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2023-01-13T09:05:29Z

Messmethode und Genauigkeit

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[[Datei:WildT16+GAK sept1989.jpg|mini|hochkant|Wild GAK als Aufsatz auf Wild T16]]
[[Datei:Kreiselkompass Aufhängung.svg|mini|hochkant|Horizontal gefesselter Rotor als Prototyp eines Vermessungskreisels. Statt des Hakens wäre die Aufhängung an einem Torsionsfaden zu denken.]]
Ein '''Kreiseltheodolit''' oder '''Vermessungskreisel''' ist ein spezielles geodätisches [[Vermessung|Mess-]] und [[Kreiselinstrument]], das für genaue [[Richtungsmessung|Richtungsbestimmungen]] unter Tage dient.

Beim Kreiseltheodolit ist ein Kreiselinstrument zur absoluten [[Richtungsbestimmung]] in den [[Theodolit]] integriert. Dieser Kreisel und seine Aufhängung befinden sich ''unter'' der [[Alhidade]] des Theodolits. Der Vermessungskreisel ist ein Zusatz-Kreiselinstrument, das auf den Rahmen des Theodolits aufgesetzt wird. Vermessungskreisel sind nicht mehr gebräuchlich.

== Aufbau ==
Der im Unterbau montierte Kreisel – der wie alle [[Gyroskop]]e ein empfindliches, [[Feinmechanik|feinmechanisches]] Gerät ist – hat damit einen geringeren Bodenabstand als die übrigen Messeinheiten, was zur Verringerung mechanischer Störungen (Stöße, Schwingungen etc.) beiträgt. Durch diese Bauweise haben die meisten Kreiseltheodolite eine gedrungene Form und benötigen spezielle Stative mit großem Stativteller, in dessen Loch der Kreiselzylinder hängt.

Als Messsensor dient ein sehr rasch rotierender, zylindrischer [[Kreisel]] mit waagrechter Achse, der an einem [[Torsionsband]] aufgehängt ist. Ein solcher ''horizontal [[gefesselter Kreisel]]'' besitzt die Eigenschaft, ''nordsuchend'' zu sein und wird zu einem [[Torsionspendel]]: Die Drehachse des Rotationskörpers erleidet durch die [[Erdrotation]] eine langsame Verschwenkung ([[Präzession]]) und trachtet, sich – wie beim [[Kreiselkompass]] – parallel zur [[Erdachse]] zu stellen. Unter der Wirkung des Torsionsbandes geht diese Präzession in eine [[Drehschwingung]] über, die als [[gedämpfte Schwingung]] um die geografische Nordrichtung abläuft.

== Messmethode und Genauigkeit ==
Mit speziellen Zusatzeinrichtungen wird dieser Schwingungsvorgang, dessen Periode im Bereich von Zehnerminuten liegt, analysiert und das Instrument sukzessive in die genaue Nordrichtung gedreht. Bei früheren Instrumenten (z. B. der GK-Typenreihe von [[Wild Heerbrugg|Wild]]) erfolgte diese [[Montierung|Nachführung]] manuell, indem der Beobachter die Kreiselschwingung entweder anhand ihrer [[Umkehrpunkt]]e oder mittels [[Durchgang]]s-Methode analysierte oder sie in raschen [[Näherungsverfahren]] bzw. grafisch auswertete. Neuere, teilautomatisierte Geräte drehen den [[Kreiselplattform|Kreiselrahmen]] durch feine elektronische [[Stellkreis]]e nach.

Durch die [[Kreiseltheorie|kreiseltheoretische]] Anbindung an die Erdrotation liefern Kreiseltheodolite astronomische [[Azimut]]e, ebenso wie die Verfahren der [[Astrogeodäsie]], sind jedoch etwas ungenauer. Die Genauigkeit der [[Richtungsmessung]] beträgt (je nach Aufwand bei den [[Messreihe]]n) etwa 1 bis 3 mgon (3 bis 10 [[Winkelsekunde]]n). Durch ''Kreiselazimute'' kann bei untertägigen [[Polygonzug (Geodäsie)|Polygonzügen]] eine ähnlich richtungsstabilisierende Wirkung wie bei [[Sonnenazimut|Sonnen-]] oder [[Laplace-Azimut]]en in oberirdischen [[Vermessungsnetz]]en erzielt werden. Bei dem für den Ruhr-[[Bergbau]] entwickelten ''Gyromat'' wird bereits nach kurzer Zeit eine Genauigkeit von einigen [[Milligon]] erreicht, die bei länger ausgedehnten Messreihen noch gesteigert werden kann.

Prinzipiell ließe sich die Genauigkeit noch steigern, doch ist der Markt für solche Instrumente relativ klein, was auch mit anderen Weiterentwicklungen der [[Untertage]]-[[Messtechnik]] und oberirdischen [[Global Positioning System|GPS]]-Netzen zu tun hat. Die Technik, die z. B. im automatischen ''[[Gyromat]]'' oder in leichten Messplattformen für die [[Trägheitsnavigation]] verwirklicht ist, würde eine Messgenauigkeit bis knapp unter 1″ ermöglichen.

== Anwendung ==
Kreiseltheodolite werden im [[Tunnelbau|Tunnel-]] und [[Bergbau]] bei der Bestimmung der [[Durchschlag (Bergbau)|Durchschlagsrichtung]] eingesetzt.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.konstruktionspraxis.vogel.de/themen/automatisierung/messtechnik/articles/291182/ |titel=Exakte Messungen im Gotthard-Basistunnel |zugriff=2013-04-27}}</ref> Einfachere Kreiselinstrumente fanden vor der Einführung der Satellitenpositionierung Anwendung im militärischen Bereich bei der Richtungsbestimmung für Artillerie- und Raketeneinheiten sowie bei den Militärtopographen, da sie die einzige Möglichkeit darstellten, ohne ein [[Lagefestpunktfeld]] exakte Richtungsangaben zu machen.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.ostron.de/Licht-Optik/Kreiseltheodolit-Gi-E1.html |titel=Kreiseltheodolit Gi-E1 |zugriff=2013-04-27}}</ref>

== Hersteller ==
Hersteller von Kreiseltheodoliten sind oder waren u. a. die Firmen [[Askania (1871)|Askania]] (Berlin), Wild (Heerbrugg), MOM (Budapest) und [[Deutsche Montan Technologie]].
<gallery>
Gyrotheodolite Wild Hämeenlinna.JPG|Wild-Kreiseltheodolit der finnischen Artillerie
WildT16+GAK+AuF1 avril1989.jpg|Einsatz bei der französischen Artillerie
WildT16+AuF1 avril1989.jpg|Einsatz bei der französischen Artillerie
</gallery>

== Weblinks ==
{{Commonscat|Gyrotheodolites|Kreiseltheodolite}}
* {{Internetquelle
| url=http://www.geodata.at/deu/_company/download/Kreiselvermessung.pdf
| titel=Kreiselvermessung mit Gyromat 2000/3000
| hrsg=Geodata
| datum=2008-03
| archiv-url=
| archiv-datum=
| abruf=2013-04-27
| format=Pdf, 962 kB
| offline=}}
* {{Internetquelle
| url=http://www.geomatik.ch/fileadmin/redaktion/download/2010/Fach/FA_12_2010_11.pdf
| titel=Kreiselvermessung Gotthard Basistunnel Gyromat 2000
| autor= H. Heister, W. Liebl
| hrsg=Geomatik Schweiz
| datum=2010-12
| archiv-url=
| archiv-datum=
| abruf=2013-06-11
| format=Pdf, 683 kB
| offline=}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Theodolit]]
[[Kategorie:Markscheidewesen]]
[[Kategorie:Kreiselinstrument]]

Kreiseltheodolit - Versionsgeschichte

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