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Geodäsie SS 2023 Klassische geodätische Messverfahren - Höhenmessung durch Nivellement (1 D) Dr.-Ing. Michael Geist Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock  Anliegen Kennenlernen kla...

Geodäsie SS 2023 Klassische geodätische Messverfahren - Höhenmessung durch Nivellement (1 D) Dr.-Ing. Michael Geist Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock  Anliegen Kennenlernen klassischer geodätischer Messverfahren  Nivellement zur Höhenmessung als geodätische 1D-Messmethode Übersicht über die Gerätekomponenten Hinweise zum praktischen Messen Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 3  LAGE- UND HÖHENMESSUNG Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 4  Lage- und Höhenmessung Zur Ausmessung der Erdoberfläche legt man die Oberflächenpunkte im Grundriss durch ihre Lagekoordinaten und im Aufriss durch ihre Höhen fest. 6 7 10,62 10,72 11,32 5 3 10,45 10,33 4 10,34 Whs 2 10 1 Whs 9 10 9,47 8 9,40 9,01 9,08 Lage (2D) Lage plus Höhe (2D+H) © Resnik/Bill 2018 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 5  Höhendefinition „Relative Höhe“ objektbezogene Angabe des lokalen Höhenunterschiedes (z.B. Gebäudehöhe) „Absolute Höhe“ Abstand zu einer (physikalisch) definierten Bezugsfläche (z.B. Höhe über Meeresspiegel) © Resnik/Bill 2018 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 6  Messverfahren Höhenmessung ist die Messung des senkrechten Höhenunterschiedes von Punkten, die einen mehr oder weniger großen seitlichen Abstand aufweisen. Der senkrechte Höhenunterschied bezieht sich deshalb auf eine waagerechte Bezugsgerade oder -ebene. Verfahren zur Bestimmung von Höhenunterschieden zwischen zwei oder mehr Punkten:  geometrisches Nivellement,  hydrostatisches Nivellement,  trigonometrische Höhenmessung,  barometrische oder andere Höhenmessmethoden. Prinzip der Schlauchwaage © Noack 2019 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 7  NIVELLEMENT Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 8  Instrumentenkunde Libellennivellier Prinzipieller Aufbau © Korth 2011 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 9  Instrumentenkunde Automatisches Nivellier Automatisches Nivellier horizontiert dessen Ziellinie durch einen Neigungskompensator selbstständig, nachdem es durch Einspielen einer Dosenlibelle vorhorizontiert worden ist. Dosenlibelle Kompensator 1,013 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 10  Instrumentenkunde Digitales Nivellier In den Strahlengang der Digitalnivelliere sind einige optoelektronische Elemente integriert, mit denen das Bild einer Nivellierlatte in der Bildebene des Fernrohrs als analoges Signal erfasst werden kann. CCD-Zeile 1,013 Display Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 11  Instrumentenkunde Achsensystem der Libellennivelliere Nivelliere müssen hohen Anforderungen gerecht werden. Im Wesentlichen geht es dabei darum, bestimmte Achsen in den Geräten zu realisieren, die in definierten Bedingungen zueinander stehen müssen. V V Achsen: L L horizontaler Z-Z - Zielachse Zielstrahl Z Z V-V - Vertikal- oder Stehachse L-L - Libellenachse L L Achsbedingungen: L-L ⊥ V-V V Z-Z || L-L V In einem Kompensatornivellier wird die Horizontierung der Zielachse automatisch realisiert. Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 12  Instrumentenkunde Anzielung und Ablesung beim Nivelliergerät Vor der Anzielung muss der Beobachter das Fernrohr des Nivelliers auf sein © https://messprofiservice.de/ Auge und den Zielpunkt scharf einstellen. Okularoptik Fokussierschraube Das Strichkreuz wird durch Der Gegenstand (Zielpunkt) wird durch die Okularoptik scharf eingestellt die Fokussierschraube scharf eingestellt Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 13  Instrumentenkunde Einfluss des dejustierten Zielstrahls Wenn die Zielachse eines Nivelliergerät Nivellierlatte Nivellierinstrumentes trotz einspielender Libelle bzw. automatischer Einstellung durch den Kompensator gegen die Libellenachse α Horizontale um einen Winkel geneigt ist, c weist das Instrument einen dejustierten Zielstrahl auf. S c ≈ S·αrad Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 14  Nivellieren aus der Mitte Wenn die Zielweiten für Rückblick und Vorblick gleich sind, können auch mit einem dejustiertem Zielstrahl richtige Höhenunterschiede gemessen cr α α cv werden. r v ∆h Sr Sv Sr = Sv ⇒ cr = cv Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 15  Prüfen eines Nivelliers einfaches Prüfverfahren: Prüfung "aus der Mitte und von einem Ende" Messung aus der Mitte Messung von einem Ende α α c c α 2c ∆h ∆h‘ S S 2S Aus der Mitte wird der von systematischen Dagegen erhält man bei der Messung Abweichungen freie Höhenunterschied ∆h von einem Ende einen verfälschten ermittelt. Höhenunterschied ∆h‘. Die Abweichung c = (∆h - ∆h‘)/2 muss mit den Toleranzen verglichen und falls erforderlich durch Justierung beseitigt werden. Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 16  Ausrüstung für geometrisches Nivellement Lattenrichter Nivellier Nivellierlatte Lattenuntersatz Nivellierstativ Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 17  Messgeräte für einfache Höhenübertragung Rotationslaser Blockschaltbild des Rotationslaser Detektor Pentagon- prisma Rotationslaser Objektiv Laser Zwischen- linse Umlenk- © https://messprofiservice.de/ prisma Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 18  Messgeräte für einfache Höhenübertragung Rotationslaser Typische Anwendungen  Garten- und Landschaftsbau (GaLa-Bau)  Landwirtschaft  Straßenbau  Hoch- und Tiefbau © Leica 2013  Innenausbau  Fluchtungsarbeiten © Topcon 2008 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 19  GEOMETRISCHES NIVELLEMENT - MESS- UND AUSWERTEPRINZIP Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 20  Grundprinzip des geometrischen Nivellements Als geometrisches Nivellement Nivellierlatte Nivellierlatte bezeichnet man das Messen von Höhenunterschieden ∆h mit Hilfe eines horizontalen Zielstrahles, wobei an Nivellier lotrecht gehaltenen Nivellierlatten die vertikalen Abstände abgelesen werden. Rückblick Vorblick v r ∆h ∆h = r - v Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 21  Liniennivellement Ist der Höhenunterschied bzw. Abstand zwischen den Punkten zu groß oder besteht keine direkte Sichtverbindung, so können Höhenmessungen entlang eines beliebig gewählten Weges mehrfach aneinander gehängt werden. W2 W3 W1 HP B ∆h2 ∆h3 HP A ∆hi ∆h1 ∆h ∆h = Σ∆hi Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 22  ∆h1 ∆hi ∆h2 ∆h3 Auswertung des Liniennivellements HP 1 W1 W2 W3 HP 2 Datum : 16.04.98 Instr.: Ni 025 526486 Nr.: Beobachter: Resnik Protokolleur: Ablesung Höhen- Punkt unterschied Höhe r z v ∆h Nr. Lagebeschreibung 1 2 3 4 5 6 7 0 622 63 108 HP 1 1 914 1 432 −0 810 −1 62 297 W1 2 733 1 941 −0 027 62 270 W2 0 935 2 416 0 317 −1 62 586 W3 1 217 −0 282 62 304 HP 2 6 204 7 006 −0 802 −0 804 − 0 802 d = − 0,804 − 0,802 = − 2mm Höhenmessung © 2021 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 23  GEOMETRISCHES NIVELLEMENT - VARIANTEN Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 24  Baubegleitende Höhenübertragung Spezielle baubegleitende Varianten des geometrischen Nivellements sind Messungen in die folgenden Etagen über das Treppenhaus, über Schachtöffnungen oder hinauf an einer Fensterfront. © Noack 2019 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 25  Flächennivellement Anwendung zur Herstellung von Lageplänen mit Höhenlinien oder zur Massenberechnung bei den flächenhaften Bauwerken Höhenliniendarstellung a b c d e f g h 1 2 a bc de f g h 1 3 2 3 Parkplatz 4 4 5 6 5 7 8 6 7 Projekt Absteckung und Nivellement 8 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 26  Rasteraufnahme Von den ausgewählten Standpunkten im Gelände aus werden die einzelnen Gitterpunkte in der Regel als Zwischenblicke aufgenommen. W2 W1 a b c d 1 W1 MB 2 MB 1 MB 2 2 W2 MB 1 3 4 Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 27  Längs- und Querprofilaufnahme Anwendung zur Trassierung langgestreckter Verkehrswege und Aufmessung von Bauwerken wie Straßen-, Eisenbahn- und Kanalbauwerke. 0+25 0+00 Aufnahme von Querprofilen senkrecht zur Trasse als Zwischenblicke, zur Projekt Absteckung und Nivellement Bestimmung der Geländeverhältnisse Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 28  Profilaufnahme zur Erstellung von Planungsunterlagen Rundkopfnagel Trassenlänge in Hektometer (hm) in Kilometer (km) 1 - 2 mm 25.00 m 0+25 0+025 Nummernpfahl 376.45 m 3+76.45 0+376.45 Grundpfahl 1236.27 m 12+36.27 1+236.27 Längsprofil Querprofil 0+75 Geländehöhen Geländehöhen 5,34 4,75 4,18 5,15 4,88 4,75 5,34 3,16 3,98 5,18 4,78 Bezugslinie 5,01 0+25 Bezugslinie 0,00 m ü. NN 0,00 m ü. NN 0+00 Stationierung 0+00 0+25 0+50 0+75 1+00 1+25 1+50 -10,0 -5,0 0 5,0 10,0 Stationierung Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 29  Selbststudium Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 37  Quellen Resnik/Bill (2018): Höhenmessung: Kapitel 2.4 Instrumentenkunde Kapitel 3.2 Messung und Auswertung Prinzip des geometrischen Nivellements (Vermessung für Anfänger) - YouTube Geodäsie SS 2023 © UNIVERSITÄT ROSTOCK | Geodäsie und Geoinformatik | Dr.-Ing. Michael Geist 38