Qualitätssicherung von Vermessungsinstrumenten und Prüfung auf dem Prüffeld

Um einen Amtlichen Lageplan zum Bauantrag, eine Teilungsvermessung oder eine Gebäudeeinmessung bearbeiten zu können, ist weiterhin eine Vermessung vor Ort notwendig. Die im Außendienst maßgeblich verwendeten Instrumente – Tachymeter und GNSS-Empfänger – sind tagtäglich im Einsatz und dabei Wind, Wetter, Dreck, Staub sowie Erschütterungen ausgesetzt. Wir verwenden Equipment mit höchstem Standard, damit wir uns unter allen Umständen auf zuverlässige Messwerte verlassen können.

Nach jedem Einsatz werden die Instrumente im Büro gepflegt und gereinigt. Die Tachymeter werden mindestens jährlich bei Leica Geosystems im Labor gewartet (Inspektion) – dabei werden die Instrumente zerlegt, Verschleißteile ausgetauscht und wichtige Stellen gefettet oder geölt. Anschließend werden alle relevanten Sensoren neu kalibriert. Ein Protokoll über die Kalibrierung bescheinigt, dass die Tachymeter die vom Hersteller vorgegebene Genauigkeit erzielen. Einige Kalibrierungen können auch „im Feld“ ohne Labor vorgenommen werden – je nach Aufgabe ist es zu empfehlen, ein Tachymeter vor Messeinsatz nochmal durchzuchecken.

Die GNSS-Empfänger werden täglich auf dem eigenen GNSS-Kontrollpunkt „auf dem Parkplatz“ überprüft. Die Koordinate dieses Punktes wurde über mehrere Tage zu verschiedenen Uhrzeiten unter Verwendung verschiedener GNSS-Empfänger bestimmt, sodass die relative 3D-Genauigkeit bei etwa 1,5 cm liegt. Für die regelmäßig Überprüfung eines GNSS-Empfängers ist das ausreichend. Dieser Kontrollpunkt wird von uns auch genutzt, um Einstellungen in den Empfängern zu überprüfen und zu validieren wie SAPOS-Zugangsdaten, Veränderungen im Internet-Profil etc.

Ein wichtiges Werkzeug im Außendienst ist der Prismenstab. Prismenstäbe werden in Verbindung mit Tachymetern verwendet: Wie der Name erahnen lässt, wird auf einem Stab das Prisma – oder auch Reflektor – montiert. Das Prisma ist für die Streckenmessung in Verbindung mit einem Tachymeter wichtig, da es das Messsignal zum Tachymeter zurück reflektiert. So kann die Strecke ermittelt werden (Laufzeitmessung). Der Prismenstab wird dabei genau über den Punkt aufgebaut, der vermessen werden soll – hierbei ist wichtig, dass der Prismenstab gerade, also „lotrecht“ steht. Das wird durch eine Libelle sichergestellt. Ob die Stäbe auch tatsächlich lotrecht sind und die Libellen das „richtige Lotrecht“ anzeigen, überprüfen wir regelmäßig durch die sogenannte „Prismenprüfung“ im Büro an einer Kontroll- und Justierstation. Hier werden Libellen justiert und ggf. ausgetauscht. Um sich dem zu vermessenen Gelände anzupassen, können Prismenstäbe in der Höhe verändert werden.

Das Prüffeld

Als Öffentlich bestellte Vermessungsingenieure führen wir hoheitliche Vermessungen durch, welche durch rechtliche Vorschriften umfassend geregelt sind. Einer dieser Vorschriften besagt, dass das verwendete Instrumentarium („Messgeräte im Liegenschaftskataster“) jährlich auf einem offiziellen, amtlichen Prüffeld zu überprüfen ist. Diese Prüffelder werden nach geregelten Verfahren hochgenau vermessen und durch die für die Landesvermessung zuständige Behörde freigegeben.

In unserem näheren Umfeld befindet sich das Prüffeld der Stadt Düsseldorf (Parkplatz des Technischen Rathauses) und das Prüffeld der Stadt Mönchengladbach (Parkplatz Mönchengladbach „Nordpark“ / Borussia-Park). In diesem Jahr hatten wir das „Glück“, beide Prüffelder besuchen zu dürfen. Zunächst wurden die Tachymeter und GNSS-Empfänger auf dem Prüffeld der Stadt Düsseldorf überprüft. Die Überprüfung der GNSS-Empfänger geschieht über einen Koordinatenvergleich – Mitarbeiter der Stadt Düsseldorf haben Prüfpunkte eingebracht, welche eine Genauigkeit von kleiner 3 mm aufweisen. Diese Punkte werden durch uns beobachtet, wobei die zulässige Abweichung zwischen der gemessenen Koordinate und der nachgewiesenen Koordinate nur max. 1,5 cm betragen darf. Die Eignung der von uns genutzten GNSS-Empfänger wurde bestätigt, da die Abweichungen nur maximal 1,1 cm betragen. Einige der GNSS-Prüfpunkte liegen im unmittelbaren Bereich von hohen Gebäuden – hier sollte grundsätzlich keine GNSS-Messung stattfinden, demnach ist auch die Verwendung als Kontrollpunkt zur Prüfung eines Instruments fraglich.

Die Tachymeter haben in Düsseldorf leider nicht so gut abgeschnitten. Auch hier wird grundsätzlich eine vorgegebene Koordinate überprüft, wobei das lokale Koordinatensystem des Tachymeters vorab in das System des Prüffelds transformiert werden muss (das Prüffeld-Koordinatensystem für Tachymeter hat eine Genauigkeit von wenigen mm). Hierfür werden Passpunkte aufgemessen. Die Anordnung der Passpunkte in Relation des Tachymeter-Standpunktes ist dabei absichtlich sehr ungünstig vorgeschrieben, damit etwaige Instrumenten-Einflüsse „eher“ aufgedeckt werden können. Das Prüffeld in Düsseldorf ist auf dem Parkplatz des technischen Rathauses angelegt. Die Passpunkte liegen jedoch auf der gegenüberliegenden Straßenseite der Brinckmannstraße. Hier herrscht teilweise viel Verkehr, weshalb der Messtrupp die Prismenstäbe höher als die vorbeifahrenden Autos eingestellt hat. Das ist bei einer Prüfung grundsätzlich ungünstig, hatte in der Vergangenheit jedoch keine signifikante Auswirkung und spiegelt gleichzeitig den praxisnahen Prozess wider.

Der Messtrupp hatte einige Probleme mit der Software, sodass die Ergebnisse im Außendienst nicht zuverlässig identifiziert werden konnten. Nach der Auswertung im Innendienst stand fest: da hat etwas nicht geklappt. Die maximale Abweichung lag bei etwa 3 cm. Woran hat es gelegen? Grübelnde Köpfe. Die Instrumente wurden vorab noch „im Feld“ kalibriert. Vielleicht lag es daran? Ist der Instrumenten-Nullpunkte nicht richtig? War die Prismenkonstante falsch eingestellt? Nach einigen Überlegungen stand fest, dass der Fehler woanders zu suchen ist.

Ratlos wurde beschlossen, die Tachymeter auf dem Prüffeld in Mönchengladbach in Ruhe (bei strömenden Regen) und ohne Verkehr nochmal zu prüfen. Für alle Messungen wurde nur ein Prismenstab eingesetzt. Die maximale Abweichung lag bei 0,9 mm – alle Tachymeter haben die Prüfung bestanden.

Dem erfahrenen Geodäten bzw. der erfahrenen Geodätin fällt beim Lesen auf, dass man bei der Prüfung von Instrumenten niemals „zusätzliche“ Fehlerquellen einbauen sollte. Wie der Zufall es so will, sind die schlechten Ergebnisse auf dem Prüffeld in Düsseldorf tatsächlich durch einen Prismenstab, der in 2 m Höhe aufgebaut worden ist, zu begründen. Der Prismenstab stand in 2 m Höhe nicht mehr lotrecht über dem Vermessungspunkt. Noch auf dem Prüffeld in Mönchengladbach wurden alle Prismenstäbe zusätzlich in 2 m Höhe geprüft, der „Ausreißer“ wurde entsprechend markiert.

Fazit: Alle Instrumente sind tauglich. Die Prüfung der Prismenstäbe in 2 m Höhe ist nun Teil der regelmäßigen Prüfroutine / Qualitätskontrolle (kann sogar im Feld durchgeführt werden).