DIN 18709-6-2016 Concepts abbreviations and symbols in geodesy - Part 6 Geodetic reference systems and reference surfaces《测地学概念 缩略语和符号 第6部分 大地测量参考系统和参考表面》.pdf

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1、April 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 19DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 01.040.07; 07.040!%L“2419756www.din.deDIN 18709-6Begriffe, Kurzzeichen und Formelzeich

2、en in der Geodsie Teil 6: Geodtische Bezugssysteme und BezugsflchenConcepts, abbreviations and symbols in geodesy Part 6: Geodetic reference systems and reference surfacesNotions, symboles et formules dans le domaine de la godsie Partie 6: Systmes et surfaces de rfrence godsiqueAlleinverkauf der Nor

3、men durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinTeilweiser Ersatz frDIN 187091:199510www.beuth.deGesamtumfang 51 SeitenDDIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau)DIN 18709-6:2016-04 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Grundbegriffe 4 4 Rumliche geodtische Bezugssysteme

4、 11 5 Geodtische Lagebezugssysteme . 21 5.1 Koordinatensysteme auf dem Rotationsellipsoid . 21 5.2 Koordinatensysteme auf der Kugel 24 5.3 Ebene Koordinatensysteme . 27 5.4 Abbildungen des Rotationsellipsoids oder der Kugel in die Ebene 30 6 Geodtische Hhenbezugssysteme . 36 7 Erdschwerefeld und Sch

5、werebezugssysteme . 43 Stichwortverzeichnis. 49 Literaturhinweise . 51 DIN 18709-6:2016-04 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau), Fachbereich 03 Geodsie, Geoinformation“, Arbeitsausschuss NA 005-03-01 AA Geodsie“ erarbeitet. Dieses Dokument ersetzt DIN 18709-1:1995

6、-10 teilweise. DIN 18709 Begriffe, Kurzzeichen und Formelzeichen in der Geodsie besteht aus: Teil 1: Allgemeines (in berarbeitung) Teil 2: Ingenieurvermessung1)(in berarbeitung) Teil 3: Gewsservermessung Teil 4: Ausgleichungsrechnung und Statistik Teil 5: Auswertung kontinuierlicher Messreihen Teil

7、6: Geodtische Bezugssysteme und Bezugsflchen Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 18709

8、-1:1995-10 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Bei der berarbeitung von DIN 18709-1 wurden alle Begriffe fr den geodtischen Raumbezug in einen neuen Teil dieser Normenreihe (vorliegendes Dokument) berfhrt. b) Die Begriffe fr den geodtischen Raumbezug wurden an den Stand der Technik angepasst.

9、Frhere Ausgaben DIN 3025: 1933-06 DIN 18709-1: 1982-08, 1995-10 1) knftig: IngenieurgeodsieDIN 18709-6:2016-04 4 1 Anwendungsbereich Die Norm legt die wesentlichen Begriffe fr den geodtischen Raumbezug fest, der als Grundlage fr Anwendungen des Vermessungs- und Geoinformationswesens sowie fr Geodate

10、ninfrastrukturen erforderlich ist. 2 Normative Verweisungen Es wurden keine normativen Verweisungen identifiziert. 3 Grundbegriffe Ab-schnitt Zeichen Benennung Einheit Definition 3.1 Koordinaten-system (en: coordinate system) mathematisches Modell, das der eindeutigen zumeist zahlenmigen Beschreibun

11、g von Punkten im Raum dient ANMERKUNG 1 Punkte dienen der geometrischen Beschreibung von Objekten in Modellen. ANMERKUNG 2 Die Position eines Punktes ist gegeben durch eine Sequenz von Koordinaten. Das Koordinaten-system schliet mathematische Regeln ein, die die Zuordnung von Koordinaten zu Punkten

12、beschreiben. In diesen Regeln knnen auch Kartenabbildungen (siehe 3.23) bzw. Abbildungen des Rotationsellipsoids oder der Kugel in die Ebene (siehe 5.4) bercksichtigt sein. 3.2 Koordinate (en: coordinate) eine Zahl oder eine von mehreren Zahlen, die der Beschreibung der Position von Punkten in einem

13、 Koordinatensystem dient ANMERKUNG 1 Fr jede Dimension des Raumes ist eine Koordinate notwendig (z. B. 2 Koordinaten fr die Lage und 1 Koordinate fr die Hhe). ANMERKUNG 2 Siehe auch DIN EN ISO 19111:2007-10, 4.5. 3.3 Koordinatenlinie (en: coordinate line) Linie in einem Koordinatensystem, auf der al

14、le bis auf eine Koordinate konstant sind 3.4 P0Koordinaten-ursprung (en: origin of coordinate system) Punkt des Koordinatensystems, an dem alle Koordi-naten den Wert Null besitzen ANMERKUNG Zur Vermeidung negativer Koordina-ten kann der Ursprung auch mit von Null abweichenden Werten festgesetzt werd

15、en (Default-Werten“). BEISPIEL Der Koordinatenursprung eines Gau-Krger-Meridianstreifens erhlt in Ordinatenrichtung den Default-Wert 500 km (siehe 5.4.9). DIN 18709-6:2016-04 5 Ab-schnitt Zeichen Benennung Einheit Definition 3.5 orthogonales Koordinaten-system (en: rectangular coordinate system) Koo

16、rdinatensystem, dessen Achsen sich rechtwinklig im Koordinatenursprung schneiden ANMERKUNG Die Achsen und die Koordinatenlinien mssen keine Geraden sein, z. B. bei ellipsoidischen Koordinaten. 3.6 kartesisches Koordinaten-system (en: cartesian coordinate system) orthogonales Koordinatensystem, desse

17、n Koordi-natenlinien Geraden in konstantem Abstand sind ANMERKUNG 1 Die Achsen des Koordinatensystems sind Geraden. ANMERKUNG 2 Das Koordinatensystem kann bezg-lich der Benennung seiner Achsen ein Rechtssystem oder ein Linkssystem sein (siehe auch DIN 4895-1). BEISPIEL 1 Das in der Mathematik bliche

18、 zwei-dimensionale kartesische Koordinatensystem x, y ist ein Rechtssystem. BEISPIEL 2 Das in der Geodsie bliche zweidimen-sionale kartesische Koordinatensystem y, x ist ein Links-system. 3.7 Polarkoordina-tensystem (en: polar coordinate system) Koordinatensystem, in dem die Lage eines Punktes durch

19、 seinen Abstand vom Koordinatenursprung und durch den Winkel, den die Verbindungslinie vom Koordinatenursprung zum Punkt mit einer Bezugs-achse bildet, angegeben wird 3.8 natrliches Koordinaten-system (en: natural coordinate system) Koordinatensystem, dessen Achsen an der Lot-richtung angeschlossen

20、sind ANMERKUNG 1 Parameter des natrlichen Koordi-natensystems sind die astronomischen Koordinaten (siehe 4.20 und 4.21) und das Schwerepotential (siehe 7.2). ANMERKUNG 2 Die Lotrichtung ist die Tangente an die Lotlinie in Richtung Erdschwerpunkt (Geozentrum). Die Gegenrichtung weist zum astronomisch

21、en Zenit und wird als uere Lotrichtung bezeichnet. ANMERKUNG 3 Das natrliche Koordinatensystem entzieht sich einer einfachen mathematischen Beschrei-bung. DIN 18709-6:2016-04 6 Ab-schnitt Zeichen Benennung Einheit Definition 3.9 geodtisches Bezugssystem geodtisches Referenzsystem (en: geodetic refer

22、ence system) Gesamtheit aller Definitionen, Vereinbarungen, Parameter und Algorithmen, die zur eindeutigen Bestimmung der Koordinaten von Punkten im Raum notwendig sind ANMERKUNG 1 Es schliet die Beschreibung des Koordinatensystems, das Geodtische Datum, die physikalischen Konstanten und Parameter s

23、owie Vorschriften und Algorithmen zur Berechnung von Korrektionen geodtischer Beobachtungsgren (z. B. wegen zeitlicher Vernderungen der Erdgestalt und des Erdschwerefeldes) ein. ANMERKUNG 2 Der Begriff geodtisches Referenz-system“ wird auch fr einen Satz von 4 Parametern verwendet, mit dem eine rota

24、tionsellipsoidische Nherung der Figur und des Schwerefeldes der Erde (Normalerde) definiert wird. Die vier Parameter knnen sein: Lnge der groen Halbachse, Abplattung, Erdmasse und Rotations-geschwindigkeit. BEISPIEL Das Geodtische Referenzsystem 1980 (GRS80)“ und das World Geodetic System 1984 (WGS8

25、4)“ sind geodtische Referenzsysteme im Sinne der Anmer-kung 2. 3.10 konventionelles Bezugssystem konventionelles Referenzsystem (en: conventional reference system) geodtisches Bezugssystem (Referenzsystem), bei dem die erforderlichen Modellannahmen (Konven-tionen) verbindlich festgelegt wurden 3.11

26、Geodtisches Datum (en: geodetic datum) Satz von Parametern mit denen die Lage des Ursprungs, die Orientierung der Koordinatenachsen und der Mastab eines Koordinatensystems in Bezug auf den Erdkrper festgelegt werden ANMERKUNG 1 Fr ein dreidimensionales Koordina-tensystem wird das Geodtische Datum du

27、rch einen Satz von 7 Parametern angegeben (3 Parameter fr die Position des Ursprungs, 3 Parameter fr die Orientierung der Achsen, 1 Parameter fr den Mastab). DIN 18709-6:2016-04 7 Ab-schnitt Zeichen Benennung Einheit Definition Legende G Geozentrum Punkt an der Erdoberflche X0, Y0, Z0Koordinaten des

28、 Mittelpunktes des Referenzellipsoids in Bezug zum Geozentrum Lotabweichung im Punkt 0 Mittelpunkt des Referenzellipsoids 1 Geoid 2 Referenzellipsoid Bild 1 Geodtisches Datum ANMERKUNG 2 Das Niveau eines Hhensystems kann durch die Hhe eines Datumspunktes oder durch die Hhen mehrerer Datumspunkte fes

29、tgelegt sein. 3.12 geodtischer Bezugsrahmen geodtischer Referenzrahmen (en: geodetic reference frame) Realisierung eines geodtischen Bezugssystems durch die Zuordnung von Koordinaten und gege-benenfalls weiteren Parametern (Schwerebeschleu-nigung) zu konkret bezeichneten physischen Markie-rungen (Ve

30、rmessungspunkte), die im Bereich der Erdoberflche ber- oder unterirdisch vermarkt sind ANMERKUNG 1 Koordinate siehe 3.2, Anmerkung 1. ANMERKUNG 2 Die Koordinaten dieser Vermessungs-punkte werden auf der Grundlage geodtischer Messungen sowie der Festlegungen und Vereinbarungen des zugrunde liegenden

31、geodtischen Bezugssystems bestimmt. Sie knnen z. B. wegen zeitlicher Vernderungen des Bezugs-rahmens in gewissen Abstnden unter Verwendung der jeweils neuesten Messergebnisse neu berechnet werden. Die nderungen in den Bezugsrahmen werden durch die Angabe einer Jahreszahl unterschieden, z. B. Interna

32、tional Terrestrial Reference Frame 2008 (ITRF2008). DIN 18709-6:2016-04 8 Ab-schnitt Zeichen Benennung Einheit Definition ANMERKUNG 3 Die Schwerebeschleunigung auf diesen Vermessungspunkten kann durch gravimetrische Messungen bestimmt werden. 3.13 Datumspunkt (en: geodetic datum point) Vermessungspu

33、nkt eines geodtischen Bezugs-rahmens, fr den Parameter oder Bedingungen festgelegt werden, die zur eindeutigen Lagerung, Orientierung und Skalierung eines Koordinaten-systems in Bezug auf den Erdkrper notwendig sind 3.14 Koordinaten-referenzsystem (en: coordinate reference system) Satz von Parameter

34、n, der das Geodtische Datum und das Koordinatensystem umfasst ANMERKUNG 1 Es erfolgt keine Unterscheidung zwischen Bezugssystem (Definition) und Bezugsrahmen (Realisierung). ANMERKUNG 2 Der Begriff Koordinatenreferenz-system“ wird hufig bei der standardisierten Beschreibung von Koordinaten in Geoinf

35、ormationssystemen verwendet. Er umfasst zustzlich zur mathematischen Definition des Koordinatensystems auch Teile der Formatierung, wie die Reihenfolge der Koordinaten und deren Maeinheit. Bei ebenen Abbildungen knnen die Koordinaten weitere Unterscheidungsmerkmale enthalten, die fr das betreffende

36、Abbildungsverfahren vereinbart sind (z. B. die Zonennummer der UTM-Abbildung, siehe 5.4.11). ANMERKUNG 3 Koordinatenreferenzsysteme knnen in gesonderten Verzeichnissen nher spezifiziert sein. Dazu gehren z. B. die CRS-Registry der AdV (CRS = Coordinate Reference System, AdV = Arbeitsgemeinschaft der

37、 Vermessungsverwaltungen der Lnder der Bundes-republik Deutschland) und die EPSG-Codes (EPSG = European Petrol Survey Group). ANMERKUNG 4 Koordinatenreferenzsysteme werden im Allgemeinen fr Lage, Position und Hhe festgelegt. 3.15 Rotations-ellipsoid (en: ellipsoid) Ellipsoid, das durch Drehung einer

38、 Ellipse um eine ihrer Achsen entsteht ANMERKUNG 1 Die rotierende Ellipse wird in diesem Zusammenhang auch als Meridianellipse bezeichnet (siehe Bild 2). ANMERKUNG 2 Fr die in der Geodsie verwendeten Rotationsellipsoide erfolgt die Rotation um die kleinere (krzere) Achse der Ellipse. ANMERKUNG 3 Die

39、 Gre und Form eines Rotations-ellipsoids wird durch 2 Parameter eindeutig beschrieben, z. B. die Lnge der kleinen Halbachse b und der groen Halbachse a. ANMERKUNG 4 Aus kleiner und groer Halbachse ergibt sich die Abplattung f des Rotationsellipsoids wie folgt: f = (a-b)/a. DIN 18709-6:2016-04 9 Ab-s

40、chnitt Zeichen Benennung Einheit Definition Legende a groe Halbachse b kleine Halbachse N Nordpol S Sdpol 0 Mittelpunkt der Ellipse Bild 2 Meridianellipse 3.16 mittleres Erdellipsoid (en: earth ellipsoid) Rotationsellipsoid, das die Figur der Erde (Geoid) bestmglich approximiert ANMERKUNG 1 Geoid si

41、ehe 6.2. ANMERKUNG 2 Das mittlere Erdellipsoid dient als Rechenflche fr die gesamte Erdfigur und erfllt folgende Anforderungen: sein Mittelpunkt liegt im Erdschwerpunkt (Geo-zentrum); seine Rotationsachse fllt mit der mittleren Rotations-achse der Erde zusammen; seine Dimensionen entsprechen den Abm

42、essungen der Erde im mittleren Meeresniveau (die Summe der Abstnde zum Geoid ist gleich Null). BEISPIEL Das mit den Parametern des GRS80 definierte Ellipsoid ist ein mittleres Erdellipsoid. 3.17 regionales Referenz-ellipsoid konventionelles Ellipsoid (en: reference ellipsoid) Rotationsellipsoid, das

43、 als Lagebezugsflche fr die Vermessung einer bestimmten Region dient ANMERKUNG 1 Auf einem regionalen Referenz-ellipsoid wird ein konventionelles ellipsoidisches Bezugs-system definiert. ANMERKUNG 2 Die numerischen Werte fr die groe Halbachse und die Abplattung reprsentieren die Krmmungsverhltnisse

44、der Erdfigur in der betreffenden Region. In der Regel verluft die kleine Halbachse nicht parallel zur Rotationsachse der Erde und der Mittelpunkt liegt nicht im Geozentrum. BEISPIEL Das Bessel-Ellipsoid ist ein Referenz-ellipsoid fr Deutschland. DIN 18709-6:2016-04 10 Ab-schnitt Zeichen Benennung Ei

45、nheit Definition 3.18 mittlere Erdkugel (en: earth sphere) Kugel, die die Figur der Erde (Geoid) bestmglich approximiert ANMERKUNG Der Radius der mittleren Erdkugel kann unter verschiedenen Nebenbedingungen festgelegt werden (z. B. gleiche Oberflche oder gleiches Volumen wie das mittlere Erdellipsoi

46、d). 3.19 Bildkugel Ersatzkugel (en: reference sphere) Kugel, die sich in einem betrachteten Gebiet mglichst gut an das Referenzellipsoid anpasst ANMERKUNG Der Radius der Bildkugel ist der mittlere lokale Krmmungsradius des Ellipsoids im betrachteten Gebiet. BEISPIEL Gausche Schmiegungskugel. 3.20 Eb

47、ene als Bezugsflche (en: reference plane) nicht gekrmmte Referenzflche fr Lagever-messungen zur Approximation oder zur Abbildung einer gekrmmten Urbildflche ANMERKUNG 1 Kleinrumige Lagevermessungen auf der gekrmmten Erdoberflche knnen unmittelbar auf einer ebenen Flche dargestellt werden, ohne dass

48、die ursprnglichen geometrischen Eigenschaften (Lngen-treue) dabei nennenswert beeintrchtigt bzw. verndert werden (siehe 5.3.1, Anmerkung 1). ANMERKUNG 2 Die Darstellung grorumiger Lage-vermessungen auf der gekrmmten Erdoberflche auf einer ebenen Flche (Abbild) erfordert eine nicht verzerrungsfreie Abbildung. Dabei gehen die ursprng-lichen geometrischen Eigenschaften (Lngentreue) mehr oder weniger stark verloren (siehe 5.3.1, Anmerkung 3). ANMERKUNG 3 Die gekrmmte Erdoberflche kann je nach betrachteter Gebietsausdehnung mathematisch durch eine Ebene, eine Kugel oder ein Rotationsel