Infoblatt Höhe und Höhensysteme

Grundlagen für die Höhendarstellung und Höhenmessung auf der Erde und Erläuterung des Deutschen Haupthöhennetzes von 1992





Grundlagen zur Höhe

Die Höhe eines beliebigen Punktes auf der Erdoberfläche ergibt sich aus dem Abstand des Punktes zu einer Höhenbezugsfläche. Man unterscheidet zwei Arten von Höhenbezugsflächen. Zum einen kann man den Erdellipsoid (Rotationsellipsoid der Erde) als Höhenbezugsfläche verwenden. Hierbei denkt man sich die Erdform als Kugel, die an den Polen leicht abgeflacht ist. Der Höhenunterschied eines Punktes (z. B. einer Bergspitze) zu dem Erdellipsoid ist gleich der Höhe (z. B. der Höhe des Berges).
Als Höhenbezugsfläche kann auch der mittlere Meeresspiegel dienen. Denkt man sich diese Fläche unter dem Festland fortgesetzt, kann man sie ebenfalls als Ausgangspunkt zur Berechnung des Höhenabstandes verwenden.


Grundlagen zum Höhensystem

Ein Höhensystem für eine beliebige Region (z. B. für Deutschland) ergibt sich aus mehreren Punkten, deren Höhen bekannt sind - sog. Höhenfestpunkten. Alle Höhenfestpunkte sind von einem Ausgangspunkt aus berechnet, dem Nullpunkt. Die Höhe dieses Punktes ist genau definiert. Alle anderen Höhenfestpunkte ergeben sich aus dem Abstand zum Nullpunkt. Bei der Berechnung der Höhenabstände verwendet man genau vorgegebene Rechenvorschriften.
Somit wird für eine bestimmte Region ein flächendeckendes, einheitliches Höhensystem geschaffen. Dies ist vor allem für die Bauwirtschaft von großer Bedeutung. Denn mit den Höhenfestpunkten eines Höhensystems können alle umliegenden Objekthöhen berechnet werden. Anwendung finden Höhensysteme z. B. beim Bau von Gebäuden, Tunneln oder Kanalisationsanlagen. Werden z. B. unterirdische Rohre von verschiedenen Punkten aus verlegt, müssen die Tiefen der Rohre auf der Grundlage eines einheitlichen Höhensystems berechnet werden, damit die Verbindungsstücke später genau ineinander greifen können und hier keine Höhenunterschiede auftreten.


Das Deutsche Haupthöhennetz von 1992 (DHHN 92)

Die meisten europäischen Staaten haben eigene Höhensysteme mit eigenen Nullpunkten und Berechnungsformeln. Für Deutschland gilt seit 1992 das DHHN 92. Zuvor wurde das DHHN 12 verwendet. Allerdings beruhten die damaligen Höhendaten der einzelnen Bundesländer auf unterschiedlichen Berechnungsformeln, so dass an den Ländergrenzen Höhensprünge auftraten. Mit dem DHHN 92 wurde nach der Wende ein einheitliches Höhensystem für das gesamte Deutschland geschaffen. Alle Höhen des Systems werden als Normalhöhennull (NHN) bezeichnet. Die Bezugsfläche für die Höhenmessung in Deutschland entspricht dem mittleren Meeresspiegel der Nordsee. Diese Niveaufläche fällt mit dem Amsterdamer Pegel zusammen und verläuft genau 37 m unterhalb der alten Berliner Sternwarte (dem Normalhöhenpunkt von 1879).
Das DHHN 92 ist das zukünftige Nivellementnetz 1. Ordnung in Deutschland, d. h. es ist das grundlegende Netz für alle anderen amtlichen Nivellements (Höhenmessungen). Die Höhenfestpunkte des DHHN 92 bilden ein flächendeckendes Netz mit einem gegenseitigen Abstand von rund 10 km. Sie werden überall nach den gleichen Formeln berechnet und liefern somit homogene Höhen, die an den Bundesländergrenzen keine Sprünge aufweisen.


Höhendarstellung auf Karten

In Karten werden Höhen als Höhenlinien (Isohypsen), als Höhenschichten oder auch in Kombination dargestellt. An besonderen Kartenobjekten (z. B. Bergspitzen) stehen auch einzelne absolute Höhenwerte.
Höhenlinien sind Linien gleicher Höhe, d. h. sie verbinden jeweils alle Punkte einer Karte, die auf der gleichen Höhe liegen. Dabei wird das Relief in horizontale Schichten gleicher Höhe zerschnitten. Die Neigung eines Hanges ist auf der Karte aus dem Abstand der Höhenlinien zueinander ablesbar. Je enger der Abstand der Höhenlinien, desto steiler ist der Hang. Liegen die Höhenlinien weit auseinander, liegt ein flacher Hang vor. Auf der Karte wird außerdem die Formwirkung des Reliefs durch Schummerung (Flächentönung in gleitenden Übergängen unter Berücksichtigung von Licht und Schattenlängen bei einer angenommenen Beleuchtung von (meist) NW) oder durch die Andeutung von Schatten graphisch unterstützt. In Meeren und Gewässern trägt man statt der Höhenlinien Tiefenlinien (Isobathen = Linien gleicher Tiefe) ein.
Höhenschichten sind Flächen, die durch bestimmte Höhenlinien begrenzt werden. Sie sind auf Karten farbig dargestellt. Die Zuordnung der Farben zu den Höhenbereichen fördert die plastische Reliefdarstellung. Je nach Aufgabe der Karte muss eine zweckmäßige Auswahl an Höhenstufen und eine sinnvolle Farbgebung gewählt werden.

Eine übliche (grobe) Einteilung ist z. B.:

• Tiefland (0 - 200 m) - grün
  
• Hügelland (200 - 500 m) - gelb
  
• Bergland (1000 - ...) - braun

Im Wasser werden für die Tiefenschichten unterschiedliche Blaustufen verwendet. Je tiefer, desto dunkler.


Höhenmessung

Die Ermittlung der Höhe im Gelände kann über verschiedene Wege erfolgen. Dabei werden meist nur Höhenunterschiede zu bereits bekannten Höhenpunkten bestimmt und keine absoluten Höhenwerte. Die einfachste Möglichkeit ist das Abzählen von Höhenlinien auf Karten. Daneben kommen aber auch satellitengestützte Ortungssysteme (GPS), barometrische Höhenmesser und das Nivelliergerät zum Einsatz.
Die barometrischen Höhenmesser basieren auf der physikalischen Grundlage, dass mit zunehmender Höhe, der Luftdruck abnimmt. In unseren mittleren Breiten beträgt die Luftdruckänderung 1 Millibar/8 m. Die meisten Geräte geben die Änderung des Luftdrucks in Millibar an. Hier muss man den Höhenunterschied berechnen. Besteigt man z. B. einen kleinen Berg und der Höhenmesser zeigt eine Luftdruckänderung von 5 Millibar an, kann man eine Berghöhe von 40 m (= Höhenunterschied Bergfuß bis Bergspitze) berechnen. Einige Luftdruckgeräte besitzen statt der Millibareinteilung eine Meterskala. Hier kann man den Höhenwert direkt ablesen. Die barometrische Höhenmessung ist nicht sehr genau, da der Luftdruck durch meteorologische Verhältnisse (Hoch- und Tiefdruckgebiete) u. a. Parameter (z. B. Lufttemperatur, Luftdichte) stark beeinflusst wird.
Eine genauere Höhenmessung erfolgt mittels Nivellement. Hier wird der Höhenunterschied zweier Orte durch ein Nivellierfernrohr bestimmt. Dabei wird die Gesamtstrecke zwischen den beiden Punkten in kleine Teilstrecken zu meist 50 m untergliedert. An jedem Streckenende steht eine senkrechte Messlatte mit cm-Einteilung. Das Fernrohr wird im 1. Streckenabschnitt in der Mitte aufgestellt. Hier visiert es waagerecht beide Messlatten an. An der cm-Einteilung der Messlatten ist die Höhendifferenz zwischen den 2 Teilpunkten des 1. Streckenabschnittes ablesbar. Nacheinander werden nun auf die gleiche Weise die Höhendifferenzen zwischen den folgenden Teilabschnitten bemessen und anschließend alle Teilhöhenunterschiede zusammenaddiert. Der aufsummierte Höhenunterschied entspricht dem Höhenunterschied zwischen den 2 gesuchten Orten. Ist die Höhe des 1. Ortes bekannt (z. B. wenn dieser ein Höhenfestpunkt ist), kann man anschließend die absolute Höhe des 2. Ortes (durch Addition des Höhenunterschiedes) berechnen.