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Leistung ETRS89 / Raumbezugswechsel - aktuelle Situation

Überführung der Daten des Liegenschaftskatasters in das Bezugssystem ETRS89

  1. Einführung
  2. Aufbau Stütz- und Anschlusspunktfeld
  3. Lagebezugswechsel in Bodenbewegungsgebieten

 

1. Einführung

Im Kreis Recklinghausen, mit einer Fläche von 760 km2 und 206 km Kreisgebietsgrenze, leben ca. 615.000 Einwohner. Die Nachweise des Liegenschaftskatasters sind geprägt durch den Einfluss von starken Bodenbewegungen. Obwohl wegen des Rückgangs des Bergbaus weniger "aktive" Gebiete mit Bodenbewegungen vorliegen, ist das Katasterzahlenwerk aufgrund der historischen Entwicklungen überwiegend mit großen Spannungen behaftet (vgl. Abb. 1). Auch in Gebieten in denen die Bodenbewegungen bereits seit längerer Zeit zur Ruhe gekommen sind, ist die Eingliederung neuer Fortführungsvermessungen nur durch eine streng nachbarschaftliche Verteilung der auftretenden Spannungen möglich. Die absolute Katasterqualität soll in diesen Gebieten durch den Lagebezugswechsel nachhaltig verbessert werden. Im Abschlussbericht zur Nutzung des ALKIS®-Datenmodells wird aus Sicht der Versorgungswirtschaft (AG Netzbetreiber) eine durchgängig hohe Qualität der Geobasisdaten gefordert. Kurzfristig kann das aber für große Teile des Kreises nicht geleistet werden. Daher ist die Ausgangssituation sowohl bei der Migration nach ALKIS®, wie auch beim Lagebezugswechsel nach ETRS89, zugrunde zu legen. Aus diesem Grund hat sich das Katasteramt des Kreises Recklinghausen in der Vergangenheit u. a. im Rahmen einer Diplomarbeit und weiteren Untersuchungen mit möglichen Überführungsstrategien beschäftigt. Ziel ist es einen schnellen Umstieg auf ALKIS® und auf ETRS89 durchzuführen, ohne die vorhandenen geometrischen Bedingungen und Nachbarschaftsgenauigkeiten zu zerstören.

Abb.1: Kreisgebiet Recklinghausen - 87% des Katasternachweises sind durch Bodenbewegungen beeinflusst (grau markiert), max. Restklaffen 3,2 m

 

2. Aufbau Stütz- und Anschlusspunktfeld

Die wirtschaftlichste Variante zur Überführung der Nachweise in das Lagebezugssystem ETRS89 ist die massenhafte Transformation der Daten. Der Stützpunktplan liegt flächendeckend für den Kreis Recklinghausen vor und wird kontinuierlich fortgeführt. Die ca. 6.000 Stützpunkte erhalten einheitlich die Lagegenauigkeit 1 in bodenbewegungsfreien Gebieten und die Lagegenauigkeit 2 in Gebieten mit Bodenbewegung. Die Stützpunktdichte beträgt 6 bis 8 AP (1) je Kilometerquadrat. Folgende Kriterien wurden für die Eignung als Stützpunkt gewählt:

  • Die Stützpunkte müssen eine Verbindung zu Grenzpunkten des Katasters haben.
  • Die Überprüfung der Lageidentität muss ohne große Aufwende möglich sein.
  • Die Stützpunkte müssen für SAPOS Beobachtungen geeignet sein.

Da bei AP (1) eine einfache Überprüfung der Lageidentität durch AP-Karten möglich ist und mehrfache Verbindungen zu Katasterpunkten bestehen, werden diese als Stützpunkte verwendet. Zur Bestimmung von ETRS89-Koordinaten kann SAPOS genutzt werden oder der Anschluss erfolgt an ein ETRS89-Anschlusspunktfeld. Dieses Anschlusspunktfeld sollte nicht in aktiven Bodenbewegungsgebieten aufgebaut werden. Die zeitlich variable Verschiebung der Anschlusspunkte würde sich auf angeschlossene Fortführungsvermessungen übertragen und zu Fehlinterpretationen der Lagegenauigkeiten führen. Ein wesentlicher Vorteil von SAPOS ist es, dass unabhängig von lokalen Bodenbewegungen Koordinaten bestimmt werden können. Diese unbeeinflussten Ergebnisse sollten daher in Zukunft nicht mehr nachbarschaftlich eingepasst, sondern mit ihrer absolut richtigen Lage übernommen werden.

 

3. Lagebezugswechsel in Bodenbewegungsgebieten

Beim Lagebezugswechsel muss zwischen der Überführung von Vermessungskoordinaten und der von Präsentationskoordinaten unterschieden werden. Beim Kreis Recklinghausen werden der Punkt- und der Grundrissnachweis nicht integriert geführt. Durch organisatorische Maßnahmen wird jedoch sichergestellt, dass beide Datenbanken übereinstimmen. Ein Mehrfachnachweis von digitalisierten und berechneten Punktlagen liegt nicht vor. Dadurch kann eine hohe Nachbarschaftsgenauigkeit und die langfristige Einhaltung von geometrischen Bedingungen sichergestellt werden.

Der Datenbestand des Kreises Recklinghausen besteht aus:

  • ca. 1 % Koordinatenkataster (hohe Lagegenauigkeit; LGA 1)
  • ca. 80 % Vermessungs- bzw. Gebrauchskoordinaten repräsentieren geometrische Bedingungen und Nachbarschaften (mittlere oder unzureichende Lagegenauigkeit; LGA 2/3)
  • ca. 19 % Präsentationskoordinaten (graphische Lagegenauigkeit; LGA 7/8/9)

Mit der Überführung des Punktnachweises kann bereits vor Einführung von ALKIS® begonnen werden, da die Punktdatei lediglich zusätzliche Lageaggregate erhält. Die Migration als weitere Instanz der Objektart AX_PunktortAU ist gewährleistet. Diese Instanzen sind vor Umstellung der übrigen Objektarten nicht Liegenschaftskartenrelevant. In bodenbewegungsfreien Gebieten kann eine Zuordnung homogener Gebiete durch die Sichtung der Vermessungsunterlagen erfolgen. Da in Bodenbewegungsgebieten diese Unterlagen nur die Situation innerhalb eines Zeitintervalls abbilden, wurde hiervon abgesehen. Zudem führt eine manuelle Einteilung der Transformationsmodelle in "Waben" mit homogenen Spannungen zu einem nicht akzeptablen Aufwand. 
 

Abb. 2:Inhomogene Verteilung von Restklaffen im Kreis Recklinghausen; Transformationsgebiet ca. 3 x 3 km; Klaffen max. 1,1 m; Ø 0,8 m

Die Daten des Liegenschaftskatasters sind so zu transformieren, dass die bestehenden Genauigkeiten und Qualitäten erhalten bleiben. Zur Beurteilung der erreichten Qualitäten nach dem Lagebezugswechsel ist zunächst zwischen relativer (innerer) und absoluter (äußerer) Genauigkeit zu unterscheiden. Der Erhalt von Nachbarschaftsbeziehungen, wie beispielsweise die Geradlinigkeit, wird durch die relative Genauigkeit beschrieben. Inwieweit die Nachbarschaftsbeziehungen durch eine Transformation mit anschließender Restklaffenverteilung durch die Natural-Neighbour-Interpolation erhalten bleiben, untersuchten wir mit dem Programmsystem KafPlot Plus der Firma CeoCalc. Vor und nach der Transformation wurden durch das Programm KafPlot massenhaft geometrische Bedingungen in den edbs-Dateien erschnüffelt. Vor allem in sehr inhomogenen Gebieten erfolgten darüber hinaus manuelle Untersuchungen. Zusammenfassend ist festzustellen, dass nach dem Lagebezugswechsel die relativen Genauigkeiten erhalten bleiben. 

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Darüber hinaus ist die korrekte absolute Lagerung der Daten sehr wichtig. Aus Gründen der Nachhaltigkeit ist es erforderlich in extremen Bodenbewegungsgebieten die Stützpunktdichte zu erhöhen um die absolute Lagerung soweit zu verbessern, dass anschließend bei der alltäglichen Fortführung kein unverhältnismäßig hoher Aufwand entsteht. Der Nachweis des Liegenschaftskatasters im ETRS89 sollte möglichst der örtlich gemessenen Koordinate entsprechen. Es wird angestrebt den bestehenden Nachweis nur im Einzelfall an die neuen Vermessungen anzupassen (Homogenisierung). Insgesamt stehen ca. 50.000 Stützpunkte zur Verfügung. Die zu erwartende Genauigkeit der absoluten Lagerung haben wir durch einen Soll-Istvergleich ermittelt. Wahllos wurden 3000 Stützpunkte nicht genutzt, sondern als Neupunkte transformiert. Anschließend konnten die transformierten Koordinaten den tatsächlich gemessenen gegenübergestellt werden.

Die Lageabweichung zwischen transformierter und tatsächlich gemessener ETRS 89-Koordinate ist bei 87% der Punkte geringer als 5 cm. Nach erfolgtem Lagebezugswechsel können 94 % aller Vermessungspunkte mit der transformierten Koordinate (Spatenbreite < 10 cm) aufgesucht werden.

Abb. 3:  Ermittlung der absoluten Lageabweichungen im Kreisgebiet durch einen Soll - Istvergleich
Grafik der absoluten Lageabweichung

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