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Sind die Bezugssysteme WGS84 und ETRS89 wirklich gleich?

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Berücksichtigung der Kontinentaldrift bei Transformationen von GPS-Koordinaten mit der Software TRANSDAT und GeoDLL


Bei Recherchen im Internet findet man oft die Information, das für GPS-Messungen verwendete Bezugssystem WGS84 und das europäische Bezugssystem ETRS89 seien nahezu identisch und Koordinatentransformationen zwischen den Bezugssystemen seien nicht notwendig. Tatsächlich unterscheiden sich die beiden Bezugssysteme in ihrer Lage gegenwärtig um mehr als einen halben Meter. Für Zwecke der Navigation und Geoinformationswirtschaft ergibt sich daraus auf Grund des geringen Genauigkeitsanspruchs kein Nachteil und auf eine Umrechnung zwischen den Bezugssystemen kann verzichtet werden. Für hochgenaue Vermessungsarbeiten im Rahmen des geodätischen Raumbezugs und des Liegenschaftskatasters muss dieser Unterschied jedoch rechnerisch berücksichtigt werden.

Bei Recherchen im Internet findet man oft die Information, das für GPS-Messungen verwendete Bezugssystem WGS84 und das europäische Bezugssystem ETRS89 seien nahezu identisch und Koordinatentransformationen zwischen den Bezugssystemen seien nicht notwendig. Tatsächlich unterscheiden sich die beiden Bezugssysteme in ihrer Lage gegenwärtig um mehr als einen halben Meter. Für Zwecke der Navigation und Geoinformationswirtschaft ergibt sich daraus auf Grund des geringen Genauigkeitsanspruchs kein Nachteil und auf eine Umrechnung zwischen den Bezugssystemen kann verzichtet werden. Für hochgenaue Vermessungsarbeiten im Rahmen des geodätischen Raumbezugs und des Liegenschaftskatasters muss dieser Unterschied jedoch rechnerisch berücksichtigt werden.

Hier sollen zwei Fragen geklärt werden:
1.Wie kommt es zu der Differenz zwischen den beiden Bezugssystemen?
2.Welche Möglichkeit gibt es, die Differenz rechnerisch auszugleichen?

Das für GPS-Messungen verwendete Bezugssystem WGS84 basiert auf dem weltumspannenden Internationalen Terrestrischen Referenzsystem ITRS, das fest am Massenschwerpunkt der Erde festgemacht ist. Infolge der Plattentektonik bewegt sich der eurasische Kontinent innerhalb des ITRS auf der Erdoberfläche langsam nach Nordosten.

Das ETRS89 ist ein geozentrisches Bezugssystem für Europa, das auf dem Zustand des Internationalen Terrestrischen Referenzsystem ITRS zum Zeitpunkt 1. Januar 1989 basiert. Da die eurasische Kontinentalplatte größtenteils in sich stabil ist, steht mit ETRS89 ein für Europa einheitliches und zeitunabhängiges Bezugssystem zur Verfügung. Die Beziehungen zwischen Punkten auf dem stabilen Teil der europäischen Platte bleiben damit im ETRS89 unverändert.

Seit dem Beginn des ETRS89 hat sich Im Laufe der Jahre eine Differenz von 50 bis 60 Zentimeter zwischen WGS84 und ETRS89 gebildet, die dynamisch um ca. 2,5 Zentimeter pro Jahr zunimmt. Je nach der Lage eines Punktes auf der eurasischen Platte variiert die Differenz, da neben der Verschiebung des Kontinents auch eine Verdrehung stattfindet.

Die GPS-Satelliten liefern Signale, mit denen Positionen weltweit auf etwa 10 Meter genau bestimmt werden können. Mit Hilfe von Satellitenpositionierdiensten wir z.B. SAPOS oder ASCOS, kann die Positionierungsgenauigkeit bis in den Zentimeterbereich gesteigert werden. Für die Transformation der GPS-Koordinaten vom WGS84 in das Bezugssystem ETRS89 sind also Transformationsparameter erforderlich, die eine so hohe Genauigkeit unterstützen. Zu diesem Zweck werden von Zeit zu Zeit hochgenaue Parametersätze als ITRS-Jahreslösungen bzw. WGS84-Epochen berechnet und veröffentlicht. GPS-Koordinaten im Bezugssystem WGS84 werden mit dem Parametersatz ihrer Epoche nach ETRS89 umgerechnet. Für eine genaue Berechnung muss man also die Epoche, d.h. das Jahr der Realisierung der GPS-Daten, kennen. Die Jahreslösungen sind mit den Jahreszahlen in der Form ITRS89 für das Jahr 1989 bis ITRS10 für das Jahr 2010 und fortlaufend bezeichnet.

Die neue Version des von KilletSoft entwickelten Transformationsprogramms TRANSDAT stellt ein Modul bereit, mit dem sehr genaue Koordinatentransformationen aus aktuellen GPS-Messungen mit Hilfe des für das Jahr 2010 gültigen Parametersatzes ITRS10 in das Bezugssystem ETRS89 durchgeführt werden können. Außerdem ermöglicht das Programm die Transformation von GPS-Koordinaten beliebiger älterer und auch zukünftiger Epochen in das Bezugssystem ETRS89. Die in TRANSDAT verfügbaren ITRS-Parametersätze werden dazu für die kommenden Jahre dynamisch fortgeführt. Zur Harmonisierung von GPS-Koordinaten ist zusätzlich die Transformation von einer WGS84-Epoche in eine andere möglich. Als Koordinatensysteme werden geographische Notationen und UTM-Koordinaten verwendet. Falls erforderlich, kann in einem zweiten Schritt die Transformation der ETRS89-Koordinaten in lokale Systeme wie z.B. Gauß-Krüger mit den Bezugssystemen DHDN, RD, PD und S42 durchgeführt werden.

Zum Einbinden der vom Programm TRANSDAT verwendeten geodätischen Berechnungen in eigene Programme steht die Dynamic Link Library GeoDLL zur Verfügung. Alle darin enthaltenen geodätischen Berechnungen basieren auf strenge Formeln, mit denen hochgenaue Ergebnisse erzielt werden können. GeoDLL enthält auch die Parametersätze der ITRS-Jahreslösungen und die erforderlichen hochgenauen Transformationsroutinen. Damit die geodätischen Funktionen auf beliebigen Plattformen implementiert werden können, gibt es die GeoDLL auch als C++ Quelltext.

Weiterführende Informationen und die Möglichkeit zum download von Testversionen des Programms TRANSDAT und der GeoDLL finden Sie auf der Internetseite http://www.killetsoft.de


Für den Inhalt der Pressemitteilung ist der Einsteller, Fred Killet, verantwortlich.

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