Höhe über dem Meeresspiegel

Grundidee und Höhenbezug

Die Höhe über dem Meeresspiegel, auch See- oder Meereshöhe, ist der lotrechte Abstand eines Punktes von einem festgelegten Meeresniveau. Dieses Niveau ist das Nullniveau geodätischer Höhenangaben: Es kann aus Messungen an Küstenpegelstationen als mittlerer Meeresspiegel bestimmt oder per Definition festgelegt werden. Ist der Nullpunkt einmal festgelegt, hängt eine Höhenangabe grundsätzlich nicht mehr von den tatsächlichen Schwankungen des Meeresspiegels ab.

Länder verwenden jedoch unterschiedliche Bezugshöhen und Höhendefinitionen. Eine Höhendefinition ist die geodätische Methode, mit der Höhen berechnet werden. Deshalb bedeutet die gleiche Angabe „Meter über Meer“ nicht automatisch in allen Ländern genau dieselbe Höhe. In Deutschland ist eine Version des Normalhöhennull die amtliche Bezugshöhe.

Entstehung und Vermessungsnetze

Bezugsflächen werden mithilfe der Geodäsie, also der Wissenschaft von der Vermessung der Erde, genau festgelegt. Manche Systeme gelten nur regional, etwa Helgoland Null. Wiener Null leitet sich dagegen von Flusspegeln ab. Im 18. und 19. Jahrhundert wurde eine festgelegte Höhendefinition meist auf das gesamte Staatsgebiet ausgedehnt.

Als Nullpunkt der Landesvermessung diente häufig der festgelegte Mittelwert eines Küstenpegels oder ein Datumspunkt im Landesinneren. Von diesem Ausgangspunkt aus werden amtliche Höhenfestpunkte (HFP) durch ein Nivellement, also ein Netz genauer Höhenmessungen, im ganzen Land verbunden und höhenmäßig bestimmt. Beispiele für historische Pegelbezüge sind der seit 1684 festgelegte Amsterdamer Pegel, der Kronstädter Pegel als Mittelwert der Jahre 1825 bis 1839, die Pegel am Molo Sartorio von 1875 und 1900 sowie der Pegel Marseille als Mittelwert der Jahre 1884 bis 1896. Beispiele für Punkte im Landesinneren sind der ehemalige deutsche Normalhöhenpunkt 1879 in Berlin und der Repère Pierre du Niton im Hafen von Genf.

Internationale Vereinheitlichung wird unter anderem mit dem Europäischen Höhenreferenzsystem und dem United European Levelling Net (UELN) angestrebt. Das weltweit gültige International Height Reference System (IHRS) befindet sich seit 2015 im Aufbau.

Amtliche Systeme und ihre Unterschiede

Die Unterschiede Δ zwischen amtlichen Höhensystemen betragen meist wenige Zentimeter bis einige Dezimeter, in Extremfällen aber Meter. Eine Umrechnung mit einem einzigen konstanten Wert ist nur sehr ungenau, nämlich mit einer Ungenauigkeit von mehr als 1 dm. Der Korrekturwert hängt von der Lage im Höhennetz ab; bei unterschiedlichen Höhendefinitionen hängt er außerdem von der Höhe ab. Besonders deutlich wirkt sich dies im Hochgebirge aus.

Deutschland verwendet im Deutschen Haupthöhennetz 2016 (DHHN2016) Normalhöhen: „Meter über Normalhöhennull (NHN) im DHHN2016“. Der Bezug erfolgt über Amsterdam und 72 über Deutschland verteilte Punkte mit Höhen im DHHN92; gegenüber DHHN2016 beträgt Δ ±0 cm. Das frühere deutsche Ur-Nivellement verwendete „Meter über Normalnull (NN)“, normal-orthometrische Höhen und den Amsterdamer Pegel; die Abweichung kann bis zu −59 cm betragen.

Andere Beispiele zeigen die Vielfalt: Die Niederlande verwenden NAP mit dem Amsterdamer Pegel und nivellierten Höhen ohne Berücksichtigung des Erdschwerefeldes. Österreich nutzt „Meter über Adria“ mit Triest 1875 und normal-orthometrischen Höhen; Δ beträgt −33 cm. Die Schweiz verwendet LN02, den Pegel Marseille und den Repère Pierre du Niton; Δ beträgt −24 cm. Polen verwendet Kronstadt 1986 und Normalhöhen mit Δ +16 cm. Belgien bezieht m O.P. auf den niedrigsten, nicht den mittleren Wasserstand im Hafen Ostende; Δ beträgt −233 cm. Viele nord- und osteuropäische Systeme sind über Amsterdam oder Kronstadt angeschlossen, während etwa Frankreich Marseille, Spanien Alicante und Portugal Cascais als Pegelorte verwenden.

GPS und Karten

Das Global Positioning System (GPS) bestimmt ellipsoidische Höhen über dem Referenzellipsoid des World Geodetic Systems WGS84. Ein Referenzellipsoid ist ein mathematisches Modell der Erdform. GPS-Höhen liegen in Deutschland 36 m in Vorpommern bis 50 m im Schwarzwald und in den Alpen über Angaben nach Normalhöhennull. Handempfänger rechnen diese Werte meist mithilfe eines Geoidmodells in lokale Höhenwerte um. Professionelle GPS-Geräte ermöglichen eine sehr genaue Höhenbestimmung. Für die Umrechnung von WGS84-Höhen in den aktuellen deutschen Höhenreferenzrahmen DHHN2016 ist das Quasigeoidmodell GCG2016 erforderlich.

Topografische Karten stellen Geländehöhen durch Höhenpunkte oder Koten, Höhenlinien und farbige Höhenschichten dar. Bei Orten wird oft ein repräsentativer Punkt im Zentrum gewählt, zum Beispiel Marktplatz, Rathaus, Bahnhof oder Kirche. Bei Gewässern ist normalerweise der mittlere Wasserstand angegeben. Höhenpunkte liegen häufig an gut wiederauffindbaren Stellen wie Wegekreuzungen, Wegeknicken, trigonometrischen Punkten oder Gipfelkreuzen. Sie müssen nicht den höchsten oder tiefsten Geländepunkt markieren. Das verwendete Höhensystem sollte am Kartenrand stehen.

Seefahrt und Luftfahrt

In der Seefahrt und auf Seekarten gilt das Seekartennull (SKN), auch Kartennull. In Tidengewässern bezieht es sich auf Lowest Astronomical Tide (LAT), in tidenfreien Gewässern auf den Mittleren Wasserstand (MW). Meereshöhen werden bezogen auf SKN als Wassertiefe angegeben: seewärts der Linie des Seekartennulls sind sie negative Höhen. Im Watt zwischen SKN und Küstenlinie werden positive Höhen ebenfalls auf SKN bezogen. Landwärts der Küstenlinie beziehen sich Höhen meist auf die jeweilige nationale Bezugshöhe, in Deutschland auf „Höhen über Normalhöhen-Null (NHN) im DHHN2016“.

In der Luftfahrt heißt Höhe über dem mittleren Meeresspiegel (Above) Mean Sea Level, abgekürzt (A)MSL. Sie wird unter anderem für Flughöhen und Hindernishöhen verwendet. MSL ist über das EGM-96-Geoid definiert, das auch in WGS 84 verwendet wird. Reicht dessen Genauigkeit in einem Gebiet nicht aus, dürfen regionale, nationale oder lokale Geoidmodelle verwendet werden; diese werden im jeweiligen Luftfahrthandbuch bekanntgegeben.

Bei grenzüberschreitenden Bauwerken sind unterschiedliche Höhensysteme besonders wichtig. Bei der Hochrheinbrücke wurde 2003 die berechnete Differenz von 27 cm zwar grundsätzlich berücksichtigt, durch einen Vorzeichenfehler aber auf 54 cm verdoppelt.