Das Geoid gibt die Gestalt der Erde wieder, wenn sie komplett mit Wasser bedeckt wäre und nur die Gravitation einen Einfluss auf die Höhen an jedem Punkt hätte. Die tatsächliche Erdoberfläche unterscheidet sich hiervon mehr oder weniger stark. An Land kommen topologische Gegebenheiten hinzu, auf den Meeren entspricht die Oberfläche im wesentlichen der Geoidoberfläche. Lediglich der Einfluss von Gezeiten, Strömungen und Winden hat hier Abweichungen zur Folge.
Potsdamer Schwerekartoffel zeigt, stark überhöht, die Verteilung der Erdmassen und damit das räumlich ungleichförmige Schwerefeld der Erde (Datengrundlage: Satelliten LAGEOS, GRACE und GOCE und Oberflächendaten, Fluggravimetrie und Satelliten-Altimetrie; Abbildung: GFZ, 2011).
Um Berechnungen auf der komplex geformten Erde durchführen zu können, ist eine Annäherung mit Hilfe von Sphäroiden/Ellipsoiden/Rotations-Ellipsoiden notwendig. Im Laufe der Zeit sind zahlreiche unterschiedliche Sphäroide entstanden, die zum Ziel haben, die Erdoberfläche möglichst genau zu beschreiben. Für die Abbildung eines Landes wird das Sphäroid verwendet, welches sich auf dem Staatsgebiet möglichst gut an die Erdoberfläche anschmiegt (Schweiz/Deutschland/Österreich: Bessel 1841). GRS80 und WGS84 sind basierend auf satellitengestützter Vermessung entstanden.
Ein Rotations-Ellipsoid ist über seine kleine und grosse Halbachse bzw. über die Abplattung definiert.
Die unterschiedliche Positionierung dieser Sphäroide führt zu verschiedenen geodätischen Daten (globales Datum/lokales Datum) und Bezugssystemen.
Gerhardinger, Hubert 2008: Skript „Geoinformatik 2008/2009“. Geographisches Institut der Universität Bern, Bern.
Das Datum definiert Ausgangspunkt und Orientierung eines geographischen Koordinatensystems. Wechselt man das Datum, so ändern sich die geographischen Koordinaten eingemessener Punkte.
Position des Spheroids in Relation zum Erdmittelpunkt
Folgende Definitionen sind von Interesse:
Geoidhöhe | Abstand des Geoids vom geodätischen Ellipsoid, außerhalb des Ellipsoids positiv. |
Ellipsoidische Höhe | Der Abstand eines Punktes vom Bezugsellipsoid, gemessen längs der Ellipsoidnormalen. |
Orthometrische Höhe | Der Abstand eines Punktes über dem Geoid gemessen längs der gekrümmten Lotlinie durch den Punkt (Höhe über dem mittleren Meeresniveau) an der Erdoberfläche. Außerhalb des Geoids liegende Höhen sind positiv. |
GPS-Geräte bestimmen zunächst die Höhe über dem Ellipsoid (Ellipsoidische Höhe). Mit Hilfe von Geoidinformationen, die als Raster des Geoids im Gerät eingespeichert sind, wird für die aktuelle Position das Geoid interpoliert und dann die Höhe bezogen auf das Geoid berechnet und angezeigt. Aus dieser Interpolation des Geoids ergeben sich leichte Unterschiede zum tatsächlichen Geoid (...). GPS Geräte zeigen also die Höhe über einem theoretischen Meeresspiegel für den jeweiligen Ort an, der wiederum auf dem Meer sehr gut mit dem tatsächlichen Meeresspiegel übereinstimmen sollte.
Klassierung der Kartennetzentwürfe nach Projektionsarten (super Auflistung zu finden auf der privaten Webseite von Tobias Jung: kartenprojektionen.de
Die längentreue/äquidistante, flächentreue/äquivalente oder winkeltreue/konforme Abbildung der Erdoberfläche wird ebenfalls auf der Webseite von Tobias Jung anschaulich zusammengefasst: https://kartenprojektionen.de/properties.php
Mercator-Projektion
winkeltreue Zylinderprojektion