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.

Mit der Absolutgravimetrie können regionale und globale geodätische Netze eingerichtet und wiederholt vermessen werden, um einen homogenen Schwerestandard zu realisieren. Solch ein Bezugsystem ermöglicht auch die Überwachung von zeitlichen Veränderungen des Erdschwerefeldes. 1986 erhielt das Institut für Erdmessung (IfE, Leibniz Universität Hannover) das transportable Freifall-Gravimeter JILAg-3. Ein Hauptziel der damit initiierten Projekte war die Verbesserung nationaler und internationaler Schwerenetze mit einer möglichst genauen Definition des absoluten Schweredatums (Niveau und Maßstab). Die zweite Zielsetzung der absoluten Schwerebestimmungen bestand darin, die Forschung in geodynamisch aktiven Gebieten, in denen Deformationen der Erdoberfläche auftreten, zu unterstützen. Das FG5-Absolutgravimeter ist gegenwärtig das am weitesten entwickelte Messinstrument bzgl. höchster Genauigkeit und effektivem Arbeitseinsatz. Aufgrund der Messgenauigkeit ergeben sich weitere Anwendungsmöglichkeiten, wie z.B. bei der Überwachung von Umweltveränderungen. In der Nachfolge des JILAg-3, das bis 2000 betrieben wurde, ist am IfE seit Ende 2002 das FG5-220 verfügbar. Vergleiche der Ergebnisse der beiden IfE-Instrumente untereinander und mit anderen Gravimetern zeigen, dass beide Absolutgravimeter gut in den internationalen Standard eingepasst waren bzw. sind. Allerdings muss für das JILAg-3 ein instrumentell bedingter Messversatz von +0.09 µm/s2 gegenüber dem FG5-220 berücksichtigt werden. Als ein Fallbeispiel für eine langfristig angelegte interdisziplinäre Forschungsarbeit wird die seit 1986 laufende dänisch-deutsche Kooperation des IfE vorgestellt. Neben der Einrichtung des nationalen Schwerereferenzsystems charakterisieren besonders die geophysikalischen Hintergründe die Zielsetzungen der gemeinsamen Projekte.

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.