DIE GESTALT DER ERDE

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6 - Parameter der Ellipse




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6.0

Ein Rotationsellipsoid durch Drehung einer Ellipse

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Geodätische Systeme stellen also Näherungsmodelle der Erdgestalt dar. Ausgehend von einem Rotations - Ellipsoiden versuchen solche Systeme Parameter zu definieren, die eine immer genauere Beschreibung der Erde in ihrer 3-dimensionalen Ausdehnung erlauben.Ausgangspunkt ist eine Ellipse, mit der großen Halbachse a und der kleinen Halbachse b.

Läßt man nun die Ellipse um die kleinere Achse rotieren, so entsteht ein sogenanntes Rotationsellipsoid, welches auch als Sphäroid bezeichnet wird.
Rotationsellipsoid = Sphäroid
Abbildung 6.1 - Entstehung eines Rotationsellipsoiden



6.1

Abplattung

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Um die Abweichung vom Kreis bzw. der Kugel zu beschreiben, existieren bei der Ellipse mehrere Parameter. Einen haben wir ja schon kennen gelernt, und zwar die Abplattung.

Abplattung
f = (a-b)/a



6.2

Lineare Exzentrizität

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Mit dem Äquatorradius als große Halbachse a und dem Polradius als kleine Halbachse b werden allgemein folgende Verhältnisse angegeben.

Lineare Exzentrizität
e = wurzel (a*a-b*b)



6.3

Numerische Exzentrizität

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Zusätzlich existieren noch zwei weitere Größen, die durch die zuerst definierten Parameter dargestellt werden können.

Numerische Exzentrizität
epsilon = e/a und epsilon strich = e/b



6.4

Formfaktor

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Ein weiteres Verhältnis, das sich bilden läßt, besteht in der Beziehung zwischen der kleinen und der großen Halbachse. In der Regel wird diesem Verhältnis jedoch kein eigenes Symbol zugeordnet.
Da sich allerdings gezeigt hat, das diese Beziehung eine wichtige Rolle in der Beschreibung von Ellipsen spielt, wird an dieser Stelle jetzt der Formfaktor eingeführt:

Formfaktor
fo = b/a



6.5

Numerus der Abplattung

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Eine andere Größe, die allgemein nicht weiter definiert wird, da sie in der Abplattung vorkommt, ist der Numerus der Abplattung. Hiermit wird jetzt folgende Größe eingeführt:

Numerus der Abplattung
n = 1/f



6.6

Übersicht der Parameter

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Neben der numerischen Exzentrizität sind der Formfaktor und der Numerus der Abplattung noch die übersichtlichsten Größen um Ellipsen zu beschreiben. Mit ihrer Hilfe lassen sich die Parameter auch noch folgendermaßen darstellen.

Abplattung
f = 1/n = 1-fo

Formfaktor
fo = (n-1)/n = 1-f

numerische Exzentrizität
epsilon = wurzel ((2n-1)/n) = wurzel (1-fo*fo)

Im Grunde stellen Abplattung, Formfaktor und Exzentrizität lediglich verschiedene Formen der Darstellung eines Sachverhalts dar: den der ellipsoidalen Gestalt.
Sie sind also gleichwertige Aussageformen. Ist einer dieser Parameter und eine Halbachse bekannt, so lassen sich alle weiteren Größen der Ellipse oder auch eines Rotationsellipsoiden daraus berechnen.



6.7

Übersicht der wichtigsten geodätischen Systeme

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Im Laufe der Geschichte sind also, wie gesehen, verschiedene Modelle der Erde im Gebrauch gewesen, die durch zunehmende Genauigkeit immer besser geworden sind. Hier noch mal die Parameter für die geläufigsten Systeme:

Jahr der Einführung
Geodätisches System
Pol
Durchmesser
in Meter
Äquator
Durchmesser
in Meter
Numerus der Abplattung
Abplattung
 
 
2b
2a
n
f
1841
Bessel
12712157
12754794
299,15
0,003342805
1909
Hayford
12713824
12756776
297
0,003367003
1942
Krassowski
12713726
12756490
298,3
0,003352330
1961
WGS
12713554
12756326
298,24
0,003353004
1967
IUGG
12713549
12756320
298,247
0,003352926
1968
Fischer
12713536
12756300
298,3
0,003352330
1976
SAO/GRIM2
12713540
12756310
298,255
0,003352836
1977
Enz. Brit.
12713550
12756360
298
0,003355705



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