Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Fragen und Erfahrungen zur Anwendung von GPS beim Wandern, Radeln, Fliegen usw.

Moderator: Roland

Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon oekoplaner » 05.09.2014 - 14:34

Hallo zusammen!

Ich versuche gegenwärtig, den bei uns im Büro angeschafften NVS NV08C-CSM einsatzklar zu machen. Ein Thema, das mich dabei noch beschäftigt, ist die möglichst einfache Umrechnung von Ellipsoidhöhen in NHN-Höhen. Im Moment sehe ich zwei Ansätze in RTKNavi, bei denen ich aber jeweils nicht weiter komme.

  1. Zum einen bin ich in den Infos zum SAPOS HEPS Dienst hier in Nordrhein-Westfalen auf folgenden Absatz gestoßen:
    ( http://www.bezreg-koeln.nrw.de/brk_inte ... ps_faq.pdf )
    Werden Transformationsparameter im SAPOS®-HEPS übertragen?
    Im RTCM V3.1 (GSM-CSD und Ntrip) werden Transformationsinformationen
    übertragen. In den Datenströmen sind die Transformationsinformationen
    („Coordinate Transformation Messages“) in den speziell dafür vorgesehenen
    Nachrichtentypen (sog. „Message Types“) 1021 und 1023 des RTCM V3.1 integriert.
    Es basiert auf dem nordrhein-westfälischen Transformations- und Undulationsmodell
    vom 24.08.2007, das in 211 diskreten Stützpunkten das Bezugssystem ETRS89
    (Realisierung 2003) mit dem nordrhein-westfälischen Netz77 und in 173
    Stützpunkten die Bezugsflächen ETRS89-Ellipsoid und Normal-Höhen-Null (NHN)
    verknüpft. Das Transformationsmodell ermöglicht eine Transformation von
    Koordinaten im ETRS89 aus SAPOS® in Koordinaten des nordrhein-westfälischen
    Netz77 mit einer durchschnittlichen Abweichung von ± 5 cm. Das Undulationsmodell
    ermöglicht, innerhalb Nordrhein-Westfalens aus ellipsoidischen ETRS89-Höhen
    NHN-Höhen (Höhenstatus 160) mit einer durchschnittlichen Abweichung von ± 2,5
    cm zu ermitteln.
    Zur Konfiguration und korrekten Verarbeitung der Transformationsinformationen in
    ihrem GNSS-Rover wenden sie sich bitte an den Support Ihres Herstellers.

    Ist es möglich, diese Transformationsinformationen (RTCM Messages 1021 und / oder 1023) in RTKNavi auszuwerten, um so eine Ausgabe der Höhen direkt in NHN zu erhalten?
  2. In den Optionen von RTKNavi finden sich die folgenden Punkte
    RTKN_opt_output.jpg
    RTKN_opt_output.jpg (58.33 KiB) 9505-mal betrachtet

    RTKN_opt_files.jpg
    RTKN_opt_files.jpg (50.68 KiB) 9505-mal betrachtet

    Ließe sich damit vielleicht etwas derartiges erreichen? Damit wäre man dann auch unabhängig vom SAPOS HEPS.

Hat irgend jemand damit vielleicht Erfahrungen und kann mir dazu Tips geben?

Vielen Dank im voraus

Holger
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon XPosition » 07.09.2014 - 11:36

Auja, teste doch mal, ob das mit deinem Empfänger was bringt.
Also intern benutzt rtklib EGM96 mit der Auflösung von einem Grad.

Hier: http://earth-info.nga.mil/GandG/wgs84/g ... 8_gis.html
kannst du EGM2008 mit einer Auflösung von 2.5 Minuten runterziehen.

Und erzähl uns das Ergebnis.
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon ssquare_de » 07.09.2014 - 11:56

Hallo oekoplaner,


die Auswertung der RTCM-Messages durch RTK-Lib erfolgt bislang nicht !

Da müssten wir mal höflich bei Herrn Takasu anfragen, ob dies ein mögliches Feature im nächsten RTK-Lib-Release sein könnte.
Mit der Auswertung der übermittelten RTCM-Transformationsmessages werden z.B. in Deutschland hochgenaue (Echtzeit-)Transformationen vom nationalen System ( Bezugssystem ETRS89 / DREF91 = EPSG 6258) in bisher gültige lokale Systeme,
z.B in Bayern (Gauß - Krüger Koordinaten im DHDN90, EPSG 6314) umgesetzt.
https://sapos.bayern.de/tminfo.php

Wenn du SAPOS-Korrekturdienste verwendest ( ohne die von dir erwänten Transformationsmessages), gibt dir RTKLIB also zwar Koordinaten im amtlich gültigem System aus (Gebrauchskoordinaten), die Transformation ins GK-System musst du aber separat noch durchführen.

Die GEOID-Modelle sind bezüglich der Höhenkomponente ungenauer.
Wenn du einen absoluten Bezug zu amtlichen Koordinaten herstellen musst!


Stefan
Zuletzt geändert von ssquare_de am 07.09.2014 - 23:50, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon Roland » 07.09.2014 - 23:02

Hallo,


leichten Herzens diskutiere ich hier nicht mit.

Nur, die EGM-Modelle führen egal in welcher Auflösung zu Höhen über dem Geoid.*)
Man braucht das GCG2011-Modell für NHN-Höhen der Bundesländer = Höhen über dem Quasigeoid.
BKG-Broschüre

Wenn man den Datensatz hat (ich war kurz vorm ftp-download) bleibt noch die Frage der Interpolation.
Ich stelle die Spitzenqualität des Forums nicht infrage, aber mal zur Vorsicht bei der Vermessungsabteilung 7 der Bezirksregierung Köln anklopfen ?
Wenn's um NRW geht.

*) Editiert, EGM heißt ja "Earth Geoid Model"


Grüße Roland
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon oekoplaner » 08.09.2014 - 14:07

Uii, da habe ich ja ein Fass aufgemacht! :wink:
XPosition hat geschrieben:Auja, teste doch mal, ob das mit deinem Empfänger was bringt.
Also intern benutzt rtklib EGM96 mit der Auflösung von einem Grad.

Hier: http://earth-info.nga.mil/GandG/wgs84/g ... 8_gis.html
kannst du EGM2008 mit einer Auflösung von 2.5 Minuten runterziehen.

Und erzähl uns das Ergebnis.

Ok, ich hoffe, dass ich da diese oder nächste Woche mal was zu testen kann.

ssquare_de hat geschrieben:Hallo oekoplaner,


die Auswertung der RTCM-Messages durch RTK-Lib erfolgt bislang nicht !

Da müssten wir mal höflich bei Herrn Takasu anfragen, ob dies ein mögliches Feature im nächsten RTK-Lib-Release sein könnte.

Wer hätte denn wohl einen Draht zum Meister, um das höflich anzubringen?
Ich bin kein Programmierer, aber nach meinem Verständnis, sollte zumindest die Einbeziehung der Message für die Höhenkorrektur sehr einfach sein: Geoidhöhe aus der richtigen Message auslesen und von der ermittelten Ellipsoidhöhe abziehen, fertig.

Roland hat geschrieben:Hallo,

leichten Herzens diskutiere ich hier nicht mit.

:?: Gibt es hier irgendeine Vorgeschichte, die ich als Neuling hier nicht kenne?

Roland hat geschrieben:Nur, die EGM-Modelle führen egal in welcher Auflösung zu Höhen über dem Geoid.*)
Man braucht das GCG2011-Modell für NHN-Höhen der Bundesländer = Höhen über dem Quasigeoid.
BKG-Broschüre

Heißt das, dass du die von XPosition in's Spiel gebrachten EGM2008 Daten für ungeeignet hältst?

Vielleicht sollte ich noch anmerken, dass der Genauigkeitsanspruch bei unseren typischen Anwendungen nicht extrem hoch ist: eine aus der Umrechnung resultierende zusätzliche Ungenauigkeit von bis zu 5 cm wäre mir ziemlich egal.

Viele Grüße

Holger
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon Roland » 08.09.2014 - 23:55

Hallo,

also 'schweren Herzens' weil ich weder mit RTKLIB noch mit Geoid-Modellen Erfahrungen habe, aber mich dennoch äußern muss, sobald es um NHN-Höhen geht.

Grundsätzlich wird man mit den EGM-Modellen (ja, die auch Earth Gravity Modelle heißen) keine NHN-Höhen bestimmen können.

Jetzt wird mein Herz noch schwerer.
Die Differenz zwischen Quasigeoid und EGM2008 kenne ich nicht.
Das EGM2008 soll aber auch noch Abweichungen vom 'wahren' Geoid im Dezimeterbereich haben.
Dann: Die NHN-Höhen differieren in NRW von den N.N.-Höhen bis zu 5,5 cm, aber nicht konstant
(nächstes Problem: N.N. ist aber auch nicht ganz das Geoid).

Dann suche ich seit zwei Stunden nach einer Grafik aus meiner Erinnerung, die diese Differenzen darstellt, aber die Seiten der Bez.Reg. Köln wurden geändert, das Landesvermessungsamt NRW ist aufgelöst und beim BKG fand ich sie auch nicht.
Einen Abklatsch findet man hier auf Seite 6:
AFIS

Soweit meine Hinweise auf Probleme, wenn man in den Zentimeterbereich will.


Halt: Das fand ich noch
http://geographiclib.sourceforge.net/cgi-bin/GeoidEval?input=52.2++12.5&option=Submit
Hm, zehntel Millimeter ?

Grüße Roland
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon XPosition » 09.09.2014 - 10:31

Oh, ich hab ein schlechtes Gewissen.
Dachte, du brauchst den Geoid. Sorry, muss mir mehr Zeit nehmen.
Die "normalen" Referenzsysteme benutzen Ellipsoide.
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon Roland » 09.09.2014 - 14:08

Hallo,


um etwas konkreter zu werden (Google half mit) für einen Punkt bei Münster die unterschiedlichen Geoid-Höhen.

GCG2011 52.0 und 7.6 einsetzen für Münster
EGM2008 u.a.

Also gut 20 Zentimeter Unterschied zwischen einer EGM2008-korrigierten und NHN-Höhe.

Nachtrag:
Ich kratze mich ungesehen am Kopf, weil etwa dort bei Münster sich Quasigeoid und N.N.-Fläche und somit genähertes Geoid berühren sollen.
Differieren 'unser' genähertes Geoid und globales Geoid also um 20 Zentimeter ?
10.09.2014:
Das EGM2008 liefert ja auch nur ein genähertes globales Geoid, wenn auch das derzeit beste. Somit könnte die wahre Differenz kleiner sein.


Grüße Roland
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon Roland » 11.09.2014 - 12:26

Hallo Holger,


zu den Höhensystemen:

ich wollte in den letzten 48 Stunden (nein, nicht ununterbrochen) mir bekannte, leicht verständliche Unterlagen aus dem Netz laden, z.B. "Das ist die Höhe" von Diethelm Weber ... nix mehr da.
Biete mal
diese Diplomarbeit an,
in der ab Seite 19 und speziell ab S. 30 einiges beschrieben wird.

Bei all dem Suchen habe ich aber eines aus den Augen verloren:

Kann man mit dem L1-Empfänger überhaupt in den Dezimeterbereich vordringen ?
Kann mich da mal einer aufklären.


Grüße Roland
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon ssquare_de » 11.09.2014 - 13:00

Hallo Roland,


zu dem L1-Empfänger und deiner Frage nach dem Subdezimeterbereich:

ja, das funktioniert tatsächlich ! :wink:

Was die professionellen 2-Frequenz-Empfänger aus der €-Schwergewichtsliga :-) "unseren" L1-Fliegengewichtlern voraushaben, sind in aller Regel die superkurzen Initialisierungszeiten im niedrigen Sekundenbereich, nach denen eine stabile Fix-Lösung erhältlich ist.
Wenn erst mal dauerhaft 15-20 Satelliten aus den unterschiedlichen GNS-Systemen am Antennenstandort sichtbar und verwertbar sind, ist die bislang fallweise lange Initialisierungszeit für Fix_lösungen für L1-Empfänger gegessen.
( Zeit sollte doch für dich nicht mehr das dringlichste Problem sein. Also schnell mal in deiner Freizeit nachprüfen, was deine ehemaligen Kollegen tagsüber so auf die Beine stellen.)

Auch ein Grund dafür, planmässig auf den ihnen zugedachten Orbits kreisende Galileo-Sats kaum noch erwarten zu können.
:-)


Stefan
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon Roland » 11.09.2014 - 22:42

Hallo,

da passt man ein, zwei Jahre nicht auf und muss auf einmal erkennen
ja, das funktioniert tatsächlich !
Lebe immer noch im Glauben, für die ionosphärische Korrektur bräuchte man zwei Frequenzen.
Muss da mal ein bisschen googeln.


Nicht notwendige Fußnoten:

1. Die ehemaligen Kollegen üben wie ich hörte an den Geräten. Kein Joke, die eingearbeiteten Messgehilfen wurden auf Hausmeisterstellen versetzt.
2. Ich befürchte, beim warten auf Galileo erscheinen uns Beidou-Satelliten überm Horizont.


Grüße Roland
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon Hagen.Felix » 12.09.2014 - 10:50

Roland hat geschrieben:... Ich befürchte, beim warten auf Galileo erscheinen uns Beidou-Satelliten überm Horizont.

Moin Roland,

es klingt vielleicht etwas übertrieben, aber möglicherweise könnte sogar schon jetzt die Kombination von GPS und BeiDou auch hier in Mitteleuropa die günstigste Lösung sein ... :shock:

Wenn man nur auf die Zahlen der verfügbaren Satelliten schaut, liegt der Gedanke ja vielleicht noch gar nicht allzu nahe.

Siehe z.B. die Abdeckungskarte unter http://www.innovelec.co.uk/news/47/60/AUG-2014-Tallysman-s-Highest-Performance-Smallest-Form-Factor-Multi-Constellation-Antenna-Products ...

Aber bei der (auf den ersten Blick scheinbar) derzeit noch immer "alternativlosen" Kombination von GPS und Glonass stört ja immer das grundlegende Problem der Frequenzunterschiede zwischen den einzelnen Glonass-Vögelchen ... :cry:

Und war es bis dato immer noch mangels geeigneter Hardware nicht greifbar, ist es mit dem NEO-M8N und der aktuellen Antennen-Generation nun wirklich schon eine echte Alternative geworden. :D

Viele Grüße aus dem Muldental,
Hagen
Gewerbliche Tätigkeit u.a. im Bereich GNSS (siehe https://www.optimalsystem.de/os.aspx?x=411)
Nachrichten bitte bevorzugt als klassische E-Mail (siehe https://www.optimalsystem.de/os.aspx?x=8)
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon oekoplaner » 19.09.2014 - 12:03

ssquare_de hat geschrieben:die Auswertung der RTCM-Messages durch RTK-Lib erfolgt bislang nicht !

Da müssten wir mal höflich bei Herrn Takasu anfragen, ob dies ein mögliches Feature im nächsten RTK-Lib-Release sein könnte.
Mit der Auswertung der übermittelten RTCM-Transformationsmessages werden z.B. in Deutschland hochgenaue (Echtzeit-)Transformationen vom nationalen System ( Bezugssystem ETRS89 / DREF91 = EPSG 6258) in bisher gültige lokale Systeme,
z.B in Bayern (Gauß - Krüger Koordinaten im DHDN90, EPSG 6314) umgesetzt.
https://sapos.bayern.de/tminfo.php

Ich möchte diesen Thread nochmal nach oben schubsen und insbesondere fragen, wer denn einen Draht zu den Entwicklern von RTKLib hat und das dort mal vorbringen könnte?

Aus meiner Sicht wäre vor allem die Transformation der Höhen interessant und gerade diese sollte meiner Meinung nach (ich bin kein Programmierer!!) ziemlich einfach umsetzbar sein. Dabei verspricht sie für alle Nutzer der entsprechenden Dienste einen großen Zusatznutzen!

Grüße
Holger
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon orion » 10.10.2014 - 18:02

Zuersteinmal das GPS intern kennt nur ein Erdellipsoid das WGS84. Alle anderen sind nur Rechenmodelle, die meist als SW in den GPS-Empfängern gespeichert sind. Diese sind meist historischen Ursprungs vor der Zeit der geodätischen Satelliten, die erstmals das Gravitationsfeld der Erde exakt vermessen haben. WGS84 ist ein Resultat dieser Messungen. Die in verschiedenen Ländern benutzten Erdellipsoide sind meist nur lokal zu verwenden. Sie wurden verschoben, gedreht, um die Oberfläche eines Landes möglichst genau zu mitteln. Die Positions- und Höhendaten der Ellipsoide lassen sich natürlich mittels Transformationsgleichungen gegenseitig umrechnen.
Auch ein Geoid-Modell ist nur eine ungefähre Abstraktion der wahren Erdgestalt. Es ist natürlich möglich und wurde sicherlich auch bereits durchgeführt, z.B. mittels Laseraltimeter vom Satelliten aus das gesamte Erdhöhenprofil als Funktion der geodätischen WGS84-Koordinaten zu messen und abzuspeichern.

Diese ganze Sache ist zwar theoretisch höchst interessant, ist aber für GPS-Benutzer nicht sehr zielfördernd.
Ich schlage 2 praktische Vorgehensweisen vor, die mit geringstmöglichem Aufwand verwendet werden können:
1. Nur ein Höhepunkt ist von Interesse (z.B. ein Gleitschirmlandepunkt)
Man legt seinen GPS-Receiver auf diesen Punkt und bestimmt dessen Höhe Ho über dem WGS84-Erdellipsoid.
Während z.B. des Gleitschirmfluges mißt man H(t) und berechnet die aktuelle Höhe über dem Landepunkt HLP(t) = H(t) - Ho
2. Man benötigt die aktuellen Höhen in einem Flächengebiet (z.B. Protokoll einer Bergwanderung oder einer Mountainbike-Tour)
Man sucht sich mittels genauer Karte einen Ausgangspunkt, bei dem die Höhe über NN HNNo angegeben ist. Dort legt man wieder seinen GPS-Receiver auf den Boden und bestimmt Ho. Man bestimmt die Differenz
DH = Ho - HNNo. Während der Wanderung/Tour bestimmt man die Höhe über NN mittels HNN(t) = H(t) - DH
Achtung dies gilt natürlich nur in einem überschaubarem Bereich. Z.B. bei einem Länderübergreifendem Flug müßte man natürlich die genauen Transformationen und Konventionen der unterschiedlichen NN's berücksichtigen, sofern man auf NN
hinaus will. Aber was spricht in diesem Fall gegen die Verwendung von WGS84-Koordinaten?
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Re: Höhe über Geoid <-> Höhe über Ellipsoid

Beitragvon oekoplaner » 13.10.2014 - 21:49

Hallo orion,

schön dass nochmal jemand das Thema aus der Versenkung holt! :D

Die von dir beschriebenen Vorgehensweisen halte ich im Sportbereich für gut geeignet. Aber ich wollte auf die Anwendung in der Vermessung hinaus.
Vor der Anschaffung des NV-08C hier im Büro war ich skeptisch, ob man damit überhaupt zuverlässige Höhen ermitteln kann. Nach ersten Erfahrungen kann ich aber sagen, dass im freien Gelände mit den SAPOS HEPS Korrekturdaten Höhen auf +/- 2 cm genau bestimmt werden können. Das ist für uns als Lndschaftsplanungsbüro eine prima Sache! Wenn man aber Punkte im Umkreis von einigen hundert Metern aufnimmt, ändert sich die Geoidhöhe in diesem Radius schnell mal um ein paar Zentimeter, die dann als zusätzliche Fehlerquelle hinzukommen.
Ich kann natürlich WGS84-Koordinaten für die Vermessung verwenden, aber in der Landschaftsplanung werden die Daten so gut wie immer mit anderen Daten / Karten zusammengeführt, die Höhen in m ü. NHN enthalten - spätestens dann muss ich also umrechnen.

Zusammengefasst finde ich es halt schade, dass SAPOS HEPS Transformationsinformationen liefert, ich diese in RTKLib aber nicht nutzen kann, obwohl dieses für einen mit dem Programm vertrauten Prgrammierer IMHO leicht implementierbar wäre. Ich würde ja auch selbst in eine entsprechende Diskussion in einem RTKLib-Forum einsteigen, aber solch ein Forum scheint es ja nicht zu geben bzw. auf der RTKLib-Homepage wird ja - unter anderen - auch dieses Forum hier als Anlaufstelle genannt.
Deswegen nochmal meine Frage in die Runde, wie man so etwas den RTKLib-Machern zu Gehör bringen kann. Das Problem mit den Bluetooth-COM-Ports ( s. http://gpsforum.geospector.de/phpbb/vie ... oth#p16409 ) hat doch auch irgendwie seinen Weg von hier nach Japan gefunden.

Beste Grüße
Holger
oekoplaner
 
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