Heft 1/2010

Kurzfassung
Eines der Anwendungsgebiete geographischer Informationssysteme ist die Erstellung einfacher Karten. Dabei geht es meist weniger um eine exakte kartographische Bearbeitung sondern vielmehr um eine schnelle und effiziente Produktion von Übersichten für Zeitungen oder zu Werbezwecken. Dabei ist es oft wesentlich, einen bestimmten Aspekt klar herauszustellen, beispielsweise die von einer Fluglinie beflogenen Strecken oder die Gebiete mit einem maximalen Abstand von einem Zentralpunkt. Dabei handelt es sich um klassische Geometrie-Aufgaben, nämlich das Zeichnen der kürzesten Verbindung oder eines Kreises. Das ist jedoch auf der Erde nicht ganz so einfach wie in der Ebene. Dieser Beitrag zeigt, wie man ein modernes geographisches Informationssystem nutzen kann, um diese Aufgaben effizient zu lösen.

Abstract
One of the main application areas for geographical information systems is the creation of simple maps. The goal is usually not an exact cartographic processing but the fast and efficient production of maps for newspapers or advertisement. An often necessary task for such maps is to depict a specific fact, e.g., the routes serviced by an airline or the area with a maximum distance from a center point. These tasks are classical exercises of geometry, i.e., drawing a straight line or a circle. They can be easily solved in a plane but are more complex on the earth. The paper shows how modern geographical information systems can be used to perform the tasks efficiently.

Kurzfassung
Für die Erstellung des Katasters in Polen werden möglichst aktuelle Daten benötigt, die durch verschiedene Methoden gewonnen werden können. Unter anderem werden vielfach auch noch die Mappenblätter des Österreichischen Katasters verwendet, besonders in ländlichen Gegenden und Wäldern. Diese Mappenblätter stammen aus der Zeit, als sich Österreich noch über Teilgebiete des heutigen Polens erstreckte. Diese österreichischen Katasterdaten werden auch noch für andere Aufgaben gerne verwendet, wie etwa bei Grenzstreitigkeiten, aber auch für aktuelle Vermessungsaufgaben. Daraus lässt sich schließen, dass diese Daten aus historischen Zeiten auch in anderen Gebieten, die damals zu Österreich gehörten, verwendet werden könnten.

Abstract
The real estate cadastre in Poland is created step by step based on a modernization process of the grounds and buildings register. In order to create the real estate cadastre, accurate, reliable, and updated boundary data are requested. These data can be obtained by means of various methods and sources. One of these methods, frequently used in the context of crops and forests, is a cartographic method by using Austrian cadastral maps produced many years ago in the former Galizia, being a part of the southern-eastern Poland’s territory. These maps can also serve for other surveying tasks like delimitations, subdivisions, and regulation of the legal status of real estate. Note that the Austrian cadastral documentation is still used in the southern part of Poland for various surveying task. Using the former Austrian documentation needs some knowledge on cadastre and surveying and also particular experience of the surveyors. Frequently, surveyors get some doubts when they want to use the former Austrian cadastral maps. The reason for this is that the maps were prepared by graphic methods using plane table field surveying with low accuracy. Former Austrian cadastral documentation, especially the cadastral map, may be fully used for legal aspects, where real estate boundaries play a very important role. The usefulness of the cadastral map for various surveying tasks is evident [4]. Moreover, it offers a chance for the surveyor to avoid possible wrong steps. As described in the paper, the old Austrian cadastral documentation can still be used even in contemporary surveying; probably not only in Poland but also in those European countries which belonged to the Austrian Empire for many years.

Kurzfassung
Die Methode der Kollokation nach Kleinsten Quadraten (engl. LSC) basiert auf Überlegungen, die von H.Moritz für optimale Schwerefeldinterpolation, Prädiktion, Filterung und Parameterschätzung entwickelt wurde. Die Methode wurde von T. Krarup zur Lösung von partiellen Differentialgleichungen weiterentwickelt, wie z.B. die Laplace-Gleichung zur Verarbeitung heterogener Daten, sowohl im Randbereich als auch im Raum. Diese Methode ist daher auch sehr gut für die Bearbeitung jener Messdaten geeignet, die im Rahmen der ESA-Mission Gravity and Ocean Circulation Explorer (GOCE) anfallen. Die mittels GPS bestimmten Bahnparameter wären für die Berechnung der langwelligen Anteile des Schwerefeldes geeignet, während Bandbreiten-limitierte Gradiometer-Daten zur Bestimmung kurzer Wellenlängen bis hinunter zu 100 km genutzt werden könnten. Da erwartet wird, dass bei dieser Satellitenmission Millionen von Daten anfallen werden, ist die Nutzung von LSC nicht möglich, da LSC gleichviele Gleichungen wie Beobachtungen bedingt. Jedoch kann LSC zur Grid-Erstellung durch Prädiktion in kleinräumigen Bereichen herangezogen werden, wobei die interpolierten Daten Gleichungssysteme ergeben, die mit schnellen Methoden gelöst werden können. Leider müssen die in den interpolierten Daten (Grid-Daten) enthaltenen Fehler als unkorreliert angenommen werden. Bei kleinen Grids mit 20000 Beobachtungen haben numerische Simulationen gezeigt, dass die Fehler-Korrelationen der berechneten sphärischen harmonischen Koeffizienten bis zu einem Ausmaß von 40 % als zu gering ausfallen, unter der Annahme von unkorrelierten Fehlern in den Grid-Daten. Andere Anwendungen von LSC werden für die GOCE Kalibrierung herangezogen, wobei bodenbezogene Daten hoher Qualität für die Prädiktion von GOCE Messungen in Satellitenhöhe herangezogen werden.

Abstract
The method of Least-Squares Collocation (LSC) is based on ideas developed by H. Moritz for optimal gravity field interpolation, prediction, filtering and parameter estimation. The method was further developed by T. Krarup, for the use of solving partial differential equations, like the Laplace equation, using heterogeneous data both at the boundary and in space. The method is therefore well suited to handle data to be measured by ESA’s Gravity and Ocean Circulation Explorer (GOCE) mission. Orbit data observed by GPS may be used to determine the long-wavelength part of the gravity field while the band-limited gradiometer data may be used to determine shorter wavelengths down to 100 km. The satellite is expected to collect millions of data, and this makes it impossible to use LSC which requires as many equations to be solved as the number of observations. However, LSC may be used to grid the data by prediction on local areas, and the gridded data results in systems of equations which can be solved by fast methods. Unfortunately the gridded data has to be considered as having uncorrelated errors. For small grids with 20000 observations numerical simulations have shown that error-correlations of computed spherical harmonic coefficients may be up to 40 % too small under this assumption of uncorrelated errors of the gridded data. Other applications of LSC are in the use for GOCE calibration, where high quality ground data are used to predict GOCE measurements at satellite altitude.

Kurzfassung
Sensoren faseroptischer Messsysteme können direkt in Objekte eingebettet werden und liefern Informationen über das Verhalten aus dem Inneren des Objektes. Für eine Anwendung zum Monitoring eines Rutschhanges wurde eine langarmige Strain-Rosette entwickelt. Herausforderungen dabei waren die zur Untersuchung des Rutschverhaltens notwendige hohe Präzision der verwendeten interferometrischen SOFO-Systeme (2 µm für statische Messungen und 10 nm für dynamische Messungen bei 1 kHz) und die dadurch bedingte mangelnde Möglichkeit, durchgreifende Kontrollmessungen im Feld durchzuführen. Herkömmliche geodätische Messsysteme sind dafür zu ungenau (etwa Faktor 10). Bei der Einbettung der Sensoren in den Rutschhang war aber auch die repräsentative Verankerung der Sensoren mit dem Erdmaterial kritisch. Ziel der Untersuchung ist es, mit statischen und dynamischen Messungen Informationen über das lokale Verformungsverhalten zu erhalten, die bei der Erforschung der Ursache der tiefreichenden Massenbewegung von großer Bedeutung sind. In dieser Arbeit wird insbesondere auf die Entwicklung und den Test der Strain-Rosette eingegangen und die hohe Leistungsfähigkeit der Rosette anhand von Experimenten gezeigt.

Abstract
Fiberoptic sensors may easily be embedded into a structure and thus give information about internal deformations of the object. For the investigation of a deep-seated mass movement a large embedded strain rosette was developed. The sensors used are long gauge (5 m) fibre optical interferometers of SOFO type and allow the precise measurement of relative length changes. The high precision of the SOFO Systems (2 µm for long-term static measurements and 10 nm for dynamic measurements with 1 kHz) was a real challenge in the development, as independent field-checks cannot be performed. Geodetic standard equipment gives precisions that are smaller by a factor of about 10. Thus laboratory testing becomes crucial. When embedding the sensors, their representative attachment to the ground material becomes very critical. It is the goal to use the strain rosette for investigating the local deformation behaviour of the sliding area, and consequently to derive deeper knowledge about the mechanism of the deep-seated mass movement. Static measurements for the long-term monitoring as well as dynamic measurements for the investigation of possible strain waves will be performed. This paper describes the development of the large strain rosette, its realisation by embedding it in the landslide area and shows the high capability (e.g. detecting strain waves with 1 nm amplitudes) of the system using dedicated experiments