AutoCAD MAP 3D Überführung Gauß-Krüger in Etrs89 UTM-Koordinaten V0.93

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Einleitung – warum UTM Koordinaten Mit dem Ziel, eine einheitliche europäische Geodaten-Basis zu schaffen, stellen oder stellten die

Vermessungsverwaltungen ihre Datenbestände von den bisher in der Bundesrepublik Deutschland

verwendeten Gauß-Krüger-Koordinaten auf das modernere UTM / ETRS89-System um.

Die Einführung von UTM Koordinaten wurde bereits 1995 (1991) von der AdV für Deutschland

beschlossen. Mit der EU-Richtlinie "Infrastructure for Spatial Information in Europe" (INSPIRE) vom

Mai 2007 ist die Vereinheitlichung der von den EU-Mitgliedern verwendeten unterschiedlichen

Koordinatensystemen zwingend vorgeschrieben. Die Umstellung ist in den meisten Bundesländern

bereits erfolgt bzw. in der Umstellungsphase.

Das Thema ist schon vielfach und ausführlich auf den verschiedenen Seiten der

Landesvermessungsämter vorgetragen und erläutert worden. Auch Hersteller von

Transformationslösungen haben Beiträge zum Thema GK und ETRS 89 UTM Koordinaten

veröffentlicht.

Hier wird das Thema ein weiteres Mal zusammengefasst und für die praktische Verwendung mit

AutoCAD und AutoCAD Map mit Beispielen ergänzt und aufbereitet.

Düsseldorf und München im April 2012

Udo Hübner

www.CAD-Huebner.de

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Inhaltsverzeichnis

Einleitung – warum UTM Koordinaten .................................................................................................... 1

Inhaltsverzeichnis .................................................................................................................................... 2

1. Koordinatensystem, Koordinatenreferenzsystem, Kartenprojektion und geodätisches Datum .. 3

1.1. Begriffsbestimmungen ............................................................................................................ 3

1.1.1. Koordinatenreferenzsystem ............................................................................................ 3

1.1.2. Geodätisches Datum ....................................................................................................... 3

1.1.3. Kartenprojektion ............................................................................................................. 3

1.1.4. Geografisches Koordinatensystem .................................................................................. 4

1.1.5. Das UTM-System ............................................................................................................. 4

1.1.6. Das Gauß- Krüger System ................................................................................................ 4

1.1.7. Unterschied zwischen GK (Gauß-Krüger) und UTM Koordinaten ................................... 4

2. Verwendung von Koordinatensystemen in AutoCAD MAP .......................................................... 5

2.1. Zuweisen von Koordinatensystem .......................................................................................... 5

2.2. Erstellen neuer Koordinatensysteme ...................................................................................... 7

2.2.1. Erstellung eines UTM Koordinatensystems mit führender Zonenbez. in MAP .............. 8

3. Geodätische Transformation in AutoCAD MAP ............................................................................ 8

3.1. Koordinatentransformation mit Datumsübergang ................................................................. 8

3.2. 4 Parameter Transformation ................................................................................................... 9

3.3. 7 Parameter Transformation ................................................................................................... 9

3.4. Gitterbasierte Koordinatentransformation mit NTv2 Shift-Werten ..................................... 10

3.4.1. NTv2 Shift- BeTA2007 – Bundeseinheitliche Transformation für ATKIS ....................... 11

4. NTV2 Shift Dateien in AutoCAD MAP .......................................................................................... 12

4.1. Verwendung von NTV2 Shift in AutoCAD MAP .................................................................... 12

4.2. Erstellen einer eigenen NTv2 Shift Datei ............................................................................... 12

4.2.1. Zwischenschritt Transformation einer Koordinatenliste ohne Datumsübergang ......... 13

5. Transformation von DWG Dateien .............................................................................................. 16

5.1. Transformation von FDO Kartenobjekten ............................................................................. 16

5.2. Transformation von Zeichnungsobjekten ............................................................................. 16

5.2.1. Schritt für Schritt Anleitung ........................................................................................... 16

5.3. Transformation von Rasterdateien / Pixclbildern ................................................................. 19

6. Die Projektionsverzerrung für Strecken und Flächen ................................................................. 20

6.1. Strecken- und Flächenkorrekturen (Beispielrechnung aus RLP) ........................................... 21

7. Übersicht über amtliche Koordinaten-Transformationsprogramme für versch. Bundesländer 22

8. Linksammlung ............................................................................................................................. 24

8.1. Testdaten ............................................................................................................................... 25

9. Wissenswertes und Abkürzungen ............................................................................................... 26

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1. Koordinatensystem, Koordinatenreferenzsystem, Kartenprojektion

und geodätisches Datum

1.1. Begriffsbestimmungen Koordinatensystem: Bezugssystem zur Lageangabe

Georeferenzierung

Geodätisches Datum, auch Kartendatum, geodätisches Bezugs-

oder Referenzsystem genannt

Koordinatenreferenzsystem: Koordinatensystem + genaue

Angabe des Bezugs (Datum), in Map nur Koordinatensystem

genannt.

Kartenprojektion: Abbildung der 3D-Erdoberfläche auf die Ebene

1.1.1. Koordinatenreferenzsystem

Ein Koordinatenreferenzsystem oder Koordinatenbezugsystem, international mit CRS (coordinate

reference system ) abgekürzt, ist ein Koordinatensystem, das durch Verknüpfung mit einem Datum

auf die reale Welt bezogen ist. Zur Beschreibung der Erde wird das Geodätische Datum oder

Vertikale Datum verwendet.

1.1.2. Geodätisches Datum

Es wird auch Kartendatum oder geodätisches

Bezugs- oder Referenzsystem genannt. Unter

einem Geodätischen Datum versteht man die

Angabe der Dimensionen des zugrunde gelegten

Referenzellipsoids einschließlich der Angabe der

Lage seines Mittelpunktes zum globalen

Geozentrum (Schwerpunkt der Erde) sowie die

Beschreibung eines Zentral- oder

Fundamentalpunktes der Lagebezugsfläche,

dessen Lage absolut fixiert wird.

Auch in AutoCAD MAP wird zwischen Ellipsoid (Definition) und geodätischem Datum (Ellipsoid +

Lagebezug) unterschieden, allerdings kann man beim geodätischen Datum lediglich das

zugrundeliegende Ellipsoid auswählen.

1.1.3. Kartenprojektion

Ein Kartennetzentwurf (auch Kartenabbildung genannt) ist eine Methode in

der Kartografie, mit der man die gekrümmte Oberfläche der

(dreidimensionalen) Erde auf die flache (zweidimensionale) Karte

überträgt.1

Es ergeben sich unvermeidliche Verzerrungen bei Projektion: Eine

Projektion kann die Forderungen nach Winkel-, Flächen-, Längen- und

Richtungstreue nicht gleichzeitig erfüllen.

1 Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Kartennetzentwurf

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Bei Gauß-Krüger- und UTM-Koordinatensystemen handelt es sich um transversale

Zylinderprojektionen (liegende Zylinderachse).

1.1.4. Geografisches Koordinatensystem

Geografischen Koordinaten (Länge/Longitude und Breite/Latitude, kurz LL ) sind auf einer Kugel oder

besser auf einem Rotationsellipsoid definiert . Die Zählung beginnt auf den Äquator (Breite=0°) bzw.

den Nullmeridian durch Greenwich (Länge=0°) beziehen.

Die leichte Abflachung der Erde an den Polen resultiert in einem Unterschied von ca. 20 Kilometern

zwischen dem durchschnittlichen Kugelradius und dem tatsächlich gemessenen Polradius der Erde.

Oder anders gesagt, der Radius am Äquator ist um etwa 1/300 größer als der an den Polen.

Zur Info: Äquatorialer Erdradius beim WGS84 Ellipsoid = 6378,137 km.

1.1.5. Das UTM-System

Das UTM-System (von englisch Universal Transverse

Mercator) ist ein kartesisches Koordinatensystem welches

global verwendet wird. Es teilt die Erdoberfläche

streifenförmig in 6° breite vertikale Zonen auf, die einzeln

mit der jeweils günstigsten transversalen (Querzylinder)

Mercator-Projektion verebnet und mit einem kartesischen

Koordinatensystem überzogen werden.2

False Easting =Rechtswertzuschlag 500km (mit oder ohne

Zonenangabe ). Bei Speicherung der Koordinaten in GIS

Systemen ( z.B. NAS Daten) empfiehlt die AdV, auf die

führende Zonenbezeichnung zu verzichten.3

1.1.6. Das Gauß- Krüger System

Das Gauß-Krüger-Koordinatensystem ist ein kartesisches

Koordinatensystem. Das Gitternetz der geographischen

Koordinaten wird in 3° breite Meridianstreifen aufgeteilt.

Jeder Meridianstreifen erhält eine Kennziffer Diese leitet sich

aus der Gradzahl des Mittelmeridians ab (0° = 1, 3°= 2, 6° =

3,9° = 4, 12°=5 ...) ab.

1.1.7. Unterschied zwischen GK (Gauß-Krüger) und

UTM Koordinaten

Das UTM-Koordinaten- und das Gauß-Krüger-

Meridianstreifensystem benutzen bis auf einen

Maßstabsfaktor die gleichen Abbildungsgleichungen

(transversale konforme Zylinderabbildung) zur Verebnung

der Oberfläche des Erdellipsoids.

Der hauptsächliche Unterschied besteht darin, dass dem

2 Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/UTM-Koordinatensystem

3 ETRS89/UTM – Der Bezugssystemwechsel und die Auswirkungen auf die Geodatennutzung

Kreitlow, Brettschneider, Jahn, Feldmann-Westendorff

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Gauß-Krüger-Meridianstreifensystem in Deutschland (ebenso wie in Österreich und anderen Staaten)

das Bessel- oder das Krassowski-Ellipsoid zugrunde liegen und 3° breite Meridianstreifen verwendet

werden, während sich UTM-Koordinaten auf das WGS84- bzw. das GRS80-Ellipsoid beziehen und 6°

breite Meridianstreifen benutzen.

Mit wachsender Streifenbreite nehmen bei dieser konformen Abbildungsart die

Streckenverzerrungen zum äußeren Rand der Streifen hin erheblich zu. Zum Ausgleich der durch die

breiteren Meridianstreifen bedingten stärkeren Längen- und Winkelverzerrungen an den

Zonenrändern wird beim UTM-System ein Maßstabsfaktor von 0,9996 angebracht. Der

Mittelmeridian wird dadurch um den Faktor 0,9996 (40 cm / km) verkürzt dargestellt.

Mit zunehmendem Abstand vom Mittelmeridian nach Osten oder nach Westen verringert sich diese

Verkürzung aufgrund der anwachsenden Abbildungsverzerrung innerhalb der Zone. Bei etwa 180 km

Abstand verschwindet die Längenverzerrung.

Bei den Gauß-Krüger-Koordinaten verzichtet man aufgrund der nur 3° breiten Streifen auf einen

derartigen Maßstabsfaktor, da die Maximalverzerrungen noch innerhalb der praxisrelevanten

Genauigkeiten liegen.

2. Verwendung von Koordinatensystemen in AutoCAD MAP

2.1. Zuweisen von Koordinatensystem Mit dem Befehl MAPCSAssign (oder ADESetCrdSys) kann einer AutoCAD Zeichnung ein globales

Koordinatensystem zugeordnet werden.

Dabei kommen für Deutschland diverse amtliche Koordinatensysteme zur Auswahl in Frage:

Autodesk Code EPSG Code Bemerkung

ETRS89.UTM-32N 25832 Ohne führende Zonenkennziffer

ETRS89.UTM-33N Ohne führende Zonenkennziffer

DHDN.Gauss3d-x (x=2-5)

31466-31469

Verwendet für 7 Parameter Transformation (1995) – in 2013 unter „veraltet“ zu finden

DHDN/2.Gauss3d-x Verwendet für 7 Parameter Transformation (2001) – Nur in 2013, aber enthält in Map 2013 RTM einen Vorzeichenfehler! Bitte aktualisierte GeodetictTransform.CSD verwenden

DHDN/BeTA.Gauss3d-x Verwendet NTv2 Rastertransformation

Uvm …

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Gemäß dem EPSG-Code 25832 (Autodesk Code“ETRS89.UTM-32N“ ) wird der Ostwert ohne die

führende Zonenangabe ("32") aber mit dem Zuschlag von 500 km zum Wert des Mittelmeridians

geführt.

In Schleswig Holstein wird die Angabe der Zonenkennziffer direkt zur Koordinate bevorzugt. Deshalb

ist eine eigene Koordinatensystembezeichnung definiert worden (EPSG Code 4647 und 4649). Diese

Koordinatensysteme müssten in MAP durch den Anwender definiert werden.4

Befehl: MAPCSLIBRARY (Karteneinrichtung>Koordinatensystem>Bibliothek)

Sobald einer DWG Zeichnung ein globales Koordinatensystem zugeordnet wurde, werden erweiterte

Transformationsmöglichkeiten unterstützt.

Zuerst einmal wird die Anzeige von Koordinaten in versch. Koordinatenreferenzsystemen (Befehl:

MAPTrackCS) möglich, aber auch das Ermitteln von ellipsoidischen Streckenlängen (Befehl: MAPDist)

oder das automatische Transformieren von GIS Daten (SHP, SDF, WMS …) beim Zuordnen, sowie das

Transformatieren von zugeordneten DWG Daten über Befehl: ADEQuery.

4 http://www.schleswig-holstein.de/LVERMGEOSH/DE/GeodaetischeBezugssysteme/

AmtlicheTransformation/amtlicheTransformation_node.html

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Abbildung: Umrechnungsgenauigkeit eines Punktes in AutoCAD Map (Beispiel aus Schleswig-

Holstein).

2.2. Erstellen neuer Koordinatensysteme Die Eingabe eines neuen Koordinaten(referenz)systems erfolgt in AutoCAD MAP über den

Befehl: MAPCSCREATE

Dazu sollte vorab ein geodätisches Datum, sofern benötigt (üblicherweise auf der Basis eine

bekannten Ellipsoiden) erstellt werden, damit es dem Koordinatensystem gleich zugeordnet werden

kann. Sowohl Koordinatensystem als auch geod. Datum können durch Kopieren eines vorhandenen

Systems / Datum erstellt werden.

Das geod. Datum steuert u. a. auch die Art der verwendeten Transformation, da die Definition eines

geod. Transformationspfades immer ein geod. Quell- und Zieldatum benötigt.

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2.2.1. Erstellung eines UTM Koordinatensystems mit führender Zonenbez. in MAP

1. Öffnen der Koordinatensystem Bibliothek in AutoCAD Map 3D 2012 über den

Befehl: _MapCsLibrary

2. Suchen nach Koordinatensystem: ETRS89.UTM-32N und „Duplizieren“

3. Die Kopie über "Bearbeiten" öffnen und einen neuen Namen vergeben "ETRS89.UTM-

32N_m_ZO_32"

4. Im Dialog die Projektion „Transversale Mercator-Projektion" auswählen

5. Die Parameter dann wie folgt ändern (siehe Screenshot):

Zentraler Meridian: 9

Ausgangsbreitengrad: 0

Fiktiver Rechtswert: 32500000 (False Easting)

Fiktiver Hochwert: 0

Maßstabverringerung: 0.9996

Ausführliche Beschreibung mit Bildern siehe Blog

http://geospatialnavigator.typepad.com/geospatial_navigator/2011/10/automatische-

transformation-von-etrs89utm-32n-datenohne-zonenbezeichnung-zur-darstellung-mit-zonenbe.html

3. Geodätische Transformation in AutoCAD MAP

3.1. Koordinatentransformation mit Datumsübergang Während die Umrechnung von einem Streifen GK3 nach GK4 bzw. UTM 32N nach UTM 33N streng

mathematisch erfolgen kann, ist die Umrechnung von Gauß-Krüger-Koordinaten nach UTM-

Koordinaten in Deutschland keine lineare Transformation. Sie erfordert zusätzlich Datumsübergänge

von den in den Bundesländern konkurrierenden Bezugssystemen DHDN, S42/83, RD83 und PD83

oder das neuere DHDN90 in das Bezugssystem ETRS89.5, da die beiden Systeme auf

unterschiedlichen Ellipsoiden basieren.

Das wird über eine geodätische Transformation gesteuert.

Befehl: _MAPCSCREATE

Typ der zu erstellenden Definition angeben [CS/DATUM/ELLIPSOID/GEO/GEOPATH/CATEGORY] <>: _geo

5 Siehe auch: http://www.killetsoft.de/t_0811_e.htm

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Häufig werden dazu 4 Parameter, 7 Parameter oder die gitterbasierte Transformationen mit Ntv2

Dateien verwendet.

3.2. 4 Parameter Transformation Für kleinräumige Bereiche ist je nach gewünschter Transformationsgenauigkeit eine einfache 4

Parametertransformation in AutoCAD ausreichend. Neben der einfachen Handhabbarkeit (Befehl:

AUSRICHTEN oder ADETransform) ist dafür sogar nur AutoCAD bzw. AutoCAD LT nötig.

Die Transformation kann in AutoCAD MAP als geod. Transformation definiert werden oder innerhalb

einer Zeichnung über 2 Identische Punkte in beiden Systemen erfolgen.

„ Bei kleinen Transformationsgebieten (< 100 km²) ist jedoch i.d.R. auch die ebene Transformation

von projizierten Daten mit ausreichender Genauigkeit möglich. Die Transformationsparameter (2

Verschiebungen (Translationen), 1 Rotation, 1 Maßstab) werden in diesem Fall direkt aus den ebenen

Koordinaten (GK, UTM) berechnet.“6

Genauigkeit bei Gebieten < 10 x 10 km < 2 cm Genauigkeit

3.3. 7 Parameter Transformation 3 Translationen

3 Rotationen

1 Maßstabsfaktor

Die sieben Parameter können auf Basis von min. 3 Stützpunkten berechnet werden, die in beiden

Systemen vorliegen. Üblicherweise werden mehr Stützpunkte verwendet (Überbestimmung). Die

Parameter werden dann durch eine Ausgleichung ermittelt. 7

Die Eingabe der Transformationsparameter erfolgt in AutoCAD MAP über den Befehl: MAPCSCREATE.

Dazu muss AutoCAD Map explizit mit Administratorrechten gestartet werden, um Schreibzugriff auf

das Verzeichnis „C:\ProgramData\Autodesk\Geospatial Coordinate Systems“ zu bekommen.

6 Quelle: http://www.lisa-bund.de/Indoor/Dateien/Basissystem/Koordinatentransformation.pdf Seite 4 7 Siehe auch: http://derletztekick.com/software/koordinatentransformation

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In der Abbildung die Transformationsparameter zum EPSG Code 1779 ( in ArcGis beispielsweise unter

dem Code „DHDN_To_ETRS_1989_4“ geführt).

Die Vorzeichen der 3 Drehwinkel sind in AutoCAD Map mit -1 zu multiplizieren!

Beispieldaten zum Erstellen einer 7 Parameter Transformation für NRW

Auszug aus http://www.bezreg-koeln.nrw.de/.../raumbezug/bezugssystem_uebergaenge/index.html

„Dreidimensionale Umformungen werden angewendet, um kartesische geo- bzw.

ellipsozentrische (XYZ-)Koordinaten zu überführen. Dazu sind 7 Transformationsparameter

(dX, dY, dZ, dQ, eX, eY, eZ) zu modellieren. Die für Nordrhein-Westfalen durchschnittlichen

Transformationsparameter sind nachfolgend aufgeführt:

Transformationsparameter vom DHDN90 (Bessel-Ellipsoid) ins ETRS89 (GRS80-Ellipsoid)

Art der Parameter

Translation dX = 568 m DY = 101 m dZ = 389 m

Maßstab dQ = 12,6 ppm

Rotation eX = 0,73 " EY = 0,18 " eZ = -3,46 "

Die Vorzeichen der 3 Drehwinkel sind programmabhängig mit -1 zu multiplizieren! Die 7

Parameter gestatten nur eine metergenaue Transformation innerhalb Nordrhein-Westfalens.

3.4. Gitterbasierte Koordinatentransformation mit NTv2 Shift-Werten National Transformation Version 2 wurde in Kanada definiert. Das Format und die Methode sind aber

allgemeingültig und werden in vielen GIS Programmen unterstützt.

Die NTv2-Datei beginnt mit einem Header und enthält ein oder mehrere Raster (Subgrids), mit denen

auch lokal verdichtete Teilraster beschrieben werden können. Jedes Subgrid beginnt wiederum mit

Headerzeilen und enthält dann für jeden Rasterpunkt Längen- und Breitenverschiebungen in

Dezimalsekunden sowie deren mittlere Fehler (der häufig mit 0.000 belegt wird).

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Anstelle des Datumsübergangs durch die 7-Parameter-Transformation erfolgt dieser bei NTv2 durch

das Anbringen von Verschiebungswerten an den ellipsoidischen Koordinaten. Die genauen Beträge

für die zu transformierenden Koordinaten werden durch bilineare Interpolation innerhalb der

Gittermasche ermittelt.

Grober Anhaltspunkt für die Genauigkeit der NTv2 Transformation : (Abhängig von der Homogenität

des Gebietes)

BeTA2007 ~11km (Lat=360‘‘, Long=600‘‘) Submeter bis dm –Genauigkeit, in einigen

Bereichen wird auch cm genaue Übereinstimmung erreicht.

Rasterweite <5 km (Lat~160‘‘, Long~260‘‘) cm Genauigkeit

Rasterweite <500 m (Lat~16‘‘, Long~26‘‘) mm Genauigkeit

Gitterdateien im NTv2 Format tragen üblicherweise die Endung *.ASC oder *.GSA (ASCII Variante)

und *.GSB (Binäre Speicherung). AutoCAD MAP kann nur NTv2 Dateien im Binärformat verwenden.

Zur Umsetzung kann man das Kommandozeilentool GSA2GSB.exe oder GDAy8 2.1 verwenden.

3.4.1. NTv2 Shift- BeTA2007 – Bundeseinheitliche Transformation für ATKIS

Für Deutschland stellt der AdV9 eine Rasterdatei "Bundeseinheitliche Transformation für ATKIS®

(BeTA2007)" zur Verfügung.10

Zitat: „Für homogene Transformationen von

geotopographischen Daten unter besonderer

Berücksichtigung des Erhalts der zwischen den

Bundesländern bereits harmonisierten

Landesgrenzen, für eine

Koordinatengenauigkeit im Submeterbereich“

Diese NTv2 Datei ist in AutoCAD MAP / Civil 3D

bereits im Auslieferungszustand integriert (seit

Version 2009).

Die Geodatische Transformation

„DHDN/BeTA_to_ETRF89“ enthält den Verweis

auf BeTA2007. In der nebenstehenden

Abbildung ist BeTA2007.gsa (ASCII) in einem

Texteditor abgebildet.

8 Download http://www.nrm.qld.gov.au/property/surveying/gdasoftware.html

9 http://www.adv-online.de

10 http://www.crs-geo.eu/BeTA2007

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4. NTV2 Shift Dateien in AutoCAD MAP

4.1. Verwendung von NTV2 Shift in AutoCAD MAP Gitterdateien wie BeTA2007 (Deutschland, 5208 Stützpunkte), HeTA2010.gsb (Hessen, 1 Mio.

Stützpunkte) oder SäTA2010.gsb (Sachsen, 5120 Stützpunkte) können einfach verwendet werden,

indem man Sie einer bestehenden geodätischen Transformation zuordnet. Zu empfehlen ist

„DHDN/BeTA_to_ETRF89“, da dort „BeTA2007.gsb“ vorgabemäßig bereits zugeordnet ist.

Werden mehrere NTv2 Dateien In AutoCAD MAP verwendet, werden die NTv2 Dateien von oben

nach unten abgearbeitet. Fällt der zu transformierende Punkt bereits in der ersten Datei in das

definierte Raster, wird er mit Werten aus dieser Datei transformiert. Nur im anderen Fall wird die

nächste NTv2 Datei zur Transformation herangezogen. Punkte, die außerhalb der Rasterbereiche

liegen, werden mit der Ersatztransformation (sofern ausgewählt) transformatiert. Wenn auch dort

der Geltungsbereich nicht abgedeckt wird, wird nicht transformiert. Das geschieht üblicherweise z.B.

bei angehängten Dateien auf 0,0,0 – aber genau da ist es auch erwünscht, da die angehängten

Dateien üblicherweise selbst auch noch transformiert werden.

4.2. Erstellen einer eigenen NTv2 Shift Datei Beispieldatensatz Rendsburg (Schleswig Holstein)11

Für den Beispieldatensatz soll eine NTv2 Datei zur katastergenauen ( < 1cm) Transformation der

Zeichnungs und Kartenelemente in AutoCAD MAP erstellt werden. Dies kann prinzipiell komplett mit

einem Texteditor erfolgen. Zur vereinfachten Berechnung der Shiftwerte wird eine

Kalkulationstabelle im Excelformat inklusive einen kurzen Arbeitsanleitung bereitgestellt.

11 http://www.schleswig-holstein.de/LVERMGEOSH/DE/Service/Download/Testdaten/alkis_bestandsdaten_dxf_dwg.html

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Die NTv2 Datei (ASCII) besitzt ein festes Spaltenformat (Leerzeichengetrennt)

Die erste Spalte der 22 Headerzeilen muss genau 8 Zeichen lang sein beim Export.

Die Shiftwerte und deren Genauigkeiten (häufig auf 0.00000 gesetzt) dürfen jeweils nur in

einer Spalte von genau 10 Zeichen Länge (insgesamt 40 Zeichen) stehen.

Die letzte Zeile muss das Word END am Anfang enthalten

Die Anzahl der Shift Zeilen muss der Anzahl in GS_COUNT entsprechen

Eine gute Formatbeschreibung des NTv2 Formats für Programmierer findet sich in der „BeTA2007

Dokumentation“12 und im „National Transformation Version 2 (NTv2) Developers Guide“13 von

Junkins und Farlay.

4.2.1. Zwischenschritt Transformation einer Koordinatenliste ohne Datumsübergang

Da einige amtliche Transformationsprogramme die Umrechnung nur für projizierte Koordinaten GK

<-> UTM durchführen können, die NTv2 Datei aber geografische (nicht projizierte)

Koordinatenunterschiede verwendet, ist ggf. ein weiterer Zwischenschritt notwendig und zwar die

Umrechnung der geografischen DHDN.LL Koordinaten in DHDN GK Koordinaten. Diese Umrechnung

kann mit AutoCAD MAP durchgeführt werden.

Gegeben Gesucht (mit amt. Transformationssoftware

(mit Kalkulationsblatt aufgestellt): zu berechnen)

#Pkt LONG_DHDN LAT_DHDN #Pkt LONG_ETRS89 LAT_ETRS89

1 9,7500000000 54,2533333333 1 9,74882241 54,25170532

2 9,7430555556 54,2533333333 2 9,74187907 54,25170531

… …

12 http://crs.bkg.bund.de/crseu/crs/descrtrans/BeTA/BETA2007dokumentationV15.pdf

13 ftp://ftp.gouv.nc/sig/ESRI/ntv2/NTv2DeveloperGuide.pdf

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Zuerst wird die Koordinatenliste mit den DHDN.LL Koordinaten in AUtoCAD Map eingelesen:

Aufgabenfenster>Vermessung>Daten>ASCII Punkte importieren

#

In der Darstellungsverwaltung dann noch 2 Berechnungsspalten hinzufügen:

X(Geometry) und Y(Geometry)

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Als Ergebnis wird die Tabelle mit GK Koordinaten angezeigt. Diese Tabelle mit den Spalten „Name“,

„Rechts GK“ und „Hoch GK“ kann per Copy/Paste in eine Textdatei/Exceltabelle zur

Weiterverarbeitung mit der amtl. Transformationssoftware übertragen werden.

Sofern nur Etrs89 UTM aus der Transformationslösung bereit gestellt werden, müssen diese wie

oben analog von ETRS89-UTM nach ETRS89-LL zurücktransformiert werden . Die berechneten

Koordinaten werden zurück in die Kalulationstabelle „3 ETRS_in_LL“ kopiert und in der Tabelle „5

fertige NTv2 Datei“ zusammengestellt. Diese Tabelle wird nun in eine Textdatei gespeichert.

Die NtV2 Textdatei sollte für die Umwandlung ins Binärformat exakte Zeichenabstände einhalten. Mit

GDAy 2.1 ist eine einfache Prüfung und Umformung der ASCII Datei möglich.

Das Kommandozeilentool GSA2GSB.exe erstellt ebenfalls eine Binärdatei allerdings ohne weitere

Datenprüfung.

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5. Transformation von DWG Dateien

5.1. Transformation von

FDO Kartenobjekten Bei der Zuordnung von SHP oder

SDF Daten per FDO erfolgt die

Transformation der Quelldaten in

das aktuelle

Kartenkoordinatensystem

automatisch. Sollte z.B. bei einer

SHAPE Datei das

Projektionssystem nicht (da *.PRJ f

ehlt) oder nicht das gewünschte

Koordinatensystem eingestellt ist,

kann Koordinatensystem mit dem

richtigen Eintrag überschrieben

werden.

Zur permanenten Transformation

kann man u. a. den Befehl

MASSENKOPIE verwenden.

5.2. Transformation von Zeichnungsobjekten Zeichnungsobjekte werden nicht innerhalb einer Zeichnung transformiert, sondern analog zu den

FDO Daten durch das Anhängen und Abfragen in einer neuen Zeichnung.

5.2.1. Schritt für Schritt Anleitung

Ausgangsbeispiel: Zeichnung mit Gemarkungs- und Flurumringen: ALK_GEMFLUR-GK3-2007.dwg mit

Koordinatenwerten im Gauss-Krüger Format.

AutoCAD MAP 3D Überführung Gauß-Krüger in Etrs89 UTM-Koordinaten V0.93

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1. Zuweisen des Koordinatensystem der Quellzeichnung

Befehl: MAPCSASSIGN oder ADESETCRDSYS (Autodesk Data Extension, setze Koordinaten System)

Koordinatensystemcode DHDN/BeTA.Gauss3d-3 (Kategorie Germany)

2. Schließen der Quellzeichnung

Zum Abfragen der Quellzeichnung muss diese Datei geschlossen werden.

3. Erstellen einer neuen „leeren“ Zeichnung (Zielzeichnung)

Die neue Zeichnung (AutoCAD DWG) ALK_GEMFLUR-ETRS89-UTM32.dwg wird aus einer leeren

Vorlage erstellt (z.B. AcadIso.dwt), alternativ kann der Inhalt der Quellzeichnung komplett gelöscht

werden und eine so vorbereitete Kopie als Vorlagedatei verwendet werden. Vorteil – Layerstatus,

Layerfilter, Maßsstäbe uvm. bleiben erhalten.

4. Zuweisen des Koordinatensystem der Zielzeichnung

Befehl: MAPCSASSIGN oder ADESETCRDSYS

bzw. Karteneinrichtung >Zuweisen

Koordinatensystemcode ETRS89.UTM-32N (Kategorie Europe)

5. Zuordnen der Quellzeichnung

Das Zuordnen kann entweder über

a) den Befehl: ADEDRAWINGS > Zuordnen

b) oder durch RMK (Rechter Mausklick = Kontextmenü)

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c) oder durch Drag & Drop der Datei aus dem Windows-Explorer ins Aufgabenfenster

durchgeführt werden. Drag & Drop ist wohl die schnellste Methode, bei dem normalen Zuordnen

muss für Netzlaufwerke üblicherweise noch ein Alias (Abkürzungs- bzw. Ersatzname) für den Ordner

der Zeichnung(en) angelegt werden.

6. Abfrage der Quellzeichnung mit gleichzeitiger Transformation

Über Befehl ADEQUERY (einfach durch Doppelklick auf aktuelle Abfrage im Aufgabenfenster) wird

eine einfache Abfrage über alles mit Modus Zeichnen ausgeführt. Dabei werden die

Zeichnungselemente aus der Quellzeichnung in die Zielzeichnung abgefragt/kopiert und automatisch

entsprechend der eingestellten Koordinatensysteme transformiert.

7. Nach der Abfrage der Daten ggf. noch ZOOM Grenzen ausführen.

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8. Zuletzt sollte die Verknüpfung zur Quellzeichnung wieder gelöst werden

9. Zeichnung speichern – fertig

5.3. Transformation von Rasterdateien / Pixclbildern Bei AutoCAD Objekten von Typ Pixelbild/IMAGE wird durch Abfrage nur der Einfügepunkt

transformiert und das Bild ggf. gedreht und skaliert. Wenn das Bild einen großen Ausschnitt der

Erdoberfläche in hoher Auflösung darstellt, ist u. U. eine pixelweise Transformation des Bildes in

Erwägung zu ziehen (Autodesk Rasterdesign, FME o.ä.)

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6. Die Projektionsverzerrung für Strecken und Flächen Jede Abbildung von Strecken und Flächen auf dem Ellipsoid in eine Kartenebene bedingt eine

Projektionsverzerrung. Bei der UTM-Abbildung ist die Abbildungsfläche als transversal gelagerter

Zylinder ausgeprägt, der das Ellipsoid in zwei zum Mittelmeridian parallelen Kreisen schneidet. Die

Schnittkreise werden längentreu und der Mittelmeridian mit dem Maßstabsfaktor 0,9996 projiziert.

Alle Strecken auf dem Ellipsoid, die sich zwischen den Schnittkreisen befinden, werden verkürzt und

alle außerhalb liegenden verlängert abgebildet. Für Flächen gilt dies entsprechend. Dabei ist die

Größe des Maßstabsfaktors abhängig vom Abstand des betrachteten Punktfeldes zum

Mittelmeridian.

Während die GK-Abbildungskorrektion für kurze Strecken in Punktfeldern mit geringem Abstand zum

Mittelmeridian noch zu vernachlässigen ist, kann dies bei der UTM-Abbildung nicht mehr geschehen.

Die Verzerrung ist mit –40 cm/km am Mittelmeridian maximal.

Im Hinblick auf die Projektionsverzerrung bei Flächen gestaltet sich die Situation ähnlich. Am

Mittelmeridian ist bei der UTM-Abbildung die Korrektion mit –0,08 % am größten. Bei einer Fläche

von beispielsweise 10.000 (1 Hektar) auf dem GRS80-Ellipsoid beträgt die absolute Verkleinerung

aufgrund der Abbildung 8 m².

Speziell in AutoCAD muss vom Anwender entschieden werden, ob Längen und Flächenangaben in

einem Plan/DWG mit UTM Koordinaten mit den Ellipsoidischen Flächen und Längen, oder mit den

verzerrten UTM Längen und Flächen dargestellt werden.

Für die Verbesserung von Flächenangaben eignet sich die _FIELD Funktion mit zusätzlichem

Skalierfaktor. Bei Längen in Bemaßungen kann man ebenfalls einen Linearen Skalierfaktor

verwenden.

In Civil 3D enthalten die Beschriftungselemente für Längen die Ellipsoidische Länge (z.B.

Achsstationierungen oder Elementkantenbeschriftungen).

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6.1. Strecken- und Flächenkorrekturen (Beispielrechnung aus RLP14) Auswirkungen der Streckenkorrektur im Abbildungssystems UTM

Streckenreduktion aufgrund der Geländehöhe über dem Bezugsellipsoid

Lage der Strecke

NHN-Höhe Höhe über GRS80-Ellipsoid

in Geländehöhe gemessene Hori-zontalstrecke

Höhenreduktion Strecke auf dem Ellipsoid

Höhenlage in RP

[m] [m] [m] [m] [m]

Rolandswerth 50 98 1 000,000 -0,015 999,985 ~ tiefste Stelle

Speyer 100 148 1 000,000 -0,023 999,977

Polch 300 348 1 000,000 -0,055 999,945 ~ mittlere Höhe

Rodershausen 500 548 1 000,000 -0,086 999,914

Erbeskopf 816 864 1 000,000 -0,135 999,865 höchste Stelle

UTM - Abbildungsreduktion

Lage der Strecke

Ordinate Strecke auf dem Ellipsoid

UTM-Abbildungsreduktion

Strecke in der UTM-Ebene

Lage in RP

[km] [m] [m] [m]

Speyer 40 1 000,000 -0,380 999,620 im Osten

Polch 120 1 000,000 -0,223 999,777

Rodershausen 200 1 000,000 0,091 1 000,091 im Westen

Kahren 180,5 1 000,000 0,000 1 000,000 UTM-Abbildungsverzerrung und Maßstabsfaktor heben sich auf

Zusammenfassung der Höhenreduktion und UTM-Abbildungsreduktion

Lage der Strecke Ordinate Höhe über GRS80-Ellipsoid

in Geländehöhe gemessene

Horizontalstrecke

Strecke in der UTM-Ebene

[km] [m] [m] [m]

Speyer 40 148 1 000,000 999,596

Polch 120 348 1 000,000 999,722

Rodershausen 200 548 1 000,000 1 000,005

Auswirkungen der Flächenkorrektur des Abbildungssystems UTM

Aus UTM - Koordinaten berechnete Fläche von 1 Hektar

Lage der Fläche Ordinate [km] Fläche aus UTM-Koordinaten [m²]

UTM - Flächenkorrektur [m²] korrigierte Fläche = amtliche Fläche [m²]

Speyer 40 10 000 7.6116 10 008

Polch 120 10 000 4.4663 10 004

Rodershausen 200 10 000 -1,8245 9 998

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http://www.lvermgeo.rlp.de/fileadmin/Medien_VermKV/medien_lvermgeo/pdf/rechtsgrundlagen/riliv_06_2012.pdf

Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map

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7. Übersicht über amtliche Koordinaten-

Transformationsprogramme für versch. Bundesländer Stand April 2012

Die zum Bezugssystemwechsel eingesetzten Programmsysteme bieten ein

heterogenes Bild. Fast jedes Bundesland hat ein eigenes System. Seitens der

amtlichen Vermessung angebotene Transformationslösungen beschränken sich im

Wesentlichen auf Einzelpunkte oder Punktdateien. Für Rasterdaten und

„Geofachdaten“ werden in der Regel keine Lösungen angeboten.

Die folgenden Transformationsprogramme können auch zur Aufstellung eigener

NTv2 Shiftdateien genutzt werden, indem die benötigten Koordinaten

transformiert werden.

Gebiet /Bundesland Transformations- ansatz

Bezeichnung NTv2 Gitter

EPSG-Code

Gitterweite Genauigkeit Transformations-software

Deutschland NTv2 BeTA2007 15948 6′ x 10′ < 1 m www.adv-online.de

Baden- Württemberg

http://www.sapos-bw.de/gps_Transformation.htm

Bayern Ab 2013

Berlin 7PT+RKI Trans3Win (kostenpflichtig ab 160 €) http://www.stadtentwicklung.berlin.de/geoinformation/bezugssysteme/software.shtml

Brandenburg 7PT+RKI NTv2-BB (kosteng

60 €) ± 3,5 cm STN_ETRS (kostenpflichtig 60 €)

http://www.geobasis-bb.de/GeoPortal1/produkte/dienst_progr.htm

Bremen www.geo.bremen.de

Hamburg Passpunkte und NTv2 NTv2_HH (kostenpflichtig 1.500 €)

http://www.hamburg.de/koordinatenhoehen

Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map

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Gebiet /Bundesland Transformations- ansatz

Bezeichnung NTv2 Gitter

EPSG-Code

Gitterweite Genauigkeit Transformations-software

Hessen 7PT+RKI und NTv2 HeTa2010 - 8“ x 12“ < 2 mm LET-HE http://www.gds.hessen.de/

Mecklenburg- Vorpommern

4PT+RKI ≤ 3 cm TRAFO (kostenpflichtig 250 €)

http://www.laiv-mv.de/land-mv/LAiV_prod/LAiV/AfGVK/Raumbezug/raum_transformation.jsp

Niedersachsen 7PT+RKI GNTRANS_NI (kostenfrei)

http://www.lgn.niedersachsen.de

Nordrhein-Westfalen

4PT+RKI TRABBI 2D, TRABBI-3D (kostenfrei auf Anfrage) http://www.bezreg-koeln.nrw.de/brk_internet/organisation/abteilung07_produkte/raumbezug/verfahren/extern/transformation/trabbi_2d/index.html

Rheinland-Pfalz 6PT mit Passpunkten TGU-RP = GK-UTM_Prog.jar (kostenfrei) http://www.lvermgeo.rlp.de https://geodaten.service24.rlp.de/indexs24.html

Saarland 7PT+RKI und NTv2 SeTa2009 4“ x 6“ < 1mm Transid und Seta2009 http://www.saarland.de/dokumente/thema_LKVK/Gitterbasierter_Transformationsansatz.pdf

Sachsen-Anhalt 6PKT - LSA_TRANS http://www.lvermgeo.sachsenanhalt.de

Sachsen 7PT+RKI und NTv2 SäTA2010 - 1′ 30″ x 2′ 30″

< 4 cm TRANS_SN (kostenfrei) http://www.landesvermessung.sachsen.de/inhalt/etrs/method/method.html

Schleswig-Holstein SH-Trans (Formfunktion anhand von Passpunkten)

TrafoFF (kostenfrei)

Thüringen 7PT+RKI (76 Teilgebiete)

< 3 cm ThuTrans (kostenfrei) Online http://thueringen.de/de/tlvermgeo/thutrans/

Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map

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8. Linksammlung Bezugssysteme für die Lagebeschreibung von Punkten

http://www.vermessungsseiten.de/vermessungstechniker/bezsyst.htm

Umstellung von DHDN Gauß-Krüger-Koordinaten auf ETRS89 UTM-Koordinaten

http://www.killetsoft.de/t_0804_d.htm

Koordinatensysteme in Deutschland (Stand 2007)

http://support.esri.de/files/support/KoordinatensystemeInDeutschland.pdf

Koordinatensysteme in Europa (mit Transformationsparametern)

http://www.crs-geo.eu/nn_124226/crseu/EN/CRS__Description/crs-

national__node.html?__nnn=true

http://www.epsg-registry.org/

Grundlagen und Begriffe - Koordinatenreferenzsystem

http://www.landesvermessung.sachsen.de/inhalt/etrs/grund/grund.html

Lutz Höll: Grundlagen: Geodätisches Datum, Kartenprojektionen und Koordinatensysteme

http://www.mydarc.de/dk3wi/Geodatisches_Datum_Koordinatensysteme.pdf

Die Form der Erde http://www.kowoma.de/gps/geo/mapdatum.htm

Koordinatentransformationen

https://upd.geodatenzentrum.de/geodaten/gdz_rahmen.gdz_div?gdz_spr=deu&gdz_akt_zeile=3&gd

z_anz_zeile=6

Anschaulich und lesenswert http://www.ottmarlabonde.de/L1/Datumstransformation.htm

National Transformation Version 2 (NTv2) Developers Guide von Junkins und Farlay

ftp://ftp.gouv.nc/sig/ESRI/ntv2/NTv2DeveloperGuide.pdf

http://support.esri.de/files/support/NTv2inArcGIS_Deutschland.pdf

http://crs.bkg.bund.de/crseu/crs/descrtrans/BeTA/BETA2007dokumentationV15.pdf

Erzeugung von NTv2 Shift Dateien

http://www.derm.qld.gov.au/property/surveying/gdasoftware.html

http://www.derm.qld.gov.au/property/surveying/files/gday21iex.exe

Südwestfalen – NTV2 Dateien für Kreise http://www.gdi-sw.de/site/index.php?id=835

Kreis Steinfurt – NTv2 Hinweis

http://www.kreis-

steinfurt.de/C12573D40043021C/html/EB83385C0DCB389EC12577DC002B2C05?openDocument

Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map

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http://www.hochsauerlandkreis.de/bs/allgemein/GIS/download/3_Einfuehrung_ETRS89_HSK.pdf

Vermessungsverwaltungen – Themenseiten

http://www.vermessung.bayern.de/file/pdf/4059/ETRS-

UTM.pdf

http://www.landesvermessung.sachsen.de/inhalt/etrs/method

/method.html

http://www.bezreg-

koeln.nrw.de/brk_internet/organisation/abteilung07_produkte

/raumbezug/verfahren/extern/transformation/index.html

http://www.bezreg-

koeln.nrw.de/brk_internet/organisation/abteilung07_produkte

/raumbezug/bezugssystem_uebergaenge/index.html

http://www.bezreg-

koeln.nrw.de/brk_internet/presse/publikationen/geobasis/faltb

latt_geobasis_etrs8.pdf

http://www.wuppertal.de/rathaus-

buergerservice/medien/dokumente/DHDN_TO_ETRS89_WUP_Info_1-1a.pdf

8.1. Testdaten Schleswig-Holstein

http://www.schleswig-holstein.de/LVERMGEOSH/DE/Service/Testdaten/alkisTestdaten.html

Baden Württemberg – Bad Friedrichshall (NAS, DXF, SHAPE, BBlder)

http://www.lv-bw.de/lvshop2/Produktinfo/testdatencd_rom/index.html

Niedersachsen (NAS, SHP, TIFF)

http://www.lgn.niedersachsen.de/portal/live.php?navigation_id=11043&article_id=51644&_psmand

=35

Shapefiles aus Open Street MAP http://www.geofabrik.de/data/shapefiles.html

Nordrhein Westfalen http://www.duesseldorf.de/vermessung/fachkunden/alk_dxf/index.shtml

Rheinland-Pfalz (NAS, EDBS) http://www.lvermgeo.rlp.de/index.php?id=3469

Thüringen http://www.thueringen.de/de/tlvermgeo/onlineservice/testdaten/content.html

Gauß- Krüger versus UTM Etrs89 Koordinaten in AutoCAD Map

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9. Wissenswertes und Abkürzungen AAA AFIS-ALKIS-ATKIS

AdV Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik

Deutschland

AFIS Amtliches Festpunktinformationssystem

ALKIS Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem

ATKIS Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem

CRS Coordinate Reference System (engl.)

DHDN Deutsches Hauptdreiecksnetz

ETRS89 Europäisches Terrestrisches Referenzsystem 1989

ist ein dreidimensionales geodätisches Bezugssystem. Es wurde von der Europäischen

Subkommission der IAG (EUREF) definiert als fest verbunden mit dem stabilen Teil der

eurasischen Kontinentalplatte und als identisch mit dem ITRS zur Epoche 1989.0. Zur

Epoche 1. Januar 1989 klafften die Koordinaten aus ETRS89 und WGS84 um weniger als

einen Meter auseinander, womit beide Systeme innerhalb dieser Lagegenauigkeit als

identisch angesehen werden können.

EPSG Code Die European Petroleum Survey Group Geodesy (EPSG)

ist eine Arbeitsgruppe der europäischen Öl- und Gaserkundungsfirmen. Sie ist bekannt

geworden durch den Aufbau ihres Systems von weltweit eindeutigen Schlüsselnummern

geodätischer Datensätze wie Koordinatenreferenzsysteme, Referenzellipsoide oder

Projektionen (EPSG-Codes), das unter gleichem Namen von der Nachfolgeorganisation

OGP weitergeführt wird.

Geoid Das Geoid ist ein physikalisches Modell der Erdfigur, das

1828 von Gauß entwickelt wurde – im Gegensatz zum

geometrischen Modell des Erdellipsoids. In guter

Näherung wird das Geoid durch den mittleren

Meeresspiegel der Weltmeere repräsentiert

GeoInfoDok Dokumentation zur Modellierung der Geoinformationen

des amtlichen Vermessungswesens

GK Gauß-Krüger

INSPIRE Infrastructure for Spatial Information in Europe (engl.)

NHN Normalhöhen-Null

SRTM Shuttle Radar Topography Mission

USGS U.S. Geological Survey

UTM Universal Transversal Mercator (engl.)