Grundlagen

Gehen wir grundsätzlich mal davon aus, dass mit GPS eine 3D-Positionierung zu jedem beliebigen Zeitpunkt an jedem beliebigen Ort auf dieser Erde möglich ist. Wenn du das nicht glaubst, oder nicht weisst, wie das möglich sein sollte, oder schon immer gerne ein paar Fachausdrücke zu diesem Thema lernen wolltest, damit du deinen Kollegen imponieren kannst, findest du hier eine brauchbare Einführung. In der Theorie lässt sich die Position auch beliebig genau bestimmen, in der Praxis ist das leider nicht ganz so. Wie eigentlich immer im Vermesserleben funktioniert das schöne Modell nicht 100%ig, und man muss noch hier und da eine Korrektur anbringen oder irgendeinen Fehlereinfluss berücksichtigen. Aber sonst wäre ja alles viel zu einfach und alle Vermesser ziemlich schnell arbeitslos. Und für etwas haben wir schliesslich auch so lange studiert!

Grundsätzlich lässt sich aber sagen, dass die Höhenbestimmung mit GPS von Beginn weg einiges ungenauer ist als die Lagebestimmung. Das liegt an der Satellitengeometrie und lässt sich anhand von folgender Grafik am besten illustrieren:

(das Bildli habe ich von H. Drewes, Intergeo 2005, Düsseldorf geklaut)

Die Horizontalebene (also der Scheibenteil der Erde auf dem du dich befindest) wird von Satelliten in jeder Himmelsrichtung von 0°-360° abgedeckt. Also fast, aber dass es bei uns im Norden keine Satelliten hat, ignorieren wir jetzt. Der Range für die Höhenwinkel reicht aber nur von 0° (Horizont) bis 90° (Zenit). Beobachtungen aus entgegengesetzten Azimuten können systematische Fehler teilweise eliminieren. Bei den Höhen fehlt dies. Die erreichbare Genauigkeit für Höhenbestimmungen mit GPS ist ca. 2-3x schlechter als für die Lage.

Und weil die Höhenbestimmung daher viel spannender und herausfordernder ist als die Lagebestimmung – und im vorgestellten Projekt auch der limitierende Faktor – habe ich mich in meiner Arbeit primär darauf beschränkt. Falls du extrem reges Interesse an der Lagebestimmung mit GPS hast, kannst du ja eine eigene Diplomarbeit schreiben, Potenzial dazu ist bestimmt vorhanden! :-)

Zu bemerken ist auch noch, dass beim Gebrauch von GPS-Höhen Vorsicht geboten ist. Es handelt sich dabei um ellipsoidische Höhen, das heisst Höhen über einem rein mathematischen Konstrukt. Höhen die anderweitig auf der Erdoberfläche bestimmt werden (z.B mit Nivellement), haben eine andere Bezugsfläche. Sie richten sich nach dem Geoid. Man kann diese beiden Sachen nicht einfach so miteinander mischeln, bei der Transformation ist Vorsicht geboten.