Mehr Genauigkeit durch LUREF

ARC-GREENLAB hat für die Stadt Luxemburg die Transformation in ein neues Referenzsystem umgesetzt.

Die Stadt Luxemburg wird mit ihrer ausgeprägten Topographie und den Festungsanlagen nicht umsonst als Gibraltar des Nordens bezeichnet. Im Rahmen der Migration des topographischen Atlas 1/500 der Stadt Luxemburg in Richtung ArcGIS sollte gleichzeitig mit der Umwandlung der Datenstruktur eine Koordinatentransformation in ein neues Referenzsystem erfolgen. Dies wurde nötig, da das Katasteramt beschlossen hatte, LUREF (LUxemburg REference Frame) anstelle des NTL (Neue Triangulation Luxemburg) zum offiziellen nationalen Koordinatensystem zu erklären. Gemeinsam mit der ARC-GREENLAB GmbH ist das Projekt umgesetzt worden. Die stadtübergreifende Datenbank wird als topographischer Atlas bezeichnet. Die darin enthaltenen Geobasisdaten wurden ursprünglich photogrammetrisch generiert. Sie dienen zur Auskunft, für Planungen anderer technischer Verwaltungsdienste oder zur Erstellung von offiziellen Vermessungsplänen der Parzellengrenzen. Enthalten sind Straßen- und Gehwegbegrenzungslinien, Gebäude, Mauern, Zäune, Böschungen, Felsen, Kanaldeckel usw. Die kontinuierliche Aktualisierung erfolgt durch terrestrische Aufnahmen von Messtrupps.

Transformationsverfahren

Foto: Ville de Luxembourg – Service de la Topographie et de la Géomatique

Zur Vorbereitung der Transformation mit dem Verfahren NTv2 erfolgte eine Messkampagne von Passpunkten auf Stationen aus dem Triangulationsnetz mit existenten NTL-Koordinaten. Dazu gehören von der Stadt verwaltete Kupferbolzen in den Bordsteinen sowie weitere bekannte Nägel und Marken. Zur Bestimmung der LUREF-Koordinaten kam ein GNSS-Empfänger zum Einsatz, der auf einem Stativ über den Punkten zentriert wurde. Mit Hilfe des vom Katasteramt betriebenen differenziellen Satellitenpositionierungsdienstes zeichnete dieser jeweils 180 Epochen auf. Gemeinsam mit den bereits in den vergangenen Jahren gemessenen Stationen standen somit am Ende rund 240 Passpunkte zur Verfügung. Für die Erstellung einer NTv2-Datei wurde ARC-GREENLAB mit der Ableitung eines regelmäßigen Gitters aus den unregelmäßig verteilten Passpunkten beauftragt. Lokale Spannungen in unterschiedlichen Bereichen können im NTv2-Verfahren nicht direkt angebracht werden. Sie können jedoch über eine Gitterweite, die kleiner ist als der Mindestabstand der Passpunkte, bestmöglich berücksichtigt werden. Die Zielkoordinaten der Gitterpunkte der NTv2-Datei wurden mit einem von ARC-GREENLAB entwickelten Transformationsverfahren gerechnet. Dabei wurden die Transformationsparameter eines Gitterpunktes aus den Passpunkten der näheren Umgebung berechnet. Für die Auswahl der Passpunkte wurde ein Flächenkriterium herangezogen, damit gewährleistet wird, dass Passpunkte aus allen umliegenden Quadranten herangezogen werden. Die Restklaffen wurden dabei mit einer Restklaffenverteilung mit Abstandsgewichten an die Zielkoordinaten angebracht.

Analyse

Daher fand eine Analyse in iterativem Austausch mit ARC-GREENLAB statt. So fand man heraus, auf welche Stützpunkte in Bezug auf Dichte und Restklaffen besser verzichtet werden sollte. Des weiteren erreichte man eine Einigung auf die Gitterweite des NTv2-Rasters zur Ermittlung der erreichbaren Genauigkeit. Abgeliefert wurde schließlich eine GSB-Transformationsdatei mit einer Gittergröße von ca. 50 m (2,5 Zoll x 1,5 Zoll) für das Stadtgebiet Luxemburg inklusive Dokumentation zur Einrichtung in ArcGIS ebenso wie eine Qualitätsaussage für die vorhandenen Passpunkte. In der ArcToolbox lässt sich dann mit wenigen Klicks eine benutzerdefinierte geographische Transformation erstellen. Für diese wurden Shape-Dateien in NTL und LUREF mitgeliefert, um Eingabe- und Ausgabe-Koordinatensysteme zu definieren und die logisch korrekte Funktionsweise der Transformation zu überprüfen. Anschließend können beliebige Featureklassen oder ganze Datensätze über das Werkzeug „projizieren“ transformiert werden. Dazu muss ihnen das zuvor spezifisch definierte NTL-Koordinatensystem als Ausgangsbestand zugewiesen werden.

Ergebnisse, Kontrolle, Erfahrungen

Sowohl die einfache und flexible Handhabung der Transformation als auch die resultierenden Daten sind nach Angaben der Stadt Luxemburg überzeugend und sehr zufriedenstellend. Die Unterschiede zwischen den gemessenen Koordinaten der Passpunkte und dem Ergebnis über die NTv2-Transformation liegen demnach bei einem Mittelwert von etwa drei Millimetern und bei einer maximalen Abweichung von 1,5 Zentimetern. Die Verschiebungen vom Gesamtbestand der Atlasbasisdaten betragen im Rechtswert größtenteils weniger als fünf Zentimeter in beide Richtungen, während im Hochwert bis zu -20 Zentimeter im südlichen Bereich der Stadt auftreten. Die transformierten Daten wurden anhand von Stichproben bezüglich der Übergänge zwischen homogenen Zonen analysiert sowie mit existierenden lokalen LUREF-Aufnahmen und weiteren Datenquellen verglichen.

Die Stadt hebt vor allem die Verbesserung der absoluten Genauigkeit der Atlasdaten für das komplette Stadtgebiet hervor, wodurch eine kohärente Situation entsteht. Außerdem lässt sich die Transformation unkompliziert in weiteren Fachgebieten anwenden.

www.arc-greenlab.de