1. Vorgeschichte Schon seit längerer Zeit war ich auf der Suche nach einer Möglichkeit, alltägliche Vermessungs- aufgaben sowohl im beruflichen, als auch im privaten Bereich möglichst schnell, effektiv, mit der nötigen Genauigkeit und vor allem preisgünstig zu lösen. Als gelernter Bauzeichner muss ich öfters, meist nach Beendigung von Baumaßnahmen, geänderte oder neue Objekte aufmessen und in einem Lageplan ändern bzw. ergänzen. Meist erledigte ich das früher mit einfachen Mitteln: Fluchtstangen, Winkelprisma, Messband usw. Später kaufte ich mir einen Laserentfernungsmesser (Leica Disto) und dazu passend ein optisches Zielsucherfernrohr. Von nun an war zumindest die Streckenmessung ein Kinderspiel: einfach, schnell und genau. Ich konnte nun schon eine ganze Menge mehr machen, z.B. Vorwärts- und Rückwärtseinschneiden über Streckenmessungen usw. Aber das Problem, wie messe ich schnell, einfach und genau viele Punkte auf, blieb doch im Wesentlichen erhalten. Des Öfteren half ich in einem Vermessungsbüro aus. Hier gab es natürlich Messgeräte mit integrierter elektro-optischer Entfernungsmessung (Tachymeter / Totalstationen), welche verschiedenste Vermessungsprogramme gleich mit an Bord hatten. An Effektivität, Schnelligkeit und Genauigkeit war das kaum zu überbieten. Später kam dann noch die Gerätegeneration hinzu, welche zusätzlich eine Reflektorlose Messung integriert hatten (sichtbarer Laser). Nun waren den Möglichkeiten kaum noch Grenzen gesetzt und man konnte auch viele Objekte bzw. Punkte auch ganz allein aufmessen. Die ganze schöne Technik hat aber auch ihren stolzen Preis! Logisch, und das ist ja auch in den meisten Fällen gerechtfertigt. Aber auch selbst für eine ältere gut erhaltene Totalstation mit Zubehör (Prismen usw.) ohne reflektorlose Messung bezahlt man noch über 1000,- Euro oder mehr. Und wie lange dann die Geräte noch funktionieren weiß man auch nie. Mir erzählen immer wieder mal Vermesser, dass, wenn sie ältere Messgeräte nicht mehr regelmäßig benutzen, sie meist schnell zu Aussetzern oder Störungen neigen... Für mich jedenfalls war oder ist selbst eine gebrauchte Totalstation kaum erschwinglich. Also habe ich mir etwas anderes einfallen lassen: Aus früheren Zeiten besaß ich noch einen sehr guten Theodolit, einen Theo 010A von Zeiss. Ein sehr hochwertiges Messgerät, Kenner wissen was ich meine... Und einen Laserentfernungsmesser hatte ich ja sowieso. Ich dachte mir: Wenn ich es schaffe, beides irgendwie zusammenzufügen, dann könnte ich gleichzeitig Winkel und Strecken messen, so wie ein Tachymeter (oder Totalstation) auch. Übrigens wurde diese Lösung schon früher von einigen Herstellern praktiziert, indem man Entfernungsmesser mittels Adapter als Aufsätze für Theodolite anbot. Später setzte sich aber die im Messgerät integrierte Entfernungsmessung durch. Dies hatte viele Vorteile, auch schon wegen der Messachsenverschiebung usw., doch später mehr dazu. Also begann ich, eine einfache Vorrichtung zu konstruieren, mit der ich schnell und präzise meinen Laserentfernungsmesser (LEM) auf das Fernrohr des Theodoliten montieren konnte (Aufsatzadapter). Nach einigem Probieren und Testen fand ich eine gute und preiswerte Lösung. Ich verwendete einige Aluminiumprofile aus dem Baumarkt (leicht und stabil) und dazu noch ein paar Schräubchen und Kleinteile. Zur Konstruktion selbst möchte ich hier nicht weiter eingehen, das ist ein extra Thema. Bei Interesse kann man mich gerne per Mail kontaktieren. Ich habe auch vor, in naher Zukunft weitere verbesserte Adapter zu konstruieren. Da ich aber momentan nur einen Theo 010A von Zeiss besitze, kann ich vorerst auch nur für diese Geräteklasse einen genau passenden Aufsatzadapter anfertigen...
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Ich hatte nun ein Meßsystem, bestehend aus einem Theodolit mit einem auf dem Fernrohr aufgesetztem Laserentfernungsmesser, und konnte damit in hoher Genauigkeit Winkel und Strecken messen. Was mir allerdings noch fehlte war ein Vermessungsprogramm , mit dem ich die gängigsten Vermessungsaufgaben schnell und präzise, und vor allem abgestimmt auf mein Meßsystem bewältigen konnte. Meine Recherchen im Internet brachten mich auch nicht weiter, ich fand einfach nicht das Richtige. Zuerst rechnete ich viel mit dem Taschenrechner, später fing ich an, einige Berechnungen mit Microsoft Excel zu machen. Dies ging sehr gut und schnell, so dass ich dies immer mehr verbesserte und vervollständigte sowie meinem Meßsystem anpasste. Mittlerweile ist über die Jahre ein ausgereiftes Berechnungsmodul (auf Excel-Basis) daraus geworden, was viele Lösungen für die verschiedensten Vermessungsaufgaben bereithält. Damit ist die Vorraussetzung geschaffen, Vermessungsarbeiten mit einer Vielzahl von Geräten und Systemen preiswert, effektiv und schnell zu erledigen. Sei es mit einem selbstgebauten System oder auch mit einem älteren Tachymeter ohne Programme bzw. Datenspeicherung etc.
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2. Vermessungsprogramm Das von mir auf Excel-Basis entwickelte Berechnungsmodul (im nachfolgenden „Vermessungs- programm“ genannt) ist mit den folgenden Berechnungsarten ausgestattet: - Berechnung aktuelle Höhe des Messgerätes sowie Höhe eines Zielpunktes - Berechnung einer Objekthöhe oder Höhenkote bei unzugänglichen Punkt - indirekte Höhenberechnungen (Einschneiden) - Berechnung Spannmaß und Neigung zwischen 2 Punkten - Aufmaß von Punkten mit lokalem Bezug - Aufmaß von Punkten mit Koordinaten und Höhen - Absteckung von Punkten mit Koordinaten und Höhen - Abstecken Rechter Winkel - Berechnung aktuelle Standpunktkoordinate (freie Stationierung) - Berechnung von Fläche und Umfang - Berechnung und Absteckung auf einer Bezugsebene (Schnurgerüst) - Koordinaten – Transformation für einfache rechtwinklige Koordinatensysteme - verschiedene kleinere Berechnungshilfen (Tools)
• Mitte eines Objektes • Breite eines Objektes • Durchmesser eines runden Objektes • Entfernung über Basislänge • Entfernung über Basishöhe • Abstand zweier Punkte (Koordinaten) • Umrechnungen Grad – Gon – Grad/Minute/Sekunde • Winkelfunktionen
Besonders erwähnen möchte ich das Modul „Freie Stationierung“. Es ermöglicht einem, die aktuellen Standpunktkoordinaten des Messgerätes zu bestimmen, indem man zwei, drei oder vier koordinatenmäßig bekannte Festpunkte aufnimmt. Dazu sind ziemlich komplexe Berechnungen nötig – entsprechend aufwendig war auch die Programmierung... In der Praxis braucht man dieses Modul aber recht häufig, denn es verschafft einem die Freiheit sein Messgerät da aufzustellen, wo es am günstigsten ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass man beim Vermessen wie gewohnt einen Messstab mit Zielmarke verwenden kann (auch Prismenstab). Das Programm berücksichtigt die eingestellte Höhe (lotrechter Abstand zum Messpunkt). Einen Messstab mit Zielmarke kann man sich auch kostengünstig selbst bauen – später dazu mehr... Das Programm enthält bei den Grundeinstellungen die Möglichkeit, die Parameter für verschiedenste Meßsystem-Konstellation einzugeben. Damit ist eine volle Nutzung für jegliche Meßsysteme mit oder ohne Aufsatzadapter möglich. Im Programm sind bei den einzelnen Modulen Schaltflächen (Button) enthalten, welche bei Anklicken eine Abfolge von Befehlen (Makros) ausführen. Zum Beispiel werden Werte von anderen Modulen übernommen, oder alle Eingabewerte im Modul werden gelöscht. Beim Programmstart (Ausführen der Microsoft-Excel-Datei) werden Sie, je nach Ihrer eingestellter Sicherheitsstufe und Excelversion gefragt, ob sie die Makros ausführen wollen. Um diese zu nutzen müssen sie dies zulassen. Manche einfachere Module funktionieren aber auch ohne diese Makros.
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Bitte beachten Sie: Das vorliegende Vermessungsprogramm ist für Messgeräte (Theodolit) mit 400-Gon-Teilkreisen geschrieben. Die Vertikalwinkelrichtung (Zenitwinkel) ist lotrecht nach oben 0 Gon, in der Waagerechten 100 Gon, und lotrecht nach unten 200 Gon. In naher Zukunft werde ich evtl. auch eine Programmversion für Theodolite mit 360° G rad-Teilkreisen anpassen. Bei Bedarf kann man die Winkelwerte aber auch einfach vor der Eingabe umrechnen. Alle Berechnungen von Höhen und Koordinaten im Programm erfolgen rein mathematisch und linear. Es wird keine (geodätische) Verbesserung der Messwerte durchgeführt (z.B. distanzabhängige Korrekturen). Dies gilt sowohl für eine Reduktion der Höhe (Berücksichtigung der Höhenlage des Messgebietes und der Erdkrümmung) als auch für eine Korrektur der Koordinaten (z.B. Gauß-Krüger-Korrektur) sowie die Korrektur der LEM-Messungen (ist Geräte- sowie Wetter- und Entfernungsabhängig). Diese Korrekturen würden einerseits den Rahmen des Programms sprengen. Zum anderen sind Korrekturen dieser Art erst ab Entfernungen von ca. 200 - 300 Metern aufwärts wirklich relevant. Darunter, also in einem üblichen lokalen Messbereich, betragen die Abweichungen nur wenige Millimeter und sind somit meist vernachlässigbar. Trotzdem möchte ich das Thema nicht gänzlich weglassen und wenigstens ein paar Grundinformationen vereinfacht ansprechen: Die Erde ist (fast) eine Kugel, und da geht das Problem schon los... Beispiel Reduktion der gemessenen Höhe aufgrund Erdkrümmung: Bei geodätischen Höhenmessungen muss ab einem gewissen Abstand die Erdkrümmung berücksichtigt werden, da der Mess-Strahl linear ist und nicht der Erdkrümmung folgt. Demzufolge muss die berechnete Höhe entsprechend nach unten reduziert werden: Abstand 100 m = 0,8 mm Abweichung 200 m = 3 mm 300 m = 7 mm 400 m = 13 mm 500 m = 20 mm 750 m = 44 mm 1000m = 78 mm Hier sieht man deutlich, wie die Abweichung mit dem Quadrat der Distanz zunimmt. Will man also mit dem Tachymeter präzise Höhen messen muss dies bei größeren Distanzen unbedingt beachtet werden (übrigens wie auch beim Messen mit dem Nivelliergerät bei langen und sehr ungleichen Zielweiten). Viele modernere Messgeräte haben diese Korrektur bereits integriert, ohne dass der Nutzer dies extra berücksichtigen muss. Berechnung: Abweichung = (Strecke) ²
2 * Erdradius Beispiel: Abweichung = (650 m) ²
2 * 6378000 m Ergebnis: Abweichung = 0,033 m = 33 Millimeter
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Beispiel Streckenreduktion aufgrund der Höhenlage: Werden gemessene Strecken mit Koordinaten oder einer Abbildung / Plan in Verbindung gebracht, müssen diese auf eine Ebene (Bezugsellipsoid) reduziert werden. Vereinfacht gesagt erfolgt eine Verkürzung der Strecken auf Meeresspiegelniveau. Dies macht sich umso mehr bemerkbar, je höher das Vermessungsgebiet liegt. Zum Beispiel wird eine gemessene Strecke von genau 1000 m im Mittelgebirge bei einer Höhenlage von 500 m nur mit einer reduzierten Länge von 999,922 m dargestellt, also um 7,8 cm kürzer. Auch für eine Koordinatenberechnung sind die reduzierten Werte maßgeblich. Umgekehrt müssen bei einer Absteckung von Punkten mit Koordinaten diese Werte wieder aufaddiert werden. Dies ist wie schon erwähnt von der Höhe des Messgebietes abhängig. Bei einer Höhenlage von z.B. 100 m ist der Wert nur noch 1,6 cm / 1000 m. Berechnung: ppm = - Höhenlage in m * 1000 / Erdradius in km Beispiel: ppm = - 475 * 1000 / 6378 Ergebnis: - 74 ppm Beispiel Streckenanpassung an Koordinatensystem: Neben der „normalen“ höhenbedingten Streckenreduktion gibt es bei der Berechnung mit Koordinaten noch zusätzliche Verbesserungen, mit der die Verzerrungen am Rand eines Meridianstreifens ausgeglichen werden sollen (z.B. Gauß-Krüger-Reduktion). Hier ist der Abstand vom Messgebiet zum Mittelmeridian des betrachteten Streifens maßgebend. Damit wird auch erreicht, dass eine gewisse Winkeltreue erhalten wird, was ja gerade auch für das tachymetrische Vermessen wichtig ist. Der ermittelte Wert wird aufaddiert, und kann durchaus im Randbereich mehrere Zentimeter pro 1000 m betragen. Berechnung: ppm = (Abstand vom Mittelmeridian in km) ² 2 * (Erdradius in km) ² Beispiel: ppm = (75)²
2 * (6378)²
Ergebnis: + 69 ppm Das Beispiel gilt für die Gauß-Krüger-Abbildung. Bei einer UTM-Abbildung mit 6° Grad breiten Streifen kommt noch ein Maßstabsfaktor (0,9996) in die Berechnung. Dies führt aber hier zu weit… Parameter für die elektro-optische-Entfernungsmessung Die Genauigkeit der Messungen bei EDM-Systemen (Elektronische Distanzmesser) mit ihren gewissen Wellenlängen unterliegen vielerlei Beeinträchtigungen. So spielt z.B. der Luftdruck, die Temperatur und auch die Höhenlage des Messgebietes eine Rolle. Um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen muss dies alles erfasst und bei der Auswertung der Entfernungsmessungen berücksichtigt werden. Meist geschieht das über direkte Eingaben der Parameter (ppm) im Messgerät, oder auch über spätere Auswertung nach Tabellen.
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Fazit Moderne Messgeräte erledigen fast alle der hier genannten Korrekturen automatisch, oder indem man die erforderlichen Parameter vor der Messung eingibt. Entweder direkt, oder als sogenannte ppm-Werte (Parts per Million - entspricht 1 mm pro km). Die Werte sind über Tabellen oder Berechnungen ermittelbar. Wie bereits erwähnt spielen alle diese Korrekturen erst ab 200 – 300 Meter eine relevante Rolle und sind von daher aufgrund der hohen Aufwendungen und Komplexität vorerst nicht im Programm integriert. Eventuell werde ich aber je nach meinen zeitlichen Möglichkeiten diese Korrekturmöglichkeiten später noch einarbeiten. Haftungsausschluss Das von mir entwickelte Vermessungsprogramm (Microsoft-Excel-Datei) ist von mir getestet und erprobt worden. Dennoch kann ich Fehler nicht mit absoluter Sicherheit ausschließen. Für Schäden oder Nachteile, welche aus der Benutzung des Programms entstehen, kann ich keinerlei Haftung oder Schadensersatzansprüche übernehmen. Die Benutzung des Programms erfolgt auf eigenes Risiko! Der Benutzer erkennt dies uneingeschränkt an!
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Beim Umgang mit dem Vermessungsprogramm sind die folgenden Punkte zu beachten: 1. Im Programm Excel bitte den Zoom (Ansicht) entsprechen Ihrer Monitorauflösung und ihrer gewünschten Anzeigegröße einstellen. Die Voreinstellung bei Auslieferung ist für einen Standartbildschirm mit 1024 x 768 Pixel optimiert. 2. Um das Programm voll nutzen zu können müssen sie beim Start der Datei die Ausführung von Makros zulassen. Excel 2002 / 2003: Beim Start „Makros aktivieren “ anklicken. Dazu müssen sie evtl. ihre Sicherheitseinstellungen im Excel ändern über: Extras --> Optionen --> Sicherheit --> Makrosicherheit. Hier bitte „Mittel“ einstellen. Excel 2007: Standardmäßig sind Makros meist deaktiviert. Zum Aktivieren gibt es zwei Möglichkeiten: A: Office-Schaltfläche anklicken (links oben) - Excel Optionen - Vertrauensstellungscenter - Einstellungen für das Vertrauensstellungscenter - Sicherheitsstufe auf Mittel, Zugriff auf VBA-Projekt vertrauen. Oder: Im Vertrauensstellungscenter auf „Statusleiste“ gehen - „Statusleiste in allen Anwendungen anzeigen, wenn Inhalte gesperrt wurden“ auswählen. Beim Start einer Datei mit Makros dann auf diese Statusleiste in „Optionen“ gehen und im Dialogfenster auf „Aktivieren“ B: Den Speicherort (Ordner), wo die Dateien mit Makros liegen, dauerhaft als vertrauenswürdig deklarieren. Und zwar über: Office-Schaltfläche - Excel Optionen - Vertrauensstellungs-center - Einstellungen für das Vertrauensstellungscenter - Vertrauenswürdige Speicherorte ... 3. Bitte vor Messungen in den Grundeinstellungen ihre spezifischen Daten eingeben ! Wenn sie hier zwei mal 0,00 eingeben, werden alle Berechnungen vom Basispunkt des Theodolit (Achsschnittpunkte) aus gerechnet. 4. Bitte niemals Zellen „ausschneiden“ und an andere Stelle wieder „einfügen“. Denn dadurch können Zellbezüge verändert werden. Berechnungen könnten so in der Folge fehlerhaft oder evtl. gar nicht mehr möglich werden! 5. Wenn sie Daten von anderen Quellen übernehmen wollen nutzen sie bitte wie gewohnt die Zwischenablage in Windows. In Excel fügen sie die Daten wie folgt ein: Bearbeiten (oder Rechtsklick) --> Inhalte einfügen --> Werte (bzw. Text) So ist gewährleistet, dass nur die reinen Zahlenwerte übernommen werden und keine Formatierungen in den Berechnungsmodulen geändert werden. Sollte ein Einfügen wegen verbundener Zellen nicht funktionieren, kann man sich behelfen indem man die Werte jeweils in der Eingabezeile in Excel kopiert, und auch dort wieder einfügt. 6. Das Ausgeben von Daten gesperrter Zellen kann über den Export erfolgen. 7. Bevor sie das Programm nutzen legen sie sich bitte eine Sicherungskopie an. Sollten sie unbeabsichtigt das Programm verändert haben (siehe Punkt 4 und 5) können sie so ihre Berechnungen mit dem Originalprogramm durchführen bzw. auch bei Verdacht auf Fehler überprüfen. 8. Bei allen Eingaben von Zahlen als Dezimalbruch ist das Komma zu verwenden und nicht der Punkt, also z.B. 45,746
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3. Vor- und Nachteile eines Eigenbau-Meßsystem s: Das hier vorgestellte Meßsystem (Theodolit mit aufgesetztem Laserentfernungsmesser) hat wie jedes andere System einige Vor- und Nachteile, welche ich hier anführen möchte: Vorteile: 1. Das System ist relativ preisgünstig. Man benötigt dazu:
- einen Theodolit (evtl. bereits vorhanden) - einen Laserentfernungsmesser (Kosten gebraucht ca. 100,- Euro) - einen Fernrohr - Aufsatzadapter (Eigenbau, ca. 15,- Euro) - die Tabellenkalkulation „Microsoft Excel“ (hat man meistens sowieso) - und natürlich dieses Vermessungsprogramm...
2. Durch den Einsatz eines Laserentfernungsmessers (LEM) ist eine reflektorlose Vermessung im Nahbereich ohne weiteres Zubehör möglich. Der Messbereich ist natürlich abhängig von der Leistungsfähigkeit ihres verwendeten LEM, und von der Oberflächenbeschaffenheit und der Lage des Zielpunktes.
3. Bei der reflektorlosen Vermessung ist meist ein „Einmannbetrieb“ möglich.
4. Ein weitere Vorteil der reflektorlosen Vermessung mit einem LEM ist die Erreichbarkeit nur schwer zugänglicher Bereiche (Hausgiebel, Hausecken, Schornsteine, Mastspitzen, Fassaden-elemente, Dächer... oder andere Objekte, z.B. auch in unzugänglichen Grundstücken). 5. Durch den sichtbaren Laserstrahl des LEM sieht man bei der Entfernungsmessung genau, was und wohin man misst. 6. Eine Verwendung von geeigneten Zielmarken (mit oder ohne einen Messstab) ist möglich und sorgt für eine Erweiterung des Messbereiches. Nachteile: 1. Der Messbereich ist relativ begrenzt (abhängig von Ihrem LEM und der Oberflächen- Beschaffenheit des Zielespunktes oder der Zielmarke). Ich habe aber mit meinem Leica Disto und mit meiner speziellen Zielmarke schon Entfernungen bis zu 385 m gemessen, das reicht für lokale Anwendungen meistens aus. Falls nicht, ist die Schaffung eines zusätzlichen Aufnahmepunktes (AP) empfehlenswert. 2. Winkel- und Entfernungswerte sind selbst abzulesen und einzugeben oder zu notieren. Daran gewöhnt man sich aber recht schnell. Mein Tipp für Aufmaße: Bei schlechtem oder kaltem Wetter oder auch bei Zeitmangel kann man alle abgelesenen Werte auch in ein Diktiergerät sprechen und anschließend am PC abhören und gleich ins Programm eingeben. 3. Die Berechnungen können nicht im Messgerät erfolgen, sondern man benötigt einen externen Rechner dazu. Manche Sachen kann man zuhause oder im Büro vorbereiten und ausgedruckt mitnehmen. Evtl. kann man auch vor Ort im Gelände erst einmal seine Messergebnisse in eine Liste notieren und später die Berechnungen am PC durchführen. Bei einigen Berechnungsmodulen ist dies aber schlecht möglich (z.B. Absteckung von Punkten). Hier empfiehlt sich die Verwendung eines Laptops. Achten Sie dabei auf die notwendige Robustheit und gute Akkulaufzeiten. Auch ältere Geräte kommen in Frage, denn es genügt ja, wenn Microsoft Excel vernünftig darauf läuft.
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- Vermessungsprogramm -
4. Das Hauptmenü Von hier aus gelangt man durch Klicken auf die entsprechenden Schaltflächen (Button) in die einzelnen Berechnungsmodule. Auch eine kleine Hilfe, in der die einzelnen Module beschrieben sind, ist enthalten.
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5. Grundeinstellungen Hier müssen Sie zunächst zwei sehr wichtige Einstellungen machen: 1. den Abstand der Vorderkante Ihres Leserentfernungsmessers (LEM) bis zur Lotachse des Theodoliten (Maß „a“ ) 2. den Abstand der optischen Achse (Fernrohrachse) und der Laser-Messachse (Maß „h“ ) Lesen Sie bitte weiter unten die Hintergründe, und wie Sie die beiden Maße am besten ermitteln.
Button für Berechnung
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Hintergründe Wenn man einen Laserentfernungsmesser auf das Fernrohr eines Theodoliten aufsetzt hat man zunächst mehrere Probleme: Problem 1: Der LEM besitzt nun mal ein gewisses Eigengewicht. Von daher ist ein möglichst kleines und leichtes Gerät empfehlenswert. Um das Fernrohr und auch die Feststellklemmen des Vertikalkreises nicht zu sehr zu belasten ist es notwendig, den LEM mit seinem Schwerpunkt möglichst in der Mitte der Lotachse des Theodoliten zu montieren. Montage des LEM mit seinem Schwerpunkt in der Mitte Die meisten Laserentfernungsmesser bieten 3 Messebenen an: Vorderkante, Hinterkante oder den Stativanschluss. Die Messebene „Vorderkante“ ist bei den Messungen die beste Wahl, weil man so den neigungsabhängigen Abstand bis zu Lotachse addieren kann und keine negativen Werte erhält (später dazu mehr). Den Abstand von Vorderkante LEM bis zur Lotachse des Theodoliten ermittelt man entweder mit dem Zollstock (eher ungenau) oder folgendermaßen: 1. Stellen Sie das Messgerät in einem genau gemessenen Abstand (im Beispiel 2,00m) zu einer lotrechten Fläche auf. 2. Bringen Sie das Fernrohr des Theodoliten genau in die Waagerechte. 3. Lösen Sie die Abstandsmessung am LEM aus (Messebene „Vorderkante“) 4. Bilden Sie die Differenz beider Werte = Maß „a“ (am Beispiel: a = 2,00 – 1,932 = 0,068 m)
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Ermittlung vom Maß „a“
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Problem 2: Die optische Achse des Theodoliten – Fernrohrs (Ziellinie) hat einen gewissen Abstand von der Messachse (Laserlinie) des LEM. Das ist bei genau waagerechter Ziellinie und genau lotrechtem Ziel kein Problem. Neigt man aber das Fernrohr bzw. die Ziellinie und damit auch den LEM, so gibt es Differenzen, die mit stärkere Neigung immer größer werden. Denn die Vorderkante des LEM „wandert“ bei Neigung der Ziellinie nach oben in Richtung Lotachse. Bei Neigung nach unten entfernt sie sich von der Lotachse.
Das neigungsabhängige Maß „x“ (und in Folge noch andere Maße) muss also berechnet werden können. Auch hierfür wird das genaue Abstandmaß „h“ der beiden Achsen benötigt. Sie können das Maß „h“ theoretisch mit dem Zollstock messen, indem Sie ihn vor den Theodolit halten und den Abstand vom Laserpunkt bis zur optischen Achse des Fernrohres ablesen. Dies ist aber relativ ungenau. Deshalb habe ich ein Berechnungsmodul geschrieben, mit der Sie das Maß „h“ berechnen können. Sie kommen in dieses Modul über den Button „zur Berechnung“ im Modul „Grundeinstellungen. Für diese Berechnung muss das Maß „a“ bereits ermittelt sein. Machen Sie bitte mehrere Messungen mit ganz unterschiedlichen Neigungswinkeln und mitteln Sie anschließend die berechneten Maße. Die Entfernung der Messebene sollte dabei 2,00 m nicht übersteigen. Bitte beachten: es ist für eine größtmögliche Parallelität der optischen Achse und der Laserachse zu achten, um genaue Werte zu erhalten ! Sie können die Parallelität prüfen, indem Sie den Abstand nahe am Messgerät auf einem Blatt Papier anzeichnen. Dann entfernen Sie sich ein paar Meter und prüfen, ob die optische Achse (Fadenkreuz) und der Laserpunkt noch den gewünschten Abstand haben. Wenn nicht, bitte entsprechende Korrekturen am Adapter vornehmen (z.B. mit kleinen Unterlagen zwischen Adapter und LEM aus Klebeband etc.)
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Die beiden nun ermittelten Maße „a“ und „h“ haben Auswirkungen für alle Berechnungen im gesamten Vermessungsprogramm. Sind deshalb äußerst wichtig und möglichst genau zu ermitteln. Dies ist die Vorraussetzung für korrekten Vermessungswerte in den einzelnen Modulen ! Problem 3: Da die beiden parallelen Messachsen den Abstand „h“ haben, müsste für eine korrekte Vermessung die Zielebene immer lotrecht sein, sonst würden die Messwerte der Entfernungsmessung verfälscht bzw. nicht berechenbar sein:
theoretische Vorraussetzungen – sind in der Praxis aber kaum einzuhalten ! Hinzu kommt, dass man für eine absolute Parallelität der beiden Messachsen sorgen müsste. Dies würde einen erheblichen technischen und mechanischen Aufwand bedeuten. Man müsste praktisch Feineinstellung am Aufsatzadapter vorsehen, mit der der LEM exakt und auf den Millimeter genau ausgerichtet werden könnte. Dies würde den Rahmen sprengen, denn das Meßsystem soll ja relativ einfach und kostengünstig bleiben. Ich habe nach einer Lösung gesucht und auch gefunden: den gemeinsamen Zielpunkt ! Bei einer Messung geht man nun folgendermaßen vor: 1. Theodolit aufstellen und LEM montieren. Dabei auf möglichst große Parallelität von optischer Achse und Lasermessachse achten. 2. Horizontal- und Vertikalachsen des Theodoliten in ihre richtige Lage bringen. 3. Den zu vermessenden Punkt direkt oder unter Verwendung einer Zielmarke (ggf. auch mit Messstab) mit dem Fernrohr des Theodoliten anzielen. 4. Horizontalwinkel und Vertikalwinkel am Theodolit ablesen und notieren bzw. im Programm eingeben. 5. LEM einschalten bzw. Laser für Messung aktivieren (evtl. auch Laser dauerhaft aktivieren). 6. Über die Feintriebe des Theodoliten den Laserpunkt genau bis zum Zielpunkt bzw. zum Zentrum der Zielmarke eindrehen bzw. ausrichten.
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7. Messung am LEM auslösen und Wert notieren bzw. eingeben (wichtig: Messebene des LEM muss auf "Vorderkante" stehen) Der nun durch die Neigung des Lasers beim Eindrehen zum Ziel leicht veränderte Vertikalwinkel wird im Vermessungsprogramm automatisch berechnet und berücksichtigt und man erhält so die korrekten Messergebnisse.
Vorgehensweise der Messmethode „gemeinsamer Zielpunkt“ Dieses Verfahren hat den großen Vorteil, dass man nur einen Zielpunkt hat, und nicht einen optischen, und noch einen zweiten für den Laserpunkt im Abstand „h“. Das würde nämlich auch bedeuten, dass man immer eine Zielmarke verwenden müsste, auf der der Abstand „h“ aufgebracht und anzielbar ist (wurde früher bei einigen Herstellern auch praktiziert). Und bei vielen Vermessungsaufgaben, gerade auch bei der reflektorlosen Messung und bei schlecht zugänglichen Punkten, ist die Verwendung einer solchen speziellen Zielmarke kaum möglich. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Parallelität der beiden Messachsen zwar schon in etwa eingehalten werden sollte, dass aber kleinere Abweichungen keine allzu großen Auswirkungen auf die Messergebnisse haben. Bitte beachten: Priorität hat die genaue optische Anzielung des Messpunktes mit dem
Fernrohr (Fadenkreuz) des Theodoliten, und die präzise Ablesung der beiden Winkel !! Hier bitte sehr genau arbeiten !! Die Entfernungsmessung mit dem LEM ist zwar auch sehr wichtig, kommt aber erst an zweiter Stelle.
Tipp: Wenn Sie aus irgendeinem Grund vom Zentrum des Theodoliten aus messen wollen,
oder einen Tachymeter bzw. Totalstation mit integrierter und zentraler Entfernungsmessung besitzen, stellen sie die beiden Werte „a“ und „h“ einfach auf 0,00. Alle Messungen beziehen sich nun auf das Zentrum des Theodoliten (Schnittpunkt Lotachse und Fernrohrkippachse).
Dies ist auch für Besitzer von Tachymetern interessant, welche keine integrierten Messprogramme besitzen (wie z.B. Freie Stationierung, Absteckung, Höhen- Berechnungen etc.) !
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6. Zielmarke Eine Zielmarke ist ein Hilfsmittel welches man benutzt, wenn eine direkte reflektorlose Messung zum Zielpunkt nicht möglich ist. Sei es durch die verdeckte oder ungünstige Lage des Punktes, oder durch die zu große Entfernung zum Messgerät. Will man nicht nur die Lage, sondern auch die Höhe von Punkten aufmessen oder abstecken, braucht man zusätzlich noch die Höhe der Zielmarke über dem Punkt, damit dies in die Berechnungen mit einfließen kann. In der modernen Vermessung ist die Zielmarke meist ein Prisma, welches das Signal des Messgerätes reflektiert. Prismen sind fast immer auf einem Messstab montiert, dem sog. Prismenstab. Dieser ist üblicherweise in der Höhe verstellbar, so dass man z.B. bei leicht verdeckten Zielen flexibel ist. Nutzt man einen Laserentfernungsmesser (LEM), braucht man bei größeren Entfernungen eine Zielmarke, die das sichtbare Laserlicht in genau der richtigen Dosierung reflektiert. Kommt zuviel Laserlicht zurück, ist eine Messung nicht möglich und der LEM gibt eine Fehlermeldung aus. Kommt zuwenig zurück ist eine Messung schon gar nicht möglich. Wichtig: Bei allen Arbeiten mit Laserentfernungsmessern und Zielmarken sind die jeweiligen Sicherheitsbestimmungen der Hersteller und die Laserschutzklassen der Geräte zu beachten ! Der Fachhandel bietet spezielle Zieltafeln für LEM bis zu Größe A4 an. Zum Beispiel gibt es von Leica / Disto eine Zieltafel mit einer weißen und einer braunen Seite. Die weiße Seite ist für Messungen bis ca. 30m, die braune Seite von ca. 30 bis über 100m. Die Zieltafeln funktionieren an sich zwar recht gut, sind aber eher für normale Entfernungs- messungen am Bau etc. geeignet. Als Zielmarke für einen Theodoliten sind sie nicht so ohne weiteres verwendbar. Man müsste quasi optische Elemente mit Zentrierwirkung aufbringen (z.B. Dreiecke), die einen genau definierten und auch aus der Entfernung gut erkennbaren Zielpunkt in der Mitte darstellen. Dies ist nicht so einfach möglich, und würde auch einen Teil der Reflektionsfläche verdecken. Hinzu kommen noch die zwei unterschiedlichen Messbereiche (weiße und braune Seite). Eine brauchbare Zielmarke sollte aber den ganzen Messbereich des LEM abdecken, um nicht ständig wechseln zu müssen. Ich habe deshalb eine eigene Zielmarke (ZM) speziell für Laserentfernungsmesser entwickelt, welche durch die hervorragende Zentrierwirkung auch noch in großer Entfernung gut sichtbar und anvisierbar ist. Sie deckt den gesamten Messbereich bis zur Leistungsgrenze des LEM ab. Die max. Messentfernung hängt natürlich auch vom Wetter und der Sonneneinstrahlung ab (beachten Sie dazu bitte die Herstellerangaben Ihres LEM). Man kann die Zielmarke vielfältig verwenden: - einfaches anhalten an oder auf Zielobjekten - Anbringen an einen Messstab (Fluchtstab, Nivellierlatte etc. – dabei Lotabstand beachten!) - dauerhaftes Anbringen an Festpunkten (z.B. bei häufig wiederkehrenden Messungen) Im Vermessungsprogramm ist bei allen Höhenberechnungen eine Angabe über die Höhe der Zielmarke erforderlich. Die ZM hat die Größe 12 x 20cm, der Zielpunkt ist genau im Zentrum. Verwendet man die ZM ohne weitere Hilfsmittel zur Verlängerung (z.B. Messstab) hat man beim Auflegen auf ein Objekt einfache Maße für den Höhenabzug: im Hochformat =10cm, im Querformat =6cm (siehe Skizzen).
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Verwendet man die Zielmarke zusammen mit einem Messstab o.ä. muss die Entfernung von der Messspitze des Stabes bis zum Zielpunkt der ZM exakt ermittelt und eingegeben werden. Durch die geringe Dicke der ZM (ca. 3 mm) ist eine Beachtung des sog. „Offset“ – Maßes (lotrechter Abstand des angemessenen Zielpunktes einer Zielmarke bis zum tatsächlichen Ziel) beim Anhalten an ein Objekt im Normalfall nicht besonders relevant. Sollten Sie jedoch hochpräzise Vermessungen ausführen wollen, oder die ZM außerzentrisch an einem Messstab etc. befestigen, muss dieses Abstandsmaß unter Umständen berücksichtigt werden.
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7. Offset - Maß Wie bereits erwähnt ist In der modernen Vermessung die Zielmarke meist ein Prisma, welches das Signal des Messgerätes umlenkt und reflektiert. Der Messstrahl legt dabei im Inneren des Prismas einen gewissen Weg zurück, der je nach Hersteller und Art des Prismas verschieden lang sein kann. Diese „Wegverlängerung“ bewirkt, dass die gemessene Zielentfernung kurz vor bzw. hinter dem Prisma liegt. Um dieses Maß wieder herauszurechnen gibt es bei Prismen die sogenannte Prismenkonstante oder Additionskonstante. Vor der Messung muss dieses Maß mit dem Messgerät abgestimmt werden, um korrekte Entfernungswerte zu erhalten. Verwendet man wie im vorgestellten Meßsystem einen Laserentfernungsmesser, und ist das Ziel direkt mit dem Laserstrahl anmessbar, braucht man in den meisten Fällen kein Offset - Maß zu beachten. Anders sieht es aus, wenn man z.B. eine Zielmarke benutzt, welche nicht genau lotrecht über dem Ziel steht, oder wenn man ein Objekt aufmisst, welches eine gewisse Eigendicke besitzt (Baum, Mast etc.), und man aber den Mittelpunkt des Objektes benötigt. Man könnte sich dann zwar auch so behelfen, indem man den Horizontalwinkel korrekt, die Entfernung aber mittig neben der Objektmitte misst. Manchmal ist dies aber nicht möglich. In solchen Fällen ist ein einstellbares Offset - Maß von sehr großem Vorteil, deshalb wurde es mit im Vermessungsprogramm integriert. Im Programm wird das Maß folgendermaßen verstanden bzw. zur Berechnung verwendet: Das Offset - Maß ist der waagerechte Abstand (im Lot) zwischen dem angemessenem Punkt und dem tatsächlichen Zielpunkt in der gedachten Verlängerung des Messstrahls. Da sich z.B. eine Zielmarke meist vor dem eigentlichen Zielpunkt befindet wird das Offset - Maß fast immer positiv sein (siehe Beispiele). Aber auch ein negatives Maß kann in Sonderfällen eingegeben werden. Wichtig: Da es sich meist um kleine Werte handelt wird das Offset - Maß in mm eingegeben. In einigen Programmmodulen ist eine Eingabe eines Standart - Offset oben in der Maske möglich. Dieses gilt zunächst global für alle Punkte. Hat man bei einigen Punkten eine Abweichung, oder auch kein Offset (= 0), kann man dieses auch für jeden Punkt einzeln angeben. Erfolgt hier keine Angabe, ist das oben eingegebene Standart - Offset - Maß weiterhin gültig. Nachfolgend noch einige sinnvolle Anwendungsbeispiele: - Verwendung einer Zielmarke, welche außermittig an einem Stab (z.B. Fluchtstab) befestigt ist (Dadurch ist ein sehr preisgünstiger Eigenbau eines Messstabes oder Zielstabes möglich! Allerdings muss dann auf eine korrekte Ausrichtung der Zielmarke auf das Messgerät geachtet werden!) - direktes Aufmessen des Zentrums von z.B. Bäumen oder Mästen (evtl. direkt mit Zollstock o.ä. Radius von Mast oder Baum ermitteln und als Offset eingeben) - Aufmessen von Innen - Ecken, falls nicht direkt mit Laser anmessbar (Anhalten einer Zielmarke vor die Ecke und mit Zollstock o.ä. Abstand bis zur Ecke messen, dieses Problem tritt z.B. auch auf wenn ein Fallrohr direkt an einer Gebäudeecke befestigt ist und die Ecke somit nicht direkt anmessbar ist.)
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Beispiele: Offset - Maß bei Zielmarke an Fluchtstab und bei einer Zielmarke in Innenecken Beispiel: Offset - Maß bei Zielmarke mit Fluchtstab an einem Baum
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8. Modul: Höhe Messgerät Bei allen Vermessungen und Berechnungen in denen Höhen eine Rolle spielen, muss die aktuelle Zielhöhe des Messgerätes (Schnittpunkt Lotachse - Fernrohrkippachse) bekannt sein oder ermittelt werden. Mit diesem Modul ist dies möglich. Dazu misst man einen oder mehrere Punkte mit bekannter Höhe an (mit oder ohne Zielmarke) und erhält das gewünschte Ergebnis. Bei mehreren Ergebnissen wird ein Mittelwert gebildet. Sie können aber auch selbst entscheiden, welchen Wert Sie letztendlich übernehmen.
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9. Modul: Höhen - Berechnungen In diesem Modul können Sie drei Arten von Berechnungen ausführen: 1. die Höhe von anmessbaren Zielpunkten berechnen (Vorraussetzung hierfür ist: Sie kennen oder ermitteln vorher die aktuelle Zielhöhe Ihres Messgerätes) 2. die Höhe von Objekten berechnen, deren Zielpunkt (meist oberer Punkt) nicht zugänglich oder nicht mit dem LEM anmessbar ist, aber mit dem Theodolit optisch anvisiert werden kann. Der Zielpunkt wird dabei als lotrecht über oder unter dem Quellpunkt angenommen! Ist bei dieser Methode die aktuelle Zielhöhe des MG bekannt, wird die berechnete Höhe des Zielpunktes angezeigt. Weiterhin kann eine gewünschte Punkthöhe oder Objekthöhe einge- geben werden und der berechnete einzustellende Vertikalwinkel dazu wird angezeigt. Auf diese Art kann man z.B. auch eine gewünschte Höhe an einer Fassade, einem Mast oder Turm etc. abstecken.
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1. Höhe Zielpunkt berechnen
2. Höhenbestimmung von Objekten durch nur optisches anvisieren des oberen Punktes
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3. Indirekte Höhenberechnungen (auch Grundlage für indirekte Koordinatenbestimmung) Durch drücken auf den entsprechenden Button im Modul gelangt man in dieses Untermodul. In diesem Modul kann man die Höhe (relative oder absolute Höhenkote) eines Punktes berechnen, welcher nicht zugänglich oder nicht mit dem LEM anmessbar ist, aber mit dem Theodolit optisch anvisiert werden kann. Ein lotrechter Punkt darüber oder darunter ist auch nicht anmessbar (sonst könnte man auch das vorhergehende Modul benutzen ...). Die Berechnung geschieht mittels trigonometrischer Höhen- und Lagebestimmung über das Einschneiden des Zielpunktes von zwei Festpunkten (Basislinie) aus. Zunächst benötigt man eine Basislinie mit zwei Festpunkten an deren Ende (FP1 und FP2). Beide Festpunkte und der Zielpunkt müssen untereinander gut sichtbar sein. Sind keine Punkte vorhanden müssen sie an geeigneten Stellen zunächst hergestellt werden. Das entstehende Mess-Dreieck zwischen den drei Punkten sollte Idealerweise annähernd gleichseitig sein, um Ungenauigkeiten zu minimieren. Wichtig: Die Zielpunkt liegt in Uhrzeigersinn nach dem FP1 ! Man stellt sich nun auf den FP1 und misst die Horizontal- und Vertikalwinkel zum Zielpunkt und zum FP2, sowie die Entfernung zum FP2. Zusätzlich ermittelt man die Zielhöhe des MG (siehe entsprechende Module) oder legt für weitere Berechnungen zunächst eine relative Höhe fest. Das Ganze wiederholt man auf dem FP2 (Zielhöhe MG beachten). Über die im Programm berechneten Punkthöhen der Festpunkte hat man eine Kontrolle über die Höhengenauigkeit. Das Programm berechnet nun alle mögliche Werte: Winkel, Entfernungen und Höhen. Die Höhe des Zielpunktes (Höhenkote) wird zweimal berechnet: vom FP1 aus und vom FP2 aus. Die beiden Werte sollten kaum Abweichungen haben (in Rahmen der gemessenen Genauigkeiten). Ansonsten ist theoretisch meist der Wert mit der niedrigsten Entfernung zum Zielpunkt genauer. Benötigt man die Objekthöhe (z.B. Turmhöhe) muss noch ein Punkt am Fuße des Objekts höhenmäßig aufgemessen und die beiden Werte subtrahiert werden. Oder aber man bestimmt noch weitere Höhen indirekt am Objekt und kann mit diesen dann weiterrechnen. Da auch immer die Horizontalentfernungen vom MG bis zum Zielpunkt ermittelt wird hat dieser praktisch eine festgelegte Position im dreidimensionalen Raum. Diese Tatsache schafft die Vorraussetzung für weitere mögliche Berechnungen. In unten gezeigten Beispiel wäre so auch die nachträgliche Berechnung der schrägen Dachkantenlänge (Grat) möglich usw. Eine andere sehr wichtige weiterführende Anwendung ist das Bestimmen der Koordinaten des Zielpunktes. Durch die indirekte Höhenbestimmung werden alle Werte geliefert, die für eine Koordinatenberechnung benötigt werden: Winkel und Entfernung zum Zielpunkt. Idealerweise haben die beiden Festpunkte FP1 und FP2 bereits Koordinatenangaben, oder aber man benutzt erst einmal Lokalkoordinaten. Man geht nun in das Modul „Aufmassliste Koordinaten“ und gibt als „Standort MG“ die Koord. des FP1 ein. Für die Ausrichtung benötigt man einen weiteren Festpunkt - die Koordinaten des FP2. Bei „aktueller Horizontalwinkel“ wird der tatsächlich gemessene Wert eingetragen, um die Verdrehung anzugeben. Unten bei Neupunkt gibt man nun die Winkelangaben zum Zielpunkt an. Bei der Entfernung (abgelesen von VK) gibt man den berechneten Schrägabstand FP1 – Zielpunkt ein. Wichtig: in den Grundeinstellungen des Programms müssen in diesem Fall beide Werte auf „0“ stehen, da sonst der LEM-Abstand fälschlicherweise berücksichtigt wird !! Auf diese Weise erhält man nun die Koordinaten des Zielpunktes. Mit diesem Verfahren ist es praktisch möglich, die Höhe und die Lage (Koordinaten) jedes beliebigen Punktes zu ermitteln, wenn alle an deren Verfahren ausscheiden!
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10. Modul: Spannmaß + Neigung Dieses Modul sieht auf den ersten Blick etwas unscheinbar aus. Es ist aber ein mächtiges Instrument für die Lösung vieler Vermessungsaufgaben! Man misst 2 Punkte im Uhrzeigersinn auf (mit oder ohne Zielmarke) und bekommt dazu viele wichtige Maßangaben geliefert: - den horizontalen Abstand der beiden Punkte - den wahren (Schräg-) Abstand der beiden Punkte - den Höhenunterschied zwischen den Punkten - die Höhen der Punkte (wenn die Zielhöhe des MG bekannt ist) - die Neigung bzw. das Gefälle oder die Steigung zwischen den Punkten In der Praxis findet man für dieses Modul unendlich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, z.B.: - Höhenbestimmung von Objekten (Erweiterung vom Modul „Höhen - Berechnungen“, wenn auch der obere Zielpunkt mit dem LEM anmessbar ist) - Bestimmung von Längs- und Querneigungen von Verkehrsflächen - Bestimmung von Haltungslängen und Leitungsgefällen im Rohrleitungsbau - Bestimmung von Längsgefällen und Neigungen im Wasserbau - allg. Abstandsmessungen zwischen unzugänglichen Punkten z.B. im Stahlbau oder Tiefbau - Ermittlung von Böschungsneigungen im Erdbau - Vermessung von Fassadenelementen (dadurch auch gute Planung für Gerüstbau möglich) - Ermitteln der lichten Höhe von Durchlässen, Brücken, Tunneln, Ampelanlagen usw. - Ermittlung von Längen bei: Grundstücken, Zäunen, Gebäuden, Schiffen, Gewässern usw. - Innenvermessung von Gebäuden und Hallen, Bestimmung von Dachneigungen etc. - Abstandsmessungen im Sport (Weitwurflängen, Entfernungen beim Golf usw.)
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11. Modul: Aufmaßliste Lokalpunkte Hat man im Vermessungsbereich keine Festpunkte mit Koordinatenangaben, muss man (zunächst) alle zu vermessenden Punkte lokal aufnehmen. Dazu wählt man einen günstigen Standpunkt, oder man stellt sein Messgerät auf einem bekannten oder vermarkten Punkt auf. Ist zusätzlich eine Höhenpunkt in der Nähe, kann man die Zielhöhe des MG bestimmen (über das Modul „Höhe Messgerät“ oder klassisch mit Nivellierlatte). So erhalten die Punkte gleich ihre richtige Höhe. Wenn keine Höhe bekannt ist kann man alternativ erst einmal eine fiktive Höhe eingeben (z.B. 100,00). Auf diese Art hat man keine negativen Höhenangaben und man kann die Höhenunterschiede zwischen den Punkten besser einschätzen. Oben rechts in der Maske kann man eine Standart - Höhe der Zielmarke eingeben, welche zunächst global für alle Punkte gilt (z.B. mit Messstab = 1,60m). Kann man bei einigen Punkten keine Zielmarke verwenden, oder ändert sich die Höhe, so kann man diese Abweichung für jeden Punkt einzeln angeben. Erfolgt hier keine Angabe, ist die Standart-Höhe weiter gültig. Will man später die Punkte weiterverarbeiten ist es manchmal sinnvoll, einen Bezugspunkt zu haben, auf den man vor Messbeginn den Horizontalkreis des Theodoliten (Richtungswinkel) auf 0,000 stellt. Diesen Bezugspunkt kann man in der Liste oben extra angeben. Man gibt nun für jeden Messpunkt Horizontalwinkel, Vertikalwinkel und den abgelesenen Abstand vom LEM ein und erhält den berechneten reduzierten (horizontalen) Abstand sowie die Punkthöhe. Zusätzlich kann man noch eine kurze Erläuterung zu jedem Punkt schreiben.
Modul „Aufmassliste Lokalpunkte“
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12. Modul: Aufmaßliste Koordinaten Dieses Modul erweitert das Modul „Aufmaßliste Lokalpunkte“ (grundsätzliche Handhabung siehe dieses Modul). Hier ist es möglich, auch die rechtwinkligen Koordinaten der aufgemessenen Punkte zu berechnen. Egal ob im übergeordneten Landeskoordinatensystem (z.B. Gauß-Krüger-System, hier aber ohne entspr. Reduktion) oder in einem lokalen selbst festgelegten Koordinatennetz (wird z.B. auf Großbaustellen oft so gehandhabt). Vorraussetzung für eine Berechnung ist das Vorhandensein von mind. 2 oder 3 Festpunkten im Messbereich mit Koordinatenangaben. Zunächst einmal muss der Standort des MG eingegeben werden. Entweder stellt man das MG über einem koordinatenmäßig bekannten Festpunkt auf, oder man berechnet den Standpunkt vorher mit dem Modul „Aktueller Standpunkt“ (Freie Stationierung). Die Werte aus diesem Modul können über Button (Mittelwert oder einzeln) auch direkt übernommen werden. Als nächstes muss der Horizontalkreis des MG betrachtet werden. Hier hat man nun zwei Möglichkeiten: 1. Man bringt den Horizontalkreis (Richtungswinkel) des MG durch Verdrehen in die richtige Lage entsprechend des gewählten Koordinatensystems. Dies geschieht, in dem man einen oder mehrere koordinatenmäßig bekannte Festpunkte anzielt und den Horizontalkreis auf die vom Programm berechneten SOLL - Werte einstellt. Dazu gibt man in der Maske bis zu 3 Festpunktkoordinaten ein, oder übernimmt die ersten 3 Festpunkte aus der dem Modul „Aktuelle Standortberechnung“. Nun erhält man jeweils die gewünschten Richtungswinkel zu jedem Festpunkt und kann den Horizontalkreis entsprechend einstellen. Als zusätzliche Kontrolle wird der horizontale Abstand vom aktuellen Standpunkt bis zu den jeweiligen Festpunkten angezeigt. Die Felder der IST – Werte müssen bei dieser Möglichkeit leer bleiben! Oder: 2. Man lässt den Horizontalkreis in der momentanen Lage stehen. Das Programm muss nun die „Verdrehung“ zum korrekten Richtungswinkel ermitteln. Dazu misst man bis zu 3 bekannte Festpunkte an und gibt die IST - Werte der abgelesenen Horizontalwinkel zu diesen Punkten ein. Das Programm ermittelt nun die aktuelle positive „Verdrehung“ des Horizontalkreises (= Abweichung) und zeigt diese an. Sind mehrere Festpunkte angemessen wird unten ein Mittelwert der Abweichungen gebildet, mit dem das Programm dann weiter berechnet. Gibt es bei einem Einzelwerte zu große Differenzen, kann er durch Löschen des HZ-Winkels einfach entfernt werden und fließt somit nicht mehr mit in die Mittelwertbildung ein. Der Mittelwert der Abweichung bzw. Verdrehung kann auch über einen Button direkt an das Modul „Absteckung“ übergeben werden. Sollen die Festpunkte aus dem Modul „Aktuelle Standortberechnung“ benutzt werden, kann man die jeweiligen Koordinaten sowie die Werte der abgelesenen HZ-Winkel über einen Button auch direkt übernehmen. Wichtig: Sobald bei den IST – Werten etwas eingetragen wird erfolgen alle Winkel- Berechnungen mit dem Mittelwert der Abweichung (Verdrehung). Ist dies nicht erwünscht müssen diese Felder unbedingt leer bleiben!
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Nun kann man wie gewohnt mit der Punktaufnahme beginnen und erhält für jeden Neupunkt die berechneten Koordinaten. Die übrige Handhabung siehe Modul „Aufmaßliste Lokalpunkte“. Hat man überhaupt keine Koordinatenangaben, kann man auch zunächst fiktiv etwas annehmen und später im Modul „Koordinaten – Transformation“ alle Punkte in das richtige Koordinatensystem überführen (siehe dieses Modul).
Modul „Aufmassliste Koordinaten“
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13. Modul: Absteckung von Punkten Dieses Modul versetzt Sie in die Lage, Punkte mit Koordinatenangaben mit und ohne Höhen abzustecken. Vorraussetzung hierfür ist, das der Standpunkt des Messgerät koordinatenmäßig bekannt oder berechnet ist, und der Horizontalwinkel (Richtungswinkel) am MG korrekt eingestellt wurde, oder aber die „Verdrehung“ = Abweichung des Horizontalkreises berechnet und beachtet wurde (siehe Module „Aufmaßliste Koordinaten“ und „Aktueller Standpunkt“ - Freie Stationierung). Hat der Horizontalkreis eine Abweichung („Verdrehung“) ist dies oben in das entsprechende Feld einzugeben. Eine im Modul „Aufmassliste Koordinaten“ ermittelte Abweichung kann mit dem dort nebenstehenden Button auch gleich übernommen werden. Ist der Horizontalkreis allerdings korrekt ausgerichtet muss in dem Feld „Abweichung“ natürlich 0,00 eingegeben werden, oder das Feld gelöscht werden. Für eine höhenmäßige Absteckung ist zusätzlich die aktuelle Zielhöhe des MG zu bestimmen und einzugeben (siehe entsprechende Module). Nun kann man beginnen, die Koordinaten (bei Bedarf auch die Höhen) der abzusteckenden Punkte in der Maske einzugeben. Die global gültige Höhe der Zielmarke und des Offset-Maßes, oder auch einzelne Abweichungen können ebenfalls eingegeben werden. Das Programm berechnet nun die Absteckwerte unter Berücksichtigung der Höhe der Zielmarke. Zunächst sind es die für eine Absteckung mit Höhen berechneten Idealwerte. Als erstes kann der Horizontalwinkel eingestellt und festgeklemmt werden. An ihm ändert sich nun nichts mehr. Als nächstes stellen Sie den Vertikalwinkel auf das gewünschte Maß ein. Prüfen Sie, ob die Zielmarke mit diesen Werten in etwa der geschätzten Entfernung anzielbar ist. Wenn ja, brauchen Sie noch den vom Vertikalwert abhängigen Abstandswert für den LEM. Sie können den idealen berechneten Vertikalwinkel als aktuellen übernehmen, indem Sie auf den kleinen grünen Pfeil klicken. Lösen Sie nun die Abstandsmessung am LEM aus und vergleichen Sie den gemessenen Wert mit dem Soll-Abstand. Bei Differenzen bewegen sie die Zielmarke nun solange in die richtige Richtung und wiederholen die Messungen, bis der Abstandswert korrekt ist. Für eine Absteckung mit Höhe müssen alle Sollwerte mit den Idealwerten übereinstimmen ! Bitte beachten: Vorrangig wichtig sind die Winkelwerte und die korrekte optische
Ausrichtung des Zielpunktes (Fadenkreuz). Diese ist nach erfolgter Entfernungsmessung nochmals abschließend zu prüfen !
Für eine Absteckung ohne Höhen ist man etwas flexibler. Man geht zunächst genauso vor wie eben beschrieben. Beim Vertikalwinkel kann man jetzt allerdings einen aktuellen Wert eingeben. Entweder einen, der vor Ort günstig einstellbar und anzielbar ist, oder den, der momentan bei Anzielung der Zielmarke aktuell ist. Das Programm berücksichtigt diesen aktuellen Vertikalwinkel und berechnet dazu den entsprechenden Abstandswert für den LEM. Weiter wie zuvor. Man nähert sich dem gesuchten Punkt also durch mehrere Messungen an, bis die gewünschten Werte passen. Manchmal ist es günstiger, erst einmal nur die genaue Lage der Punkte ohne Höhe abzustecken (geht durch den flexiblen Vertikalwinkel schneller) und die Höhen der Punkte erst später. Dazu kann man dann z.B. auch die Nivellierfunktion des Theodoliten benutzen.
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Es ist auch unter Umständen möglich, mit einem normalen Nivelliergerät (mit Winkelablesung) und einem LEM einfache Absteckarbeiten durchzuführen. Hierzu lässt man einfach alle Höhen zunächst außer Betracht und führt alle Vermessungen in der horizontalen Ebene durch. Später kann man dann bei Bedarf die Höhen über normales nivellieren abstecken. Dies ist übrigens genauso auch für das Aufnehmen von Punkten möglich. Im Modul gibt es noch einige sinnvolle Button (Makros): „clear“ - löscht alle aktuellen oder übernommenen Vertikalwinkel „alle übernehmen“ - übernimmt alle berechneten (idealen) Vertikalwinkel „Alle Eingaben löschen“ - löscht alle Werte der gesamten Maske Alle 3 Makros sind (wie bei Makros üblich) nicht über normale Excelbefehle (z.B. Zurück-Pfeil) rückgängig machbar. Bei dem Befehl „Alle Eingaben löschen“ könnte das problematisch sein, wenn man nur versehentlich auf die Schaltfläche kommt, und alle aktuellen Daten unwiederbringlich gelöscht würden. In so einem Falle ist eine Möglichkeit geschaffen, den kompletten Stand, der beim Drücken des Löschbuttons vorlag, zurückzuholen. Die Schaltfläche hierfür ist ganz unten angeordnet, um ein versehentliches Anklicken zu vermeiden. Dabei bitte beachten: In der Zwischenzeit neu eingegebene Daten werden überschrieben. Eine Sicherung dieser Daten ist aber zuvor z.B. über den Export schnell möglich.
Modul „Absteckung von Punkten“ Um die Vorgehensweise der Absteckung nochmals zu verdeutlichen ist am Ende der Programmbeschreibung ein praktisches und anschauliches Beispiel beschrieben.
Dieses Modul ist eine enorme Bereicherung in der Vermessung. Durch immer genauere Geräte (vor allem bei der Entfernungsmessung) hat sich diese Methode in den letzten Jahren immer mehr durchgesetzt. Das Prinzip ist recht einfach: Um Vermessungsaufgaben schnell und effektiv zu lösen (egal ob Absteckung oder Aufnahme) stellt man sich mit seinem Messgerät an einem günstigen Ort seiner Wahl auf, wo es möglichst wenig oder keine Behinderungen gibt und der Messbereich gut einsehbar ist. Da es an diesem Ort meist keinen koordinatenmäßig bekannten Festpunkt gibt muss man seinen aktuellen Standpunkt berechnen. Dazu benötigt man mind. 2 anmessbare Festpunkte mit Koordinatenangaben. In der Regel verwendet man besser 3 oder 4 Punkte, um Fehler auszuschließen oder gering zu halten. Im Modul gibt man die Werte der bekannten Festpunkte (evtl. mit Höhe) ein. Dann misst man die Punkte der Reihe nach im Uhrzeigersinn an und gibt auch diese abgelesenen Werte ein. Die Ausrichtung des Horizontalkreises (Richtungswinkel) des Theodoliten ist zunächst nicht relevant und kann später erfolgen. Das Programm berechnet nun den aktuellen Standpunkt des MG. Dies geschieht, indem jede mögliche Verbindung zwischen zwei Festpunkten für die Berechnung herangezogen wird (Bogenschnitt). Bei 3 Festpunkten sind dies z.B. 3 Berechnungen. Bei 4 Festpunkten sind es 6 einzelne Berechnung. Die Ergebnisse der einzelnen Koordinatenberechnungen werden angezeigt. Daneben wird der eingeschlossene Winkel der beiden jeweils verwendeten Festpunkte angezeigt. Nicht jede Festpunktkonstellation ist für eine Berechnung günstig. Ist der eingeschlossene Winkel zu klein oder zu groß ist dies ungünstig und verschlechtert die Genauigkeit. Der Wert wird deshalb außerhalb dieses Bereiches rot markiert. So sehen Sie schnell, wo es zu Ungenauigkeiten kommen könnte. Des Weiteren findet eine Überprüfung der Strecken zwischen den Festpunkten statt. Es werden die theoretisch berechneten Abstände aus den Koordinaten (Soll), und die durch die Messung berechneten Werte (Ist) verglichen und ausgewertet. An der Abweichung sehen Sie schnell, wenn etwas nicht stimmt, und Sie können diese Werte für die weitere Verwertung auslassen. Zum Schluss wird ein Mittelwert aus allen Koordinatenberechnungen gebildet. Diesen Mittel- wert können Sie in anderen Modulen automatisch übernehmen. Alternativ können sie hier aber auch einzelne Wert in die Module „Absteckung“ und „Aufmassliste Koordinaten“ übertragen, indem sie die kleinen Button neben den berechneten Koordinaten anklicken. Die Abweichung bzw. Verdrehung des Horizontalkreises zu den ersten 3 Festpunkten wird ebenfalls ermittelt und kann durch den entspr. Button an das Modul „Absteckung“ übergeben werden. Bitte beachten: Sollte es zu Unstimmigkeiten oder zu großen Abweichungen und Ungenauigkeiten bei der Standpunktberechnung kommen, kann das unter Umständen auch an einer eventuell leicht veränderten Lage der Festpunkte liegen! Dies ist ggf. zu prüfen!
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Modul „Aktueller Standpunkt“
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15. Modul: Fläche und Umfang Mit diesem Modul ist es möglich, eine durch bekannte Begrenzungspunkte eingeschlossene Fläche und deren Umfang zu berechnen. Die einzelnen Flächenbegrenzungspunkte werden dazu im Uhrzeigersinn mit ihren Koordinaten eingegeben (mindestens 3 Punkte = kleinste Fläche = Dreieck). Bis zu 100 Punkte können für eine Flächenberechnung eingetragen werden. Eine Wiederholung des ersten oder zweiten Punktes (wie meist üblich bei Flächenberechnungen) entfällt. Falls die erforderlichen Flächenpunkte nicht bereits als Koordinaten vorliegen kann man diese auch durch folgende Möglichkeiten ermitteln: 1. Die zu ermittelnde Fläche befindet sich auf einem Papierplan oder auf einer Karte:
Möglichkeit A: Plan zunächst einscannen (lassen). Hat man keine Software, mit der man Flächen auf der nun digital vorliegenden Karte erzeugen bzw. ausmessen kann hilft die folgende Methode: Viele Bildbearbeitungsprogramme zeigen die aktuelle Position des Mauszeigers an (Pixel-Koordinaten). Umfahren sie nun die Fläche und notieren sie die alle wichtigen Eckpunkte der Fläche bzw. tragen sie diese im Programm ein. Nun ist der Maßstab noch ganz entscheidend! Entweder auf der Karte ist ein Maßstabsbalken oder ein anderer definierter Abstand (zB. Gitterkreuze) vorhanden, oder sie zeichnen sich vor dem einscannen selbst eine Art Maßstabskalken auf (zum Beispiel auf eine Karte im Maßstab 1:100 eine 10cm lange Linie = 10m in der Natur). Messen sie nun einen definierten Abstand auf der Karte (Pixel-Koordinaten) und ermitteln sie (z.B. über Satz des Pythagoras) den Abstand in Pixeln (z.B. 223 Pixel). Nun rechnen sie die z.B. die 10m durch die 223 Pixel und kommen auf den Wert 0,0448. Dies ist der Wert Meter pro Pixel. Ein Pixel ihres gescannten Bildes ist also 0,0448m groß. Diesen Wert nimmt man ins Quadrat (=0,002), denn wir wollen ja Flächen berechnen. Nun haben wir den Faktor, mit dem wir die berechnete Fläche aus den Pixelkoordinaten richtig stellen (multiplizieren) können (z.B. Fläche aus Pixelkoordinaten = 141.246 m² x 0,002 = 282,5 m².) Die Genauigkeit dieser Möglichkeit hat natürlich ihre Grenzen, aber es ist eine einfache und schnelle Methode.
Möglichkeit B: Man legt über bzw. unter den Papierplan ein Rasterblatt mit Linien (auf Transparent- papier, Millimeterpapier etc.) und überträgt die Fläche mittel Überzeichnen oder
durchstechen. Anschließend legt man auf dem Rasterblatt ein Koordinatensystem fest und bestimmt die Koordinaten der Punkte. Weiter mit Maßstab usw. wie zuvor.
2. Die zu ermittelnde Fläche wird selbst vermessen: Die Punkte werden im Modul „Aufmassliste Koordinaten“ erfasst und somit liegen die Koordinaten vor. Dabei ist es unerheblich, ob sie sich in einem definierten Koordinaten- netz befinden oder nur lokal aufmessen. Um negative Koordinatenwerte zu vermeiden
empfiehlt es sich dann allerdings, bei Standort MG fiktive Werte einzugeben (z.B. Rechtswert 4000 und Hochwert 2000 o.ä.) Über einen Button im Modul „Flächen und Umfang“ können die berechneten Koordinaten direkt ins Modul übernommen werden.
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Im Modul sind die üblichen Button enthalten wie „Hauptmenü“ und „Export“. Weiterhin gibt es den Button „Import von Liste Koordinatenberechnung“. Wie eben schon erwähnt kann man hier die Koordinaten der selbst vermessenen Punkte gleich importieren. Der Button „Clear“ löscht alle Eingaben (Achtung: kein Rückgängig möglich). Die aus den Koordinaten berechnete Fläche wird Ihnen in folgenden Einheiten angezeigt: - Quadratmeter (1 x 1 m) - Ar (10 x 10 m) - Hektar (100 x 100 m) - Quadratkilometer (1000 x 1000 m) Der Umfang der Fläche wird in Metern angegeben. Die berechnete Fläche ist wie üblich auf die horizontale Ebene bezogen. Deshalb können z.B. im Bergland bei extremen Gefällen Unterschiede auftreten, wenn man die Seitenlängen einer Fläche in der Schräge einzeln aufmisst und mit diesen Maßen die Fläche selbst berechnet. Durch die Verwendung von Koordinaten hat man diese Fehlerquelle aber bereits ausgeschlossen. Modul „Fläche und Umfang“
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Anwendungsbeispiele: Flächenberechnung + Umfang
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16. Modul: Bezugsebene (Schnurgerüst) In diesem Modul ist es möglich, auf einer senkrechten Bezugsebene, welche durch zwei Basispunkte verläuft, weitere Punkte zu ermitteln, abzustecken oder andere Berechnungen durchzuführen. Da das Abstecken eines einfachen Schnurgerüstes auf die Baustelle ein klassisches Anwendungsbeispiel dazu ist, wird dieses Modul in Anlehnung so benannt. Immer dann, wenn man zwischen zwei Punkten oder deren Verlängerungen etwas messen oder abstecken will und andere Methoden nicht möglich sind (z.B. Spannen einer Schnur, optisches Fluchten, störende Objekte zwischen den Punkten sind usw.) kommt dieses Modul zum Einsatz. Unter anderem wird es auch dazu benutzt Fluchten zu verlängern, Punkte auf Achsen zu ermitteln und abzustecken, Stationierungen / Querprofile abzustecken usw. Zunächst einmal werden zwei Basispunkte benötigt. Diese können entweder vor Ort bereits vorhanden und aufmessbar sein (= Modul: Bezugsebene / Schnurgerüst - vorh. Punkte) oder aber vorerst nur als Koordinaten vorliegen (= Modul: Bezugsebene / Schnurgerüst - Koordinaten). Durch diese beiden Basispunkte verläuft nun die senkrechte Bezugsebene. Diese kann man sich auch als dünne senkrechte Wand vorstellen, auf deren Fläche Punkte gesucht oder abgesteckt werden können. Die Höhe dieser Punkte ist dabei unerheblich. Ist die Bezugsebene festgelegt kann man nun beginnen, neue Punkte auf dieser Ebene zu bestimmen. Dazu visiert man mit dem Messgerät eine gewünschte Richtung oder Punkt an und gibt den geänderten Horizontalwinkel im Modul ein. Das Programm berechnet nun erst einmal den horizontalen Abstand dazu vom MG bis zur Bezugsebene. Zusätzlich kann man noch den aktuellen Vertikalwinkel sowie ein Offset-Mass eingeben und erhält (gemäß den Grundeinstellungen) den abzusteckenden Schrägabstand bis zur Bezugsebene. Des Weiteren sind in diesem Modul noch zwei andere Berechnungen möglich: Abstand zu Basispunkten Hier ist es möglich, einen gewünschten Abstand von den Basispunkten auf der Bezugsebene abzustecken. Gibt man hier einen positiven Wert ein, wird dies in Richtung des jeweils anderen Basispunktes berechnet. Ein negativer Wert bedeutet in die Gegenrichtung. Das Programm berechnet nun den jeweils einzustellenden Horizontalwinkel. Durch Drücken auf den kleinen Pfeil daneben kann dieser Winkel für die Entfernungsberechnung übernommen werden. Horizontalabstand zweier Punkte auf der Bezugsebene Will man den Abstand zweier Punkte ermitteln, welche sich auf der Bezugsebene befinden, braucht man nur die beiden Punkte anzuvisieren und die jeweiligen Horizontalwinkel einzugeben. Das Programm berechnet nun den Horizontal-Abstand dieser Punkte. Anwendungsbeispiel 1: polares Abstecken eines Schnurgerüstes Fall 1: zukünftige Eckpunkte des Gebäudes sind vor Ort festgelegt: Die Fluchten der zukünftigen Gebäudeseiten sollen aus der späteren Baugrube heraus auf ein Schnurgerüst markiert werden. Das Schnurgerüst wurde bereits mit ausreichend Abstand von der Baugrube hergestellt. Nun stellt man sich mit dem MG an einen günstigen Ort auf, wo der eingeschlossene Winkel zu den äußersten Punkten des Schnurgerüstes nicht zu groß wird. Als erstes werden die beiden vorhandenen und markierten betroffenen Gebäudeecken im Uhrzeigersinn als Basispunkt 1 und 2 aufgemessen. Somit ist die Bezugsebene festgelegt. Weiter siehe unten...
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Fall 2: zukünftige Eckpunkte des Gebäudes sind nur als Koordinaten vorhanden:
Zunächst muss der aktuelle Standpunkt des MG bestimmt und ins Modul eingegeben werden (siehe auch Modul „Aktueller Standpunkt“). Der Horizontalkreis des MG muss ebenfalls korrekt eingestellt werden. Danach werden die Koordinaten der beiden Basispunkte eingegeben. Nun werden die Horizontalentfernungen- und Winkel zu diesen beiden Punkten angezeigt. Man könnte jetzt auch die Basispunkte selbst abstecken, und danach wie im Fall 1 fortfahren. Aber das würde ein unnötiger Schritt sein, der außerdem die Genauigkeit verringert. Es kann auch sein, dass dies gar nicht möglich wäre, weil z.B. die beiden Basispunkte nicht zugänglich sind (Wasserfläche, Schuttablagerungen etc.). Sollte überhaupt noch kein Schnurgerüst vorhanden sein, kann man nun zuerst die Lage festlegen, indem man z.B. einen gewünschten Abstand im Modul eingibt, und diesen Punkt absteckt und markiert. So hat man zumindest erst einmal eine Vorstellung von der Lage des zukünftigen Schnurgerüstes.
Weitere Vorgehensweise:
Als nächstes visiert man nun das Horizontalbrett des ersten Schnurgerüstes an, und zwar in dem ungefähr zu erwartenden Bereich, und gibt den abgel. Horizontal- und Vertikalwinkel im Modul ein. Die Schrägentfernung wird berechnet und kann nun mit der aktuell gemessenen verglichen werden. Ist die gemessene Entfernung zu lang, muss man in die Richtung schwenken, in der die Entfernungen kürzer werden und umgekehrt. Auf diese Art nähert man sich dem gewünschten Ergebnis durch mehrere Messungen an. Stimmen die berechneten und gemessenen Werte überein, befindet sich der Zielpunkt auf der Bezugsebene und kann markiert werden.
Anwendungsbeispiel: Schnurgerüst für Gebäude abstecken
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Modul: Bezugsebene (Schnurgerüst) vorh. Punkte
weitere Anwendungsbeispiele
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Anwendungsbeispiel 2: Horizontal-Abstände auf einer Bezugsebene abstecken Es sollen Zaunpfosten in einem festgelegten Abstand gesetzt werden. Ein großes Hindernis steht in der Zaunflucht und macht das direkte Fluchten und Messen unmöglich. Da die Abstände sehr genau sein müssen kommt ein Parallelversetzen der Messlinie nicht in Frage. Als erstes wird die senkrechte Bezugsebene bestimmt (Achse), indem die Basispunkte 1 und 2 aufgemessen werden (Flucht des Zaunes). Sollte der Basispunkt 1 nicht der Anfang der Abstandsmessung sein, kann zunächst ein neuer B1 abgesteckt entsprechend definiert werden. Nun kann man beginnen, den ersten Abstand einzugeben und enthält den entsprechenden Horizontalwinkel. Über den kleinen Pfeil daneben kann dieser übernommen werden. Jetzt stellt man diesen HZ-Winkel im Messgerät ein stellt sich mit dem Ziel in dieser Flucht in der geschätzten Entfernung auf. Als nächstes visiert man das Ziel an und gibt den aktuellen Vertikalwinkel ein. Das Programm berechnet nun die gesuchte Entfernung (Offset beachten). Nun bewegt man das Ziel in Richtung Horizontalflucht bis die berechnete Entfernung mit der gemessenen übereinstimmt. Tipp: Wird eine Bezugsebene auf Gelände mit großen Höhenunterschieden zum Abstecken von Abständen benötigt, ist es (wenn möglich) ratsam, eine Schnur in der Bezugsebene zu spannen und daran die anvisierten Abstände zu markieren (z.B. mit einem Faserstift o.ä.). So erspart man sich das zeitaufwendige Messen der gesuchten Entfernung.
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Anwendungsbeispiel: Abstände auf Bezugsebene abstecken
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17. Modul: Koordinaten -Transformation Dieses Modul ermöglicht die einfache Umrechnung von Koordinaten eines rechtwinkligen Koordinatensystems (Quellsystem) in ein anderes rechtwinkliges Koordinatensystem (Zielsystem). Dabei benötigt man zwei Punkte, deren Koordinaten sowohl im Quell- als auch im Zielsystem bekannt sind. Nur so kann die Verdrehung und die Verschiebung der beiden Systeme untereinander ermittelt, und die neuen Ziel-Koordinaten der Punkte berechnet werden. Eine Skalierung (Änderung des Maßstabes) oder Ausgleichung findet nicht statt. Eine Hauptanwendung dieses Moduls ist u.a. die Umrechnung von lokal aufgemessenen Punkten in ein übergeordnetes Koordinatensystem (z.B. in Landeskoordinaten Gauss-Krüger). Aber auch der umgekehrte Weg ist durchführbar: die Berechnung von einem übergeordneten System in ein lokales System. Dieser Weg bietet viele baupraktische Vorteile. So ist es z.B. möglich, ein lokales Koordinatensystem zu schaffen, was projektorientiert und an der aktuellen Maßnahme ausgerichtet ist. Als Bezug hierfür können Achsen, Eckpunkte usw. dienen. Dadurch wird z.B. eine einfachere Absteckung von Punkten, oder überhaupt eine einfachere Berechnung und Handhabung auf der Baustelle auch ohne Tachymeter möglich. Beispiel 1: Ein großes Gebäude soll nach Fertigstellung eingemessen werden, die Eckpunkte sollen übergeordnete Landeskoordinaten erhalten. Es gibt zwei Festpunkte mit Landeskoordinaten in einiger Entfernung (FP 1001 und FP 1008). Leider sind diese nicht von einem Standpunkt aus sichtbar und auch zu weit entfernt, so dass die Nutzung der „Freien Stationierung“ nicht möglich ist. Also müssen Zwischenpunkte (Polygonpunkte) gesetzt und bestimmt werden, von welchen aus dann die Gebäudevermessung erfolgen kann. Als erstes werden die Standpunkte der Polygonpunkte sinnvoll festgelegt und markiert (evtl. auch dauerhaft vermarkt). Dabei ist auch gute Sichtverbindung zum jeweils nächsten Punkt zu achten. Alle Polygonpunkte und die Festpunkte werden nun im Modul „Aufmassliste Koordinaten“ vermessen und erhalten zunächst Lokalkoordinaten. Man stellt sich zunächst mit dem MG auf den Punkt PP1. Dieser erhält irgendeine sinnvolle Lokalkoordinate, und zwar groß genug, damit alle anderen Punkte keine negativen Werte erhalten – also z.B. RW 2000 und HW 5000. Die HZ-Kreiseinstellung ist nicht von Bedeutung. Im Modul „Aufmassliste Koordinaten“ gibt man diese Lokalkoordinate als aktuellen Standpunkt ein. Dann misst man die beiden benachbarten Punkte FP1001 sowie PP2 auf und erhält deren Lokalkoordinaten.
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Nun stellt man sich auf den Punkt PP2 und gibt dessen eben ermittelte Koordinaten als aktuellen Standpunkt ein. Als Festpunkt für die Ausrichtung des Horizontalkreises wird der Punkt PP1 verwendet (kommt ja auch nur dieser in Frage). Entweder man stellt den HZ-Kreis auf den berechneten Wert, oder gibt den aktuellen Stand ein (wie Beispiel). Vom Standpunkt PP2 aus können dann gleich mehrere Punkte aufgemessen werden: PP3 sowie die Gebäudeeckpunkte A, B und C. Für alle diese Punkte erhält man nun die entspr. Lokalkoordinaten.
Das Ganze wiederholt man nun auf dem Punkt PP 3. Als Festpunkt für HZ-Kreiseinstellung nimmt man PP 2, dann misst man die Punkte FP 1008, evtl. noch mal die Ecke C (Kontrolle) und zum Schluss die Ecke D auf.
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Für alle aufgemessenen Punkte liegen nun die berechneten Lokalkoordinaten vor. Diese trägt man nun im Modul „Koordinaten – Transformation“ ein. Als Bezugspunkte, welche Koordinaten von beiden Systemen besitzen, trägt man für B1 = FP 1001 und B2 = FP 1008 ein. Es findet nun eine Berechnung des Drehwinkels und der Verschiebung beider Systeme untereinander statt. Zusätzlich wird im Hintergrund die Entfernung beider Bezugspunkte berechnet, und zwar einmal für die berechneten Lokalkoordinaten (Aufmass), und einmal für die vorhandenen übergeordneten Koordinaten. Die Differenz beider Berechnungen wird als Abweichung in mm angegeben. So hat man eine Angabe darüber, in welchen Genauigkeitsbereichen man sich befindet bzw. wie genau man gemessen hat. Vorrausetzung ist dabei natürlich, dass beide Festpunktangaben stimmen und die Punkte sich auch nicht verändert haben...! Alle Lokalkoordinaten (Quellsystem) werden nun in die Landeskoordinaten (Zielsystem) umgerechnet. Dabei wird der Punkt B 1 für die Verschiebung und Verdrehung als absolut genau angesetzt. Deshalb ist es ratsam, immer den augenscheinlich genaueren Bezugspunkt als B 1 zu definieren! Auftretende Abweichungen finden sich somit im Drehwinkel zum Punkt B 2 und den weiteren Berechnungen wieder.
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Beispiel 1: Lokalsystem (für Aufmass) und übergeordnetes Koordinatensystem Beispiel 2: Für einen geplanten Hallenneubau sind Achsen vorhanden, welche ein rechtwinkliges Raster im Abstand von 10 Meter haben. Es wurde ein Lokales Koordinatensystem angelegt und auf der Baustelle auf einem Schnurgerüst vermarkt. Ursprungspunkt 0,0 ist der Achsschnittpunkt A/10. Ein weiterer Bezugspunkt ist der Achsschnittpunkt C/40. Von beiden Punkten wurden auch die übergeordneten Landeskoordinaten ermittelt, weshalb nun eine Transformierung zwischen den beiden Systemen in beide Richtungen erfolgen kann. Zum Beispiel sind die geplanten Schächte S1 bis S3 abzustecken. Die zukünftigen Standorte liegen aber nur in Landeskoordinaten vor. Über die Koordinatentransformation können nun die Lokalkoordinaten berechnet werden und so eine einfache orthogonale Absteckung auf der Baustelle erfolgen.
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Beispiel 2: Vereinfachte Absteckung auf der Baustelle durch Lokalkoordinaten
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18. Modul: Abstecken Rechter Winkel Eine häufig wiederkehrende Aufgabe in der Vermessung ist das Bestimmen oder Abstecken von Rechten Winkeln. Man könnte dies auch mit sehr einfachen Mitteln lösen: mit Messband und dem Abstecken eines rechtwinkligen Dreiecks nach dem Satz des Pythagoras bzw. dem Verhältnis 3 : 4 : 5. Oder aber man benutzt ganz klassisch ein optisches Winkelprisma. Eine weitere Möglichkeit sind die immer preiswerter werdenden Laserwasserwagen mit einem entsprechenden Winkelvorsatz, der den Laserstrahl um 90° ablenkt u sw. Wenn es aber um höhere Genauigkeiten oder größere Entfernungen geht ist die Verwendung eines Tachymeters unersetzlich. Weitere unschlagbare Vorteile: - bei Verwendung der reflektorlosen Messung können auch unzugängliche Punkte in die Messungen mit einbezogen werden - es ist eine weitestgehend freie Standpunktwahl möglich (ungünstige Winkel beachten) - Basis- und Abstecklinien können auch durch Hindernisse verdeckt bzw. unterbrochen sein Zuerst muss eine Basislinie bestimmt und gemessen werden. Von einem oder von beiden Endpunkten aus (B1 oder B2) sollen dann Punkte abgesteckt werden, die exakt im Rechten Winkel zu den Endpunkten stehen. Höhen sind dabei uninteressant, alle Berechnungen beziehen sich lotrecht auf die Ebene. Nachdem die beiden Basispunkte gemessen und im Programm eingegeben sind wird der Horizontalabstand angezeigt (noch mal zur Kontrolle oder zur Absteckung). Die Basislinie und deren Endpunkte sind nun festgelegt und werden für alle weiteren Berechnungen verwendet. Nun schwenkt man mit dem MG in die gewünschte Richtung (Neupunkt) und gibt diesen aktuellen Horizontalwinkel ein. Das Programm berechnet die Horizontalentfernung des Neupunktes zum Messgerät, sowie den Abstand im Rechten Winkel zum jeweiligen Basispunkt. Nun kann noch der aktuelle Vertikalwinkel eingegeben werden, der zum Abstecken im Gelände benötigt wird (z.B. zu einer Zielmarke). Der abzusteckende bzw. einzuhaltende Abstand für den LEM wird nun berechnet und angezeigt. Mit allen diesen berechneten Werten kann nun ein Neupunkt abgesteckt werden, welcher exakt im Rechten Winkel zu einem der Basispunkte steht. Der Standort des MG ist immer frei wählbar. Es ist völlig egal, ob sich das MG innerhalb oder außerhalb der Rechtwinkellinien befindet. Außerdem können Neupunkte bestimmt werden, die sich diesseits oder auch jenseits der Basislinie befinden. Dies verschafft einem eine größtmögliche Freiheit bei der Standortwahl des MG. Jedoch sollte vorab beachtet werden, dass bei Messungen und Absteckungen keine zu spitzen bzw. stumpfen Winkel entstehen, da diese schnell zu Ungenauigkeiten führen könnten.
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Beispiel: An einem langen Gebäude sollen auf beiden Seiten Gärten abgeteilt und dazu Zäune gebaut werden. Diese Zäune sollen rechtwinklig zur Gebäudelängsseite verlaufen. Ein Zaun soll bei Punkt „T“ beginnen, der andere an der Gebäudeecke. Der Verlauf dieser Zäune soll abgesteckt werden. Ein Nebengebäude steht als Hindernis in einem Zaunverlauf. Als Basislinie misst man nun zunächst die Ecke als B1 und den vorgegebenen Punkt „T“ als B2 auf. Der Abstand dieser beiden Punkte beträgt 12,503 m. Nun beginnt man, mehrere benötigte Neupunkte auf der rechten Seite abzustecken, welche rechtwinklig zum Punkt „T“ stehen, also z.B. Punkt N 1 + N 2 + N 3 usw. Für die gewünschten Horizontalwinkel (z.B. Punkt N 2 an Nebengebäude = 129,982 GON) erhält man nun die berechneten Absteckdaten sowie den Abstand zum Basispunkt (=8,865 m). Hindernisse auf der Rechtwinkellinie (Nebengebäude) stellen meist kein Problem dar. Vom selben Standpunkt aus können auch gleich die Neupunkte auf der Rechtwinkellinie zum Basispunkt B1 abgesteckt werden (N 21 + N 31 usw.). Auch Punkte jenseits des Hauses bzw. der Basislinie können abgesteckt werden. Die Entfernung zum Basispunkt wir dann als Negativ-Wert angegeben (z.B. zu Neupunkt N 31 = -9,172 m).
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Beispiel: Abstecken Rechter Winkel
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19. Modul: Kleine Helfer (Tools) Dieses Modul ist eine Zusammenstellung wichtiger kleiner Berechnungshilfen, welche immer mal wieder schnell gebraucht werden, und womit man sich den zusätzlichen Einsatz eines Taschenrechners erspart. 1. Richtungswinkel Mitte eines Objekts Sie benötigen den Richtungswinkel zur genauen Mitte eines Objektes (z.B. Baum, Mast, Balken, Sturz, Rohr etc.) und können ihn aber ohne weitere Hilfsmittel nicht feststellen. Visieren sie einfach die Ränder des Objekts links und rechts an und geben sie die beiden abgelesenen Horizontalwinkel ein – die Winkelhalbierende wird berechnet und angezeigt.
2. Breite eines Objekts (rechtwinklig) Möchten sie die Breite eines Objektes wissen, dessen Endpunkte nicht mit dem LEM anmessbar sind (z.B. Baumkrone), können sie diese Berechnung benutzen. Wichtig dabei ist, dass die Mitte des Objekts relativ rechtwinklig zum Messgerät ausgerichtet ist und sich mit dem LEM anmessen lässt. Nur so bekommt man exakte Ergebnisse. Ist dies nicht genau einzuhalten bekommt man aber trotzdem relativ gute Ergebnisse, weshalb es ein wertvolles Hilfsmittel sein kann. Die bessere Alternative wäre natürlich das Modul „Berechnung Spannmass“. Beispiel: Sie wollen die Länge eines Zeigers einer Kirchenuhr bestimmen. Leider besteht er aus einem Material, welches nicht mit einem LEM direkt anmessbar ist. Stellen sie sich nun unterhalb der Uhr in einiger Entfernung möglichst rechtwinklig zum Zeiger auf. Warten sie, bis der Zeiger waagerecht steht (also auf 3 oder 9). Bestimmen sie nun die beiden Richtungswinkel zu den Rändern des Zeigers. Als nächstes wird die Entfernung benötigt. Da der Zeiger nicht direkt anmessbar ist, messen sie am besten leicht ober- und unterhalb des Zeigers auf dem Ziffernblatt und mitteln anschließend den Wert. Alternativ messen sie auf etwas in der Nähe, was in etwa den gleichen Abstand zum Messgerät hat. Die Objektbreite wird nun berechnet und angezeigt.
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3. Durchmesser eines runden Objekts Diese Berechnung eignet sich hervorragend bei Objekten, welche schlecht zugänglich sind oder eine Berechnung des Durchmessers auf andere Art (z.B. über den Umfang) nicht möglich ist. Der Radius des Objekts wird dabei rechnerisch mit berücksichtigt, was besonders bei größeren oder sehr nahe stehenden Objekten wichtig ist. Das Objekt sollte möglichst senkrecht stehen, um exakte Ergebnisse zu erzielen. Wie vorher messen sie die Richtungswinkel links und rechts an den Enden des Objekts (Tangenten) und anschließend die Entfernung zur Mitte des Objektes (= kleinste mögliche Entfernung). Anwendungsbeispiele: Windräder, Masten, Schornsteine, Silos, Türme, Säulen, Rohre, Bäume
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4. Entfernung über Basislänge Als es noch keine elektro-optischen Entfernungsmesser gab, hat man früher kleinere Entfernungen oft über das Anmessen einer Basislatte bestimmt. Dies ist eine Latte mit Markierungen, deren Abstand genauestens bekannt ist (üblicherweise 2,0000 m). Die Basislatte muss genau waagerecht und rechtwinklig zum Messgerät ausgerichtet werden. Nun werden die Endmarken der Basis angemessen und die Horizontalwinkel bestimmt. Über Winkelfunktionen wird die Entfernung berechnet. Im Nahbereich (unter 20 m) sind so relativ genaue Werte bestimmbar. Ab etwa 30-40 m wird das Ganze aber ungenau. Trotzdem kann es zumindest für eine grobe Entfernungsmessung eine Hilfe sein, wenn man kein Entfernungsmessgerät zur Verfügung hat oder einsetzen kann. 5. Entfernung über Höhendifferenz Als weitere sehr ähnliche Methode kann man kleinere Entfernungen auch über das Anmessen einer Basishöhe präzise bestimmen. Dies kann eine Latte mit Markierungen oder auch ein genauer Zollstock bzw. eine Nivellierlatte etc. sein. Die Basislatte muss genau senkrecht im Lot stehen. Ein genaues Ausrichten auf das Messgerät entfällt, deshalb ist diese Methode in der Praxis meist einfacher anzuwenden. Es werden die Endmarken der Basis, oder auch beliebige Höhen (mögl. großer Abstand) angemessen und die Vertikalwinkel bestimmt. Über Winkelfunktionen wird dann die Entfernung berechnet.
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6. Entfernung zweier Punkte (Koordinaten) Wenn man den Abstand zweier Punkte mit (rechtwinkligen) Koordinatenangaben ermitteln möchte, kann man diese Berechnung benutzen. 7. Umrechnungen Hier sind die verschiedensten Umrechnungen von typischen verwendeten Winkelformaten untereinander möglich: - Grad
- Gon - Grad, Minute, Sekunde
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8. Winkelfunktionen Hat man keinen Taschenrechner zur Hand, benötigt aber mal schnell z.B. den Sinus eines Winkel oder den Tangens (für Höhenberechnungen) kann man dies und noch anderes mehr hier bequem berechnen lassen.
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20. Export von Daten Möchten sie Ihre eingegebenen oder berechneten Daten auch für andere Programme oder Anwendungen nutzen, steht ihnen im Programm die Export-Funktion zur Verfügung. Da in den einzelnen Berechnungsmodulen alle unrelevanten Bereiche für den Anwender nicht zugänglich sind lassen sich die Daten von dieser Stelle aus nicht optimal auslesen bzw. herauskopieren. In den meisten Modulen befindet sich deshalb der Button „Export“. Klickt man auf diesen Button wird der gesamte momentan angezeigte Inhalt eines Moduls (Layout, Texte und Zahlenwerte) auf eine extra Exportseite (Tabellenblatt) gelegt. Diese Seite ist frei zugänglich und anpassbar. Von dieser Seite aus können sie die Daten z.B. über die Zwischenablage in andere Anwendungen übertragen, oder das Layout für einen Ausdruck anpassen etc. Der Inhalt der Exportseite bleibt solange erhalten, bis sie den nächsten Export eines Moduls durchführen (Speicherung vorrausgesetzt). Über den entsprechenden Button im Hauptmenü gelangen sie jederzeit auf die zuletzt erstellte Export-Seite.
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21. Praktisches Beispiel Die Eckpunkte eines neu zu errichtenden Hauses sollen abgesteckt werden (OK Fundament). Dazu erhalten Sie die Koordinaten der geplanten Eckpunkte (A, B, C und D) sowie die Koordinaten von 4 Festpunkten in der Nähe. Bei zwei Festpunkten( FP1 und FP3) ist zusätzlich die Höhe angegeben. Zuerst suchen Sie sich einen günstigen Standpunkt für das Messgerät, von dem aus Sie die 4 Festpunkte anmessen können, sowie auch den geplanten Baubereich. Beachten Sie dazu bitte auch die max. Entfernungsmessleistung ihres LEM. Nun bestimmen Sie als nächstes die Koordinaten ihres gewählten Standpunktes. Dazu messen Sie die 4 Festpunkte im Uhrzeigersinn auf (im Beispiel Beginn bei FP 1) und tragen die ermittelten Werte im Modul „Aktueller Standpunkt“ ein (im Beispiel sind die Werte natürlich etwas idealisiert... ). Das Programm berechnet nun die Koordinaten ihres Standpunktes plus die Zielhöhe ihres MG. Bei der Eignungsprüfung des eingeschlossenen Winkels fällt auf, dass die Berechnung aus FP 2 und FP 3 ungünstig erscheint. Da die Werte aber mit den anderen fast übereinstimmen können Sie hier im Beispiel den Mittelwert akzeptieren.
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Als nächstes gehen Sie für die Ausrichtung des Horizontalkreises (Richtungswinkel) des Theodoliten in das Modul „Aufmaßliste Koordinaten“. Hier übernehmen Sie durch klicken auf die beiden Button den eben berechneten Standpunkt (Mittelwert), sowie auch die Koordinaten der ersten 3 Festpunkte. Nun können Sie den Horizontalkreis entsprechend der Angaben einstellen (alternativ dazu lassen sie den Horizontalkreis unverändert und ermitteln die Abweichung im Programm). Ihr Messgerät ist nun korrekt ausgerichtet und der genaue Standpunkt ist berechnet.
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Wechseln Sie nun in das Modul „Abstecken von Punkten“ und übernehmen Sie Ihren berechneten Standpunkt sowie die berechnete Zielhöhe. Geben Sie nun die abzusteckenden Punkte und deren Koordinaten und Höhen ein. Das Programm berechnet die aktuellen Absteckwerte und Sie können mit der Absteckung wie in der Modulbeschreibung „Abstecken von Punkten“ beginnen.
Nachfolgend finden Sie die entsprechenden Skizzen des Beispiels !
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Lagesituation des Messbereiches und Bestimmung des aktuellen Standpunktes des MG
Standort MG
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Einstellung des Horizontalkreises (Richtungswinkel) des Theodoliten --> Alternative: Abweichung im Programm berechnen
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Berechnete Absteckwerte für die Eckpunkte des Gebäudes
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22. Erreichbare Genauigkeiten Angaben hierfür sind schwierig zu machen. Die erreichbaren Genauigkeiten des Meßsystems hängen von verschiedenen Faktoren ab: - Winkelmessgenauigkeit des verwendeten Theodoliten / Winkelmessgerät - Streckenmessgenauigkeit (des Laserentfernungsmessers) - Beschaffenheit des Zielpunktes (Reflexionsfähigkeit) - allgemeine Bedien- und Ablesefehler Allgemein kann man sagen: je genauere und hochwertigere Messgeräte Sie verwenden, desto besser werden Ihre Messergebnisse sein. Die meisten angebotenen Laserentfernungsmesser mit höherer Reichweite haben eine angegebene Messgenauigkeit (abhängig von der Entfernung) von 3 - 5 Millimetern, manche auch über 10 mm. Bessere Geräte kommen auch auf 1- 2 mm. Bei vielen Geräten wird ab einer Entfernung von 100 m der Wert nur noch auf 1 cm genau angegeben. Die Genauigkeitswerte der LEM kann ich aus meiner Erfahrung heraus mit verschiedenen Geräten bestätigen. Man muss diese kleinen Ungenauigkeiten eben akzeptieren. Und für sich betrachtet sind sie ja hervorragend, wenn man bedenkt, dass man bis vor ein paar Jahren noch mit dem Messband unterwegs war... Das vorliegende Vermessungsprogramm rechnet exakt, kann aber dazu auch nur die eingegebenen Werte benutzen. Und wenn diese leicht fehlerbehaftet sind pflanzt sich eine Ungenauigkeit evtl. weiter fort. Deshalb ist ein genaues und gewissenhaftes Ermitteln aller Messwerte unbedingt erforderlich. Trotzdem muss man sagen, dass mit diesem System bei guten Bedingungen Genauigkeiten von unter 10 -15 mm in einem angenommenen Arbeitsradius von 200 m erreicht werden können (kombinierte Winkel - Strecken - Messungen). Auftretende Ungenauigkeiten hängen meist mit der Entfernungsmessung zusammen, denn die Winkelmessgenauigkeit der meisten Theodolite ist in diesem Bereich hervorragend. Es lohnt sich also immer, nach Möglichkeit einen etwas genaueren LEM einzusetzen. Bei kürzeren Abständen unter 50 m habe ich aber auch schon Abweichungen von nur wenigen Millimetern gehabt. Und das ist doch in Anbetracht des finanziellen und technischen Aufwandes ein sehr gutes Ergebnis.
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23. Überprüfung des Meßsystems Wenn Sie nicht sicher sind, ob Ihr Meßsystem noch hinreichend genau arbeitet, oder wenn Sie ihr System auch nur turnusmäßig überprüfen wollen, können Sie das bequem auch zuhause erledigen. Die Überprüfung ist relativ einfach: Schaffen Sie sich zuhause ein (möglichst dauerhaftes) „Festpunktfeld“. Ideal wäre natürlich der Außenbereich, aber um vom Wetter unabhängig zu sein ist auch ein größerer Innenraum mit festem Fußboden empfehlenswert (z.B. Garage, Kellerraum, Hausflur etc.) Sollte ein Nebenraum nicht zur Verfügung stehen geht natürlich auch ein größerer Wohnraum (Ihre Frau wird sehr begeistert sein... :-) Wie bereits erwähnt ist ein fester und schwingungsarmer Fußboden sehr wichtig. Nun beginnen sie, an ganz verschiedenen Stellen mehrere „Festpunkte“ an Wänden und auf dem Boden zu verteilen. Diese können ganz unterschiedlicher Natur sein: eine richtige Zielmarke, ein großer Nagelkopf oder auch nur ein gezeichnetes Fadenkreuz. Wichtig ist, dass diese Punkte gut und sehr genau mit dem Fadenkreuz des Zielfernrohres anvisiert werden können, und auch mit dem LEM gut anmessbar sind. Die Punkte sollten Idealerweise einen Abstand von mehreren Metern und ganz unterschiedliche Höhen haben. Haben sie sich auch Festpunkte auf dem Boden geschaffen (besonders empfehlenswert im Außenbereich) muss natürlich zum Anmessen eine Zielmarke (evtl. mit Messstab) verwendet werden. Wie schon gesagt: in einem Nebenraum können Sie ihre Punkte evtl. dauerhaft belassen. In einem Wohnraum geht so etwas schon schlechter. Hier kann man sich behelfen, in dem man als temporäre „Festpunkte“ einfach ein Stück Malerklebeband anklebt, und ein dünnes schwarzes Fadenkreuz darauf zeichnet. Achten Sie vorher darauf, dass das Klebeband später gut wieder ablösbar ist... Man versieht die einzelnen Punkte mit Namen oder Nummern und beginnt zunächst, ihre exakte Höhe durch Nivellieren zu ermitteln (weil dies am genauesten ist). Nehmen Sie dazu die Nivellierfunktion Ihres Theodolit oder ein anderes Nivelliergerät (evtl. auch Rotationslaser etc.) Um keine negativen Höhenwerte zu erhalten empfiehlt es sich, die Punkthöhen auf ein Niveau von 3 – 5 m zu bringen, ist aber an sich egal. Notieren Sie nun alle Höhenwerte. Als nächstes muss die exakte Lage der „Festpunkte“ ermittelt werden. Stellen Sie das MG so auf, dass alle Punkte gut anmessbar sind. Achten Sie dabei auf einen festen Stand des MG. Wenn möglich nutzen Sie das Stativ, alternativ (Wohnzimmer) geht auch ein sehr stabiler Tisch. Nun messen Sie die Punkte mit dem Modul „Aufmaßliste Koordinaten mit Höhen“ auf. Als aktuellen Standpunkt geben Sie zunächst irgendeine positive Koordinate an, z.B. Rechtswert: 100,00 und Hochwert: 200,00. Die Einstellung des Horizontalkreises ist unwichtig, Sie messen ja vorerst nur lokal auf. Die aktuelle Höhe des MG ermitteln sie besten über die Nivellierfunktion des Theodoliten oder auch über das Modul „Höhe Messgerät“ und geben sie in die Maske ein. Messen Sie nun alle „Festpunkte“ auf und notieren Sie alle Werte. Arbeiten Sie beim ersten Mal sehr genau, besonders dann, wenn Sie Ihre „Festpunkte“ dauerhaft belassen können. Es kommt Ihnen später zugute! Auf diese Weise erhalten Sie nun die lokalen Lage-Koordinaten der einzelnen Punkte. Die Höhe der Punkte hatten Sie ja bereits durch exaktes Nivellieren festgestellt, diese können nun mit der berechneten Höhe verglichen werden.
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Gehen Sie nun in das Modul „Aktueller Standpunkt – Freie Stationierung“ und tragen Sie dort die eben ermittelten Werte der neuen „Festpunkte“ ein. Haben Sie sich mehr als 4 „Festpunkte geschaffen, können Sie diese später ja ganz nach Belieben austauschen. Wechseln Sie nun den Standort des MG so, dass Sie wenigstens immer 3 Punkte gut anmessen können. Messen Sie von dem neuen Standpunkt aus die 3 oder 4 Punkte an und tragen Sie alle Werte ein (Sie bestimmen quasi damit Ihren jetzigen Standpunkt, dass ist aber nebensächlich). Sie sehen nun Ihren jetzigen Standpunkt und die aktuelle Höhe des MG. Was aber viel wichtiger ist: Die Abweichungen der einzelnen Berechnungen geben Aufschluss über die Genauigkeit Ihres verwendeten Systems ! Bewegen sich die Abweichungen im mm-Bereich ist alles in Ordnung, eine höhere Genauigkeit wird man kaum hinbekommen (siehe auch Punkt „Erreichbare Genauigkeiten“). Sind die Abweichungen aber über einen Zentimeter müssen Sie die Messungen wiederholen und den Fehler suchen. Mögliche Ursachen (neben den schon genannten) könnten sein: - die Erstbestimmung der Lokal-Koordinaten der „Festpunkte“ war fehlerhaft oder zu ungenau - die Punkte ließen sich schlecht mit dem LEM anmessen (evtl. zu schräger Winkel etc.) - zu kleine oder große Winkel benutzt (Eignung wird farbig angezeigt) - die Maße „a“ und „h“ bei den Grundeinstellungen sind fehlerhaft - in den Eingabemasken stehen bei „Offset“ und „Höhe ZM“ noch alte oder falsche Werte Unter Umständen müssen Sie alles mehrfach messen, um den Fehler herauszufinden. Haben Sie einmal ein exaktes eigenes „Festpunktfeld“ ist die Prüfung ihr Meßsystems anhand dieser Punkte auch mit anderen Modulen kein Problem mehr. Zum Beispiel mit dem Modul „Spannnmaß + Neigung“ lassen sich beliebig oft zwei verschiedene „Festpunkte“ auswerten und prüfen. Prüfen Sie Ihr gesamtes Meßsystem regelmäßig. Nur so sind optimale Messwerte beim Einsatz vor Ort zu erwarten. Und ganz nebenbei lernt man die einzelnen Arbeitabläufe immer besser kennen und wird beim Messablauf in der Praxis sicherer und schneller.
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24. Nachwort Das vorliegende Vermessungsprogramm (auf Excel-Basis) wurde von mir in sehr vielen Stunden Arbeit erstellt und wird auch regelmäßig weiterentwickelt. Es soll dem vermessungs- interessierten Mensch eine wertvolle Hilfe sein und kann aber auch für professionelle und gewerbliche Anwendungen und Bereiche benutzt werden. Ziel von mir war es, ein System zu entwickeln (in diesem Fall ein Berechnungsprogramm), mit dem man sehr kostengünstig und mit wenig Aufwand in den Bereich der höheren Vermessungsaufgaben einsteigen kann. Die Programmmodule wurden relativ einfach und übersichtlich gehalten, so dass auch der nicht so versierte Mathematiker schnell damit umzugehen lernt. Alle unrelevanten Bereiche in den einzelnen Modulen sind für den Anwender nicht zugänglich. Einerseits um meine geistige Arbeit zu schützen, und andererseits, um versehentliche Veränderungen auszuschließen. Das Vermessungsprogramm wird von mir regelmäßig weiterentwickelt und ergänzt. Für Anregungen und Hinweise, aber auch für Kritik und Verbesserungsvorschläge, bin ich sehr dankbar. Ich hoffe und wünsche mir, dass Sie viel Freude mit dem Programm haben werden, und dass Sie bald viele Anwendungsmöglichkeiten dafür entdecken.
