch zwei GNSS-Kampagnen in Punkten des Nivellementnetzes erster Ordnung ein auf sub-cm ausgelegter Validierungsdatensatz geschaffen. Als Maß der Mess- und Modellierungsfehler wurden Höhenresiduen aus GNSS-Höhen, GCG05-Quasigeoidhöhen und DHHN92-Normalhöhen gebildet. Die Residuen weisen einen sehr niedrigen RMS-Wert von 4,9 mm auf. Durch die Hinzunahme zweier astrogeodätischer Quasigeoidprofile konnten wir einen Dreieckschluss von Höhenresiduen bilden und ableiten, dass die Residuen durch stationsabhängige GNSS-Fehler von typischerweise ca. 5 mm dominiert werden, während die Fehler der Quasigeoiddaten geringer ausfallen. Eine sub-cm-Konsistenz von GNSS-Positionierung, Normalhöhen und Quasigeoidmodell ist also durchaus erreichbar, auch unter den relativ schwierigen Bedingungen eines Mittelgebirges. Dies erscheint auch international relevant, da für viele Länder wesentlich größere Höhenresiduen aufgrund geringerer Qualität der Grundlagennetze berichtet werden.
Summary
Normal heights can be determined without spirit leveling by combining GNSS heights with a quasigeoid model. The resulting accuracy depends on the quality of the quasigeoid model and on the realization of the GNSS heights. Investigations on this topic are timely because of the ongoing modernization of the height system in Germany. In the Harz mountain range, a sub-cm accuracy validation data set has been established in two GNSS campaigns at stations of the first order leveling network. We used height residuals from GNSS heights, GCG05 quasigeoid heights and DHHN92 normal heights to quantify measurement and modeling errors. The residuals have a very low RMS of 4,9 mm. By including two astrogeodetic quasigeoid profiles we could mutually check different types of residuals and show that the largest contribution to the height residuals (typically about 5 mm) is due to station-dependent GNSS errors while the quasigeoid errors are smaller. We conclude that sub-cm consistency of GNSS positioning, normal heights and quasigeoid model can be achieved, even under rather difficult conditions of a mountain range. This seems internationally relevant as for many countries height residuals are reported that are considerably larger which may be due to the inferior quality of fundamental networks.
