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LEICHTWEIS INSTITUT FÜR WASSERBAU<br />

ABT. HYDROLOGIE, WASSERWIRTSCHAFT UND GEWÄSSERSCHUTZ<br />

BACHELOR GEOÖKOLOGIE SS 2011<br />

PROF. DR. HANS MATTHIAS SCHÖNIGER<br />

INSTITUT FÜR GEODÄSIE & PHOTOGRAMMETRIE<br />

DR.-ING. B. RIEDEL<br />

_________________________________________________________________________________<br />

TF 3 GEOÖKOLOGISCHE FELDMETHODEN:<br />

GEODÄTISCHE METHODEN<br />

Geländetag: 03.06. 2011, 7:30 Uhr<br />

Treffpunkt: Lk19c.5 (Vorbesprechnung)<br />

Mitzubringen: DIN A4 Schreibunterlage, festes Schuhwerk, Bleistift, Taschenrechner, Lineal, Geo-Dreieck<br />

Übung: Topographische Vermessung<br />

Themen:<br />

Freie Stationierung - Tachymetrische Geländeaufnahme – Koordinatenberechnung -<br />

Planerstellung<br />

Ziel der topographischen Vermessung (Geländeaufnahme) ist die Herstellung und<br />

Fortführung topographischer Karten. Die Informationen in den Karten gliedern sich in<br />

Lageinformationen (Straßen, Häuser, Gewässer, ....) und Höheninformationen<br />

(Punkthöhen, Höhenlinien, Böschungen, ...), sowie verschiedenen thematischen<br />

Informationen.<br />

Die geometrische Erfassung der Erdoberfläche, ihrer Veränderungen, sowie die Erfassung<br />

des Raumbezuges von Objekten auf der Erdoberfläche ist eine wesentliche Aufgabe der<br />

Geodäsie. Der Raumbezug für die zu erfassenden Objekte wird im allgemeinen durch<br />

einen übergeordneten Koordinatenrahmen, i.d.R. dem Landeskoordinatensystem (GK-<br />

oder UTM-Koordinatensystem) für die Lage und einem amtlichen Höhensystem<br />

(normalorthometrischen Höhen oder NormalHöhen), für ein Gebiet realisiert.<br />

Die Ausgangsbasis für einfache, kleinräumige topographische Vermessungen<br />

(Tachymeteraufnahmen) ist das Arbeiten in einem Koordinatenrahmen der durch amtliche<br />

Lagefestpunkte realisiert ist. Die Höhenfestlegung erfolgt über den Anschluß an amtliche<br />

Höhenpunkte. Die Erfassung der Topographie erfolgt dreidimensional mit Hilfe eines<br />

Tachymeters, das aus einem Zielfernrohr, einer horizontalen Richtungsmesseinheit, einer<br />

vertikalen Winkelmesseinheit und einem elektro-optischen Streckenmessgerät besteht.<br />

Die Beobachtungselemente eines Tachymeters sind somit horizontale Richtung (r,Hz),<br />

Vertikalwinkel (z,V) und die Schrägstrecke (s, D).


Aufgabenstellung:<br />

Im Rahmen dieser Übung soll für das Übungsgelände Nussberg am Franzschen Feld in<br />

Braunschweig ein Höhenlinienplan mit dem Wegenetz erstellt werden.<br />

Hierzu muß eine Freie Stationierung (in blau) mit Höhenübertragung zur Einbindung in das<br />

Landessystem (Punkte un rot) gemessen werden. Als Anschlüsse an das Landessystem<br />

dienen die Koordinatenmäßig bekannten, gemäß Koordinatenverzeichnis.<br />

Von diesem Standpunkt werden die topographischen Punkte mittels dreidimensionaler<br />

Tachymetrie (in grau) erfaßt.<br />

803<br />

901<br />

951<br />

FS<br />

817<br />

802<br />

950<br />

805


Gebiets- und Koordinatenübersicht des Franzschen Feldes


Freie Stationierung mit Höhenübertragung<br />

Nach dem Aufstellen des Statives, dem Zentrieren und Horizontieren des Tachymeters<br />

über einem Lagebezugspunkt (AP oder TP) mit bekannten Koordinaten und dem Messen<br />

der Instrumentenhöhe erfolgt die eigentliche Stationierung (Koordinierung und Teilkreis-<br />

Orientierung) durch Anschlussmessung an die benachbarten Festpunkte oder alternativ<br />

durch eine Freie Stationierung.


Mit Hilfe der Freien Stationierung ist man in der Lage sich dreidimensional in ein<br />

bestehendes Lage- und Höhenfestpunktfeld einzuhängen. Es sind 3, mindestens jedoch 2,<br />

Anschlusspunkte anzumessen, siehe hierzu das nachstehende Feldbuch. Vor dem Abbau<br />

ist zur Kontrolle nochmals ein Festpunkt anzuzielen. Für jeden freigewählten Standpunkt<br />

ist eine neue Punktnummer zu vergeben.<br />

Hoch<br />

Bestimmung der 3D-Koordinaten der Freien Stationierung<br />

Höhe des Standpunktes der Freien Stationierung<br />

Die Höhe des Standpunktes der Freien Stationierung wird durch trigonometrische<br />

Höhenübertragung bestimmt. Die Standpunkthöhe wird durch die gemessenen Zenitwinkel<br />

und Strecken zu den Anschlusspunkten abgeleitet. Bei i = 1, 2, 3 Anschlusspunkten<br />

ergeben sich die Höhenbestimmungen nach folgender Formel:<br />

�hiG<br />

HS,i<br />

x<br />

P 1<br />

= si * cos zi + i - ti<br />

= Hi + �hiG<br />

r s<br />

1,<br />

1<br />

P<br />

N<br />

Die Einzelbestimmungen werden zur Standpunkthöhe Hs = 1/n * ∑HS,i gemittelt.<br />

Lagekoordinaten des Standpunktes<br />

Die Lagekoordinaten der Freien Stationierung werden durch eine<br />

Koordinatentransformation über 2 identische Punkt (Festpunkt 1 und 2). Durch das<br />

Anzielen von 3 Festpunkten hat man die Möglichkeit die Berechnung des Standpunktes zu<br />

kontrollieren. Daher ist es notwendig noch eine zweite Berechnung über die<br />

Festpunktkombination 2 und 3 oder 1 und 3 durchzuführen. Die Differenzen in der<br />

Berechnung der X- und Y-Koordinaten sollte 10 cm nicht überschreiten, ansonsten muss<br />

noch die dritte Kombination berechnet und verglichen werden.<br />

Hierbei bildet das Tachymeter den Ursprung des lokalen Koordinatensystems, siehe obige<br />

Skizze.<br />

y<br />

r ,<br />

s<br />

2 2<br />

r s 3<br />

, 3<br />

P<br />

2<br />

P 3<br />

Rechts


Freie Stationierung<br />

Beobachter: ...........................<br />

Feldbuch: ..............................<br />

Gruppe: ..................................<br />

Ort:...................................................<br />

Instr.: ..................<br />

Nr.: .............<br />

Wetter:................. Datum:..............<br />

Neupunkt : Bitte Zielpunkt 1, 2, 3 in die Skizze eintragen<br />

Richtungsmessung<br />

Zielpunkt<br />

1=<br />

2=<br />

3=<br />

1=<br />

2=<br />

3=<br />

Horizontalrichtung<br />

Lage 1<br />

Zenitwinkelmessung<br />

Zielpunkt<br />

i t<br />

1=<br />

2=<br />

3=<br />

1=<br />

2=<br />

3=<br />

Horizontalrichtung<br />

Lage 2<br />

Zenitwinkel<br />

Lage 1<br />

Lage 1: 0 gon < z < 200 gon<br />

Lage 2: 200 gon < z < 400 gon<br />

Streckenmessung<br />

Zielpunkt Schrägstrecke s<br />

Messung 1,2<br />

1=<br />

2=<br />

3=<br />

Zenitwinkel<br />

Lage 2<br />

Lage 1<br />

reduziert<br />

Mittel aus 1 u. 2 Horizontalstr.<br />

sh = s·sin z<br />

� =<br />

Lage 1 + 2<br />

Lage 2<br />

reduziert<br />

c =<br />

�h = s * cos z<br />

N<br />

400 � �<br />

2<br />

i - t<br />

N ......<br />

Mittel<br />

Lage 1 + Lage 2<br />

z =<br />

Lage 1 + c<br />

�hG���<br />

�h +i-t


Tachymeteraufnahme<br />

Auswahl der Tachymeterstandpunkte<br />

Für die vollständige Erfassung des Geländes sind mehrere Tachymeterstandpunkte nötig.<br />

Als Standpunkte können bestehende vermarkte Festpunkte (TP’s oder APs) genutzt<br />

werden oder mittels Freier Stationierung temporäre Festpunkte geschaffen werden, von<br />

denen aus die Tachmeterbeobachtungen durchgeführt werden.<br />

Erfassung der Geländepunkte<br />

Die aufzunehmenden Geländepunkte werden mit dem Prismenstab aufgehalten und<br />

angemessen. Die drei Messgrößen zu einem Geländepunkt, nämlich Richtung, Zenitwinkel<br />

und Schrägstrecke, werden zusammen mit der aktuellen Prismenstabhöhe in das<br />

Feldbuch eingetragen und in die ggf. in einer Feldkartierung maßstabs ähnlich kartiert.<br />

Jeder Geländepunkt erhält dabei eine eigene Punktnummer, die in der Feldkartierung und<br />

dem Feldbuch geführt wird. Kartiert wird im Maßstab 1 : 500 mittels Geodreieck und<br />

Gonscheibe. In der Kartierung wird sofort mit dargestellt, welche Bedeutung (Wegerand,<br />

Baum, Böschungskante etc.) der Punkt hat.<br />

Geländeskizze:


Tachymeteraufnahme<br />

Gruppe:<br />

Beobachter: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Feldbuch: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Standpunkt<br />

i<br />

Zielpunkt<br />

t<br />

Horizontalrichtung<br />

r<br />

Institut für Geodäsie und Photogrammetrie<br />

Technische Universität Braunschweig<br />

Univ.- Prof. Dr.-Ing. habil. W. Niemeier<br />

Ort: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Instr.: . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Zenitwinkel<br />

z<br />

Nr.: . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Schrägstrecke<br />

s<br />

Datum: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Wetter: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Punktbeschreibung<br />

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . Anschlusspunkt<br />

. . , . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . .<br />

. . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . Abschlusspunkt, Kontrolle


1) Freie Stationierung<br />

AUSWERTUNG<br />

Berechnung der Standortkoordinaten über eine Ähnlichkeitstransformation


Für diese Berechnung werden nur die Horizontalstrecken sh aus dem Feldbuch<br />

benützt. Der Winkel � ist die Differenz zweier gemittelter Horizontalrichtungen.<br />

2) Höhe des Standpunktes der Freien Stationierung<br />

Die Höhe des Standpunktes der Freien Stationierung wird durch trigonometrische<br />

Höhenübertragung bestimmt. Die Standpunkthöhe wird durch die gemessenen Zenitwinkel<br />

und Strecken zu den Anschlusspunkten abgeleitet. Bei i = 1, 2, 3 Anschlusspunkten<br />

ergeben sich die Höhenbestimmungen nach folgender Formel:<br />

�hiG<br />

HFS,i<br />

= si * cos zi + i - ti<br />

= Hi + �hiG<br />

Die Einzelbestimmungen werden zur Standpunkthöhe HFS = 1/n * ∑HFS,i gemittelt.


3) Auswertung der Tachmeteraufnahme<br />

Aufbereitung der Meßwerte<br />

Alle gemessenen Schrägstrecken s’i werden mit den gemessenen Zenitwinkeln zi<br />

zu den Horizontalstrecken shi = s’i · sin zi reduziert.<br />

Höhen der Geländepunkte<br />

Die Höhen der Geländepunkte werden durch die trigonometrische<br />

Höhenübertragung bestimmt. Ausgehend von der Höhe des vermarkten<br />

Standpunktes der Freien Stationierung HFS wird die Höhe des einzelnen<br />

Geländepunktes Hg wie folgt bestimmt.<br />

Hg = HFS + �hg = HFS + s’i *cos zi +i -t<br />

Lagekoordinaten der Geländepunkte<br />

Die Lagekoordinaten der Geländepunkte werden mittels der Koordinatenberechnung<br />

aus Polarelementen bestimmt.<br />

Berechnung des Richtungswinkels tFS TP im Standpunkt FS bzgl. eines Festpunktes<br />

TP:<br />

t<br />

TP<br />

FS<br />

YTP<br />

- YFS<br />

� arctan<br />

XTP � XFS<br />

, Quadranten beachten<br />

Umrechnung der gemessenen Schrägstrecken si in Horizontalstrecken sh:<br />

sh = si * sin zi<br />

Umrechnung von Polarelementen in kartesische Koordinaten:<br />

Xg = XFS + �X = XFS+ sh *cos ( tFS TP + (rp-rTP))<br />

Yg = YFS + �Y = YFS+ sh *sin ( tFS TP + (rp-rTP))


Berechnung von Strecke und Richtungswinkel aus Koordinaten<br />

Koordinatenberechung aus Polarelementen


4) Anmerkungen zur häuslichen Ausarbeitung<br />

� Es ist eine Rahmenkarte im Maßstab 1:1000 („1mm auf der Karte entspricht 1m in der Natur“)<br />

mit Höhenlinien zu erstellen.<br />

� Für Gestaltung der Kartierung ist die DIN 18702 „Zeichen für Vermessungsrisse, großmaßstäbige<br />

Karten und Pläne“ anzuwenden.<br />

� Die Kartierung trägt keinen Nordpfeil. Die Nordrichtung ist aus dem Koordinatenrahmen<br />

ersichtlich.<br />

� Höhenlinien werden nicht über Wege hinweg interpoliert, weil der Weg i.d.R. eine Querneigung<br />

aufweist, die nicht der Neigung des umliegenden Geländes entspricht.<br />

� Einige wenige Höhenzahlen werden ohne Einheit in die Linie mit dem Fuß zum Tal<br />

geschrieben.<br />

� Wenn unterschiedliche Signaturen für die Meter-, Halb-Meter- und Viertel-Meter-Linien benutzt<br />

werden, ist es ausreichend, die Meter-Linien zu beschriften.<br />

� Geländepunkte werden nicht beschriftet.<br />

Oder automatische Generierung eines Höhenplanes über das Einspielen<br />

der 3D-Koordinaten in ARCGIS<br />

Kartierung:<br />

38500<br />

38600<br />

38700<br />

27900 27900<br />

27800<br />

27700<br />

27600<br />

27800<br />

27700<br />

27600<br />

HVÜ-Übung 4 Tachymeteraufnahme<br />

Schönhagen im Juli 1999<br />

Gruppe 3 stud.-ing. Bernd Mustermann<br />

Maßstab 1:1000<br />

27500 27500<br />

38500<br />

38600 38700


Höhenlinieninterpolation<br />

Lineare Höhenlinieninterpolation zwischen zwei Geländepunkten, entnommen Kahmen (1993): Vermessungskunde,<br />

18. Auflage.<br />

Anmerkung: Die Strecke 28,3 im Grundriß entspricht dem horizontalen Abstand zweier Punkte aus<br />

Koordinaten berechnet..


Koordinatensysteme in der Ebene<br />

Die Lage eines Punktes in der Ebene kann entweder in einem<br />

polaren Koordinatensystem oder in einem kartesischen<br />

Koordinatensystem eindeutig festgelegt werden.<br />

Polare Koordinaten (s, (s �) �)<br />

X<br />

0<br />

�<br />

s<br />

Richtungswinkel t AB - der rechtsläufig gezählte<br />

Winkel zwischen der Abszissenachse<br />

eines geodätischen Koordinatensystems<br />

bzw. einer Parallelen zu dieser<br />

und der Richtung zu einem Ziel.<br />

P<br />

Kartesische Koordinaten (x (x, y)<br />

X<br />

P<br />

x<br />

0<br />

X<br />

0<br />

y<br />

t AB<br />

A<br />

B<br />

aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

Y<br />

Y<br />

1


Rechtwinklige und polare Koordinaten<br />

Polare und rechtwinklige Koordinaten können problemlos unter<br />

Nutzung trigonometrischer Beziehungen ineinander überführt<br />

werden.<br />

Erste Grundaufgabe<br />

Gegeben: t 12 und s 12<br />

Gesucht: �x 12 und �y 12<br />

Lösung: �y 12 = S 12 sin t 12<br />

�x 12 = S 12 cos t 12<br />

Zweite Grundaufgabe<br />

Gegeben: g �x 12 und �yy 12<br />

Gesucht: t12 und s12 Lösung:<br />

?<br />

20 m<br />

x<br />

2 2<br />

s12 = �y12 + �x12 �y 12<br />

t 12 = arctan ( )<br />

�x 12<br />

x<br />

x 2<br />

x 1<br />

x<br />

x 2<br />

x 1<br />

�x12 t12 y 1<br />

P 1<br />

�x12 t12 y 1<br />

P 1<br />

�y 12<br />

s 12<br />

�y 12<br />

Erste Grundaufgabe - Zahlenbeispiel<br />

20 m<br />

60 gon<br />

1<br />

Lösung: (klicken um Lösungsschritte anzuzeigen)<br />

�y12 = S12 sin t12 = 100·sin(60) = 80,90 m<br />

�x12 = S12 cos t12 = 100·cos(60) = 58,78 m<br />

y2 = y1 + �y12 = 100,90 m<br />

x2 = x1 + �x12 = 78,78 m<br />

?<br />

2<br />

y<br />

s 12<br />

P 2<br />

y 2<br />

y 2<br />

P 2<br />

aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

Gegeben: g t 12 und s 12<br />

x1 und y1 Gesucht: �x12 und �y12 x2 und y2 aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

y<br />

y<br />

2


Richtungsquadranten<br />

Da die Arctan - Funktion nur im ersten Quadrant (0 - 100 gon)<br />

eindeutig ist, müssen die Richtungwinkel in den restlichen<br />

Bereichen des Vollkreises unter Zuhilfenahme weiterer<br />

Parameter bestimmt werden.<br />

t12 = 400gon �y12 + arctan ( )<br />

�x12 IV<br />

�y = –<br />

�x = +<br />

III<br />

�y = –<br />

�x = –<br />

t12 = 200gon �y12 + arctan ( )<br />

�x12 50 m<br />

20 m<br />

x<br />

Lösung:<br />

x<br />

I<br />

�y = +<br />

�x = +<br />

�y12 t12 = arctan ( )<br />

�x12 y<br />

II<br />

�y = +<br />

�x = –<br />

t12 = 200gon �y12 + arctan ( )<br />

�x12 Zweite Grundaufgabe - Zahlenbeispiel<br />

1<br />

20 m<br />

?<br />

60 m<br />

(klicken um Lösungsschritte anzuzeigen)<br />

2<br />

y<br />

aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

Gegeben: x1 und y1 x x2 und y 2<br />

Gesucht: t12 und s12 s12 = �y12 + �x12 = (60 - 20) 2 + (20 - 50) 2 2 2<br />

= 50 m<br />

�y = + �x = – 2. Quadrant<br />

t12 = 200gon �y12 + arctan ( ) = 200 - 59,033 = 140,967 gon<br />

�x12 aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

3


Ähnlichkeitstransformation<br />

Gegeben: Koordinaten der Punkte A, E, P ... im Quellsystem<br />

Koordinaten der Punkte A, E im Zielsystem<br />

Gesucht: Koordinaten der Punkte P ... im Zielsystem<br />

Quellsystem<br />

Zielsystem<br />

x q<br />

A<br />

tAE sAE E<br />

y q<br />

2<br />

sAE = (�xAE + �yAE )<br />

�yAE tAE = arctan( )<br />

�xAE 2<br />

T AE<br />

A<br />

S AE<br />

E<br />

S AE = (�X AE + �Y AE )<br />

T AE = arctan( )<br />

Ähnlichkeitstransformation<br />

xq Ablauf<br />

1. Berechne den Maßstabfaktor m = S AE / s AE<br />

2. Berechne den Drehwinkel � = T AE - t AE<br />

3. Berechne die Transformationskonstanten a und o<br />

a = mcos(�) m cos(�)<br />

o = m sin(�)<br />

4. Berechne die transformierten Koordinaten aller Punkte<br />

X P = X A + �x AP ·a - �y AP·o<br />

Y P = Y A + �x AP ·o + �y AP·a<br />

A<br />

E<br />

P<br />

y q<br />

2<br />

2<br />

�Y AE<br />

�X AE<br />

4


Ähnlichkeitstransformation<br />

Zahlenbeispiel<br />

x<br />

120<br />

60<br />

20<br />

20<br />

A<br />

80<br />

P<br />

120<br />

(Klicken um Lösungsschritte anzuzeigen)<br />

1. m = S AE / s AE = 1,0006<br />

E<br />

y<br />

AE AE ,<br />

2. � = T AE - t AE = 14,44 gon<br />

3. a = m cos(�) = 0,975<br />

o = m sin(�) = 0,225<br />

�xAE = 100 m<br />

�yAE = 100 m<br />

= 141,42 m<br />

= 50 gon<br />

sAE tAE 4. X P = X A + �x AP ·a - �y AP·o = 105,50 m<br />

Y P = Y A + �x AP ·o + �y AP·a = 127,50 m<br />

Freie Standpunktwahl<br />

Gegeben: Koordinaten der zwei Festpunkte<br />

Richtungen g und Strecken zu den<br />

Festpunkten von dem Standpunkt aus<br />

Gesucht: Koordinaten des Gerätestandpunktes<br />

�X AE = 75 m<br />

�Y AE = 120 m<br />

S AE = 141,51 m<br />

T AE = 64,44 gon<br />

Betrachtet man den Standpunkt als Zentrum eines örtlichen<br />

Koordinatensystems, kann die Aufgabe durch eine<br />

Koordinatentransformation gelöst werden.<br />

X<br />

A<br />

s PA<br />

�<br />

P<br />

s PB<br />

B<br />

Y<br />

5


X<br />

X A<br />

X XB ?<br />

Freie Standpunktwahl<br />

Gegeben: Koordinaten der zwei Festpunkte (X A, Y A, X B, Y B)<br />

Winkel � und Strecken s PA , s PB<br />

Y A<br />

A<br />

s PA<br />

P<br />

Gesucht: Koordinaten X P und Y P<br />

B<br />

Y<br />

Lösung:<br />

yA = 0 xA = sPA yB = sPB sin(�) xB = sPB cos(�)<br />

s AB = (�x AB + �y AB)<br />

�yAB tAB = arctan( )<br />

2<br />

�x �x AB<br />

� sPB m = SAB / sAB � = TAB –tAB ?<br />

Y B<br />

a = m cos(�) o = m sin(�)<br />

X P = X A - s PA·a Y P = Y A -s PA·o<br />

Trigonometrisches Höhenübertragung<br />

Wenn keine direkte Sichtverbindung besteht, so können die<br />

trigonometrischen Höhenmessungen durch die Messung der<br />

Zenitwinkel und Entfernungen hintereinander angeordneter<br />

Standpunkte durchgeführt werden.<br />

HP A<br />

�h 1 Zr Z v<br />

�h 2<br />

Z r<br />

Z v<br />

�h 3<br />

Z r<br />

�H = �(�h i)<br />

Z v<br />

�h 4<br />

Zr Zv<br />

�h i<br />

HP B<br />

Wegen des schnell wachsenden Refraktionseinflusses liegt<br />

der optimale Abstand zwischen den Standpunkten im<br />

Bereich von 300 bis 500 m.<br />

2<br />

�H<br />

aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

6


Z<br />

Standpunkt<br />

S S<br />

S h<br />

Streckenmessung<br />

Zielpunkt Sh � S i s * sin z<br />

i i<br />

d H<br />

dh S z<br />

i cos * �<br />

i<br />

Tachymetrie<br />

s<br />

i<br />

Shi Shi � 7,<br />

620m*<br />

sin 77,<br />

684gon<br />

� 7,<br />

158m<br />

dh � 7,<br />

620m*<br />

cos77,<br />

684gon<br />

i<br />

dh � 2,<br />

617m<br />

Tachymetrie ist die Messmethode, mit der sich eine Geländeaufnahme<br />

nach Grundriss und Höhe durch die Messung von<br />

Richtungen, Strecken und Höhenunterschieden vom Instrumentenstandpunkt<br />

aus schnell durchführen lässt.<br />

A<br />

Draufsicht<br />

� 1<br />

S A1<br />

1<br />

A<br />

B<br />

B<br />

i<br />

H A<br />

A<br />

i<br />

Vertikalschnitt<br />

Z i<br />

1<br />

S A1<br />

1<br />

t<br />

H1<br />

aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

7


Polares Anhängen<br />

Das „Polare Anhängen“ wird nach den Formeln der ersten<br />

Grundaufgabe gelöst. Der Richtungswinkel wird dabei aus den<br />

vorhandenen Koordinaten bzw. Winkelmessungen ermittelt.<br />

Gegeben: Koordinaten der Punkte P1 und P2 (x1, y1, x2, y2) Gemessen: Winkel �2 und Strecke s23 Gesucht: Koordinaten des Punktes P3 (x3, y3) ?<br />

x<br />

?<br />

x2 x1 x<br />

� �<br />

y 2<br />

s 23<br />

P 2<br />

P 3<br />

?<br />

y 1<br />

P 1<br />

y<br />

Lösung:<br />

t23 = t12 � 200 + �2 x 3 = x 2 + s 23�cos(t 23)<br />

y 3 = y 2 + s 23�sin(t 23)<br />

Polares Anhängen - Zahlenbeispiel<br />

60 m<br />

P 3<br />

60 m P 1<br />

40 m<br />

350 gon<br />

30 m<br />

Lösung:<br />

P 2<br />

?<br />

90 m<br />

(klicken um Lösungsschritte anzuzeigen)<br />

�y12 y 3 = y 2 + s 23 � sin(t 23) = 56,833 m<br />

y<br />

aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

Gegeben: x1, y1, x2, y2 Gemessen: � �2 = 350 gon<br />

s23 = 60 m<br />

Gesucht: x3, y3 t12 = 200 + arctan ( ) = 200 + 79,517 = 279,517 gon<br />

�x12 t23 = t12 � 200 + �2 = 29,517 gon<br />

x3 = x2 + s23 � cos(t23) = 93,67 m<br />

aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

8


i<br />

Trigonometrische Höhenbestimmung<br />

Wird von einem Standpunkt aus der Vertikalwinkel und die<br />

horizontale Entfernung zu einem anderen Punkt gemessen,<br />

lässt sich die Höhe zwischen den Punkten trigonometrisch<br />

übertragen. g<br />

A<br />

Z AB t<br />

Ss AB<br />

B<br />

t<br />

�hAB B<br />

A<br />

Z AB<br />

�h AB = Ss AB cos(Z AB)<br />

H B = H A + �h AB + i - t<br />

Ss AB<br />

i H B<br />

H A<br />

aus Resnik/Bill: Vermessungskunde ..., 2003.<br />

9

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