Georeferenzierung

Realisierung eines permanenten Höhenbezugs auf FINO3

Bundesanstalt für Gewässerkunde
Dr.-Ing. Astrid Sudau

Ziel des Projektes ist die Georeferenzierung von auf der FINO-3 erfassten Wasserstandsdaten. Diese sind für verschiedene Anwendungen von Interesse (Hydrologie, Forschung im Bereich Meeresspiegelanstieg, Kalibrierpunkte für Satellitenaltimetermessungen usw.), allerdings verfügen die erfassten Wasserstandsdaten über keinen Höhenbezug. Damit ist ein direkter Vergleich der erfassten Wasserstandsdaten mit den an Land erfassten Daten bislang nicht möglich bzw. für eine Vielzahl von Anwendungen (u.a. alle oben genannten) können die Wasserstandsdaten nicht genutzt werden. Mithilfe des GNSS1-Systems ist es möglich, auf der der FINO-3 einen Höhenbezug zu realisieren und durch eine einmalige Verbindungsmessung zwischen der GNSSAntenne und dem Radarpegelnullpunkt die erfassten Wasserstandsdaten exakt zu georeferenzieren bzw. diese mit einem exakten Höhenbezug zu versehen.

Montage de GNSS-Antenne am Mast von FINO3
Montage de GNSS-Antenne am Mast von FINO3

Von Seiten des BSH wird auf der FINO-3 ein Radarpegel installiert. Dabei handelt es sich um ein Gerät, welches kontinuierlich die Wellenhöhe und den Wasserstand bezogen auf einen internen Nullpunkt erfasst. Analog dazu werden auch an Land relativ zu den jeweiligen Pegelnullpunkten Wasserstandsdaten erfasst. Für Analysen ist es daher zwingend nötig, die exakte Höhenlage der jeweiligen Pegelnullpunkte zu berücksichtigen. Die Pegel an Land werden in regelmäßigen Abständen an das amtliche Höhenreferenzsystem der Landesvermessungsverwaltungen angeschlossen bzw. die Höhenlage des Pegelnullpunktes wird in Bezug auf das amtliche System ermittelt. Die derzeit als amtlich bezeichneten Höhen (z.B. Deutsches Haupthöhennetz 1992, DHHN92) basieren auf großräumigen Messkampagnen, welche in den achtziger Jahren gemessen wurden. Aufgrund von anthropogen und tektonischen Einflüssen hat sich die wahre Höhe im Verlauf der Zeit geändert. Praktisch bedeutet das, dass zwischen amtlichen und realen Höhenangaben Differenzen auftreten. Darüber hinaus verfügen die 'deutschen Höhen' über keine Verbindung zu den Höhensystemen der angrenzenden Staaten. Pegelnullpunkthöhen bezüglich amtlicher Höhen sind daher für wissenschaftliche Analysen bzw. grenzüberschreitende Untersuchungen nur bedingt geeignet.

Seit wenigen Jahren ist es möglich, Höhen und Höhenänderungen mit GNSS-Systemen zu überwachen und in einem global kompatiblen Referenzsystem darzustellen. Im Gegensatz zu den klassischen Techniken der Höhenübertragung (geometrische und hydrostatische Nivellements) können bei der Nutzung von GNSSSystemen große Strecken überbrückt werden. Die mithilfe von GNSS-Systemen abgeleiteten Höhen sind originär in einem global definierten Referenzsystem realisiert und können in lokale Referenzsysteme überführt 1 GNSS = Global Navigation Satellite System GNSS Pegelstationen der BfG und des BKG im Bereich der Deutschen Bucht GNSS Begzugsstationen in Europa Altimetersatellitenspuren im Bereich der Deutschen Bucht werden. Praktisch bedeutet dies, dass die Höhenangaben der Pegelnullpunkte mit den Ergebnissen vergleichbarer Systeme grenzüberschreitend genutzt werden können. Voraussetzung hierfür sind Informationen über die geometrischen Beziehungen zwischen den GNSS-Systemen und den Pegelnullpunkten. Diese müssen je nach Standort einmalig erfasst oder in regelmäßigen Abständen überwacht werden.

Insbesondere die Daten der FINO-3 sind dabei von besonderem Interesse, da es sich um einen Pegel handelt, der relativ weit vor der Küste installiert ist. Dies ermöglicht die direkte Messung von Wasserstandsdaten auf offener See, was insbesondere für die Modellierung der Meeresoberfläche und die Validierung von Ergebnissen der Satellitenaltimetrie von besonderem Interesse ist. Die Kombination GNSS-System / Radarpegel auf der FINO-3 erfüllt damit auch eine Schnittstellenfunktion zwischen klassischen punktuellen Pegelmessungen und großflächigen Messungen der Satellitenaltimetrie.

FINO3