Technische Universität Berlin Seminararbeit - Tell Fecheriye
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