Schwerefestpunkte (SFP)

Aufgabe

Die Schwerefestpunkte bilden in ihrer Gesamtheit das Schwerefestpunktfeld. Die Aufgabe des Schwerefestpunktfeldes besteht darin, allen Anwendern und Nutzern in der Bundesrepublik Deutschland Anschlussmöglichkeiten für ihre sämtlichen Schweremessungen in einem einheitlichen (amtlichen) Niveau vorzuhalten. Das Schwerefestpunktfeld beschreibt in einem einheitlichen Niveau die Schwere, die sich aus der Erdanziehung, der Fliehkraft der rotierenden Erde und der unterschiedlichen Massenverteilung im Erdkörper ergibt. Damit dient das Schwerefestpunktfeld der Bestimmung der Gestalt der Erde in der Form des zugehörigen Geoides. Im Zuge der Realisierung moderner, geodätischer Bezugssysteme werden für die Festpunkte auch hochgenaue dreidimensionale geozentrische Koordinaten (= Positionskoordinaten) erzeugt. Für diese stabilen Festpunkte werden Schwerewerte im amtlichen Schweresystem bestimmt.
Schwereänderungen in jedem Punkt der Erde haben zur Folge, dass die Lotrichtung variiert (Lotabweichung). Da geodätische Messinstrumente immer mit Hilfe von Libellen in Richtung der Schwerkraft, der Lotlinie, aufgestellt werden, führt die Nichtbeachtung der Schwereverhältnisse zu fehlerhaften oder zumindest zu ungenauen Ergebnissen. Insbesondere bei Höhenmessungen muss deshalb eine Bezugsfläche gewählt werden, die in jedem ihrer Punkte senkrecht zu der jeweiligen Lotrichtung verläuft. Ideal wäre die Fläche ruhender Ozeane, weil sie sich nach Maßgabe der Schwerkraft ausbilden. Wenn man sich diese Wasserfläche anschaulich auch unter den Kontinenten fortgesetzt denkt, erhält man eine von den Schwereeinflüssen geprägte Erdform. Sie wird in Anlehnung an das griechische Wort für Erde als das Geoid bezeichnet und als eigentliche Figur der Erde betrachtet. Das Geoid stellt somit die ideale physikalische Höhenbezugsfläche für die Landesvermessung dar. Mit dieser Kenntnis können praxisbezogene Höhensysteme erstellt werden.

Abbildung: Wirkung der Schwere auf die Lotrichtung

Abbildung: Schwereänderungen infolge Schwereanomalien

Angabe der Schwerefestpunkte

Unter der Schwere wird der Betrag der Fallbeschleunigung an der Erdoberfläche verstanden. Die Dimension wird in m/s-2 angegeben. In der Geodäsie sind auch die Einheiten mGal = 10-5 m/s-2 und μGal = 10-8 m/s-2 gebräuchlich. Sie sind aus der Größe Gal = cm/s-2 abgeleitet (Gal nach Galileo Galilei). Diese ortsabhängige Größe hängt außer von der Höhe und der geographischen Breite ganz wesentlich von der Beschaffenheit und Dichte des Untergrundes bis in große Tiefen und den Massen der Berge in der Umgebung ab.

Vermarkung der Schwerefestpunkte

Die Punkte des Netzes sind in der Örtlichkeit unter Berücksichtigung geologischer Gegebenheiten ausgewählt, vermarkt und gesichert. Die Vermarkung variiert, besteht jedoch häufig aus Metallbolzen (Stehniet), die auf horizontalen stabilen Flächen dauerhaft angebracht sind. Als Vermarkung können auch geeignete NivP oder TP gewählt werden.

Messverfahren für Schwerefestpunkte

Die Punkte des DSGN94 wurden durch absolute Schwerewertbestimmungen festgelegt. Bei diesem Messverfahren mit Absolutgravimetern wird durch hochgenaue Messung der Fallstrecke eines Körpers und seiner Fallzeit die Fallbeschleunigung (Schwere) labormäßig direkt (absolut) ermittelt. Die Schwere kann auf wenige μGal bestimmt werden. Veraltet und deutlich weniger genau ist die Ermittlung der Absolutwerte durch Pendelmessungen (Messung der Pendellänge und Schwingungsdauer).
Die Schwerewerte der Schwerenetze 1. bis 3. Ordnung im Gelände werden mit feldtauglichen, hochempfindlichen und nach dem Prinzip der Federwaage arbeitenden Gravimetern ausgeführt. Dabei werden Schweredifferenzen gemessen, weshalb die Geräte auch als Relativgravimeter bezeichnet werden. Mit ihnen lässt sich die Schwere ebenfalls auf wenige μGal bestimmen.

Abbildung: Feldgravimeterausrüstung (Relativgravimeter)