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Technische Universität Berlin Seminararbeit - Tell Fecheriye

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<strong>Technische</strong> <strong>Universität</strong> <strong>Berlin</strong><br />

Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik<br />

Fachgebiet Geodäsie und Ausgleichungsrechnung<br />

Prof. Dr.-Ing. Lothar Gründig<br />

<strong>Seminararbeit</strong><br />

Anlegen eines Festpunktfeldes und Erstellung einer topografischen Karte des<br />

<strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong> in Syrien<br />

Jens Kersten<br />

28. Dezember 2005


Inhaltsverzeichnis<br />

1 Historischer Hintergrund 4<br />

2 Geländebeschreibung 5<br />

3 Konkretisierung der Aufgabenstellung 6<br />

4 Messsystem und Vorbetrachtung 7<br />

4.1 Verwendete Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />

4.2 Verwendete Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />

4.3 Fehlertheoretische Vorbetrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />

4.3.1 Höhenunterschiede . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />

4.3.2 Horizontalstrecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />

4.4 Atmosphärische Korrektur der Schrägstrecken . . . . . . . . . . . 10<br />

4.5 Additionskonstante des Systems Tachymeter - Reflektor . . . . . 11<br />

4.6 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

5 Netzplanung 11<br />

6 Allgemeiner Arbeitsablauf 12<br />

7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen 14<br />

7.1 Das Prinzip der freien Netzausgleichung . . . . . . . . . . . . . . 14<br />

7.2 Ausgleichung der Beobachtungen mit NEPTAN-GPS . . . . . . . 18<br />

7.2.1 Terrestrische Voranalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />

7.2.2 Hauptanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19<br />

7.3 Detaillierte Vorgehensweise bei Messung und Auswertung . . . . 20<br />

7.3.1 Auslesen der SDR-Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />

7.3.2 Ausgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />

7.4 Ergebnisse der Netzausgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />

8 Geländeaufnahme 26<br />

9 Fehlerbehebung und aufgetretene Probleme 26<br />

9.1 Atmosphärische Korrektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26<br />

9.2 Auswertung der Aufnahmedaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<br />

9.3 Probleme nicht messtechnischer Natur . . . . . . . . . . . . . . . 30<br />

10 Planerstellung mit GeoGraf 31<br />

10.1 Ergebnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

11 Beschreibung der beiliegenden CD 34


Vorwort<br />

Diese Arbeit ist durch die Initiative der Freien <strong>Universität</strong> <strong>Berlin</strong> entstanden.<br />

Im Zuge von Planungsarbeiten für Ausgrabungen, welche im Jahr 2006 beginnen<br />

sollen, hat das Institut für Vorderasiatische Altertumskunde die <strong>Technische</strong><br />

<strong>Universität</strong> <strong>Berlin</strong> beauftragt einen topografischen Plan des Ruinenhügels <strong>Tell</strong><br />

<strong>Fecheriye</strong> zu erstellen. Anhand dieses Plans soll festgestellt werden, an welchen<br />

Stellen es möglich ist Grabungen durchzuführen. Darüber hinaus soll das aus<br />

den aufgenommenen Daten erstellte digitale Geländemodell in Zukunft mit den<br />

Fundorten und Ausgrabungsstellen erweitert und fortgeführt werden.<br />

Abbildung 1: Landkarte von Syrien<br />

Der <strong>Tell</strong> (Ruinenhügel) befindet sich im Nord-Osten des Landes, direkt an<br />

der Grenze zur Türkei, in der Kleinstadt Ra’s al-’Ayn. Weitere Beteiligte an<br />

diesem Projekt und an den Messungen sind Prof. Dr. Dominik Bonatz, Leiter<br />

des Instituts für Vorderasiatische Altertumskunde, und Sebastian Hageneuer,<br />

Student an der Fu-<strong>Berlin</strong>.<br />

3


1 Historischer Hintergrund<br />

1 Historischer Hintergrund<br />

Der <strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong> (wörtlich: „Scherbenhügel“) umfasst eine Gesamtfläche von<br />

ca. 90 ha, wovon ca. 12 ha auf einen höher gelegenen „Oberstadtbereich“ und ca.<br />

78 ha auf einen tiefer gelegenen „Unterstadtbereich“ entfallen. Der Ruinenhügel<br />

ist damit einer der größten in dieser Region. Ausgrabungen und Zufallsfunde<br />

erbrachten hier den Nachweis für eine Besiedlung vom frühen 2. Jahrtausend<br />

v. Chr. bis in frühislamische Zeit um 800 n. Chr., was ihn kulturhistorisch bedeutend<br />

für die antiken Phasen im nordsyrischen Raum macht.<br />

Keines der bisherigen Grabungsprojekte konnte über einen längeren Zeitraum<br />

durchgeführt werden, so dass die archäologischen Potentiale des <strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong><br />

zwar erkannt, aber bei weitem noch nicht erschlossen sind. Unbeantwortet bleiben<br />

auch die Fragen nach der möglichen Identifizierung des Ortes mit der Hauptstadt<br />

der Mitanni, Washshukanni, in der Mitte des 2. Jahrtausends v. Chr. und<br />

seiner Entwicklung in aramäischer Zeit am Übergang vom 2. zum 1. Jahrtausend<br />

v. Chr.<br />

Die kontinuierliche und umfassende Dokumentation der archäologischen Hinterlassenschaften<br />

auf dem <strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong> soll nun durch ein neues, 2005 initiiertes<br />

deutsch-syrisches Forschungsprojekt ermöglicht werden. Es handelt sich hier um<br />

eine Kooperationsarbeit zwischen der Freien <strong>Universität</strong> <strong>Berlin</strong> und der Generaldirektion<br />

für Antiken und Museen Damaskus und steht auf deutscher Seite<br />

unter der Leitung von Prof. Dr. Dominik Bonatz, Institut für Vorderasiatische<br />

Archäologie der Freien <strong>Universität</strong> <strong>Berlin</strong>. Auf syrischer Seite wird es von ’Abd<br />

al-Masih Bagdo, Direktor der Antikendirektion Hasseke, geleitet.<br />

Vorrangiges Ziel eines archäologischen Projektes auf dem <strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong> ist die<br />

Erforschung seiner Besiedlungsphasen mittels Flächengrabungen und stratigrafischen<br />

Grabungen 1 im Bereich der „Oberstadt“ und Flächengrabungen in der<br />

„Unterstadt“. 2 .<br />

Abbildung 2: Tontafel<br />

Auf diesem Bild sieht man die<br />

Umzeichnung einer in <strong>Fecheriye</strong> gefundenen<br />

gebrannten Tontafel. Sie<br />

ist mit Keilschrift geschrieben und<br />

ist grob in die zweite Hälfte der<br />

zweiten Jahrtausends v. Chr. einzuordnen.<br />

Übersetzt bedeutet die<br />

Inschrift (soweit erhalten): „Zu Nulu<br />

spricht: Dieses sagt Ninuayau:<br />

Ich werde nach Dunnu kommen. Für<br />

viele Tage werden sie zu mir kommen.<br />

Lasst billu-Bier reichlich sein!<br />

Lass es sie vorbereiten! Antworte<br />

mir nicht „Es gibt keines!“ Der 25.<br />

Tag.“ 3 Offensichtlich ist hier von einem<br />

Fest die Rede.<br />

1 Stratigrafie bezeichnet die Untersuchung von Schichtungen und ihre zeitliche Zuordnung.<br />

2 Dieser gesamte Abschnitt besteht aus Auszügen aus dem Projekthandbuch <strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong>.<br />

3 aus: McEwan, Calvin W., Soundings at <strong>Tell</strong> Fakhariyah<br />

4


2 Geländebeschreibung<br />

2 Geländebeschreibung<br />

Es handelt sich beim <strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong> um ein recht ebenes und intensiv landwirtschaftlich<br />

genutztes Gelände (Baumwolle und Getreide), auf dem sich zusätzlich<br />

zwei Friedhöfe in der Mitte und im Oberstadtbereich befinden. Der Oberstadtbereich<br />

befindet sich im Osten des <strong>Tell</strong>s und setzt sich sehr deutlich vom restlichen<br />

Gelände ab. Der maximale gebietsübergreifend auftretende Höhenunterschied<br />

beträgt ca. 15 m. Es existiert eine topografische Karte des <strong>Tell</strong>s aus dem Jahre<br />

1940, in welcher die Grabungsorte aus dieser und aktuellerer Zeit dargestellt<br />

sind.<br />

Abbildung 3: topografische Karte des <strong>Tell</strong>s<br />

Sie wurde auf Grundlage von Messungen bei einer Expedition deutscher<br />

Archäologen im Jahre 1929 von Amerikanern erstellt.<br />

Vor wenigen Jahren wurde, ebenfalls im Auftrag der FU-<strong>Berlin</strong>, ein Punktfeld,<br />

bestehend aus acht Punkten, auf dem Plateau angelegt, wobei für einen dieser<br />

Punkte die Höhe im syrischen Landessystem bekannt ist. Diese Höhe bezieht<br />

sich auf die mittlere Meeresoberfläche.<br />

5


3 Konkretisierung der Aufgabenstellung<br />

3 Konkretisierung der Aufgabenstellung<br />

Das Institut für Vorderasiatische Altertumskunde der FU-<strong>Berlin</strong> plant im Zuge<br />

des zunächst auf zwei Jahre begrenzten Projekts jeweils mehrere Wochen auf<br />

dem <strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong> zu graben. Für die Planung ist unter anderem eine aktuelle<br />

topografische Karte von Bedeutung. Aufgrund von Nutzungsart, Geländegegebenheiten<br />

und schon vorhandenen und noch zu gewinnenden Erkenntnissen,<br />

können mit dieser Karte die Grabungsstellen festgelegt werden.<br />

Bei einer Grabung ist es von Bedeutung, dass die Lage und besonders die Höhe<br />

eines Fundortes registriert und dokumentiert wird, da man durch die Höheninformation<br />

einen Bezug zur Zeit herstellen kann. Je tiefer man in den Boden<br />

eindringt, desto weiter bewegt man sich, soweit keine grossen externen Eingriffe<br />

in den Boden erfolgt sind, in der Zeit zurück. Umso wichtiger ist somit, neben<br />

der Erstellung eines Höhenlinienplans, das Anlegen eines Festpunktfeldes.<br />

Liegen die Daten einer Geländeaufnahme in digitaler Form vor, bietet es sich<br />

an, das zur Herstellung des Höhenlinienplans erforderliche digitale Geländemodell<br />

(DGM) fortzuführen und mit den Informationen über die Fundstellen zu<br />

ergänzen. Somit lassen sich folgende Aufgaben für einen Geodäten ableiten:<br />

• Anlegen eines geeigneten lokalen Koordinatensystems<br />

– Vermarkung von Punkten<br />

– Bestimmung der Koordinaten der Neupunkte durch Messung und<br />

Ausgleichung eines dreidimensionalen Richtungs- und Streckennetzes<br />

• Aufnahme des gesamten Geländes auf Grundlage des angelegten Punktfeldes<br />

• Erstellen eines Digitalen Geländemodells und einer topografischen Karte<br />

– Verarbeitung der Daten aus der Geländeaufnahme<br />

• Übertragung von Informationen über Grabungsstellen aus altem Kartenmaterial<br />

in die neue Karte<br />

Um Fundorte besser beschreiben zu können, ist es üblich das Gebiet in<br />

10×10 m große Quadranten aufzuteilen. Die Eckpunkte der Quadranten werden<br />

mittels eines Punktrasters definiert.<br />

Die Arbeitsschritte sind in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt worden.<br />

6


4 Messsystem und Vorbetrachtung<br />

4 Messsystem und Vorbetrachtung<br />

4.1 Verwendete Geräte<br />

Für dieses Projekt wurden Geräte von der TU-<strong>Berlin</strong> verwendet:<br />

• 1 Tachymeter Sokkia SET 2B, mit<br />

– Zweiachskompensator zur Beseitigung der Stehachsschiefe<br />

– Winkelmessgenauigkeit: sw = ±0, 6 mgon<br />

– Streckenmessgenauigkeit: sstr = ±3 mm + 2 ppm<br />

• 1 Elektronisches Registriergerät Sokkia SDR33<br />

• 1 Holzstativ<br />

• 3 Reflektoren mit Zieltafel<br />

• 3 Lotstäbe, 3 zerlegbare Fluchtstäbe<br />

• 3 Fluchtstabstative<br />

• 2 Messbänder, 2 Feldbuchrahmen<br />

Vom Institut für Vorderasiatische Altertumskunde wurden nur sehr grobe<br />

Grenzen bezüglich einer zu erreichenden Genauigkeit der Netzpunktkoordinaten<br />

vorgegeben (≈ ±1 cm). Deshalb wurde nur ein Holzstativ eingeplant, wodurch<br />

eine Netzmessung mit Zwangszentrierung nicht durchgeführt werden konnte.<br />

Auf die Verwendung eines Nivelliergerätes wurde ebenfalls verzichtet. Die<br />

Höhen der Punkte wurden somit trigonometrisch bestimmt.<br />

4.2 Verwendete Software<br />

Für die Ausgleichung der Beobachtungen wurde das Programm Neptan-GPS<br />

von der Firma Technet verwendet. Die Eingabedateien dafür hat das Programm<br />

Schnitt geliefert. Die Messdaten, welche auf dem elektronischen Feldbuch im<br />

Format *.SDR und *.FM1 gespeichert werden, können mit diesem Programm<br />

bearbeitet und in die von Neptan benötigten Dateien geschrieben werden. Das<br />

digitale Geländemodell und die topografische Karte wurden mit dem Programm<br />

GeoGraf erstellt. Eine nähere Beschreibung der Programme erfolgt an geeigneter<br />

Stelle.<br />

4.3 Fehlertheoretische Vorbetrachtungen<br />

Um wirtschaftlich zu arbeiten ist es notwendig, einige fehlertheoretische Vorbetrachtungen<br />

zu machen. Es soll im Folgenden untersucht werden, welche Reduktionen<br />

und Korrekturen an die Messwerte angebracht werden müssen, um den<br />

Genauigkeitsanforderungen gerecht zu werden.<br />

7


4.3.1 Höhenunterschiede<br />

4 Messsystem und Vorbetrachtung<br />

Will man von einem planaren Modell ausgehen, so verlaufen die Äquipotentialflächen<br />

des Erdschwerefeldes parallel und gleichabständig. Dies hat zur Folge,<br />

dass die Lotrichtungen in allen Punkten parallel zueinander sind.<br />

Für die trigonometrische Bestimmung der Höhenunterschiede werden zwei<br />

fehlerbehaftete Grössen (Zenitwinkel und Schrägstrecke) verwendet.<br />

Abbildung 4: Winkelbeziehung; Berechnung von ∆h<br />

a = cos (200gon − z) · S = −cos (z) · S (1)<br />

∆h = Reflektorhöhe − Instrumentenhöhe + a (2)<br />

Der eigentliche Höhenunterschied berechnet sich durch Formel (2), jedoch<br />

ändert sich die Standardabweichung bei dem Schritt von a zu ∆h nicht, da ich<br />

hier keine Standardabweichung für die Instrumentenhöhen angenommen habe.<br />

Deshalb gilt: sa = s∆h. Mit dem Fehlerfortpflanzungsgesetz (FFG) folgt:<br />

s 2 ∆h =<br />

� �2 ∂∆h<br />

· s<br />

∂z<br />

2 z +<br />

Die partiellen Ableitungen lauten:<br />

∂∆h<br />

∂z<br />

∂∆h<br />

∂S<br />

� �2 ∂∆h<br />

· s<br />

∂S<br />

2<br />

str. (3)<br />

= S · sin (z) (4)<br />

= −cos (z) (5)<br />

8


4 Messsystem und Vorbetrachtung<br />

Geht man von den Maximalwerten von 250 m für die Schrägstrecke und 70 gon<br />

für den Zenitwinkel aus, erhält man mit den realistischen Werten<br />

sz = ±0, 001 gon 4 und sstr = ±0, 004 m eine Standardabweichung von<br />

s∆h = ±0, 004 m für eine Höhendifferenz. Im Vergleich zu der verlangten<br />

Genauigkeit der Koordinaten und in anbetracht der Tatsache, dass diese<br />

Extremkonfiguration bei den vorherrschenden Geländeverhältnissen sicherlich<br />

nicht auftreten wird, ist diese Standardabweichung durchaus akzeptabel.<br />

Eine Korrektur der Höhendifferenzen wegen Erdkrümmung und Refraktion kann<br />

mit den gegebenen Formeln in der Bedienungsanleitung des Tachymeters erfolgen.<br />

Soll demnach eine Höhendifferenz korrigiert werden, so muss der Term<br />

∆H =<br />

1 − k<br />

2R · S2 · sin 2 (z) (6)<br />

durch Addition an den Wert für diese angebracht werden. Mit 5 R = 6378 km,<br />

k = 0, 142, S = 250 m und z = 70 gon, ergibt sich ∆H = 0, 003 m. Für<br />

horizontale Visuren ändert sich s∆h kaum und der Korrekturterm wird etwa<br />

so groß wie der mittlere Fehler des Höhenunterschiedes. Deshalb kann diese<br />

Korrektur vernachlässigt werden.<br />

4.3.2 Horizontalstrecken<br />

Neptan-GPS verwendet bei der Berechnung der Lagekoordinaten Horizontalstrecken.<br />

Eine Reduktion der Schrägstrecken in die Horizontalebene erfolgt mit<br />

der einfachen Beziehung:<br />

SHor = Sschräg · sin(z). (7)<br />

Laut Fehlerfortpflanzung ergibt sich die Standardabweichung aus<br />

s 2 SHor = sin2 (z) · s 2 S + S 2 Schrg · cos 2 (z) · s 2 z. (8)<br />

Mit den oben angesetzten Werten folgt sSHor = ±0, 004 m.<br />

Soll eine Horizontalstrecke wegen Erdkrümmung und Refraktion<br />

korrigiert werden, so muss der Term<br />

k 1 − 2<br />

∆SHor = −<br />

R · S2 Hor · sin(z) · cos(z) (9)<br />

4 Aufgrund von möglichem Luftflimmern wurde sz > 0, 0006 gon gewählt.<br />

5 mit k aus der Bedienungsanleitung des Tachymeters<br />

9


4 Messsystem und Vorbetrachtung<br />

ebenfalls durch Addition an den Wert für diese angebracht werden. Mit<br />

R = 6378 km, k = 0, 142, s = 250 m und z = 70 gon, ergibt sich<br />

|∆SHor| = 0, 004 m. Bei horizontalen Visuren wird der Wert |∆SHor| kleiner,<br />

wobei sSHor auch hier in etwa gleich bleibt. Deshalb kann auch auf die Korrektur<br />

der Horizontalstrecken wegen Erdkrümmung und Refraktion verzichtet werden.<br />

4.4 Atmosphärische Korrektur der Schrägstrecken<br />

Um die Schrägstrecken atmosphärisch zu korrigieren, kann man die Werte für<br />

Temperatur und Luftdruck entweder direkt im Gerät eingeben, oder den ppm-<br />

Wert anhand einer atmosphärischen Korrektionskarte ablesen und später an die<br />

Messungen anbringen.<br />

Abbildung 5: atmosphärische Korrektionskarte<br />

Bei einem Luftdruck von 1010 mbar und einer Temperatur von 35 ◦ C ergibt<br />

sich demnach ein Wert von 18 ppm. Bezogen auf eine Strecke von 250 m würde<br />

dies ein Zuschlag von 4, 5 mm für die gemessene Schrägstrecke bedeuten 6 . Da die<br />

Temperaturen in Syrien im September ohne Probleme die 35 ◦ C-Marke erreichen,<br />

und aufgrund der Tatsache, dass das Wetter nur schwer voraussehbar ist, habe<br />

ich mich deshalb dazu entschieden, die Schrägstrecken zu korrigieren.<br />

6 Standardabweichung einer Schrägstrecke sS = 3 mm + 2 ppm<br />

10


5 Netzplanung<br />

4.5 Additionskonstante des Systems Tachymeter - Reflektor<br />

Die Additionskonstante des Messsystems ist schon vor diesem Projekt bekannt<br />

gewesen (a = −34 mm). Geht man davon aus, dass sich die Instrumentenzentren<br />

des Tachymeters und der Reflektoren während des Transports maximal um<br />

±1 mm verändern, kann auf eine Neubestimmung dieser verzichtet werden. Die<br />

Additionskonstante kann ebenfalls direkt im Gerät eingegeben werden, wodurch<br />

die gemessenen Schrägstrecken sofort nach dem Messvorgang korrigiert werden.<br />

4.6 Fazit<br />

Die Vorbetrachtungen zeigen, dass eine planare Approximation des Erdschwerefeldes<br />

bei den herrschenden Verhältnissen angenommen werden kann. Auf eine<br />

atmosphärische Korrektur der Schrägstrecken wurde, aufgrund des nicht vorhersehbaren<br />

Zusammenspiels von Temperatur und Luftdruck, jedoch nicht verzichtet.<br />

5 Netzplanung<br />

Wie schon unter Punkt 2 angesprochen, existierten bereits vor diesem Projekt<br />

mit Beton vermarkte Punkte auf dem Plateau des <strong>Tell</strong>s. Da dieser Bereich<br />

archäologisch gesehen sehr interessant ist, wurde das Punktfeld hier dichter gestaltet<br />

als im restlichen Gebiet. Dies ist auch deshalb sehr von Bedeutung, weil<br />

es nicht selten vorkommt, dass die Vermarkung von den dort lebenden Menschen<br />

zerstört wird, da viele nicht wissen, was sie zu bedeuten hat. Die Punkte,<br />

die noch vorhanden waren, wurden mit einbezogen. Aufgrund der Festigkeit des<br />

Bodens konnte die Vermarkung der neuen Punkte mittels Betonsteinen vorgenommen<br />

werden. Die genaue Markierung erfolgte mit einem Nagel.<br />

Abbildung 6: Punkt 1002<br />

Neben den Sichtverhältnissen musste, wie bei jeder Netzplanung, berücksich-<br />

11


6 Allgemeiner Arbeitsablauf<br />

tigt werden, dass die Punkte an sichere Orte gelegt wurden, und nicht etwa auf<br />

ein Feld oder änliches. Mit diesen Vorgaben ergab sich ein Feld aus 23 Punkten.<br />

Diese Punkte realisieren ein örtliches, höhenmässig an das syrische Landessystem<br />

angeschlossene Koordinatensystem 7 , welches mittels Einnorden der Punkte<br />

1001 und 1002 mit einem Kompass, ungefähr in Bezug zur geografischen Nordrichtung<br />

gebracht wurde (magnetisch Nord �= geografisch Nord).<br />

Abbildung 7: Netzkonfiguration, aus: Neplan<br />

6 Allgemeiner Arbeitsablauf<br />

Insgesamt dauerte unser Aufenthalt in Syrien zwei Wochen (vom 18.09. bis<br />

zum 3.10.2005). Während Sebastian und ich mit den Messungen beschäftigt waren,<br />

hat sich Prof. Dr. Bonatz um die organisatorischen Dinge gekümmert. Von<br />

Damaskus bis zum eigentlichen Messort bei Ra’s al-’Ayn mussten ca. 800 km<br />

mit einem Mietwagen zurückgelegt werden. Dieser abenteuerliche Trip dauerte<br />

drei Tage. Während den neun Tage dauernden Messungen kamen wir in einem<br />

Haus in Ra’s al-’Ayn unter.<br />

Um überhaupt auf dem <strong>Tell</strong> arbeiten zu dürfen, war eine schriftliche Genehmigung<br />

von der Direktion für Antiken und Museen Hasseke nötig, denn es kann<br />

7 Für Punkt 1007 ist die Höhe über NN bekannt.<br />

12


6 Allgemeiner Arbeitsablauf<br />

durchaus passieren, dass man sich vor der Polizei ausweisen bzw. rechtfertigen<br />

muss.<br />

Für die Grabungsorte eines jeden Landesabschnitts sind sogenannte Wächter<br />

zuständig. Der für uns zuständige Wächter Abdel-Asiz war uns bei der Vermarkung<br />

der Punkte und bei der Beschaffung der Materialien behilflich. Da die<br />

Vorbereitung und Anreise reibungslos von statten ging, konnte am 22. September<br />

mit den Messungen begonnen werden. Für den Transport der Ausrüstung<br />

stand uns der Mietwagen zur Verfügung, sofern Strassen im Messbereich vorhanden<br />

waren. Die hohen Temperaturen führten dazu, dass die Reflektoren vor<br />

allem in der Mittagszeit aufgrund von Luftflimmern nicht perfekt angezielt werden<br />

konnten. Dieser Umstand, und die Tatsache, dass es extrem anstrengend ist,<br />

bei diesen Temperaturen zu arbeiten, hat uns in der Zeit von 12 bis 15 Uhr eines<br />

jeden Messtages zu einer Pause gezwungen. Um 19 Uhr war ein Messtag aufgrund<br />

des Sonnenunterganges beendet und die Auswertung konnte beginnen.<br />

Die extremen klimatischen Umstände und die im Essen und Wasser vorkommenden<br />

Bakterien haben uns das Arbeiten sehr erschwert. Schon am ersten Tag<br />

hat Sebastian mit Fieber im Bett gelegen und Prof. Bonatz hat als Messgehilfe<br />

fungieren müssen. Da wir wegen der langen An- und Abreise nur neun Tage zur<br />

Verfügung hatten, mussten wir jeden Tag voll nutzen, auch wenn es bei Sebastan<br />

und mir gesundheitlich ständig auf und ab ging. Unter den extremen Bedingungen<br />

hat auch die Feldbuchführung und besonders die Risszeichnung gelitten. Es<br />

kam sowohl in den Rissen, als auch in den vom SDR33 aufgezeichneten Daten<br />

bei der Geländeaufnahme nicht selten zu Punktverwechselungen, welche jedoch<br />

bei der Auswertung problemlos erkannt werden konnten.<br />

Abbildung 8: Sebastian mit Prisma<br />

Da Sebastian schon vor diesem Projekt, im Zuge seines Studiums, ein wenig<br />

mit der Vermessung in Berührung gekommen ist, traten keine Probleme bei<br />

der Arbeit auf. Mit einem Tachymeter und vor allem mit der Bedienung des<br />

elektronischen Feldbuchs war er jedoch nicht vertraut, so dass wir uns dazu<br />

entschieden haben, dass ich das Gerät bediene.<br />

13


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

In den ersten drei Messtagen wurden Schrägstrecken, Zenitwinkel und Richtungen<br />

zwischen den vermarkten Punkten beobachtet (siehe Abb.7 Horizontalstrecken:<br />

grün, Richtungen: rot, Zenitwinkel: gelb, schlecht sichtbar). Wie schon<br />

erwähnt, mussten alle Messungen ohne Zwangszentrierung durchgeführt werden.<br />

Damit man dennoch zu akzeptablen und konsistenten Ergebnissen kommt,<br />

wurden die Lotstäbe samt Reflektor sorgfältig mit Lotstabstativen über den<br />

Punkten aufgebaut und, sobald längere Zeiträume zwischen den Anzielungen<br />

verstrichen waren, kontrolliert. Es war häufig der Fall, dass neugierige Kinder<br />

oder auch Erwachsene die Reflektoren verdreht, und somit meist auch deren<br />

Horizontierung und Zentrierung über dem jeweiligen Punkt zerstört haben.<br />

Da ich ein örtliches Koordinatensystem definiert habe, welches nur höhenmässig<br />

an ein übergeordnetes System angeschlossen werden soll, konnte eine freie<br />

Netzausgleichung durchgeführt werden.<br />

Auf eine explizite Darstellung und Herleitung einer vermittelnden Ausgleichung<br />

wird an dieser Stelle verzichtet und auf das Skript der Lehrveranstaltung<br />

Ausgleichung I verwiesen.<br />

7.1 Das Prinzip der freien Netzausgleichung<br />

Eine freie Netzausgleichung wird durchgeführt, wenn ein Netz auf den Näherungskoordinaten<br />

mehrerer, oder auf allen Punkten (Datumspunkte) gelagert werden<br />

soll. Da ein vollständiger Anschluss an das syrische Landessystem nicht vorgesehen<br />

ist, wird die Ausübung von Zwang nicht erforderlich. Deswegen ist es<br />

sinnvoll das Netz auf allen Punkten zu lagern, denn somit erreicht man, dass es<br />

im Sinne einer Helmert-Transformation auf die Näherungskoordinaten aufgefeldert<br />

wird.<br />

NEPTAN-GPS führt zunächst eine terrestrische Voranalyse durch, in der z.B.<br />

die gemessenen Halbsätze gemittelt werden und auch die Näherungskoordinaten<br />

mit einer Ausgleichung (für Lage und Höhe getrennt) berechnet werden. Um<br />

Näherungskoordinaten bestimmen zu können, muss zunächst eine Datumsfestlegung<br />

erfolgen. Da NEPTAN-GPS mit so genannten 2,5-dimensionalen Koordinaten<br />

8 arbeitet, sind vier abzudeckende Parameter vorhanden:<br />

• Translation in X-Richtung<br />

• Translation in Y-Richtung<br />

• Translation in Z-Richtung<br />

• Rotation um die Z-Achse<br />

Die Translation in Z-Richtung ist durch den im syrischen Landesnetz bekannten<br />

Höhenpunkt 1007 festgelegt. Die Translationen in Y- und X-Richtung, sowie<br />

die Rotation in der Y-X-Ebene können z.B. durch folgende Vorgaben abgedeckt<br />

8 Lagekoordinaten und Höhe werden getrennt betrachtet.<br />

14


werden:<br />

7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

Y1001 = 1000, 000 m X1001 = 1000, 000 m<br />

Y1002 = 1000, 000 m X1001 = 962, 000 m<br />

Für eine numerisch eindeutige Lösung des Problems reichen drei dieser vier<br />

Koordinaten aus. Um jedoch zu gewährleisten, dass das gesamte System wie<br />

gewünscht augerichtet ist, und nicht z.B. auf dem Kopf steht, muss eine zusätzliche<br />

Information angegeben werden. In diesem Fall wird die Verbindungsgerade<br />

zwischen Punkt 1001 und 1002 parallel zur X-Achse des örtlichen Systems gebracht<br />

und so dafür gesorgt, dass Punkt 1001 nördlich von Punkt 1002 liegt<br />

(siehe Abb.7). Der Unterschied in der X-Koordinate entspricht dabei der ausgeglichenen<br />

Strecke zwischen diesen beiden Punkten.<br />

Mit den, im Zuge der terrestrischen Voranalyse berechneten Näherungskoordinaten,<br />

kann dann die eigentliche Netzausgleichung erfolgen. So wie bei der<br />

Berechnung der Näherungskoordinaten hat man auch hier das Problem von<br />

vier freien Parametern. Die Normalgleichungsmatrix N ist durch ihren daraus<br />

resultierenden Rangdefekt nicht invertierbar, oder anders ausgedrückt: es gibt<br />

unendlich viele Möglichkeiten, diese zu invertieren. Durch das Einführen von<br />

zusätzlichen Bedingungen kann gewährleistet werden, dass man bei der Bildung<br />

der Pseudoinversen Matrix N + genau die Kofaktorenmatrix Qxx mit der<br />

kleinsten Spur erhält. Deshalb wird diese vermittelnde Ausgleichung mit<br />

Bedingungen zwischen den Unbekannten auch Gesamtspurminimierung genannt.<br />

Um die eben formulierte Bedingung Spur(Qxx) = 0 zu erfüllen, wird die Definition<br />

des Datums über den Schwerpunkt des Netzes vorgenommen. Mit den<br />

Bedingungen<br />

• Summe der Verschiebungen in X-Richtung = Null → � (xi) = 0<br />

• Summe der Verschiebungen in Y-Richtung = Null → � (y i) = 0<br />

• Summe der Verschiebungen in Z-Richtung = Null → � (zi) = 0<br />

wird garantiert, dass das Netz mit den kleinst möglichen Verschiebungen in<br />

X-, Y- und Z-Richtung auf die Näherungskoordinaten eingepasst wird. Für die<br />

Rotation kann dieser Effekt mit der Bedingung<br />

• Summe der rotatorischen Verschiebungen in X- und Y-Richtung = Null<br />

erreicht werden. Zu diesem Zweck werden alle Koordinaten auf den Schwerpunkt<br />

des Netzes reduziert. Die Schwerpunktsreduktion der Näherungskoordinaten erfolgt<br />

mit<br />

x 0 i − x 0 s = x ′ 0<br />

i<br />

y 0 i − y 0 s = y ′ 0<br />

i ,<br />

15


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

wobei x 0 i und y0 i die Näherungskoordinaten, und x′ 0<br />

i und x ′ 0<br />

i die auf den Schwerpunkt<br />

(x 0 s, y 0 s) reduzierten Näherungskoordinaten sind.<br />

Damit gilt für die ausgeglichenen Koordinaten ebenfalls:<br />

�xi − �xs = �x ′<br />

i<br />

�yi − �ys = �y ′<br />

i<br />

Dabei sollen �xs und �ys die Koordinaten des Schwerpunktes und �xi und �yi die<br />

ausgeglichenen Koordinaten darstellen. Durch die ersten drei Bedingungen hat<br />

man mit dieser Reduzierung erreicht, dass der Schwerpunkt des einzupassenden<br />

Netzes über dem Schwerpunkt des Netzes der Näherungskoordinaten liegt. Den<br />

funktionalen Zusammenhang zwischen den ausgeglichenen reduzierten Koordinaten<br />

und den reduzierten Näherungskoordinaten, bezogen auf die Rotation um<br />

den Schwerpunkt, kann man mit einer 3-Parameter-Transformation ausdrücken:<br />

�x ′<br />

�y ′<br />

= cosϕx ′ 0 − sinϕy ′ 0<br />

= sinϕx ′ 0 + cosϕy ′ 0<br />

(10)<br />

(11)<br />

Da die kleinste rotatorische Verschiebung in X- und Y-Richtung gesucht wird,<br />

ist zu erwarten, dass der Winkel ϕ sehr klein sein wird. Dadurch können die<br />

nichtlinearen Terme mit der Approximation sinϕ ≈ ϕ und cosϕ ≈ 1 eliminiert<br />

werden, und es ergibt sich<br />

�x ′<br />

�y ′<br />

= x ′ 0 − ϕy ′ 0 ⇔ �x ′<br />

= ϕx ′ 0 + y ′ 0 ⇔ �y ′<br />

− x ′ 0<br />

= −ϕy<br />

� �� �<br />

dx=x<br />

′ 0<br />

− y ′ 0<br />

= ϕx<br />

� �� �<br />

dy=y<br />

′ 0<br />

.<br />

Die Koordinatenunterschiede dy und dx sind abhängig von ϕ und den Näherungskoordinaten.<br />

Prinzipiell muss bei nichtlinearen Problemen im Differentiellen<br />

gerechnet werden, d.h. es werden keine absoluten Koordinaten berechnet,<br />

sondern Differenzen zu den Näherungskoordinaten. Bei der differentiellen<br />

Betrachtung der Bedingung kommt zum Ausdruck, wie sich eine Änderung eines<br />

Parameters auf die Verschiebung in die jeweilige Richtung auswirkt. Die partiellen<br />

Ableitungen von x und y nach dem Parameter ϕ lauten:<br />

∂x<br />

∂ϕ = −y′ 0<br />

und<br />

∂y<br />

∂ϕ = x′ 0<br />

Aufgrund einer Rotation ändert sich sowohl die Y-, als auch die X-Komponente<br />

eines Punktes. Mit dem Totalen Differential<br />

∆ = x ′ 0<br />

i y i − y ′ 0<br />

i xi<br />

16<br />

(12)


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

erhält man dann genau die durch eine Rotation (Veränderung von yi und xi) verursachte<br />

Verschiebung der Koordinaten der Netzpunkte. Die vierte Bedingung<br />

ist also mit folgender Gleichung formuliert:<br />

Alle vier Bedingungen können in der Form<br />

� �<br />

x ′ 0<br />

i yi − y ′ �<br />

0<br />

i xi = 0 (13)<br />

B T x = w (14)<br />

dargestellt werden, wobei der Vektor x die zu schätzenden Parameter beinhaltet.<br />

In der Bedingungsmatrix B stehen die partiellen Ableitungen der Bedingungsgleichungen<br />

nach den Parametern xi, y i und zi:<br />

⎛<br />

B T ⎜<br />

x = ⎜<br />

⎝<br />

1 0 0 1 0 0 · · · 0<br />

0 1 0 0 1 0 · · · 0<br />

0 0 1 0 0 1 · · · 1<br />

−y 0 1 x0 1 0 −y0 2 x0 2 0 · · · x0 n<br />

⎞<br />

⎛<br />

⎟ ⎜<br />

⎟ ⎜<br />

⎟ , w = ⎜<br />

⎠ ⎝<br />

0<br />

0<br />

0<br />

0<br />

⎞<br />

⎟ , (15)<br />

⎠<br />

wobei B T die Größe (d × u) hat. Das erweiterte Normalgleichungssystem<br />

�<br />

N B<br />

B T 0<br />

�<br />

·<br />

�<br />

x<br />

k<br />

�<br />

=<br />

�<br />

n<br />

w<br />

�<br />

(16)<br />

hat nun u+d linear unabhängige Zeilen und Spalten, und ist somit invertierbar 9 .<br />

Der Vektor k beinhaltet die Lagrangeschen Korrelaten. Für den Lösungsvektor<br />

x ergibt sich daraus<br />

�<br />

x<br />

k<br />

�<br />

=<br />

�<br />

N B<br />

B T 0<br />

�−1 �<br />

·<br />

n<br />

0<br />

�<br />

=<br />

�<br />

Q11 Q12<br />

Q21 Q22<br />

Die Berechnung der Koordinatenunterschiede erfolgt mit<br />

wobei n der Vektor der rechten Seite ist.<br />

9 Lineare Unabhängigkeit ist bei N · B = 0 gegeben.<br />

�<br />

·<br />

�<br />

n<br />

0<br />

�<br />

. (17)<br />

x = Q11 · n, (18)<br />

17


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

7.2 Ausgleichung der Beobachtungen mit NEPTAN-GPS<br />

7.2.1 Terrestrische Voranalyse<br />

Wie schon angesprochen, werden die Beobachtungen von diesem Programm in<br />

zwei Schritten ausgeglichen. In diesem ersten Schritt werden die Näherungskoordinaten<br />

der Netzpunkte berechnet und die für die Hauptanalyse benötigte<br />

Datei NEPTAN.INP erstellt. Dazu sind die Eingabedateien BTFEST.PKT und<br />

BTBEOB.BEO erforderlich, wobei BTFEST.PKT die Koordinaten der bekannten<br />

Punkte beinhaltet, und in BTBEOB.BEO die Beobachtungen stehen. Für<br />

dieses Netz ergaben sich z.B. folgende Eingabedaten:<br />

Abbildung 9: BTBEOB.BEO<br />

Zeile 2 wird vom Programm nicht ausgelesen. Ab der dritten Zeile beginnen<br />

die Koordinatenzeilen mit der Reihenfolge Punktnummer, Y-Koordinate,<br />

X-Koordinate, Z-Koordinate. Alle Positionen mit der Zahl −1000.0000 erhalten<br />

den Status unbekannt.<br />

Die Datei BTBEOB.BEO besteht aus einem einzeiligen Header, der als Dateiidentifikator<br />

(Zeile 1) fungiert, und jeweils einer Zeile für Standpunkt, Zielpunkt<br />

und sonstige Datensätze.<br />

Satzart Exz. Lage Pktnr. Schrägstr. Richtung Zenitdist. Exz. Höhe<br />

0. 24.<br />

10. 0.0 1007 0.0000 0.0000 0.0000 1.5450<br />

20. 0.0 1009 98.8693 360.9554 101.2316 1.3000<br />

20. 0.0 1006 157.6082 387.1892 100.8926 1.3000<br />

20. 0.0 1008 87.9867 111.1368 100.5470 1.3000<br />

10. 0.0 1007 0.0000 0.0000 0.0000 1.5450<br />

31. 0.0 1008 87.9867 311.1332 299.4420 1.3000<br />

31. 0.0 1006 157.6092 187.1870 299.0984 1.3000<br />

31. 0.0 1006 157.6092 187.1870 299.0990 1.3000<br />

Strecken sind in [m] und die Richtungen und Zenitdistanzen in [gon] angegeben.<br />

Einzelne Informationen zu der Formatbeschreibung können der Benutzeranleitung<br />

des Programms entnommen werden. Im Zuge der Voranalyse werden<br />

folgende Schritte abgearbeitet:<br />

18


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

Btanp → Prüfung der eingelesenen Daten<br />

Betred → satzweise Prüfung der Beobachtungen und Berechnung<br />

von Horizontalstrecken und Höhenunterschieden<br />

Betmit → Überprüfung aller Beobachtungen, welche von einem<br />

Standpunkt in mehreren Sätzen (auch unvollständig) gemessen<br />

wurden<br />

→ Mittelbildung<br />

Betnet → stellt die Beobachtungen von und zu den ausgewählten<br />

Punkten für die Netzausgleichung bereit<br />

Bethoe → Verarbeitung von Höhenunterschiedsbeobachtungen aus<br />

trigonometrischer Bestimmung oder aus nivellitischer<br />

Messung<br />

Betnae → paarweise Verarbeitung von polaren Messungselementen<br />

auf der Grundlage von paarweise vorliegenden Richtungsund<br />

Streckenbeobachtungen<br />

Betlag → Steuerparameter zur strengen Lagenetzausgleichung<br />

→ Fehlersuche und Fehlerbereinigung<br />

→ Verarbeitung der Einzelmessungselemente (Richtungen<br />

und Strecken)<br />

Betpol → polares Absetzen der Punkte nach Lage und Höhe, welche<br />

nicht an der Ausgleichung teilgenommen haben<br />

→ Mittelung mehrfach bestimmter Punkte<br />

Betnep → Erstellen der Eingabedatei NEPTAN.INP für das Ausgleichungsprogramm<br />

Neptan<br />

Jedes Unterprogramm erstellt bei der Ausführung eine Protokoll- und eine<br />

Fehlerdatei.<br />

7.2.2 Hauptanalyse<br />

Für die Hauptanalyse ist die im Zuge der Voranalyse erstellte Datei<br />

NEPTAN.INP erforderlich. Diese beinhaltet Koordinaten von Festpunkten und<br />

Neupunkten, terrestrische Messungen und Steuerparameter. Die Datei kann<br />

unter anderem wie folgt aufgebaut sein:<br />

Zeilennummer Art Beschreibung<br />

1 Formatzeile 1 Formateingabe für Punkte<br />

2 Formatzeile 2 Formateingabe für Beobachtungen<br />

3-5 Projektzeilen 1 - 3 Steuerparameter<br />

6 Überschriftzeile<br />

- - Neupunktzeilen<br />

- - Festpunktzeilen<br />

- - Beobachtungszeilen<br />

Eine genaue Beschreibung des Formats ist in der Bedienungsanleitung zu finden.<br />

Zu beachten ist, dass es sich bei den eingehenden Streckenbeobachtungen um<br />

19


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

Horizontalstrecken aus der Voranalyse handelt.<br />

Die auf dem elektronischen Feldbuch SDR33 gespeicherten Messdaten wurden<br />

mit dem Programm Schnitt in das von Neptan-GPS verlangte Format gebracht.<br />

Nach jedem Messtag wurden die Beobachtungen mit den schon vorhandenen<br />

Beobachtungen kombiniert. Dazu wurde ein schon vom Vortag bestehendes Projekt,<br />

d.h. die Dateien BTFEST.PKT und BTBEOB.BEO, mit neuen Beobachtungen<br />

erweitert.<br />

7.3 Detaillierte Vorgehensweise bei Messung und Auswertung<br />

Im folgenden soll nun explizit auf die gemessenen Größen und deren Auswertung<br />

am dritten und somit letzten Tag der Netzmessung eingegangen werden.<br />

Temperatur und Luftdruck wurden bei jedem Standpunktwechsel bestimmt und<br />

direkt im Gerät eingegeben. Laut Handbuch des Tachymeters hat die relative<br />

Luftfeuchte einen sehr geringen Einfluss auf die Streckenmessung. Erst bei einer<br />

hohen relativen Luftfeuchte und Temperatur macht sich dieser Einfluss bemerkbar.<br />

Da die relative Luftfeuchte in Syrien sehr gering ist (in unserer Zeit<br />

ca. 30%), wurde dieser Einfluss nicht berücksichtigt. Im Feldbuch wurden für<br />

jeden Standpunkt die Instrumentenhöhe notiert. Die Reflektorhöhe wurde bei<br />

der Netzmessung nur in seltenen Fällen aufgrund von Sichtproblemen verändert<br />

und betrug somit fast immer 1, 30 m. Bei der Auswertung der gemessenen<br />

Elemente 10 wurde wie folgt vorgegangen.<br />

7.3.1 Auslesen der SDR-Daten<br />

Dieser Teil erwies sich als nicht ganz unproblematisch, da zunächst verschiedene<br />

Adapter aneinander geschlossen werden mussten, um überhaupt einen Datenfluss<br />

zum verwendeten Notebook herzustellen. Zudem musste ein zusätzliches<br />

Programm installiert werden, welches dem SDR-33 den USB-Eingang am Notebook<br />

als serielle Schnittstelle emuliert. Nach dem Import der *.SDR- und *.FM1-<br />

Dateien in Schnitt, konnten die Messdaten kontrolliert und gegebenenfalls geändert<br />

werden. Dies erwies sich vor allem bei Reflektor- und Instrumentenhöhen<br />

als sehr hilfreich.<br />

Abbildung 10: Daten in Schnitt<br />

10 Richtungen, Zenitdistanzen, Strecken, Reflektor- und Instrumentenhöhen<br />

20


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

Eine weitere praktische Eigenschaft von Schnitt ist, dass man Messungen sozusagen<br />

ausschalten kann, diese jedoch nicht gelöscht werden und somit bei<br />

Bedarf wieder verwendet werden können. Damit Neptan-GPS die gemessenen<br />

Vollsätze auch als solche erkennt, müssen die Messungen auf jedem Standpunkt<br />

zu einem System zusammengefasst werden. Somit erhält jeder in einem Vollsatz<br />

angezielte Punkt in der Spalte System den selben Eintrag. Es ist dabei egal<br />

wie diese Zahl gewählt wird, sie muss jedoch für jeden Standpunkt eines Projekts<br />

unterschiedlich sein. Wird diese Zuordnung nicht vorgenommen, so kann<br />

Neptan-GPS die Messungen auf einem Standpunkt nicht als solche identifizieren<br />

und eine Mittelbildung der gemessenen Richtungen in Lage 1 und 2 kann nicht<br />

erfolgen.<br />

7.3.2 Ausgleichung<br />

Nach dem Export der gegebenenfalls korrigierten Daten in das schon beschriebene<br />

Neptan-Format konnte die Ausgleichung erfolgen. Statt der zuvor in Abbildung<br />

9 angegebenen Punkte zur Abdeckung der freien Parameter in gewünschter<br />

Weise, musste anfangs auf willkürliche Werte zurückgegriffen werden.<br />

Da am ersten Messtag bei Punkt 1007 begonnen wurde, musste ich demnach<br />

zunächst die Koordinate dieses Punktes festlegen. Unter der Angabe eines weiteren<br />

Parameters (z.B. der Richtungswinkel zum ersten angezielten Punkt) war<br />

ein vorläufiges örtliches Koordinatensystem definiert, in dem das SDR-33 automatisch<br />

die gemessenen Elemente nutzte, um Koordinaten der Punkte direkt<br />

aus den Messungen zu berechnen. Für die Ausgleichung selbst wurde immer die<br />

Minimalanzahl der vorzugebenden Parameter verwendet, um eine gewünschte<br />

Ausrichtung des Netzes zu erreichen.<br />

Die in die Hauptanalyse eingehende Datei NEPTAN.INP hatte am letzten Tag<br />

der Messungen folgenden Header:<br />

Abbildung 11: Dateianfang von NEPTAN.INP<br />

Dieser enthält die Parameter für die Ausgleichung der Beobachtungen und soll<br />

nun etwas näher betrachtet werden. Die folgende Tabelle stellt die Bedeutung<br />

der wichtigsten Parameter dar. Zu beachten ist, dass die Parameterzeilen länger<br />

sind, als sie hier dargestellt sind.<br />

21


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

Zeile Parameter Bedeutung<br />

1 1 -<br />

2 Netzplanung durchführen? (0=nein, 1=ja)<br />

3 Varianzkomponentenschätzung (j, n)<br />

4 -<br />

5 Art der Projektionskorrektur<br />

6 Abbruchgrenze für ATPV [cm]<br />

7 Maximalanzahl der Iterationen<br />

2 1 Additionskonstante des Entfernungsmessers [cm]<br />

2 Berechnung der Additionskonstante (j, n)<br />

3 Maßstab des Rechengebiets [cm/km]<br />

4 Berechnung des Maßstabes (j, n)<br />

5 -<br />

6 -<br />

7 -<br />

3 1 mittlerer Fehler der Richtungs- und Azimutbeobachtungen<br />

[cc]<br />

2 Zielpunktexzentrizität für alle Winkelbeobachtungen<br />

[mm]<br />

3 mittlerer Fehler der Streckenbeobachtungen (konstanter<br />

Teil) [cm]<br />

4 mittlerer Fehler der Streckenbeobachtungen (entfernungsabhängiger<br />

Teil) [cm/km]<br />

5 mittlerer Fehler der Zenitdistanzen [cc]<br />

6 mittlerer Fehler der Höhendifferenzen [cm]<br />

7 -<br />

Folgende Informationen sind demnach dem Header in Abbildung 11 zu entnehmen:<br />

Zeile 1 Eine Netzplanung sowie eine Varianzkomponentenschätzung wurde<br />

nicht angesetzt, und auch eine Projektionskorrektur wurde nicht vorgenommen.<br />

Die Abbruchschranke für die A T P v-Kontrolle wurde mit A T P v = 0, 001 cm<br />

angesetzt und die maximale Anzahl der Iterationen ist mit dem Standardwert<br />

20 festgelegt.<br />

Zeile 2 Die Additionskonstante des Entfernungsmessers wurde schon direkt<br />

nach der Messung angebracht und beträgt somit hier a = 0 cm. Eine Berechnung<br />

der Additionskonstante sollte demnach nicht erfolgen. Will man diese dennoch<br />

berechnen lassen, so sollte man sich bewusst sein, dass diese Additionskonstante<br />

für die Horizontalstrecken gilt. Ein Maßstab kann bei einem freien Netz nicht<br />

berechnet werden und alle weiteren Parameter sind ebenfalls mit Null belegt.<br />

Zeile 3 Die mittleren Fehler der einzelnen Messelemente wurden im Laufe des<br />

Projektfortschritts verändert. Nach dem ersten Messtag waren die Messungen<br />

22


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

auf acht Standpunkten abgeschlossen und eine Ausgleichung der Beobachtungen<br />

erfolgte mit folgenden Parametern:<br />

mittl. Fehler der Richtungs- und Azimutbeobachtungen: ±20, 0 cc<br />

mittl. Fehler der Streckenbeobachtungen (konstanter Teil): ±0, 3 cm<br />

mittl. Fehler der Streckenbeobachtungen (entfernungsabh. Teil): ±0, 3 cm<br />

km<br />

mittl. Fehler der Höhendifferenzen: ±1 cm<br />

Diese Werte entsprechen nicht den Herstellerangaben des Tachymeters, jedoch<br />

zeigt der Gewichtseinheitsfehler nach der Ausgleichung 11 (m0,apost. = ±0, 98),<br />

dass kleinere mittlere Fehler bei den vorliegenden Messungen zu optimistisch<br />

wären und demnach das m0,apost. > 1 werden würde. Eine Ausgleichung mit<br />

den Parametern wie in Abbildung 11 würde folgendes Ergebnis liefern:<br />

Abbildung 12: Auszug aus Datei NEPTAN.OUT<br />

Die Betrachtung der Anteile der einzelnen Beobachtungsgruppen zum<br />

Gesamt-m0 gibt Aufschluss darüber, welche mittleren Fehler zu niedrig angesetzt<br />

wurden. In diesem Fall gilt dies für alle drei Beobachtungstypen. Dieser<br />

Zusammenhang kann damit begründet werden, dass zu diesem Zeitpunkt noch<br />

zu wenig Messungselemente vorhanden waren und demnach eine relativ niedrige<br />

Redundanz (r = 37) vorhanden war. Zum anderen muss beachtet werden,<br />

dass nicht unter optimalen Bedingungen gemessen wurde (Luftflimmern und<br />

hohe Temperaturen) und demnach die möglichen Genauigkeiten nicht erreicht<br />

werden konnten. Die Wahl der Parameter spiegelt sich natürlich auch in den<br />

mittleren Fehlern der Koordinaten wieder: besonders die Höhen hatten nach<br />

dem ersten Messtag einen großen mittleren Fehler mH ≈ ±1, 5 cm. Mit wachsender<br />

Redundanz konnten später Parameter gewählt werden, die in etwa den<br />

Herstellerangaben entsprachen. Die Zielpunktexzentrizität für alle Richtungsbeobachtungen<br />

habe ich mit ±3 mm angesetzt, da verschiedene Lotstäbe verwendet<br />

wurden und nicht mit Zwangszentrierung gearbeitet wurde. Die folgende<br />

Abbildung veranschaulicht den Fortschritt der Netzmessung.<br />

11 bzw. das Verhältnis von m0,apost. zu m0,apriori<br />

23


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

Abbildung 13: Netzbildung in drei Etappen<br />

Nachdem die Messungen nach drei Tagen für jeden Standpunkt abgeschlossen<br />

waren, führten nun folgende Parameter zu einem optimalen m0,apost. = ±0, 98:<br />

mittl. Fehler der Richtungs- und Azimutbeobachtungen: ±5, 0 cc<br />

mittl. Fehler der Streckenbeobachtungen (konstanter Teil): ±0, 3 cm<br />

mittl. Fehler der Streckenbeobachtungen (entfernungsabh. Teil): ±0, 2 cm<br />

km<br />

mittl. Fehler der Höhendifferenzen: ±0, 5 cm<br />

Hier ist zu beachten, dass die Ergebnisse aus dieser Ausgleichung noch nicht<br />

die endgültigen sind, da die gemessenen Elemente aus der Geländeaufnahme später<br />

zusätzlich in die Ausgleichung eingeflossen sind, und somit die Redundanz<br />

weiter erhöht wurde. Zur Erkennung grober Fehler wurden die normierten Verbesserungen<br />

der Beobachtungen betrachtet. Mit dem Neptan-Unterprogramm<br />

Neplan kann die Beobachtung mit der größten normierten Verbesserung ausfindig<br />

gemacht und ausgeschaltet werden. Nach einer erneuten Ausgleichung<br />

kann dieser Suchvorgang wiederholt werden, bis sich alle NV-Werte unterhalb<br />

der Grenze NV = 2, 6 befinden. Eine nähere Erklärung zu diesem Sachverhalt<br />

ist unter anderem in den Aufzeichnungen zu der Lehrveranstaltung statistische<br />

Testverfahren zu finden.<br />

24


7 Netzmessung und Ausgleichung der Beobachtungen<br />

7.4 Ergebnisse der Netzausgleichung<br />

Die Ausgleichung aller Beobachtungen mit den Parametern<br />

mstr = ±3 mm + 2 ppm, mr = ±2, 0 cc und mdh = ±2 mm (siehe Abbildung<br />

11) führte nach Ausschalten von insgesamt neun Beobachtungen 12 zu<br />

dem mittleren Gewichtseinheitsfehler m0,apost. = ±0, 93 und lieferte letztlich<br />

folgende Koordinaten und deren mittlere Fehler. Dies sind die Koordinaten der<br />

Pkt.-Nr. Y[m] X[m] Z[m] MY[cm] MX[cm] MP[cm] MZ[cm]<br />

1001 680.000 440.003 360.257 0.14 0.14 0.20 0.21<br />

1002 680.000 402.553 359.074 0.13 0.14 0.19 0.21<br />

1003 695.816 330.919 363.461 0.14 0.13 0.19 0.25<br />

1004 709.179 174.436 356.706 0.22 0.16 0.27 0.32<br />

1005 885.125 289.280 354.588 0.17 0.21 0.27 0.34<br />

1006 878.934 426.794 357.291 0.17 0.20 0.26 0.32<br />

1007 767.088 537.826 359.262 0.23 0.16 0.28 0.30<br />

1008 686.499 502.520 358.748 0.14 0.14 0.20 0.22<br />

1009 859.258 502.108 357.595 0.23 0.22 0.32 0.34<br />

1010 870.613 185.696 353.785 0.23 0.23 0.33 0.37<br />

1011 757.183 261.740 357.510 0.18 0.16 0.24 0.32<br />

1012 645.582 258.060 354.162 0.13 0.14 0.19 0.26<br />

1013 647.787 371.018 354.191 0.12 0.14 0.18 0.22<br />

1014 637.882 465.570 351.797 0.12 0.13 0.18 0.20<br />

1015 559.681 553.355 355.007 0.15 0.16 0.22 0.27<br />

1016 488.212 246.465 353.896 0.14 0.15 0.21 0.36<br />

1017 485.898 470.423 357.378 0.10 0.13 0.17 0.28<br />

1018 590.097 768.036 354.648 0.23 0.21 0.32 0.56<br />

1019 359.494 764.940 357.523 0.27 0.20 0.34 0.67<br />

1020 190.995 744.514 359.912 0.30 0.23 0.38 0.77<br />

1021 164.650 432.203 357.718 0.19 0.19 0.27 0.64<br />

1022 353.686 273.110 357.259 0.17 0.14 0.22 0.45<br />

1023 117.540 37.857 354.845 0.38 0.26 0.46 1.01<br />

vermarkten Punkte nach einer Translation in X- und Y-Richtung, so dass sich<br />

der Koordinatenursprung in der linken unteren Ecke der erstellten Karte befindet.<br />

Diese Transformation wurde im Programm GeoGraf durchgeführt und wird<br />

an geeigneter Stelle beschrieben. Die mittleren Fehler der Koordinaten befinden<br />

sich in einem Bereich, in dem sich eine Aufnahme und Kartierung von Fundorten,<br />

Mauerwerk oder ähnlichem mit einer Genauigkeit realisieren lässt, welche<br />

für die geplanten Ausgrabungen mehr als ausreichend ist, denn die geforderte<br />

Genauigkeit der Koordinaten von ≈ ±1 cm ist selbst für die Höhen erreicht<br />

worden. Die mittleren Punktfehler für die Punkte in der Nähe des Plateaus sind<br />

niedriger, da ich das Punktfeld hier dichter gestaltet habe. Im westlichen Teil<br />

des <strong>Tell</strong>s werden die Entfernungen zwischen den Punkten grösser und es konnten<br />

aufgrund fehlender Sicht oft nicht mehr als zwei Punkte von einem Standpunkt<br />

aus angezielt werden. Punkt 1023 hat deshalb die grössten mittleren Fehler.<br />

12 Die grösste normierte Verbesserung betrug NV = 5, 0 bei einer Streckenbeobachtung<br />

25


8 Geländeaufnahme<br />

8 Geländeaufnahme<br />

Am vierten Tag des Aufenthalts konnte auf der Grundlage der bestimmten Koordinaten<br />

mit der Aufnahme des Geländes begonnen werden. Da uns für diese Aufgabe<br />

sechs Tage zur Verfügung standen, war es wichtig, so schnell wie möglich<br />

zu arbeiten. Nachdem Sebastian seine ersten gesundheitlichen Schwierigkeiten<br />

größtenteils überwunden hatte, litt ich unter den ersten größeren Beschwerden.<br />

Wir beide hatten ab der Mitte der ersten Woche mit den Bakterien im Wasser,<br />

welche sich in Durchfall äussern, zu kämpfen. Aufgrund dieser ständigen Belastung<br />

waren wir gezwungen den einen oder anderen Messtag früher zu beenden.<br />

Vor allem Sebastian hatte mit der Aufnahme eine anstrengende Aufgabe, denn<br />

er hielt das Prisma auf. Abgeschlossen wurden die Vermessungsarbeiten schließlich<br />

am Vormittag des 30. Septembers.<br />

Das Netz war so angelegt, dass die Umgebung meist von den vermarkten<br />

Punkten aus aufgenommen werden konnte. In drei Fällen war es dennoch nötig,<br />

einen anderen Standpunkt zu wählen. In diesen Fällen wurde ein Punkt mit<br />

einem Nagel an geeigneter Stelle vermarkt und die Koordinaten wurden durch<br />

Hin- und Rückmessung zu bekannten Punkten bestimmt. Als Anschlusspunkt<br />

diente meist nur ein gut anzielbarer Punkt. Wegen der langen Aufnahmedauer<br />

pro Standpunkt, habe ich mich nach einiger Zeit und am Ende durch Kontrollmessungen<br />

zum Anschlusspunkt oder manchmal auch zu anderen Punkten<br />

abgesichert. Die Karte sollte in den Formaten A4 und A2 erstellt werden, woraus<br />

ein Maßstab von höchstens 1 : 2500 für das gesamte Gebiet folgt. Damit<br />

entsprechen 0, 1 mm in der Karte 250 mm = 25 cm in der Örtlichkeit. Eine hohe<br />

Aufnahmegenauigkeit war deshalb nicht gefordert. Da jedoch die Beobachtungen<br />

zwischen den Festpunkten ebenfalls in die Gesamtausgleichung einfliessen<br />

sollten, habe ich auch hier bei jedem neuen Standpunkt Temperatur und Luftdruck<br />

gemessen und diese Werte im Gerät eingegeben. Wie sich im folgenden<br />

Abschnitt zeigen wird, ist die direkte Eingabe der Werte nicht immer von Vorteil.<br />

Eine Aufnahme der früheren Grabungsorte sollte nicht erfolgen, denn diese<br />

wurden später von einer anderen Karte übertragen. Die Auswertung der Beobachtungen<br />

aus der Geländeaufnahme erfolgte analog zu der Auswertung der<br />

Netzmessung. Das Programm Schnitt war auch hier sehr hilfreich, denn anders<br />

als bei der Netzmessung wurde hier die Reflektorhöhe oft verändert. Dies wurde<br />

gelegentlich im SDR-33 versäumt, jedoch im Feldbuch für die betreffenden<br />

Punkte vermerkt und später in Schnitt korrigiert.<br />

9 Fehlerbehebung und aufgetretene Probleme<br />

In diesem Abschnitt sollen die Probleme bei der Auswertung und bei den Messungen<br />

behandelt werden. Die zuvor dargestellten Endergebnisse sind von den<br />

hier behandelten Fehlern bereinigt.<br />

9.1 Atmosphärische Korrektur<br />

Nachdem die Auswertung der Messungen abgeschlossen war, ist mir in Deutschland<br />

aufgefallen, dass die von mir gemessenen Werte für den Luftdruck niedriger<br />

26


9 Fehlerbehebung und aufgetretene Probleme<br />

sind, als der tiefste jemals gemessene Luftdruck in der Geschichte der Wetterdatenerfassung.<br />

Damit war klar, dass ich falsche Werte am Barometer abgelesen<br />

habe, und somit alle Streckenbeobachtungen eine viel zu hohe Korrektur erhielten.<br />

Da am Barometer verschiedene Ableseskalen vorhanden waren, habe<br />

ich mich für die Skala entschieden, die für mich sinnvolle Werte, also Werte<br />

im Bereich von 700 torr lieferte. Unglücklicherweise hatten genau diese abgelesenen<br />

Werte keinerlei Bezug zum Luftdruck und konnte duch Verschiebung<br />

der gesamten Skala verändert werden. Genau diese nach den Messungen durchgeführte<br />

Verschiebung machte einen Rückschluss auf die richtigen Messwerte<br />

unmöglich. Die Erhebung von fehlerfreien Wetterdaten erfolge mit Hilfe der<br />

Internetseite www.WetterOnline.de. Für den Ort R’as al-’Ayn direkt habe ich<br />

auch nach längerer Suche keine Daten gefunden, so dass ich mich auf die Daten<br />

des ca. 100 km entfernten Ortes Al Qámishli beziehen musste. Dieser Ort liegt<br />

laut google-earth ca. 100 m höher als R’as al-’Ayn, jedoch war dies die einzige<br />

Möglichkeit überhaupt an Wetterdaten in dieser Region zu kommen.<br />

Abbildung 14: Luftdruck in Kamishli<br />

Anhand dieses Diagramms habe ich mich dazu entschieden einen mittleren<br />

Luftdruck von 1009 mBar anzunehmen. Gestützt wurde diese Annahme durch<br />

ein weiteres Diagramm vom weiter entfernten und südlicher gelegenen Ort Deyr<br />

Az Zawr. Im Grunde ist ein ungefährer Wert auch ausreichend für die Berichtigung,<br />

denn ein Unterschied von z.B. 1010 mBar zu 1020mBar würde auf<br />

eine Strecke von s = 250 m bei einer Temperatur von 30 ◦ C einen Unterschied<br />

von ∆s = 5 · 10 −4 m bewirken. Die Schrägstrecken aus der Beobachtungsdatei<br />

mit allen durchgeführten Messungen wurden in Excel korrigiert. Zunächst habe<br />

ich die falsche Korrektur, welche im Gerät angebracht wurde, mit Hilfe der im<br />

Feldbuch vermerkten Informationen über Luftdruck und Temperatur rückgängig<br />

gemacht, danach folgte das Anbringen der neuen Korrektur. Das folgende<br />

Beispiel soll den Einfluss der falschen Korrektur verdeutlichen. Alle Strecken<br />

und Differenzen sind hier in [m] angegeben.<br />

Str falsch T [ ◦ C] P alt[mbar] ppm alt Abzug ppmneu Zuschlag Differenz Strneu<br />

313,439 24 866 48 0,015 10 0,003 0,012 313,427<br />

27


9 Fehlerbehebung und aufgetretene Probleme<br />

Die Differenz von ∆sfalsch,neu = 0, 012 m liegt um ein Vielfaches höher als die<br />

erreichte Genauigkeit bei den Messungen. Es handelt sich dabei um eine Strecke<br />

zwischen den Punkten 1021 und 1020.<br />

Dieses Beispiel zeigt, dass aus 10 ppm atmosphärischer Korrektur für diese Strecke<br />

eine Änderung von ∆s = 0, 003 m resultiert. Dies liegt im Bereich der<br />

Messgenauigkeit des Tachymeters, jedoch gilt z.B. ∆s = 0, 006 für die längste<br />

gemessene Strecke 13 zwischen Punkt 1021 und 1023 (s = 397, 167 m). Der<br />

recht hohe atmosphärische Einfluss war Grundlage für die Entscheidung nicht<br />

nur die falsche und viel zu hohe Korrektur rückgängig zu machen, sondern die<br />

Schrägstrecken auch erneut mit Hilfe von Informationen aus dem Internet und<br />

auf Grundlage eigener Temperaturmessungen zu korrigieren. Es folgt nun der<br />

Vergleich der Festpunktkoordinaten vor und nach der Fehlerbereinigung.<br />

Punkt Yalt[m] Xalt[m] Yneu[m] Xneu[m] |∆Y |[m] |∆X|[m]<br />

1001 1000.003 1000.003 1000.000 1000.003 0.003 0.000<br />

1002 1000.003 962.552 1000.000 962.553 0.003 0.001<br />

1003 1015.818 890.915 1015.816 890.919 0.002 0.004<br />

1004 1029.180 734.428 1029.179 734.436 0.001 0.008<br />

1005 1205.133 849.274 1205.125 849.280 0.008 0.006<br />

1006 1198.943 986.792 1198.934 986.794 0.009 0.002<br />

1007 1087.094 1097.828 1087.088 1097.826 0.006 0.002<br />

1008 1006.502 1062.521 1006.499 1062.520 0.003 0.001<br />

1009 1179.267 1062.109 1179.258 1062.108 0.009 0.001<br />

1010 1190.619 745.687 1190.613 745.696 0.006 0.009<br />

1011 1077.186 821.734 1077.183 821.740 0.003 0.006<br />

1012 965.583 818.055 965.582 818.060 0.001 0.005<br />

1013 967.788 931.016 967.787 931.018 0.001 0.002<br />

1014 957.884 1025.570 957.882 1025.570 0.002 0.000<br />

1015 879.681 1113.358 879.681 1113.355 0.000 0.003<br />

1016 808.209 806.462 808.212 806.465 0.003 0.003<br />

1017 805.896 1030.424 805.898 1030.423 0.002 0.001<br />

1018 910.100 1328.045 910.097 1328.036 0.003 0.009<br />

1019 679.490 1324.951 679.494 1324.940 0.004 0.011<br />

1020 510.985 1304.524 510.995 1304.514 0.010 0.010<br />

1021 484.642 992.205 484.650 992.203 0.008 0.002<br />

1022 673.680 833.108 673.686 833.110 0.006 0.002<br />

1023 437.528 597.851 437.540 597.857 0.012 0.006<br />

Die Unterschiede der Koordinaten bei den Punkten im westlichen Teil des<br />

<strong>Tell</strong>s sind minimal grösser als bei denen in der Nähe des Plateaus, da hier die<br />

Entfernungen zwischen den Punkten größer sind. Bei den Höhen traten Unterschiede<br />

im Sub-Millimeterbereich auf.<br />

13 Der mittlere Fehler dieser Strecke beträgt mstr. = 0, 004 m.<br />

28


9 Fehlerbehebung und aufgetretene Probleme<br />

9.2 Auswertung der Aufnahmedaten<br />

Bei der Ausgleichung des mit den Aufnahmeelementen erweiterten Projekts kam<br />

es einige Male dazu, dass die A T P v-Probe in der auf zwanzig Iterationen beschränkten<br />

Ausgleichung, nicht konvergierte. Die Beobachtungen hatten sehr<br />

große Verbesserungen und die Koordinaten der Festpunkte stimmten in keinster<br />

Weise mehr mit denen aus vorhergegangenen Ausgleichungen überein. Ein<br />

kurzer Blick auf das mit Neplan visualisierte Netz in Verbindung mit der Suche<br />

nach der grössten normierten Verbesserung brachte schnell Aufschluss:<br />

Abbildung 15: Ausschnitt aus Neplan<br />

Es handelte sich um eine Punktverwechselung. Offensichtlich wurden die Beobachtungen<br />

von Punkt 1007 zu einem Aufnahmepunkt einer Punktnummer<br />

zugeordnet, die schon auf dem Standpunkt 1051 vergeben wurde 14 . Die grünen<br />

Linien stellen die Beobachtungsgruppe Höhenunterschiede dar und verdeutlichen,<br />

welcher Punkt von welchem Standpunkt aus angezielt wurde. Die Fehlerellipsen<br />

in Abbildung 15 sind so groß, dass sie nicht auf dem Bildschirm zu<br />

sehen sind. Nachdem den betreffenden Beobachtungen auf Punkt 1007 in der<br />

Datei BTBEOB.BEO eine neue Punktnummer zugewiesen wurde, konnte die<br />

Auswertung erneut und fehlerfrei durchgeführt werden.<br />

14 Punkt 1051 ist einer der drei zusätzlich gewählten Standpunkte.<br />

29


9 Fehlerbehebung und aufgetretene Probleme<br />

9.3 Probleme nicht messtechnischer Natur<br />

Neben den schon angesprochenen gesundheitlichen Problemen, kamen wir hin<br />

und wieder in Situationen, die ebenfalls zu kleinen Verzögerungen der Messungen<br />

führten.<br />

SDR-33<br />

Das Aufladen des elektronischen Feldbuches hat nicht immer funktioniert. Dies<br />

machte sich natürlich erst kurz vor der völligen Entleerung des Akkus während<br />

der Messung bemerkbar. Es musste während des Ladevorganges mehrmals<br />

kontrolliert werden, ob der Kontakt zum Gerät wirklich hergestellt war.<br />

Polizei<br />

Im Norden des <strong>Tell</strong>s befindet sich eine kleine Polizeistation, in die Sebastian<br />

und ich gleich herzlich aufgenommen wurden als wir dabei waren, Risse für die<br />

Aufnahme zu zeichnen. Unsere Aufzeichnungen wurden uns abgenommen und<br />

der Chef der Station stellte sich vor. Nachdem wir das Schriftstück mit der<br />

Berechtigung unserer Aktivität vorzeigten, bekamen wir unsere Aufzeichnungen<br />

wieder und wurden auf einen arabischen Kaffee eingeladen. Da wir kein Arabisch<br />

sprechen und die Polizisten kein Englisch oder Deutsch, war der ca. einstündige<br />

Aufenthalt sehr schweigsam. Einer Einladung zum Essen konnten wir mit Mühe<br />

und Not ausweichen, denn dies hätte laut Prof. Bonatz einige Stunden in<br />

Anspruch genommen.<br />

Neugierige Menschen<br />

Im Grunde war es so, dass fast jeder, der uns bei der Arbeit gesehen hat, zu<br />

uns gekommen ist und wissen wollte, was wir tun. Besonders freitags waren<br />

viele Menschen auf dem <strong>Tell</strong>, da dies der Tag ist, an dem die Familien auf den<br />

Friedhof gehen. Kinder konnten sehr anstrengend werden, da sie gelegentlich in<br />

großen Gruppen erschienen und gleich am Gerät spielen wollten. Den fünften<br />

Tag der Aufnahme haben wir deswegen früher beendet, worauf wir mit lautem<br />

Trommeln auf dem Autodach und geworfenen Steinen verabschiedet wurden.<br />

Laut Prof. Bonatz hatten wir dennoch Glück, denn die Vermarkung der Punkte<br />

wurde, anders als in anderen Regionen, nicht sofort wieder zerstört 15 .<br />

15 Ausgenommen ist Punkt 1019.<br />

30


10 Planerstellung mit GeoGraf<br />

10 Planerstellung mit GeoGraf<br />

Die Koordinaten der rund 1400 Punkte wurden nach der abgeschlossenen Auswertung<br />

von der Ausgabedatei NEPTAN.OUT in eine von GeoGraf lesbare Datei<br />

mit der Endung *.pkt und folgendem Format kopiert.<br />

Punktnummer Signatur Y-Koordinate X-Koordinate Höhe<br />

Die Signatur beschreibt dabei die Ebene, in welche die Punkte eingeordnet<br />

werden sollen. Da ich noch keinerlei Erfahrung mit GeoGraf hatte, habe ich<br />

für alle Punkte die gleiche Signatur gewählt. Unter der Verwendung der Risse<br />

konnte nun begonnen werden, die Karte in folgenden Schritten anzufertigen.<br />

Eine genaue Beschreibung des Programms GeoGraf findet an dieser Stelle nicht<br />

statt.<br />

Wahl eines Maßstabes<br />

Dies musste vorab geschehen, damit die Texte, Linienstärken und Symbole die<br />

passende Dimensionierung erhielten. Zunächst wurde mit dem Maßstab 1 : 5600<br />

gearbeitet, wonach der Plan auf ein Blatt der Größe DIN A4 gedruckt werden<br />

kann.<br />

Klassifizierung der Punkte<br />

Alle Punkte, welche bestimmte Objekte (z.B. Straßen, Wege, Häuser etc.) beschreiben,<br />

wurden jeweils einer Ebene zugeordnet.<br />

Objekterstellung<br />

In der Tabelle sind die im Gebiet vorkommenden Objekte aufgelistet und es<br />

wird beschrieben, mit welchen Mitteln diese visualisiert wurden.<br />

Objekt Linienart Schraffur<br />

Strassen und Wege Spline keine<br />

Gebäude Gerade Linien 50gon zur längsten Objektlinie geneigt<br />

Grundstücke Gerade Linien 100gon zur längsten Objektlinie geneigt<br />

Wasserleitung Gerade keine<br />

Feld keine punktartig<br />

Friedhof keine punktartig<br />

Bei der Wahl der Linienart Spline wird eine geschwungene Verbindung zwischen<br />

nacheinander gewählten Polygonpunkten erzeugt, wobei festgelegt werden<br />

kann, ob diese direkt durch die Stützpunkte, oder tangential zum Polygon verlaufen<br />

soll. Ich habe an dieser Stelle ersteres gewählt, da die Punkte schließlich<br />

den Straßenrand beschreiben. Da zwischen geschwungenen Linien, laut meinen<br />

Erkenntnissen, im Programm keine Parallelität erzwungen werden kann, mussten<br />

die Splines von Hand aneinander angepasst werden.<br />

Zum Erstellen von Schraffuren kann die betreffende Fläche mit einem Polygon<br />

31


10 Planerstellung mit GeoGraf<br />

definiert werden. Man hat dann die Wahl zwischen unterschiedlichen Schraffurtypen,<br />

wie z.B. vordefinierte Linienschraffuren oder Schraffuren mit einer bestimmten<br />

Punktart. Größe, Abstand und Ausrichtung sind dabei frei wählbar.<br />

Koordinatentransformation<br />

Da das örtliche Koordinatensystem nur für den <strong>Tell</strong> gelten soll, habe ich den<br />

Koordinatenursprung des Systems im Nachhinein sinngemäß verschoben. Man<br />

hat dafür in GeoGraf die Möglichkeit einer Koordinatentransformation. In einer<br />

Punktedatei vom oben beschrieben Format sind die Passpunkte im Zielsystem<br />

einzutragen.<br />

Punktnummer Signatur Y-Koordinate[m] X-Koordinate[m]<br />

1001 1 680.000 440.000<br />

Damit ist eine 2-Paramter-Transformation des gesamten Systems mit einer<br />

Verschiebung von ∆Y = 320 m und ∆X = 560 m vorgegeben.<br />

Höhenlinien<br />

Für die automatische Generierung von Höhenlinien ist eine Dreiecksvermaschung<br />

zwischen den Punkten erforderlich. Dazu wird zunächst das Vermaschungsgebiet<br />

mittels Ringpolygon definiert. Die Vermaschung selbst kann auch automatisch<br />

erfolgen, jedoch müssen danach die Bruchkanten manuell den wahren Geländeverhältnissen<br />

angepasst werden. Ich habe mich für einen Höhenlinienabstand<br />

von 1 m entschieden, da die Karte sonst vor allem im Bereich der Oberstadt<br />

zu unübersichtlich werden würde. Zudem sind die Linien im Abstand von fünf<br />

Höhenmetern beschriftet und setzen sich durch unterschiedliche Linienstärke<br />

von den anderen Höhenlinien ab. Ich habe Splines mit einem sehr kleinen Stützpunktabstand<br />

verwendet, weswegen an einigen Stellen eine Nachbearbeitung<br />

(Glättung) erforderlich wurde.<br />

Rahmen und Legende<br />

Die linke untere Ecke des Rahmens konnte nach der Transformation auf den<br />

Koordinatenursprung gelegt werden und ein Gitter von 100 × 100 m unterteilt<br />

das Gebiet grob. Für die Legende wurden spezielle Punktarten in der Form<br />

der jeweiligen Schraffur erstellt. Rahmen, Legende und Gitterlinien befinden<br />

sich jeweils in unterschiedlichen Ebenen und können unabhängig voneinander<br />

abgebildet werden.<br />

Übertragung der alten Grabungsorte<br />

Anhand der Karte in Abbildung 3 wurden die alten ungefähren Grabungsorte<br />

in der neuen Karte gekennzeichnet.<br />

32


Punktraster<br />

10 Planerstellung mit GeoGraf<br />

Für spätere Ausgrabungsarbeiten sollte das gesamte Gebiet in 10 × 10 m - Quadranten<br />

unterteilt werden. Die Koordinaten der Quadranteneckpunkte konnten<br />

bequem in GeoGraf im gewünschten Abstand generiert werden. Sie haben<br />

Punktnummern im Bereich von 50000 bis 58880 und wurden für den späteren<br />

Gebrauch in die Datei rasterpunkte.pkt 16 ausgegeben. Gleiches gilt für die<br />

Festpunkte, welche sich in der Datei festpunkte.pkt befinden.<br />

10.1 Ergebnis<br />

Insgesamt wurden aus dem abgeschlossenen GeoGraf-Projekt vier verschiedene<br />

Karten erstellt, wobei es von jedem der beiden vorliegenden Formate (A4 und<br />

A2) eine Version in Englisch und in Deutsch gibt. Lediglich die deutsche Karte<br />

Abbildung 16: deutsche Version des Plans (nicht maßstabsgetreu)<br />

im Format A2 beinhaltet die vermarkten Punkte. Im Anhang befinden sich die<br />

originalen Risse und Feldbücher sowie eine CD, deren Inhalt auf der nächsten<br />

Seite kurz beschrieben wird.<br />

16 siehe CD im Anhang<br />

33


11 Beschreibung der beiliegenden CD<br />

11 Beschreibung der beiliegenden CD<br />

Ordner beinhaltet..<br />

Excel ..die Tabellen zur Berichtigung der atmosph. Korrektur<br />

GeoGraf ..vier verschiedene GeoGraf-Projekte<br />

neptan ..alle je angelegten Neptan-Projekte<br />

pdf-Karten ..die Karte in den vier Ausführungen im pdf-Format<br />

Punkte ..die Dateien festpunkte.pkt und rasterpunkte.pkt<br />

Schnitt ..alle jemals angelegten Schnitt-Projekte<br />

SDR-Dateien ..alle SDR-Dateien<br />

Im Ordner GeoGraf befindet sich zusätzlich noch ein Ordner art und stiftdatei,<br />

in dem sich genau diese beiden für die Projekte erforderlichen Dateien befinden.<br />

In der Datei art.art sind die speziell definierten Linien-, Punkt- und Textarten<br />

definiert, und die Datei plotter.ins beinhaltet unter anderem die Information,<br />

mit welcher Linienstärke bestimmte Linienarten angezeigt und geplottet werden.<br />

Eine Änderung der Standardeinstellungen musste an dieser Stelle vorgenommen<br />

werden, da ansonsten die gewünschte Feinheit einiger Linien nicht erreicht werden<br />

konnte.<br />

Des weiteren gibt es auf der CD ein Dokument paper.pdf, welches Prof. Dr. Bonatz<br />

bei der Übergabe der Karten erhalten hat. Es soll eine kurze Übersicht über<br />

unsere Arbeit auf dem <strong>Tell</strong> und die Vorgehensweise bei der Auswertung geben,<br />

und beinhaltet neben den Koordinaten der Festpunkte auch Bilder dieser, um<br />

sie leichter auffindbar zu machen.<br />

34


Abbildungsverzeichnis<br />

Abbildungsverzeichnis<br />

1 Landkarte von Syrien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3<br />

2 Tontafel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4<br />

3 topografische Karte des <strong>Tell</strong>s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5<br />

4 Winkelbeziehung; Berechnung von ∆h . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />

5 atmosphärische Korrektionskarte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />

6 Punkt 1002 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

7 Netzkonfiguration, aus: Neplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />

8 Sebastian mit Prisma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />

9 BTBEOB.BEO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />

10 Daten in Schnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />

11 Dateianfang von NEPTAN.INP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />

12 Auszug aus Datei NEPTAN.OUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23<br />

13 Netzbildung in drei Etappen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24<br />

14 Luftdruck in Kamishli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27<br />

15 Ausschnitt aus Neplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<br />

16 deutsche Version des Plans (nicht maßstabsgetreu) . . . . . . . . 33<br />

Literatur<br />

[1] Wolfgang Niemeier: Ausgleichungsrechnung, de Gruyter Lehrbuch<br />

[2] Vorlesungsmitschriften zur Veranstaltung Ausgleichungsrechnung III<br />

[3] Benutzerhandbuch NEPTAN-GPS<br />

[4] Projekthandbuch <strong>Tell</strong> <strong>Fecheriye</strong><br />

[5] McEwan, Calvin W., Soundings at <strong>Tell</strong> Fakhariyah<br />

35

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