Koordinatensysteme

Jetzt kennen wir Möglichkeiten die Landschaft auf eine Karte zu projizieren. Nun benötigen wir noch die entsprechenden Koordinaten um uns auch auf der Erde zurechtzufinden. Dazu gibt es unterschiedliche Koordinatensysteme. Das gängigste ist das UTM Gitter.

Geografische Koordinaten

Die geografische Länge

Auf der Erdoberfläche ist ein Punkt P durch seine geografischen Koordinaten - die geografische Länge und die geografische Breite bestimmt. Um nun zu wissen, wo man eigentlich steht, benötigt man ein räumliches (=sphärisches) Koordinatensystem. Zum Zwecke der Ortsbestimmung hat man in der Nord-Süd-Richtung 180 Meridiane um die Erde gelegt. Am Äquator sind sie 111 km voneinander entfernt, "stehen senkrecht auf dem Äquator" und laufen an den Polen wieder zusammen. Dort ist der Abstand der Meridiane dann Null. Der Nullmeridian ist der Meridian der Sternwarte in Greenwich. Hier beginnt auch die Zählweise: westliche von Greenwich und östlich von Greenwich. Der 180.te Meridian ist gleichzeitig auch die Datumsgrenze.

Die geografische Länge eines Ortes ist der Winkel an der Erdachse zum Nullmeridian. (Man stelle sich hierzu die Erde als Apfel vor, schneide ihn in der "Äquatormitte" durch, suche den Nullmeridian auf der Äquatorlinie und bestimme den Winkel zum Meridian des gesuchten Punktes.)

Die geografische Breite

Die Breitenkreise verlaufen parallel zum Äquator. Man zählt nach Norden und Süden je 90 Breitenkreise und spricht somit von nördlicher und südlicher Breite. Ihr Umfang nimmt mit zunehmender Breite zu den Polen hin ab. Die geografische Breite eines Punktes ist nichts anders als der Winkel am Erdmittelpunkt zwischen der Äquatorebene und der Geraden zum Punkt auf der Erdoberfläche. Hört sich kompliziert an, ist es aber nicht.
Zeichnung aus Volquarts/Mattheus Vermessungskunde, Seite 3

Geografische Koordinaten werden in Grad (°), Bogenminuten (') und Bogensekunden (") angegeben. 1 Grad entspricht dabei 60 Bogenminuten, eine Bogenminute 60 Bogen-sekunden.

Soldner Koordinaten

Georg Soldner, hat als Direktor der Münchner Sternwarte im 19. Jh. ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit dem Zentralpunkt in München (Sternwarte, Kirchturm) geschaffen. Dieses sollte für das Vermessungsgebiet eines Landes gelten. Der Meridian durch diesen Zentralpunkt wurde die x-Achse, der Koordinaten Nullpunkt der Zentralpunkt. Es gab positive und negative Werte in diesem Koordinatensystem. In diesem Soldner Koordinatensystem konnte man einfach rechnen, da in den rechtwinklig keinen Bezirken sich die sphärischen Koordinaten wie ebene Koordinaten betrachtet werden konnten.Ende des 19 Jahrhunderts gab es fast 50 solcher Koordinatensysteme in Deutschland mit Nullpunkten in München, Tübingen, Darmstadt, Mannheim,...

Gauß-Krüger-Koordinatensystem

Dieses Durcheinander an Koordinatensystemen wurde von wenigen Meridianstreifen-systemen abgelöst. "Das Gauß-Krüger-Koordinatensystem ist ein rechtwinkliges Koordinatensystem, das es ermöglicht, jeden Punkt der Erde mit einer Koordinate (Rechts- und Hochwert) eindeutig zu verorten.

Das System wurde von Carl Friedrich Gauß und Johann Heinrich Louis Krüger entwickelt und wird vor allem im deutschsprachigen Raum seit 1923 genutzt. Sehr viele amtliche topografische Kartenwerke, insbesondere großer und mittlerer Maßstäbe, bauen auf dem Gauß-Krüger-Koordinatensystem auf. In der deutschen Kartografie und Geodäsie wurde dabei u.a. das Bessel-Ellipsoid genutzt. Die räumliche Festlegung dieses Ellipsoids im Erdkörper - die Lagerung des Ellipsoids - erfolgte für das damalige Preußen mit Hilfe des Zentralpunktes Rauenberg bei Potsdam. Generell können aber auch andere Ellipsoide verwendet werden." Die Umstellung erfolgte auf das internationale System WGS 84.

Wie werden die Koordinaten dargestellt?

Die Erde wird in 3° breite Meridianstreifen aufgeteilt. Das heißt, jeder Meridianstreifen geht vom Nord- bis zum Südpol und seine begrenzenden Meridiane liegen genau 3° auseinander. Die Meridiane 6°, 9°, 12°, 15° östlich Greenwich werden jeweils als Hauptmeridiane im deutschsprachigen Raum bezeichnet.

	Meridian westlicher Länge			Nullmeridian	Meridian östlicher Länge
Längengrad	9°	6°	3°	0°	3°	6°	9°
Kennziffer	117	118	119	0	1	2	3

Zeichnung aus Volquarts / Mattheus Vermessungskunde, Seite 4

Hierbei muss man wissen, dass ein geodätisches Koordinatensystem die X- und Y- Achse mit dem uns bekannten mathematischen kartesischen Koordinatensystem vertauscht hat.
Der Y- und X-Wert wird in Metern angegeben. So gibt der X-Wert die Entfernung vom Äquator auf dem längentreu abgebildeten Meridian und der Y-Wert die Entfernung vom Meridian bis zum Punkt an. Um negative Werte bei den Y-Werten zu vermeiden, wird zu diesem Wert ein konstanter Wert von 500.000 m addiert (nicht jedoch in Österreich).
Der X-Wert kann direkt als Hochwert der Gauß-Krüger-Koordinate ausgegeben werden. Dem Y-Wert wird noch die Kennziffer des Mittelmeridians vorangeschrieben und man erhält den Rechtswert des Punktes. Bei der Nennung von Koordinaten werden diese immer in der Reihenfolge Koordinatenrechtswert und Koordinatenhochwert angegeben."

Beispiel:
Rechtswert: ³⁵60
Ziffer 3 ist die Kennziffer: 3 *3 entspricht dem Hauptmeridian 9°
Ziffer 560 : Wert ist größer 500, der Punkt liegt daher östlich des Hauptmeridians mit dem Standardwert 500 und bedeutet 60 km östlich des Hauptmeridians 9°
6058
Der Abstand zum Äquator beträgt 6.058 km

Mit Hilfe eines Planzeigers kann man nun einen markierten Punkt auf der Karte exakt in Koordinaten bestimmen. Dazu verwendet man einen Planzeiger im Maßstab der Karte, liest als erstes den Rechtswert des Planquadrates 3560 und drei weitere Ziffern innerhalb des bestimmten Planquadrates. Der Rechtswert 3560675 bedeutet also für die Bestimmung des Rechtswertes:
9° Hauptmeridian, östlicher Wert, 60675 m östlich des Hauptmeridians.

Das UTM-Gitter

Das Universale-Transverse-Merktor-System ist eine ebene konforme Meridianstreifenabbildung, ähnlich der Gaußschen Abbildung, jedoch mit 6° Meridianstreifenbreite. Der x-Abstand wird mit N (Nord) bezeichnet und auf dem Mittelmeridian vom Äquator in m angegeben, nach Norden mit 0, nach Süden mit 10.000.000 m beginnend (um negative Werte nach Süden zu vermeiden). Der y-Wert ist der ebene Rechtswert plus 500.000 m mit E (East) bezeichnet. Vorgesetzt wird als Kennziffer die Streifenbezeichnung. Die Erde wird in 60 Meridianstreifen mit einer Ausdehnung von je 6° Länge eingeteilt. Diese Streifen werden beim UTM-Gitter auch als Zonen bezeichnet. Die Nummerierung beginnt bei 180° und verläuft ist östlicher Richtung fortlaufend. 20 Breitenbänder werden mit Großbuchstaben, bei C beginnend bis zum X, bezeichnet. Diese Bereiche heißen Felder.

Skizze aus Vermessung.Bayern.de

Skizze aus Wikipedia

Hier kann man sehr schön die Einteilung Europas in die unterschiedlichen Zonenfelder erkennen. Deutschland ist in die Zonenfelder 32U, 33U, aber auch im Süden noch in die Zonenfelder 32T und 33T eingeteilt.

Aus den Zonen und den Feldern bestimmen sich die Zonenfelder. Das Entsprechende Zonenfeld ist jeweils auf der Karte bzw in der Koordianten-angabe angegeben.
In Deutschland findet man zum größten Teil das Zonenfeld 32U.

Um sich nun auch noch im Detail zu orientieren gibt es auch hier, wie beim Gauß-Krüger System, eine Feineinteilung. Auch hier gibt es Rechts und Hochwerte. Der Rechtswert heißt hier aber Ostwert, der Hochwert wird als Nordwert bezeichnet. Den Bezug stellen der Äquator für den Nordwert und der entsprechende Mittelmeridian für den Ostwert dar.

Der Hauptmeridian bekommt auch hier einen Vorgabewert von 500.000 m. (Beispiel: bei einem Ostwert von 424 liegt die Gitterline 76 km westlich vom Hauptmeridian entfernt. (500 - 24 =76)). Der Nordwert gibt auch hier den Abstand zum Äquator an (Beispiel 6475: der Ort liegt 6475 km nördlich des Äquators oder 3525km südlich des Äquators) Licht ins Dunkle kann hier nur die Angabe des Zonenfeldes geben.

Wie funktioniert hier die Ortsangabe?

Hier wird, im Gegensatz zum Gauß -Krüger-System, zuerst das Zonenfeld, der Ostwert und dann der Nordwert angegeben.

Beispiel für eine beliebige Koordinate: 32U5756126024400 Zonenfeld: 32U
Ostwert: 575612
Nordwert: 6024400

Der Ort liegt im Zonengebiet 32U, also nördlich des Äquators!
75612m östlich des Hauptmeridians (die 5 wurde vernachlässigt, da Vorgabewert 500.000m) der Zone 32U
6.024,400 km nördlich des Äquators

Das UTMRef (UTM Referenz System)

Es gibt zum UTM-System ergänzend auch noch das sogenannte UTMRef System, ein universelles Meldegitter.

Hier werden die Zonenfelder zusätzlich noch in 100km Quadrate unterteilt. Diese bekommen als Bezeichnung zwei Großbuchstaben.
Diese Buchstaben werden im Kartenrand genannt, machmal auch in die Karte selber gedruckt. (siehe Beispiel).Die Bezeichnung erfolgt nach logischen Gesichtspunkten.
Diese Großbuchstaben ersetzen die kleinen hochgestellten ersten Ziffern der Nord- und Ostwerte. In jeder Zone kommen sie nur einmal vor und machen die Ortsangabe einfacher und schneller. Diese Karten werden von Rettungsdiensten und der Bundeswehr verwendet.
Skizzen aus Vermessung.bayern.de

Rechts sehen Sie ein Beispiel für die Bezeichnung der 100km Quadrate für das Kartenblatt Eschenbach. Ausschnitt aus dem Raum Vilseck.

Beispiel für die Bestimmung einer Koordinate nach UTMRef:
Gegeben sei die Koordinatenangabe 32UMD6410. (für die Lesbarkeit: 32U MD 64 10)

UTM-Zone 32
UTM-Band U
100-km-Planquadrat MD
Ostwert 64 km innerhalb dieses Planquadrats
Hochwert 10 km innerhalb dieses Planquadrats

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