Online-Höhentransformation für den Übergang zwischen den nationalen Systemen von Deutschland, Österreich und der Schweiz im Grenzgebiet (D-A-CH-Höhentransformation) — Erläuterungen Basismodus

Erläuterungen

Hintergrund zu Höhensystemen

Höhen und Höhenbezugsflächen in Deutschland, Österreich und der Schweiz unterscheiden sich aus historischen und geophysikalischen Gründen.

Was wir im Alltag als „Höhen” (physikalische Höhen, „Höhen über Meeresspiegel”) erfahren, wird durch das Schwerefeld beeinflusst. Die idealisierte Bezugsfläche für Höhen ergibt sich aus dem Konzept des Geoids, d.h. der hypothetischen Oberfläche eines unter den Landmassen erweiterten ungestörten Ozeans.

Modelle von Geoid- bzw. Quasigeoidhöhen werden daher heute als Bezugsfläche für GNSS-gestützte Höhenbestimmung, d.h. zur Transformation der beobachteten ellipsoidischen Höhen in physikalische Höhen, verwendet (Abb. 1). In der verallgemeinerten Formel

h = H + U

bezeichnet h die ellipsoidische Höhe, H die jeweilige physikalische Höhe und U den Undulationswert der dazugehörigen Höhenbezugsfläche (d.h. Geoidhöhe N bzw. Quasigeoidhöhe ζ).
 

Abb. 1 Schematische Darstellung von Höhen und Höhenbezugsflächen

Abb. 1 Schematische Darstellung von Höhen und Höhenbezugsflächen
 

Leider gibt es nicht „den” einen mittleren Meeresspiegel (und damit „das” eine Geoid). Die realen Meere unterliegen einer Ozeandynamik, die durch hydromechanische Eigenschaften der Küste sowie ozeanographische und atmosphärische Parameter angetrieben wird. Daher ist selbst der langfristige mittlere Meeresspiegel keine Gleichgewichtsfläche. Der beobachtete mittlere Meeresspiegel an einem spezifischen Ort weicht vom globalen mittleren Meeresspiegel bzw. Geoid ab. Das Nullniveau eines regionalen bzw. nationalen Höhennetzes und des damit verknüpften Geoidmodells unterliegt immer einer Datumsdefinition und hängt von Ort und Zeitraum des mittleren Meeresspiegels an der Pegelstation ab, die als Referenz verwendet wird.

Höhenmessungen müssen, wie alle klassischen (optischen) geodätischen Messverfahren, um den Einfluss des lokalen Schwerefeldes korrigiert werden. Dafür existieren verschiedene Berechnungsmethoden, die zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Man spricht von unterschiedlichen Höhenarten. Heutzutage gebräuchlich sind entweder Normalhöhen (z.B. Deutschland, System DHHN2016) und orthometrische Höhen (z.B. Schweiz, neues System LHN95). Die Wahl der Höhenart für die Höhennetze in den jeweiligen Ländern hat theoretische, praktische und z.T. auch historische Gründe, worauf an dieser Stelle nicht eingegangen werden soll.

In Österreich und der Schweiz werden orthometrische Höhen und Normalhöhen routinemäßig berechnet und für wissenschaftliche Zwecke bereitgestellt. Jedoch bleiben die auf normal-orthometrischen (Österreich, System MGI) oder sogar unkorrigierten Höhen (Schweiz, „altes” System LN02) basierenden Landeshöhensysteme weiterhin offiziell gültig.

Die unterschiedlichen Höhenarten sind der Grund, warum Höhendifferenzen verschiedener Länder entlang des Grenzverlaufs im Allgemeinen variieren. So sind z.B. Schweizer Höhenangaben im System LN02 bei Basel ca. 32 cm und bei Schaffhausen ca. 36 cm höher als im deutschen System DHHN2016.
 

Anmerkungen zu ”Normalnull” (NN) und ”Normalhöhennull” (NHN) in Deutschland

Aus historischen Gründen kamen auch in Deutschland verschiedene Höhenarten (und Realisierungen von Höhensystemen) zum Einsatz. Hier im D-A-CH-Höhentransformationsdienst wurden diese veralteten Systeme bewusst weggelassen. Eine umfassende Übersicht geben Sacher und Liebsch (2018, Tab. 2.2, S. 23).

Der Begriff Normalnull (NN), der für die alten deutschen Höhensysteme vor 1992 (mit Ausnahme der DDR) verwendet wurde, bezieht sich nicht auf die Anwendung von Normalhöhen (tatsächlich handelte es sich um normal-orthometrische Höhen!) sondern auf die Definition des Nullniveaus, dem Normal Amsterdams Peil (NAP).

Im Gegensatz dazu wird die Nullniveaufläche der Normalhöhen seit 1992 (DHHN92, DHHN2016) als Normalhöhennull (NHN) bezeichnet. Sie wird durch Quasigeoidmodelle (DHHN92: GCG05/GCG2011, DHHN2016: GCG2016) realisiert.
 

Weiterführende Informationen / Literatur

DE – Deutschland

AT - Österreich

CH – Schweiz

 

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