Falsche Höhen bei GNSS-Messungen?

Leider kommt es beim Thema Höhen immer wieder zu Fehlern. Von kleinen Abweichungen im cm-Bereich bis hin zu 40-50m ist alles dabei. aber Warum ist das so?

Kleiner Theorieteil vorab:

GNSS-Daten umfassen verschiedene Höhenangaben, die auf unterschiedlichen Bezugsflächen basieren. Ausgehend von diesen Bezugsflächen wird die Höhe gemessen (berechnet). Folgende Höhen werden unterschieden:

  1. Ellipsoidhöhe (h): Diese erhält man aus der Vermessung mit GNSS-Rover und die Höhen beziehen sich auf die Oberfläche eines so genannten Rotationsellipsoides (mathematische beschreibbar). Dabei stellt das Referenzellipsoid, oder auch Bezugsellipsoid eine Annäherung der Erdoberfläche dar. Für uns in der Praxis sind ellipsoide Höhen unbrauchbar und eher rein mathematischer/geomatrischer Natur, werden aber von vielen GNSS Rover mit ausgegeben, weshalb es auch zu Verwechslungen kommen kann.
  2. Orthometrische Höhe oder Gebrauchshöhe (H): Diese misst die Höhe über dem Geoid (Höhenbezugsfläche HBF), einer durch die Erdanziehungskraft beeinflussten Oberfläche, die in etwa dem durchschnittlichen Meeresspiegel entspricht, also einer gedachten Verlängerung des Meeresspiegels. Das Geoid ist interessanterweise nicht gleichmäßig, sondern völlig unregelmäßig, da seine Form von der Massenverteilung und der Erdrotation beeinflusst wird. Höhen über der Geoidfläche nennt man auch physikalische Höhen und sind die uns bekannten Höhen, wie wir sie kennen.
  3. Geoidhöhe (N): Dies ist der Abstand zwischen der Ellipsoid- und der orthometrischen Höhe und wird auch als Undulation bezeichnet.
Falsche Hoehen bei GNSS Messungen detail

verschiedene Höhen anhängig von den Bezugsflächen

Quelle: Bauer, Manfred; Vermessung und Ortung mit Satelliten; Globales Navigationssatellitensystem (GNSS) und andere satellitengestützte Navigationssysteme; 7., neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2018, 566 Seiten, 170 x 240 mm,

Falsche Höhen bei GNSS-Messung, welche typischen Höhenfehler kommen in der Praxis vor?

Falsche Höhen bei GNSS-Messung mit Abweichungen von 40-50m:

Die Oberflächen von Geoid und Ellipsoid, und damit auch die darauf bezogenen Höhen, haben in Deutschland einen Abstand von 40 bis 50m. Diesen Abstand nennt man Undulation. Häufig wird aufgrund falscher Einstellung, oder, wenn an der falschen Stelle geschaut wird, die Ellipsoidhöhe anstatt der Geoidhöhe verwendet. Der Fehler liegt je nach Ort in Deutschland bei 40-50m und kann schnell erkannt werden.

Im Bezug auf unsere Geräte…

bei Emlid (Emlid Flow):

  • Häufig wird unter dem Status die Höhe angeschaut. Dabei handelt es sich jedoch um die Ellipsoidhöhe. Die tatsächliche Gebrauchshöhe muss innerhalb eines konkreten Projekts geprüft werden.
  • Wenn innerhalb des Projekts immer noch die Höhen um 40-50m nicht stimmen, dann wurde beim Projektanlegen vergessen bei Bezugshöhe folgendes auszuwählen: DHHN2016 (steht für Deutsches Haupthöhennetz). Die Höhenberechnung basiert dann auf einer Geoiddatei.

bei geomax (X-PAD Ultimate):

  • Je nach Einstellung kann die Gebrauchshöhe anhand der Undulationsinformation berechnet werden. Einige Korrekturdatendienste, wie z.B. Sapos, senden diese Undulationsinformation in den Korrekturdaten mit. Damit dies jedoch funktioniert müssen RTCM 3.1 Messages im Rover aktiviert sein. Spreche uns an, wenn Du hier Hilfe benötigst.
  • Eine andere Möglichkeit ist es, ähnlich wie bei Emlid, die richtige Höhe anhand einer Geoiddatei zu bestimmen. Das hat den Vorteil, dass auch bei Verlust der Korrekturdaten die Höhe einigermaßen passt. Andernfalls springt die Höhe auf die Ellipsoidhöhe zurück (40-50m Fehler).

bei CHCNAV (Landstar7/8):

  • auch hier gibt es 2 Möglichkeiten. Entweder die Höheninformation wird anhand der Korrektrudaten (z.B. Sapos) berechnet, oder über eine Geoiddatei.

Falsche Höhen bei GNSS-Messung mit Abweichungen von 1-5m:

Häufigster Grund ist eine ungenaue Messung, also hohe Standardabweichungen aufgrund von:

  • Abschattung durch Bäume, Gebäude, Brücken
  • fehlende Korrekturdaten

In solchen Fällen wurden die Punkte meistens nicht mit dem Status FIX gemessen, sondern FLOAT oder SINGLE. Der Höhenfehler ist unregelmäßig und nicht konstant.

Falsche Höhen bei GNSS-Messung im Bereich von wenigen cm:

Hier stimmt in den meisten Fällen die echte, physische Stablänge nicht mit der, in der Software hinterlegten Stablänge, überein. Da der GNSS-Empfänger die Höhe am Empfängerkopf misst und um die Stablänge korrigiert, ist der Fehler gleich dem Unterschied der echten, zur eingestellten Stablänge.

Solltest Du Unterstützung brauchen, oder hast Du Fragen, dann melde Dich gerne bei uns. Gerne helfen wir Dir, auf dem Weg zur Fehlerbehebung und zu dem passenden Produkt.

Unsere Quellen zum Thema “Falsche Höhen bei GNSS-Messung”:

  • Bauer, Manfred; Vermessung und Ortung mit Satelliten; Globales Navigationssatellitensystem (GNSS) und andere satellitengestützte Navigationssysteme; 7., neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2018, 566 Seiten, 170 x 240 mm

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