Berechnung topographischer Schwerefeldanteile auf Basis von digitalen Geländemodellen

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung einer Software zur Bestimmung topographischer Schwerefeldanteile auf Basis eines digitalen Geländemodells. In Gebieten mit bewegter Topographie, wie z.B. in den österreichischen Alpen, ist es von großem Interesse, die lokalen Einflüsse des Schwerefeldes zu kennen, um die in der Ingenieurgeodäsie mittels hochgenauer Verfahren durchgeführten Messungen um jene störenden Einflüsse korrigieren zu können. Bei Kreiselmessungen im Tunnel- und Kraftwerksbau ist die Reduktion der Lotabweichung heutzutage beinahe unerlässlich, um die geforderte Durchschlagsgenauigkeit erreichen zu können.<br />Diese Arbeit zeigt, aus welchen Quellen digitale Geländemodelle als Datengrundlage bezogen werden können und welches Formelwerk nötig ist, um die lokalen topographischen Schwerefeldanteile berechnen zu können.<br />Speziell werden die an Kreiselmessungen anzubringenden Reduktionen im Detail beschrieben. Als Testdaten standen ein digitales Geländemodell des Bundesamts für Eich- und Vermessungswesen sowie Netzpunkte des Kraftwerkprojekts Limberg II in Kaprun zur Verfügung, die von der Firma Geodata bereitgestellt wurden.<br />

The main objective of this thesis was the development of software to calculate the gravitational attraction of the surrounding topographic masses acting on arbitrary chosen measurement points. The horizontal components of the calculated attraction vector can be transformed to deflections of the vertical while the vertical component influences the gravimetric measurements.<br />In alpine areas characterized by rugged topography and therefore intense dierences in altitude, e.g. the Austrian Alps, the knowledge of these local influences is an essential prerequisite to correct various observation types gathered in engineering surveying to keep the required accuracy. This statement holds especially for gyro measurements in tunneling and power plant projects where the reduction of the deflection of the vertical is essential to obtain a breakthrough error within the demanded margins.<br />This thesis reviews the various sources from which digital terrain models can be obtained and gives a detailed information on basics of describing the Earth gravity eld as well as on the mathematical model which allows to calculate local gravity eld variations caused by topographic masses. Moreover, this thesis deals with corrections which have to be applied to raw gyro measurements to be usable as direct observations of the geodetic north direction.<br />The test data used to verify the software was a digital terrain model of the BEV (Federal Office for Metrology and Surveying) and measurement point coordinates of the power plant project of Limberg II in Kaprun provided by Geodata, an Austrian surveyor's office