Höhenmessung

Die Höhenmessung (Altimetrie) ist ein Teilgebiet der Geodäsie, teilweise auch der Geografie (Topopgrafie) und der Maschinen- bzw. Bautechnik. Höhen werden in vielfältigen Bereichen benötigt und bestimmt, z. B. in der Ingenieur- und Landesvermessung, in Geologie und Raumplanung, im Maschinen- und Bauwesen, beim Bergsteigen oder in der Navigation.

Höhenmessungen können sehr unterschiedliche Bezugsflächen haben, was bei Datenvergleichen zu beachten ist - siehe Höhe (Geodäsie):

• Relative Höhen sind ein Maß, um wieviel ein Objekt die Umgebung überragt (wichtig z.B. in Bauwesen, in der Luftfahrt, beim Bergsport und Energieaufwand)
• Absolute Höhen sind physikalisch und beziehen sich auf den Meeresspiegel. Die staatlichen Höhennetze sind aber durch unterschiedliche Pegel definiert und nicht einheitlich bearbeitet
• Höhen aus Satellitenmessungen sind rein geometrisch und beziehen sich auf ein mathematisches Erdellipsoid (heute meist WGS84-System. Der Unterschied zu Meereshöhen kann 100 Meter erreichen (in Mitteleuropa ca. 50 m, siehe Geoid).

Methoden der Höhenmessung

Die Höhenmessung selbst kann auf sehr verschiedene Arten erfolgen:

• nivellitisch (bezüglich einer Niveaufläche der Erde):
  • durch Messung geometrischer Höhenunterschiede mit dem Nivelliergerät
  • durch Messung physikalischer Höhenunterschiede mit der Schlauchwaage
• trigonometrisch - durch Messung von Höhenwinkeln und schräger Strecken (siehe trigonometrisches Nivellement, Tachymetrie und Instrumentenhöhe)
• mittels GPS- oder GNSS-Satelliten (siehe ellipsoidische Höhe und GPS-Leveling)
• bathymetrisch - durch Laufzeitmessung von Schall- oder Mikrowellen in Wasser, etwa beim Echolot
• barometrisch - durch Messung von Luftdruckdifferenzen mit einem Aneroid-Barometer
  • barometrische Höhenmessung in der Geodäsie
  • Höhenmesser für Kartografie und Wandern
  • barometrische Höhenmessung in der Luftfahrt
• gravimetrisch - mit einem Gravimeter (→ dynamische Höhe)
• fotogrammetrisch - durch Auswertung von Stereobildpaaren aus der Luft
• mittels Fernerkundung, z. B. durch Laufzeitmessung von Laser- oder Radarwellen (→ Radarinterferometrie)
  • aus der Luft (→ Laserscanner)
  • aus dem Weltraum (→ Satellitenaltimetrie, Lasermethoden der Satellitengeodäsie, SRTM-Radar).

Spezielle Messmethoden und Höhenmarken

Darüber hinaus sind spezielle Messmethoden in Maschinenbau und Labortechnik zu erwähnen, etwa bei der Justierung von Maschinenachsen oder bei Füllstandsmessungen von Flüssigkeiten. Die Geodäsie kennt ferner das astronomische Nivellement zur genauen Analyse des Erdschwerefeldes (siehe Geoidbestimmung) und die Messung von Raumpolygonen, bei der Lage- und Höhenmessung kombiniert werden.

Alte Höhenmarke (ca. aus der Jahrhundertwende) in der Tübinger Mühlstraße. In das zentrale, 5mm große Loch kann bei Feinstmessungen ein Glasmaßstab eingehängt werden.

Die Genauigkeit reicht von hundertstel Millimetern beim Präzisionsnivellement über Zentimeter bei GPS und trigonometrischer Höhenbestimmung bis zum Dezimeter bzw. einigen Metern bei Satellitenaltimetrie und barometrischer Höhenmessung. Die Festpunkte des Präzisionsnivellements müssen wegen ihrer hohen Genauigkeit besonders stabil vermarkt werden, da sie nicht nur die Basis aller technischen Nivellements ist, sondern auch für die vertikalen Erdkrustenbewegungen, die je nach Geologie des Untergrunds 0,01 mm bis einige Millimeter pro Jahr betragen. Die Höhenmarken werden daher sorgfältig in alte Gebäude eingemauert, die keiner Setzung mehr unterliegen, wie Kirchen (siehe Turmbolzen) und Amtsgebäude (siehe Bild), bzw. in gewachsenem Fels oder an tiefreichenden Fundamenten abgebracht.

Die strenge Definition von "Höhe" ist ein mehrschichtiges Problem, weil sie auf verschiedene Weise erfolgen kann, z. B. rein geometrisch oder gravimetrisch-physikalisch. Damit befasste Fachgebiete sind die Höhere Geodäsie, die Geometrie und die Potentialtheorie.

Siehe auch

• Altimeter (Höhenmesser), Höhenschreiber