Die Nordrichtung

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Wo ist eigentlich Norden? Das scheint auf den ersten Blick eine ganz einfache Frage zu sein. Norden ist die Richtung, in welche die Kompassnadel zeigt. So oder so ähnlich denken Viele, die sich bisher damit etwas beschäftigt haben. Steigt man aber tiefer in die Materie ein, so sieht man sich mit mehreren Nordrichtungen konfrontiert.

Für die kartographische Abbildung der Erdoberfläche werden drei verschiedene Nordrichtungen unterschieden: Geographisch-Nord, Magnetisch-Nord und Gitter-Nord.

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Geografisch Nord ist da, wo jeder die Richtung auch vermutet – am geografischen Nordpol. Sie ist die Nordrichtung, die uns der Polarstern weist und der Punkt, in dem sich alle Meridianlinien in der nördlichen Hemisphäre treffen.

Magnetisch Nord ist die Nordrichtung, in die die Kompassnadel zeigt. Diese Richtung ist ortsabhängig und fällt nicht mit dem Nordpol zusammen. Sie „ändert“ sich ständig.

Gitter Nord wird als die Richtung definiert, in die die Gitterlinien eines Gauß-Krüger Systems oder eines UTM Gitter Systems auf der Nordhalbkugel zusammenlaufen.
(Skizze von der Bezirksregierung Köln)


Da es nun unterschiedliche Nordrichtungen gibt, bezeichnen wir auch die Winkel zwischen diesen Richtungen. Wir unterscheiden die Deklination, die Nadelabweichung und die Meridiankonvergenz.

Die Deklination (mit Informationen zu Messungen mit einem Kompass)

Der Winkel zwischen Geographisch-Nord und Magnetisch-Nord wird als Deklination oder Missweisung bezeichnet. Magnetische Feldlinien (Isogone: Linien mit der gleichen Missweisung) beeinflussen die Nordrichtung. Leider sind diese Linien nicht mit den Meridianen identisch, sondern verändern sich jährlich. Sie „wandern“ mit den magnetischen Polen nach Westen. Lokale magnetische Störungen beeinflussen ebenfalls die Deklination. Sie wird daher in regelmäßigen Abständen durch magnetische Messungen überprüft.

Die Deklination ist abhängig von der geografischen Koordinate. Gerne gebe ich eine Hilfe an die Hand, mit der man ohne Weiteres die aktuelle Deklination bestimmen kann:

Unter dieser Adresse erhält man die Geografischen Koordinaten eines Punktes:
Astro.com
Hier die örtliche Lage beachten (West / Ost, Nord/Süd)!

Mit diesen Koordinaten geht man zu folgendem Link:
http://www.ngdc.noaa.gov/geomagmodels/Declination.jsp
hier werden die Koordinaten eingegeben, bitte die Eingabe Ost und West beachten!

Beispiel: München hat ca. 48° nördliche Breite und 11° östliche Länge. Wenn Sie hier aus Versehen 11° westliche Länge angeben befindet man sich im Atlantik. Viel Spaß.
(Deklination in München: Juni 2009: 1° 53' East - Juni 1900: 10° 38' West!)

Und hier das aktuelle Beispiel (Januar 2013) anhand des Deklinationsrechners des Helmholzzentrums Potsdam: http://www-app3.gfz-potsdam.de/Declinationcalc/declinationcalc.html

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Wie ermittle ich die Deklination als westliche oder östliche Missweisung auch aus der Karte und mit Kompassmessungen im Gelände?

Dazu messe ich mit einem hochwertigen Peilkompass ( Ablesegenauigkeit 0,5°) im Gelände zwei Richtungen und ermittle so den Winkel zwischen den Zielpunkten. Parallel dazu messe ich auch in der Karte mit einem Kartenwinkelmesser die Richtungen und bestimme den Winkel. Nun erhalte ich zwei Winkel. Den einen nennen wir Winkel Gelände, den anderen Winkel Karte.

Folgender Sachverhalt gilt:

Westliche Missweisung: Winkel Gelände > Winkel Karte
Östliche Missweisung: Winkel Gelände < Winkel Karte

Die Differenz Soll und Istwert ist dann die Deklination.

Beispiel 1:
Geländewinkel 1 = 90°
Kartenwinkel 1 = 102°
Östliche Missweisung 12°

Beispiel 2:
Geländewinkel 2 = 60°
Kartenwinkel 2 = 45°
Westliche Missweisung 15°

Die Deklination im Wandel der Zeit

So stellen sich die Deklinationswerte im Jahr 2010 dar:

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und in der Vergangenheit ergaben sich folgende Werte:

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Wie stelle ich nun die Deklination auf meinem Kompass ein?

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Die Deklination ist z.B. als „10° West“ angegeben bzw ermittelt worden.

Jetzt stelle ich meine Missweisungskorrektur auf 10° West ein, um die Missweisung auszugleichen. Hier muß man beachten, auch die richtige Richtung einzugeben! Hier westliche Deklination.

Statt auf die Nordmarkierung des Gehäuses, zeigt mein Nordpfeil nun immer auf die Markierung meiner Missweisungskorrektur.
(hier mein Kompass Alpin von K&R)

Wenn die geografischen Koordinaten in den Deklinationsrechner exakt! eingegeben werden sollen, dann benötigt am die dezimale Umrechnung der geografischen Koordinaten. Die Umrechnung von Grad in Minuten und Sekunden funktioniert wie folgt:

Gegeben: das Format ist in Grad°, Minuten', Sekunden'' angegeben
Gesucht: das Dezimalgrad

Das Grad lässt sich genau wie die Zeit umrechnen:
Gegeben: 51° 38' 52 ''
Lösung: 51 ° + 38' * 1/60 + 52,0'' * 1/3600 = 51.64777...

Die Meridiankonvergenz

Der Winkel zwischen Geographisch-Nord und Gitter-Nord wird als Meridiankonvergenz bezeichnet. Die Meridiankonvergenz in einem bestimmten Punkt der Erdoberfläche ist von der jeweiligen kartographischen Abbildung und von der Lage des Punktes abhängig. Der exakte Wert der Meridiankonvergenz wird berechnet (und nicht gemessen!). Die Meridiankonvergenzen sind an den jeweiligen Hauptmeridianen gleich Null.

Die maximalen Werte der Meridiankonvergenzen an den Grenzmeridianen hängen ab von der geographischen Breite und werden nach Norden hin immer größer. Die Meridiankonvergenz ist eine Folge der Abbildung der Ellipsoidoberfläche in die 3°-(Gauß-Krüger) bzw. 6°-(UTM) breiten Gitterstreifen. Ihr Wert ist abhängig von der geographischen Breite und vom Abstand des jeweiligen angenommenen Blattmittel-punktes vom Hauptmeridian.

Beispiel: In der geographischen Breite von Nordrhein-Westfalen zwischen etwa 50°30' und 52°20' nördlicher Breite nehmen die Meridiankonvergenzen im UTM-Meridianstreifensystem an den jeweiligen westlichen und östlichen Grenzmeridianen maximale Werte von etwa -2°40' bis + 2°40' an, in Polnähe hat sie einen Wert von ca. 3°, am Äquator 0°.

Nach einer allgemeinen Konvention sind die Meridiankonvergenzen westlich der Hauptmeridiane negativ, östlich positiv.

Die Berechnung der Meridiankonvergenz α funktioniert mit einer Karte wie folgt

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Anbei die Skizze einer Topographischen Karte mit UTM Koordinaten (Gitternetz mit GiN) und mit Geographischen Koordinaten und GeN.

Die Gitterlinie (hier rot) schneidet das Gradnetz der Geographischen Koordinaten (hier blau) in einem Punkt. Es entsteht ein Dreieck (grün).

Nun messe ich den Abstand g und die dazugehörige Strecke a auf der Karte und kann mit diesen Daten die Meridiankonvergenz bestimmen.

Tan(α) = Gegenkathete/ Ankathete = g/a

Meridiankonvergenz (α) = arctan(g/a)

Hinweis:
Meistens sind die Gitterlinien auf der Topographischen Karte verzeichnet, die Geographische Nordlinie ist die Linie des Kartenrahmens bzw eine Paralelle dazu.

Die Nadelabweichung

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Der Winkel zwischen Magnetisch-Nord und Gitter-Nord wird als Nadelabweichung bezeichnet. In der Nadelabweichung überlagern sich die Einflüsse von Deklination und Meridiankonvergenz. Die Werte der Nadelabweichung für einen bestimmten Punkt der Erdoberfläche unterliegen deshalb denselben Änderungsbeträgen wie die Deklination. In den topographischen Karten spielt vor allem die Nadelabweichung eine Rolle.

Beachte:
Am Mittelmeridian fällt Gitter-Nord mit Geografisch-Nord zusammen. Die Nadelabweichung beträgt hier also 0 Grad. Je größer der Abstand zum Mittelmeridian, desto größer ist auch die Meridiankonvergenz. Auf guten Topografischen Karten ist sie angegeben, ich kann sie aber auch errechnen.
(Skizze von der Bezirksregierung Köln)

Wenn ich mit der Deklination arbeite, dann berücksichtige ich immer die Systeme Geografisch Nord (Meridianlinien) und Magnetisch Nord (Kompass). Orientiere ich mich mit einer Karte mit UTM-Gitter, muss ich aber zusätzlich auch die Meridiankonvergenz mit berücksichtigen. Dies ist der Winkel zwischen Gitter Nord und Geografisch Nord.

Für das Detailwissen, besonders für Regionen mit einer großen Missweisung!

Wenn wir mit topografischen Karten arbeiten haben wir immer mindestens zwei verschiedene Koordinatensysteme zugrunde liegen: Geografische Koordinaten und UTM-Koordinaten.

Da unser Kompass immer nach MaN zeigt müssen wir daher beim Einnorden verschie-dene Einflüsse berücksichtigen: Die Deklination und die Nadelabweichung. Warum?

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Das Einnorden der Karte im Geografischen Koordinatensystem

Die Kompassnadel zeigt immer nach MaN, die Meridianlinie nach GeN. Wenn ich also das Meridiankoordinatensystem verwende, muss mich daher auch den Kompass zum Einnorden an die Meridianlinie anlegen. (siehe Beispiel) und die Deklination (Missweisung) einstellen.

Dies habe ich bereits vor einigen Seiten kurz vorgestellt. Wer hierzu mehr wissen möchte, dem empfehle ich mein erstes „Handbuch zur Orientierung“ mit Kompass, Karte, Schrittzähler und Kartenmesser. Dieses können Sie frei unter
Orientierung Leichtgemacht downloaden.

In unseren Breiten haben wir derzeitig eine geringe Deklination, die wir vernachlässigen können: Daher habe ich Sie auch nicht auf dem Kompass eingestellt.

Das Einnorden der Karte mit einem Kompass im UTM Koordinatensytem

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Die Nadelabweichung ist der Winkel zwischen GiN und MaN. Wenn ich im UTM System arbeite, lege ich selbstverständlich meinen Kompass an die Gitterlinie an und muss die Nadelabweichung berücksichtigen. Dieser Winkel ist bei guten topografischen Karten angegeben (siehe unten).Eine Abweichung von 2° kann ich aber bei einer Kompass-Ablesegenauigkeit von 1° beruhigt vernachlässigen. So genau kann ich die Richtung beim Orientieren praktisch nicht einhalten. (Ich zumindest nicht). Daher ist Sie auch hier nicht eingestellt.

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Selbstverständlich spielt auch hier die Deklination als Bestandteil der Nadelabweichung eine Rolle. Darum gibt es auch hier jährliche Veränderungen.

Hier lese ich den Wert der Nadelabweichung für das Kartenblatt ab. Dieser gilt aber nur für das Druckdatum der Karte. Je nach Datum muss ich also rechnen wie sich der aktuelle Wert darstellt. Die jährliche Änderung ist angegeben. Daher arbeite ich immer mit aktuellen Karten.


Zur Verdeutlichung der Nordrichtungen am Beispiel des Gauß-Krüger Meridianstreifens

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Hier eine sehr anschauliche Skizze der drei Nordrichtungen im Gauß-Krüger-Meridianstreifen-system.

Man beachte den Magnetischen Nordpol(MgN) und den Geographischen Nordpol(GeN). Gitter Nord (GiN) wird durch das Gitter bestimmt. Auch sehr schön wird der Haupt / Mittelmeridian und der Begrnzungsmeridian dargestellt.
(Skizze aus Lukas Wener, Wir Kartographen, perpetuum Publishing)


Beispiel für die Kompassarbeit im UTM-Gitter

Anbei füge ich noch einmal ein praktisches Beispiel für die Arbeit im UTM Gitter mit der Nadelabweichung durch. Ich darf nicht vergessen, dass ich hier die Deklination und die Meridiankonvergenz beachten muss.

Gegeben sind:

Topografische Karte 1:25000, Kartenblatt 6533 Röthenbach a d Pegnitz
geografische Länge (Ostwert): 11° 11′ (11,2333°)
geografische Breite (Nordwert): 49°29′ (49,4833°)

Für die Errechnung der aktuellen Deklination gebe ich diese Daten in einen Deklinationsrechner ein, mein Favorit ist der Deklinationsrechner vom Helmholtz-Zentrum in Potsdam. Diesen erhalten Sie hier als Link:

Man erhält aktuell (Juli 2011) folgenden Wert: +2°1´ östliche Deklination (2,0166°).

Die Meridiankonvergenz für die Orientierung erhält man durch einfache Rechnung aus der Topografischen Karte (wie das geht habe ich im ersten Handbuch bereits beschrieben).

In meinem Kartenblatt:
Abstand der Gitterlinie zur Meridianlinie am linken Kartenblatt von der Oberkante bis zum Schnittpunkt beider Linien:

Gegeben sind:
Δ 8,5mm (Abstand Gitterlinie zu Meridianlinie oben am Kartenrand)
Höhe Kartenrand: 300 mm (von Oberkante bis Schnittpunkt beider Linien auf der Karte)

Tan α = (8,5mm / 300mm) = 0,02833°, α = +1,623°

Nach einer allgemeinen Konvention sind die Meridiankonvergenzen westlich der Hauptmeridiane negativ, östlich positiv.

Nach der geografischen Länge des Punktes mit 11° 11′ liegen wir eindeutig ostwärts des Hauptmeridians 9° des Zonenfeldes 32U. Dieses wird von den Meridianen 6° und 12° begrenzt.

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Damit erhalte ich die Nadelabweichung durch eine einfache Rechnung, sofern diese nicht auf dem Kartenblatt angegeben ist. Die Nadelabweichnung ist der Winkel zwischen GiN und MaN.

Meridiankonvergenz (Winkel zwischen GeN und GiN) beträgt + 1,623° Deklination (Winkel zwischen GeN und MaN) beträgt +2,016°

Die Nadelabweichung(Winkel GiN und MaN) beträgt somit 0,393° und kann derzeit (2011) hier in Deutschland vernachlässigt werden.

Eine Skizze ist hier immer hilfreich um den Wert mit dem richtigen Vorzeichen zu bestimmen.

TIPP:
Um Fehler in der Ermittlung und der Berechnung zu vermeiden, norde ich meine Topografische Karte immer am Kartenrand (Meridianlinie) ein.

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