Geodesy

Heute genügt ein Blick auf das Navigations gerät und schon kennt man die Position, an der man sich auf der Erde befindet, fast beliebig genau und wird zuverlässig an seinen Zielort geleitet. Satellitentechnik ist dafür notwendig, aber nicht ausreichend. Eine weitere wichtige Voraus setzung ist die umfassende Vermessung unserer Erdoberfläche und ihre Darstellung in Form von Karten. Das Fach, das sich mit dieser Aufgabe befasst, heißt Geodäsie. Sie ist eine sehr alte, ebenso wissenschaftliche wie technische Disziplin, die eng mit der Astronomie und der Mathematik verknüpft ist. Landvermessung wurde lange Zeit als "praktische Mathematik" angesehen und viele der dabei eingesetzten Instrumente galten als "geometrische" Instrumente.

Die Geodäsie war von Beginn an anwendungsbezogen. Die Versuche, die genaue Gestalt der Erde zu ermitteln, waren z. B. für die Erkundung von (See-) Reisewegen äußerst bedeutsam. Auf Messungen basierende Karten waren ein unerlässliches Hilfsmittel für solche Unternehmungen und daher hochgeschätzt. Ferner war und ist beispielsweise die Festlegung von Grenzen sowie die Bestimmung von Grundbesitz eine zentrale Aufgabe der Geodäsie. Auch große Bauprojekte, seien es Straßen, Eisenbahnlinien, Kanäle, große Brücken oder Tunnel, kommen ohne eine genaue Vermessung nicht aus.

Wichtige Veränderungen für die Disziplin brachten im 20. Jh. die Möglichkeiten mit sich, die Erde aus der Ferne zu erkunden – zunächst durch Luftaufnahmen, später durch Satelliten. Auch die Entwicklung des Computers hat die Geodäsie deutlich beeinflusst. Aufgrund der Fülle der so gesammelten Daten von einzelnen Orten auf der Erdoberfläche wird heute vielfach der Begriff "Geoinformationssystem" (GIS) verwendet: Raumbezogene Daten werden im Computer erfasst, bearbeitet, gespeichert, reorganisiert und dem jeweiligen Gebrauchszweck entsprechend präsentiert.

Die Ausstellung ist zunächst in zwei Hauptteile gegliedert. Im ersten Abschnitt werden grundlegende Messmethoden und -instrumente vorgestellt. Ausgangspunkt ist die Erläuterung der Messung von Längen, Winkeln und Höhen. Im Anschluss wird die (Luft-)Bildmessung (Fotogrammetrie) vorgestellt sowie ein Ausblick auf die Positionsbestimmung mit GPS gegeben.

Die genaue Bestimmung der Figur der Erde (Erdmessung). Die Landesvermessung, also die Vermessung eines großen Gebietes. Die Erfassung der Geländeform, samt Bewuchs, Gewässer und Verkehrswege (Topographie). Die Bestimmung von Grundstücken und ihrer Grenzen (Katastervermessung). Vermessungsarbeiten als Grundlage für die Errichtung von Bauwerken (Ingenieurvermessung). Abschließend wird eine kurze Einführung in die Grundlagen der Kartografie gegeben und somit der Frage nachgegangen, wie eine Karte entsteht.

Apians neue Form der Darstellung ersetzte die bis dahin üblichen Reisewegbeschreibungen (Itinerarien). Diese hatten sich an den für eine Reise wichtigen Informationen wie Straßen oder Möglichkeiten der Übernachtung bzw. des Pferdewechsels orientiert und anstelle der geografischen Entfernung meist die Zeitdauer für einen Reiseabschnitt in den Vordergrund gestellt. Bei Apian tritt hingegen der "geografische Raum" in Erscheinung.

Die Ausstellung eröffnet mit einer Gegenüberstellung zweier Karten Bayerns: Auf der einen Seite stehen Philipp Apians (1531– 1589) "Bairische Landtafeln" aus dem Jahr 1568, auf der anderen eine moderne Kartendarstellung des heutigen Bayern. Apians Karte markiert den Beginn einer neuen Form der Landesvermessung in der frühen Neuzeit. Der geografische Raum wurde messend erfasst und in Form einer Karte präsentiert. Apians Karte blieb lange Zeit die beste verfügbare Gesamtdarstellung im bayerischen Raum. Erst als aufgrund militärischer Erfordernisse und im Zusammenhang mit der Entwicklung der Nationalstaaten das neu formierte Land Bayern zu Beginn des 19. Jh. umfassend vermessen wurde, entstand ein deutlich verbessertes Kartenwerk. Hierbei wurde der Anspruch einer "exakten" und "wissenschaftlichen" Vermessung erhoben.

Der Theodolit zur Winkelmessung in der Ebene wie auch in der Höhe kann seit dem späten 18. Jh. als Standardinstrument der Geodäsie angesehen werden. Sein Gebrauch setzte allerdings Kenntnisse der Mathematik voraus, die vielen Landvermessern fehlten. Diese verwendeten oft noch einen Messtisch, mit dem sie die Karte unmittelbar durch Zeichnung im Feld konstruierten. Der Theodolit galt demgegenüber als Ausweis wissenschaftlicher Präzision.

Exemplarisch werden einige Instrumente aus der umfangreichen Sammlung des Museums vorgestellt, die die wichtigsten Messaufgaben illustrieren: Die Bestimmung von Entfernungen, Winkeln und Höhen im Gelände. Die Entwicklung der Messinstrumente wird auf diese Weise skizziert, zugleich werden die grundlegenden Techniken erläutert.

Um Luftbildaufnahmen umfassend auswerten zu können, bedarf es einiger technischer Anstrengung, da die sich überlappenden Einzelaufnahmen in eine präzise Beziehung zueinander gesetzt werden müssen.

Die Bildmessung wird aufgrund ihrer großen Bedeutung für die Geodäsie in einem eigenständigen Bereich erläutert. Photogrammetrische Aufnahmen können sowohl von einem Standpunkt auf der Erde (terrestrische Photogrammetrie) als auch aus der Luft (Aerophotogrammetrie) gemacht werden. Die terrestrische Photogrammetrie spielt insbesondere für Ingenieursvermessungen und im Hochgebirge eine Rolle. Luftbildaufnahmen sind eine wichtige Grundlage für vielseitig verwertbare Geländevermessungen. Daran anknüpfend geht die Aus stellung kurz auf die Satellitengeodäsie ein.

Als eines der zentralen Aufgabengebiete der Geodäsie wird die Erdmessung erläutert, d. h. die Bestimmung der genauen Figur der Erde. Dazu gehört die Messung der lokalen Schwerkraft (Gravimetrie). Die Grundlage für alle weiteren Vermessungsaufgaben stellt der Aufbau von Festpunktfeldern als Netzwerk ausgewählter, genau vermessener und markierter Punkte im Gelände dar. Es folgen die Topographie als Beschreibung der Bodenformen, Gewässer, Siedlungen, Verkehrswege und anderer Gegebenheiten der Erdoberfläche und die Katastervermessung zur amtlichen Festlegung von Grundstücksgrenzen. Ein großes Modell vom Bau des 8 km langen Storebaelt-Tunnels unter der Ostsee zeigt die Bedeutung der modernen Ingenieursvermessung.

Vermessungsarbeiten führen zu Karten. Karten der antiken Welt und des Mittelalters sowie eine Reihe von Globen aus dem 15. bis 17. Jh. deuten exemplarisch den engen Zusammenhang zwischen Weltbild und Darstellung von Welt an. Bei der Kartenherstellung sind die Fragen der Auswahl und der Darstellungsform entscheidend: Was soll abgebildet werden und wie kann dies durch geeignete Zeichentechniken umgesetzt werden? Außerdem wird der Druck einer Karte vorgestellt.