Höhe über dem Meeresspiegel

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Höhe über dem Meeresspiegel (auch See- oder Meereshöhe) bezeichnet den lotrechten Abstand eines bestimmten Punktes in Bezug auf ein festgelegtes Meeresniveau. Als Nullniveau dieser geodätischen Höhenangaben wird dabei ein mittlerer Meeresspiegel angegeben, der aus lokalen Messungen von Küstenpegelstationen ermittelt sein kann oder per Definition festgelegt wird. Nach Angabe eines Nullpunktes sind Höhenangaben im Prinzip vom tatsächlichen Meeresspiegel unabhängig. Je nach Land werden meist unterschiedliche Höhendefinitionen verwendet. In Deutschland ist derzeit eine Version des Normalhöhennull die amtliche Bezugshöhe.

Meeresspiegel als Höhenbezug

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Amtliche Höhensysteme in Europa mit ihren Küstenpegeln

Bezugsflächen können mit Hilfe der Geodäsie genau definiert sein. Je nach Land oder Anwendung werden unterschiedliche Berechnungsmethoden (Höhendefinitionen) und unterschiedliche Bezugshöhen verwendet. Einige Systeme haben nur regionale Bedeutung (z. B. das Helgoland Null[1]) oder beziehen sich wie das Wiener Null auf von Flusspegeln abgeleitete Höhendefinitionen. Im 18. und 19. Jahrhundert wurde die Verwendung einer festgelegten Höhendefinition meist auf das gesamte jeweilige Staatsgebiet ausgedehnt.

Für Bezugshöhen der Landesvermessungen wurde oft der definierte Mittelwert eines Küstenpegels oder ein Datumspunkt im Landesinneren als Referenz für einen Nullpunkt herangezogen. Von hier aus werden die über das gesamte Land verteilten amtlichen Höhenfestpunkte (HFP) netzartig mit einem Nivellement verbunden und so höhenmäßig bestimmt. Wichtige Beispiele für solche Höhendefinitionen in Europa sind die seit 1684 festgelegte Höhe des Amsterdamer Pegels, der Kronstädter Pegel (Mittelwert der Jahre 1825 bis 1839), die beiden Höhendefinitionen am Molo Sartorio aus den Jahren 1875 und 1900 oder der Pegel Marseille (Mittelwert der Jahre 1884 bis 1896). Mit Festlegung des Nullpunktes des Höhenbezugssystems wurde die Höhenangabe von Wasserspiegelschwankungen des ursprünglichen Pegels unabhängig. An die Abhängigkeit von einem Wasserstand erinnert nur noch das Wort Pegel im Namen. Beispiele für Referenzpunkte im Landesinneren sind der ehemalige deutsche Normalhöhenpunkt 1879 in Berlin oder der Repère Pierre du Niton (an einem Felsen im Hafen von Genf) in der Schweiz.

Es wird versucht, Höhendefinitionen international zu vereinheitlichen, in Europa beispielsweise im Europäischen Höhenreferenzsystem und dem United European Levelling Net (UELN). Seit 2015 befindet sich das International Height Reference System (IHRS) als weltweit gültiges Höhen-Bezugssystem im Aufbau.[2]

Amtliche Höhensysteme ausgewählter Länder

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Die Unterschiede Δ zwischen den Höhensystemen betragen in der Regel wenige Zentimeter bis einige Dezimeter, können in Extremfällen auch Meter annehmen.[3]

Eine Umrechnung zwischen den verschiedenen Systemen mit einem konstanten Wert ist nur sehr ungenau (> 1 dm) möglich, da der Korrekturwert auch von der Lage im Höhennetz und bei abweichender Höhendefinition auch von der Höhe abhängt. Letzteres wirkt sich besonders im Hochgebirge aus.

Land Bezeichnung Δ  1) zu DHHN2016[4][5] Höhendefinition Pegelort Datumspunkt
Belarus Baltic 1977 +13 cm Normalhöhe Kronstadt[6] Lomonossow (zu St. Petersburg), aus gemeinsamer Auswertung der Höhennetze Osteuropas 1977
Belgien (DNG/TAW)[7] meter boven Oostends Peil (m O.P.)
(Meter über Pegel Ostende) 		−233 cm nivellierte Höhe ohne Berücksichtigung des Erdschwerefeldes,[8] der Pegel Ostende bezieht sich im Gegensatz zu anderen Pegeln nicht auf den mittleren, sondern auf den niedrigsten Wasserstand[9] Ostende Ukkel, Festpunkt GIKMN mit 100,174 m TAW
Bulgarien BGS2005 −2 cm Normalhöhen Amsterdam 58 über Bulgarien verteilte Punkte im EVRF2007[8]
Dänemark meter over havets overflade (m.o.h.) −1 cm orthometrische Höhe[7] 10 dänische Pegel[8] Dansk Vertikal Reference (DVR90) bezogen auf den Dom zu Aarhus.[10][11]
Deutschland (Ur-Nivellement) Meter über Normalnull (NN) bis zu −59 cm normal-orthometrische Höhe Amsterdam Normalhöhenpunkt 1879 mit 37 m ü. NN.
Ab 1912 Normalhöhenpunkt 1912.
Deutschland (DHHN2016)[12] Meter über Normalhöhennull (NHN) im DHHN2016 ±0 cm Normalhöhe Amsterdam 72 über Deutschland verteilte Punkte mit ihrer Höhe im DHHN92
Estland EH2000[8] −1 cm Normalhöhe Amsterdam Punkt bei Põltsamaa
Finnland N2000 −1 cm Normalhöhe[7] Amsterdam[8] Metsähovi, abgeleitet von gemeinsamer Auswertung der Messungen rund um die Ostsee („Baltischer Ring“) mit Anschluss an Amsterdam
Frankreich (NGF-IGN69)
mètres au-dessus du niveau de la mer (m)
(Meter über dem Meeresspiegel) 		−56 cm Normalhöhe[7] Marseille
  • Ajaccio
 Marseille
  • Ajaccio
  • Verschiedene[13]
Griechenland Hellenic Vertical Datum 1985 (HVD85),
National Triangulation Network (NTN) 		orthometrische Höhe Piräus[14] Piräus
Irland metres above sea level (m ASL / m a.s.l.) orthometrische Höhe Malin Head Malin Head
Italien (Genua 1942) metri sul livello del mare (m s.l.m.)
(Meter über dem Meeresspiegel) 		−30 cm nivellierte Höhe ohne Berücksichtigung des Erdschwerefeldes[15] Genua Genua
Japan[16] Tōkyō-wan heikin kaimen (東京湾平均海面)
(mittlerer Meeresspiegel [= Mittelwasser] der Bucht von Tokio)
Tokyo Peil (T.P.) 		orthometrische Höhe Chiyoda, Tokio Nihon suijun genten (日本水準原点), 24,4140 m  2)
Nachfolgestaaten Jugoslawiens:

Bosnien-Herzegowina, Montenegro, Serbien

Nadmorska visina (m/nv, ~Meter über Adria) −35 cm normal-orthometrische Höhe Triest Triest 1900
Kroatien Kroatisches Höhenreferenzsystem 1971,5 – HVRS71 (Meter über Adria) −35 cm normal-orthometrische Höhe 5 verschiedene Adriapegel (Dubrovnik, Split, Bakar, Rovinj und Koper[17]) [18][19] Dubrovnik, Split, Bakar, Rovinj, Koper
Lettland LAS 2000,5 −1 cm Normalhöhe Amsterdam 16 Punkte in Lettland mit ihrer Höhe im EVRF2007[8]
Liechtenstein (LN02) Meter über Meer (m ü. M.) −28 cm nivellierte Höhe ohne Berücksichtigung des Erdschwerefeldes Marseille Repère Pierre du Niton
Litauen LAS07 −1 cm Normalhöhe Amsterdam 10 Punkte in Litauen mit ihrer Höhe aus dem EVRF2007[8]
Nordmazedonien NTV1 −57 cm normal-orthometrische Höhe Triest Triest 1875[8]
Luxemburg NG95 +1 cm orthometrische Höhe Amsterdam Amsterdam
Niederlande (NAP) meter boven/onder NAP (m NAP)
(Meter über/unter NAP) 		±0 cm nivellierte Höhe ohne Berücksichtigung des Erdschwerefeldes[8] Amsterdam Amsterdam
Nordirland Belfast[4][5]
Norwegen (NN2000) meter over havet (moh.)
(Meter über dem Meer) 		−3 cm Normalhöhe[20] Amsterdam[21] gemeinsame Auswertungen der Messungen rund um die Ostsee („Baltischer Ring“) mit Anschluss an Amsterdam
Österreich (GHA) Meter über Adria (m ü. Adria) −33 cm normal-orthometrische Höhe Triest[8] Triest 1875 mit Haupthöhenpunkt Hutbigl[22]
Polen (Kronstadt 1986) metry nad poziomem morza (m n.p.m.) +16 cm Normalhöhe[7] Kronstadt Rathaus in Toruń
Portugal (RNGAP) Nível Médio das Águas do Mar (m NMM) −29 cm orthometrische Höhe[7] Cascais Cascais
Rumänien m +3 cm Normalhöhe[23] Constanța Constanța
Russland (Baltic 1977)
russisch Балтийская система высот, (БСВ77) 		wyssota (metry) nad urownem morja
(высота (метры) над уровнем моря)
(Höhe (Meter) über dem Meeresspiegel) 		+11 cm Normalhöhe Kronstadt[6] Lomonossow (zu St. Petersburg)
Schweden (RH2000) Meter över havet (m ö.h.)
(Meter über dem Meer) 		−2 cm Normalhöhe[7] Amsterdam gemeinsame Auswertung der Messungen rund um die Ostsee („Baltischer Ring“) mit Anschluss an Amsterdam
Schweiz (LN02)[24] Meter über Meer (m ü. M.) −24 cm nivellierte Höhe ohne Berücksichtigung des Erdschwerefeldes Marseille Repère Pierre du Niton
Slowakei (Bpv1957) metrov nad morom (m n.m.)
(Meter über Meer) 		+13 cm Normalhöhe[7] Kronstadt[25] Lomonossow (zu St. Petersburg), aus gemeinsamer Auswertung der Höhennetze Osteuropas 1957
Slowenien SVS2010[8] −29 cm Normalhöhe Koper Ruše
Spanien (REDNAP-2008) metros sobre el nivel del mar (msnm)
(Meter über dem Meeresspiegel) 		−45 cm orthometrische Höhe[7] Alicante Alicante
Tschechien (Bpv1957) metrů nad mořem (m n. m.)
(Meter über Meer) 		+12 cm Normalhöhe[7] Kronstadt[25] Lomonossow (zu St. Petersburg), aus gemeinsamer Auswertung der Höhennetze Osteuropas 1957
Türkei TUDKA 99 −41 cm orthometrische Höhe[26] Antalya Antalya
Ukraine Baltic 1977 +12 cm Normalhöhe Kronstadt Lomonossow (zu St. Petersburg), aus gemeinsamer Auswertung der Höhennetze Osteuropas 1977[6]
Ungarn (EOMA1980) Tengerszint feletti magasság
(Höhe über dem Meeresspiegel) 		+14 cm Normalhöhe[7] Kronstadt Nadap
Vereinigtes Königreich (ODN)
(England, Wales, Schottland ohne Nordirland oder vorgelagerte Inseln)
 metres above sea level (m ASL / m a.s.l.)
(Meter über dem Meeresspiegel) 		−20 cm normal-orthometrische Höhe[8] Newlyn Newlyn
1) 
Beispiel:
Höhenangabe „n“ nach DHHN92 ≈ „n + 230 cm“ nach belgischem System
Höhenangabe „n“ nach belgischem System ≈ „n – 230 cm“ nach DHHN92
2) 
Ursprünglich 24,0000 m, jedoch nach dem Großen Kantō-Erdbeben 1923 korrigiert. Vom Nationalen Landesvermessungsamt wird dieser Datumspunkt nur für die vier Hauptinseln Hokkaidō, Honshū, Shikoku, Kyūshū und deren zugehörigen Inseln verwendet. Für Sado, Oki, Tsushima, die Izu-, Ogasawara- sowie Ryūkyū-Inseln usw. wird das Mittelwasser einer entsprechenden Küste oder Bucht verwendet. So ist der Datumspunkt für die zu den Izu-Inseln gehörige Insel Miyake das Mittelwasser der Ako-Bucht im Westen der Insel.[27]

Grenzüberschreitende Bauwerke

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Eine besondere Bedeutung haben die unterschiedlichen Höhensysteme bei grenzüberschreitenden Bauwerken, wobei es auch zu Fehlern kommen kann. So wurde beispielsweise 2003 bei der Hochrheinbrücke die errechnete Differenz von 27 cm zwar prinzipiell berücksichtigt, jedoch wurde durch einen Vorzeichenfehler der Unterschied auf 54 cm verdoppelt.[28]

Höhenangaben mit GPS

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Mit dem Global Positioning System (GPS) werden ellipsoidische Höhen über dem Referenzellipsoid des World Geodetic Systems (WGS84) bestimmt. Diese Höhenwerte sind in Deutschland 36 m (in Vorpommern) bis 50 m (im Schwarzwald und in den Alpen) höher als Angaben nach Normalhöhennull. Bei Handempfängern werden die GPS-Höhen meist direkt vom Empfänger über ein Geoidmodell in lokale Höhenwerte umgerechnet. Mit professionellen GPS-Geräten ist eine sehr genaue Höhenbestimmung möglich. Zur Umrechnung von Höhen über WGS84 in den aktuellen deutschen Höhenreferenzrahmen DHHN2016 muss dann das dazugehörige Quasigeoidmodell GCG2016[29] verwendet werden.

Höhenangaben in Karten

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Topographische Karte mit Höhenschichten

Die Geländehöhe wird in topografischen Karten mittels Höhenpunkten (Koten), Höhenlinien oder farbigen Höhenschichten dargestellt. Bei Höhenangaben von Ortschaften wird oft ein repräsentativer Punkt im Zentrum gewählt. Das ist meist der Marktplatz, ein Punkt am Rathaus, dem Bahnhof oder an der Kirche. Bei Gewässern wird die Höhe des mittleren Wasserstandes angegeben. Höhenpunkte finden sich meist an markanten, wiederauffindbaren Punkten wie z. B. Wegekreuzungen oder -knicken, trigonometrischen Punkten oder Gipfelkreuzen. Die höchsten oder tiefsten Punkte des Geländes sind jedoch nicht immer dargestellt, zum Beispiel, wenn ein trigonometrischer Punkt oder ein Gipfelkreuz nicht an der höchsten Stelle stehen. Das Höhensystem, auf das sich die Höhen der Karte beziehen, sollte am Kartenrand angegeben sein.

Höhenangaben in der Seefahrt

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In der Seefahrt und in Seekarten benutzt man das sogenannte Seekartennull (SKN) (auch Kartennull), das sich auf Lowest Astronomical Tide (LAT) in Tidengewässern, beziehungsweise auf Mittleren Wasserstand (MW) in tidenfreien Gewässern bezieht. Höhen im Meer werden, auf SKN bezogen, als Wassertiefe angegeben (negative Höhe, seewärts der Linie des Seekartennulls). Höhen an der Küste, also im Watt vom Seekartennull bis zur Küstenlinie, werden ebenfalls auf das Seekartennull bezogen (positive Höhe). Höhen landwärts der Küstenlinie hingegen beziehen sich meist auf die jeweilige Bezugshöhe.

Höhenangaben in der Luftfahrt

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In der Luftfahrt findet die Höhe über dem Meeresspiegel unter der englischsprachigen Bezeichnung (Above) Mean Sea Level ((A)MSL) unter anderem zur Angabe von Flughöhen und Hindernishöhen Anwendung. MSL ist dabei über das EGM-96-Geoid definiert, das auch in WGS 84 verwendet wird. In Gebieten, wo EGM-96 nicht die benötigte Genauigkeit erreicht, können abweichend regionale, nationale oder lokale Geoid-Modelle verwendet werden. Diese werden dann im entsprechenden Luftfahrthandbuch bekanntgegeben.[30]

Literatur

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  • Herbert Heyde: Die Höhennullpunkte der amtlichen Kartenwerke europäischer Staaten und ihre Lage zu Normal-Null. Hrsg.: Manfred Spata (= Schriftenreihe des Förderkreises Vermessungstechnisches Museum e. V. Band 28). Förderkreis Vermessungstechnisches Museum, Dortmund 1999, ISBN 3-00-004699-2 (Erstausgabe: Berlin 1923, Dissertation, erstveröffentlicht in: Zeitschrift der Gesellschaft für Erdkunde. 1928. Neu herausgegeben und mit einem Nachwort versehen durch Manfred Spata).
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Einzelnachweise

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  1. ↑ Untersuchungen zur Ermittlung von hydrologischen Bemessungsgrößen mit Verfahren der instationären Extremwertstatistik (PDF; 6,4 MB).
  2. ↑ Ihde, J., Sánchez, L., Barzaghi, R. et al.: Definition and Proposed Realization of the International Height Reference System (IHRS). In: Surveys in Geophysics 38, 2017, S. 549–570. doi:10.1007/s10712-017-9409-3.
  3. ↑ Gunter Liebsch: Was bedeutet Normal Null? (PDF; 9,1 MB) In: giz.wettzell.de. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG), 2009, abgerufen am 30. Mai 2013 (Bezugspegel und Abweichungen siehe Folie 15).
  4. ↑ a b „Differenzen zwischen europäischen Höhenreferenzsystemen“ Webseite Bundesamt für Kartographie und Geodäsie 2020. Abgerufen am 5. November 2020.
  5. ↑ a b Europäisches Höhenreferenzsystem. In: bkg.bund.de. Abgerufen am 25. Januar 2022.
  6. ↑ a b c „EPSG code 5705“ EPSG Geodetic Parameter Dataset 2020, managed by IOGP’s Geomatics Committee, abgerufen am 5. November 2020.
  7. ↑ a b c d e f g h i j k Axel Rülke: Unification of European height system realizations. In: Journal of Geodetic Science 2012, Bd. 2, Heft 4, S. 343–354. ISSN 2081-9943 doi:10.2478/v10156-011-0048-1.
  8. ↑ a b c d e f g h i j k l „Informationsseite über europäische Koordinatenreferenzsysteme CRS-EU“ Webseite Bundesamt für Kartographie und Geodäsie 2014. Abgerufen am 5. November 2020.
  9. ↑ Anne Preger: Die Kleine Anfrage: Ändert sich „Normal Null“, wenn der Meeresspiegel steigt? In: wdr.de. 11. Januar 2017, abgerufen am 27. März 2018.
  10. ↑ DVR90 – Dansk Vertikal Reference 1990 (Memento vom 22. Dezember 2015 im Internet Archive)
  11. ↑ Vejledning om højdesystemet (Memento vom 4. März 2016 im Internet Archive)
  12. ↑ Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG): Höhenreferenzsysteme in Deutschland.
  13. ↑ a b education.ign.fr.
  14. ↑ Ampatzidis D. et al.: Revisiting the determination of Mount Olympus Height (Greece). In: Journal of Mountain Science. Band 20, Nummer 4, 2023, DOI:10.1007/s11629-022-7866-8
  15. ↑ „Report von Italien auf dem EUREF-Symposium in Leipzig 2015“ Website von EUREF (Subkommission der IAG für Europäische Referenzsysteme 2019). Abgerufen am 5. November 2020.
  16. ↑ Shoichi Matsumura, Masaki Murakami, Tetsuro Imakiire: Concept of the New Japanese Geodetic System. In: Bulletin of the Geographical Survey Institute. Vol. 51, März 2004, S. 5–6 (gsi.go.jp [PDF]).
  17. ↑ Clifford J. Mugnier: Grids&Datums Republic of Croatia, 2012.
  18. ↑ Marinko Bosiljevac, Marijan Marjanović: New Official Geodetic Datum of Croatia and CROPOS System as its Implementation. Nr. 15. München 2006, S. 3/15 (fig.net [PDF; abgerufen am 7. April 2018] Beitrag zum XXIII. FIG-Kongress).
  19. ↑ Matej Varga, Olga Bjelotomić, Tomislav Bašić: Initial Considerations on Modernization of the Croatian Height Reference System. In: Geodetic Networks, Data Quality Control, Testing and Calibration. Nr. 15. Varaždin 22. Mai 2016, 3. Croatian Height Reference System, S. 223 (geof.unizg.hr [PDF; abgerufen am 7. April 2018] Beitrag zum SIG 2016 – Internationales Symposium für Ingenieurgeodäsie).
  20. ↑ Statens kartverk: Nytt høydesystem NN2000.
  21. ↑ EPSG code 5941 EPSG Geodetic Parameter Dataset 2020, managed by IOGP’s Geomatics Committee, abgerufen am 5. November 2020.
  22. ↑ https://transformator.bev.gv.at/at.gv.bev.transformator/wiki/lib/exe/fetch.php?media=wiki:hoehenreferenzsysteme_-_2020-05-26_-_final.pdf
  23. ↑ Unification of height reference frames in Europe EUREF Tutorial 2. bis 5. Juni 2015 auf der Webseite euref.eu (pdf). Abgerufen am 11. März 2021.
  24. ↑ Landesnivellementsnetz LN02 Eintrag auf der Webseite swisstopo.admin.ch. Abgerufen am 11. März 2021.
  25. ↑ a b „EPSG code 8357“EPSG Geodetic Parameter Dataset 2020, managed by IOGP’s Geomatics Committee, abgerufen am 5. November 2020.
  26. ↑ Simav, M., Türkezer, A., Sezen, E., Kurt, A.I. & Yildiz, H. (2019). Determination of the Transformation Parameter between the Turkish and European Vertical Reference Frames. Harita Dergisi, 161, 1–10.
  27. ↑ 2万５千分１地形図の読み方・使い方. Kokudo Chiriin, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 24. Juli 2012; abgerufen am 4. Oktober 2011 (japanisch).
  28. ↑ Meereshöhe ist nicht gleich Meereshöhe. swissinfo, 18. Dezember 2004, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 16. Oktober 2013; abgerufen am 15. Oktober 2013.
  29. ↑ [1] Webseite Bundesamt für Kartographie und Geodäsie 2020. Abgerufen am 5. November 2020.
  30. ↑ International Civil Aviation Organization: Aeronautical Information Services (Annex 15 to the Convention on International Civil Aviation), Abschnitt 3.7.2: Vertical reference system, 13. Edition, Juli 2010, S. 3–7 und 3–8.
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