UTM Streckenmessung mit der Totalstation (Geodäsie/Vermessung)

Uli_, Mittwoch, 22.07.2020, 10:38 (vor 97 Tagen)

Hallo liebe Geodäten,

als fortgeschrittener Anfänger im Umgang mit einer Totalstation stehe ich gerade vor einer Frage auf die ich selbst mit ausgedehnter Recherche keine Antwort finden konnte und hoffe hier den richtigen Hinweis zu bekommen von jemandem, der etwas mehr Praxiserfahrung besitzt. Es geht um die Frage, wie ich beim Messen mit der Totalstation die UTM-Streckenreduzierung anbringen kann. Doch zunächst ein paar Infos zu meinem Setup:

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Ich verwende eine Topcon GPT-8200A Robotik Totalstation mit einem Topcon FC-200 Feldrechner. Darauf läuft die letzte Version der Vermessungssoftware TopSURF (8.2.3). Weiter verwende ich einen GNSS-Rover, welcher seine Korrekturdaten über SAPOS bezieht und mir somit UTM Koordinaten auf Basis ETRS89 liefert.

Jedem TopSURF-Projekt lässt sich ein Koordinatensystem (Abbildung/Datum) zu Grunde legen. Zusätzlich gibt es die Option "Nutze Streckenreduktion".

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Wird diese Option aktiviert, lässt sich ein individueller, für meinen Ort errechneter Maßstabsfaktor anbringen. So weit so klar. Um den Effekt gut sichtbar zu machen verwende ich nun beispielhaft einen völlig utopischen Faktor von 0,5:

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Meine Erwartung ist nun, dass die gemessenen Strecken um eben diesen Faktor reduziert werden und die Koordinaten eines neuen Punkts entsprechend angepasst werden. Wenn ich mir die Koordinaten neuer Punkte ansehe, stelle ich jedoch fest, dass diese mit der natürlichen gemessenen Stecke berechnet wurden, die Streckenreduktion bleibt unberücksichtigt.

Beispiel ohne Streckenreduktion: Ich stationiere die Totalstation auf dem Koordinatenursprung 0, 0 mit Azimut 0 (Punkt Nr. 1) und nehme einen Punkt genau 100 Meter nördlich auf (Punkt Nr. 2). Erwartungsgemäß errechnet mir TopSURV nun die Koordinaten von Punkt 2 mit 0, 100:

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Beispiel mit Streckenreduktion: Nun aktiviere ich die Streckenreduktion mit dem Faktor 0,5 und nehme wieder Punkt Nr. 2 auf, welcher sich weiterhin genau 100 Meter nördlich befindet. Ich erwarte, dass nun die Koordinaten von Punkt Nr. 2 mit 0, 50 berechnet werden. Tatsächlich sieht das Ergebnis jedoch folgendermaßen aus:

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Es wurde also die natürliche Strecke ohne Reduktionsfaktor verwendet um die Koordinaten von Punkt 2 zu berechnen.

Eigentlich beginnt das Problem ja nicht erst bei der Punktaufnahme, sondern davor schon bei der Stationierung der Totalstation. Um eine frei Stationierung durchzuführen, nehme ich unterschiedliche Punkte auf, deren Koordinaten vom GNSS Rover als UTM Koordinaten geliefert werden.

Nun stellt sich für mich also die Frage:

Wie erreiche ich, dass die reduzierte Strecke zur Berechnung von Koordinaten verwendet wird?

Die einzige Lösung, welche mir dazu einfällt, wäre die Einstellung der atmosphärischen Korrektur in der Totalstation selbst zu "missbrauchen" um den gewünschten Reduktionsfaktor an die Streckenmessung anzubringen. Allerdings bezweifle ich, dass dies ein übliches Vorgehen wäre, hier fehlt mir einfach die Praxiserfahrung. Vielmehr vermute ich, dass ich irgend etwas anderes übersehen habe und wäre für einen Tipp äußerst dankbar.

Uli

UTM Streckenmessung mit der Totalstation

rafl, Mittwoch, 22.07.2020, 13:22 (vor 97 Tagen) @ Uli_

Hallo Uli,

Entschuldigung, dass ich antworte, obwohl ich von Topcon Geräten keine Ahnung habe.

a) Bei dem Test mit der Aufnahme eines Punktes mit und ohne Reduktion, hätte ich beim zweiten mal eine andere Punktnummer verwendet.

b) Hast du die Möglichkeit, bei der freien Stationierung den Maßstab mit zu berechnen?
Wenn ja, dann müsste der aus der freien Stationierung geschätzte Maßstab weitestgehend die UTM- und Höhenreduktionen enthalten, da du ja dann im Koordinatensystem der Anschlusspunkte arbeitest.

Hast du schon mal beim Topcon Support nachgefragt?

UTM Streckenmessung mit der Totalstation

Uli_, Mittwoch, 22.07.2020, 15:47 (vor 97 Tagen) @ rafl

Hallo rafl,

ich glaube Dein Tipp b) war schon mal sehr gut. Tatsächlich wird bei der freien Stationierung der Abbildungsmaßstab errechnet:

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Und jetzt wo Du es erwähnst, wird mir auch klar, dass dabei theoretisch der örtliche UTM Abbildungsmaßstab errechnet werden müsste, da die Anschlusspunkte UTM Koordinaten besitzen.

Dennoch bleibt es dabei, dass bei der anschließenden Aufnahme von Punkten die Koordinaten mit der natürlichen Strecke berechnet werden und somit nicht in die UTM Abbildung passen.

Vermutlich muss der Maßstab nach der Stationierung über die Option "Nutze Streckenreduktion" geändert werden. Fragt sich nur in welche Richtung bzw. mit dem ermittelten Maßstab oder dessen Kehrwert.

Ich werde weitere Tests durchführen und hoffe eine Lösung zu finden.

Der Topcon Support ist leider wenig hilfsbereit, das hatte ich bereits ausprobiert. Grund ist, dass die Software TopSURF seit etwa zehn Jahren obsolet ist, Support gibt es nur für den Nachfolger MagnetField. Das TopSURF Handbuch hilft leider auch nicht weiter, da wird sehr viel Vorwissen vorausgesetzt, solche "banalen" Probleme werden nirgends erklärt.

Aber danke schon mal, das bringt mich weiter!

Uli

UTM Streckenmessung mit der Totalstation

Uli_, Donnerstag, 23.07.2020, 10:48 (vor 96 Tagen) @ Uli_

Ich glaube nun den korrekten Workflow gefunden zu haben für mein Problem im ersten Post. Für den Fall dass jemand ebenfalls diese alte Software benutzt, will ich meine Lösung hier mal kurz vorstellen.

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Zunächst ein paar Begrifflichkeiten: Im Englischen sind die Begriffe "grid" und "ground" gebräuchlich im Zusammenhang mit Koordinaten. Topcon übersetzt diese Begriffe mit "Gitter" und "Ebene". Ich weiß nicht ob diese Übersetzung so üblich ist, jedenfalls war mir anfangs unklar, was damit eigentlich gemeint ist.

Mit "Gitter" ist die Projektion bzw. Abbildung gemeint, in meinem Fall also die UTM Abbildung. UTM Gitter-Koordinaten sind also die auf eine Ebene (ausgerollter Zylinder) projizierten Punkte der Oberfläche. An diesem Punkt war ich kurz verwirrt, weil hier der Ebenen-Begriff in der Gitter-Definition steckt.

Mit "Ebene" ist die Oberfläche des Körpers gemeint, also die Oberfläche des Ellipsoids, Geoids oder der Erdoberfläche. Ebenen-Koordinaten sind also die Koordinaten an der Oberfläche, die Entfernungen zwischen ihnen lassen sich mit der Totalstation als natürliche Entfernung messen.

Ich finde die Begriffe "Gitter" und "Ebene" in diesem Zusammenhang etwas unglücklich übersetzt, aber wahrscheinlich ist das halt so üblich.

Nun möchte ich also meine Totalstation mit SAPOS stationieren und anschließend Punkte aufnehmen welche in UTM abgebildet werden sollen. Dazu lege ich zunächst in TopSURV ein Projekt mit der UTM Zone 32 und Datum ETRS89 an. Die Option "Nutze Streckenreduktion" bleibt erst mal deaktiviert.

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Anschließend führe ich eine freie Stationierung durch mit GNSS Passpunkten (SAPOS). Als Beispiel nehmen wir an, dass die Totalstation auf Punkt Nr. 1 mit den UTM Koordinaten 500000 / 5500000, also genau auf dem Mittelmeridian der Zone 32 stationiert wird. Dieser Punkt wird nun als Gitter-Punkt ausgewiesen, weil wir in den Projekteinstellungen die UTM Abbildung ausgewählt haben.

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Nun gehe ich in die Projekteinstellungen und aktiviere die Option "Nutze Streckenreduktion". Bei Parameter wähle ich "Nullpunkt". Als Nullpunkt suche ich den Stationierungsort der Totalstation aus, also Punkt Nr. 1 mit den Koordinaten 500000 / 5500000. TopSURV berechnet nun automatisch den Maßstabsfaktor anhand der Koordinaten des Nullpunkts und trägt dessen Kehrwert ein. Es handelt sich hier exakt um den Kehrwert von 0,9996 also den UTM Maßstab auf dem Mittelmeridian (Ostwert 500000) in der Höhe 0. Der Maßstab kann nun auch individuell angepasst werden z.B. für eine andere Höhe.

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Wenn ich nun in die Punkteliste wechsle, stelle ich fest, dass die Punkte nun Ebenen-Koordinaten haben.

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Nun nehme ich einen Punkt Nr. 2 auf, welcher sich in einer natürlichen Entfernung von genau 100 Meter östlich befindet:

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Wenn ich anschließend in den Projekteinstellungen die Option "Nutze Streckenreduktion" entferne, stelle ich fest, dass die Koordinaten von Punkt 2 korrekt mit dem Maßstab 0,9996 bezogen auf den Stationierungsort der Totalstation (Punkt Nr. 1) in eine UTM Koordinate (Gitter) ungerechnet wurde.

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Ich glaube nun den richtigen Workflow gefunden zu haben. Falls jemand noch einen Kommentar dazu hat, freue ich mich sehr!

Uli

UTM Streckenmessung mit der Totalstation

Eddi, Donnerstag, 23.07.2020, 16:23 (vor 96 Tagen) @ Uli_

Respekt!
Saubere Arbeit, da sollte sich so mancher Support noch eine Scheibe von abschneiden:ok:
Allerdings ist es seltsam, dass Du zum Berücksichtigen des Massstabes die Nutzung abwählen musst:confused:
Und ich würde jetzt noch untersuchen, ob beim Abstecken der UTM- Faktor berücksichtigt wird, d.h. ob eine aus UTM-Koordinaten 99,96 m lange Strecke mit 100,00 m abgesteckt wird?

Eddi

UTM Streckenmessung mit der Totalstation

Uli_, Donnerstag, 23.07.2020, 17:57 (vor 96 Tagen) @ Eddi

Allerdings ist es seltsam, dass Du zum Berücksichtigen des Massstabes die Nutzung abwählen musst:confused:

Eddi

Das fand ich tatsächlich auch sehr kontraintuitiv. Die Erklärung liegt vermutlich auch wieder in einer etwas unglücklichen Übersetzung aus dem Englischen. Dort heißt die Option "Nutze Streckenreduktion" nämlich "Use Grid/Ground". Im englischen Handbuch heißt es dazu erläuternd "If necessary, perform the Grid / Ground coordinate transformation". Gemeint ist also vielmehr eine Koordinatentransformation zwischen "Gitter" und "Ebene". Wird die Option aktiviert, wird also eine Koordinatentransformation in die "Ebene" durchgeführt. Das ergibt Sinn.

Das Verhalten beim Abstecken werde ich definitiv auch noch kontrollieren, danke für den Tipp!

Uli

UTM Streckenmessung mit der Totalstation

Ho!ger, Freitag, 25.09.2020, 17:19 (vor 32 Tagen) @ Uli_

Hallo,
habe mich auch bereits an dieser unglücklichen Beschreibung im MagnetField gestört. dort lautet die Bezeichnung genauso. Ich habe auf der Webseite von mrtachymeter.de unter Bedineungsanleitung eine Info gefunden. Nennt sich "TID_12-02_TS-Messungen_in_ETRS89_mit_MAGNET_Field".
Gruß
Ho!ger

UTM Streckenmessung mit der Totalstation

Uli_, Sonntag, 27.09.2020, 11:18 (vor 30 Tagen) @ Ho!ger

Hallo Ho!ger,

danke für den Tipp, den hätte ich mal früher gebraucht! In dem Dokument sind wertvolle Informationen enthalten, man sieht sehr deutlich, dass MagnetField auf TopSURV aufbaut und viele Gemeinsamkeiten vorhanden sind. Super!

Uli

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