Internationales Höhenreferenzsystem

Das Internationale Höhenreferenzsystem (IHRS) definiert ein globales Bezugsniveau für Höhen und ist damit das Gegenstück zum terrestrischen Referenzsystemen für Positionsangaben im dreidimensionalen Raum (ITRS). Es wurde im Juli 2015 per Resolution durch die Internationale Assoziation für Geodäsie (IAG) beschlossen.

Das IHRS soll durch einen Internationalen Höhenreferenzrahmen (IHRF), d. h. durch Referenzpunkte mit exakt bestimmter Position X und Potentialwert, realisiert werden. Die Arbeiten hierzu werden im Rahmen von GGOS international koordiniert.

Sanchez et al. 2021, https://ggos.org/about/org/fa/unified-height-system/wg/ihrs-realization/

Klassische Höhenmessungen mittels Nivellement werden durch das unregelmäßig geformte Schwerefeld der Erde beeinflusst. In der Geodäsie arbeitet man daher bei der Auswertung von Höhennetzen zunächst mit Potentialwerten bzw. -unterschieden (vereinfacht: „vertikaler Weg mal Schwerebeschleunigung“), bevor diese für den Nutzer in eine metrische Höhenangabe umgewandelt werden. Diese sogenannten physikalischen Höhen beziehen sich dann auf ein festgelegtes Höhendatum, üblicherweise den mittleren Meeresspiegel an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit. Jedem Höhenniveau ist ein Schwerepotentialwert zugeordnet.

Der reale Ozean folgt jedoch nicht der idealen Gleichgewichtsfigur des Erdschwerefelds, dem Geoid. Der Meeresspiegel weicht an jedem Ort der Erde auch im langzeitigen Mittel vom globalen mittleren Meeresspiegel ab. Das hat zur Folge, dass sich je nach Bezugspegel das Nullniveau der Höhen von Land zu Land – weltweit, aber auch innerhalb Europas – unterscheidet. Global können die Niveauunterschiede Beträge von einem Meter und mehr ausmachen. In Europa kommen unter anderem die Höhenniveaus der Nordsee (z. B. Amsterdam), der Ostsee (z. B. Kronstadt), dem Mittelmeer (u. a. Marseille und Triest) sowie des Schwarzen Meers (z. B. Constanta) zur Anwendung.

Aus den Beobachtungen der bekannten Schwerefeldsatellitenmissionen CHAMP, GRACE und GOCE konnten in den letzten Jahrzehnten immer bessere globale Schwerefeldmodelle abgeleitet werden. Zugleich erlauben Radaraltimetersatelliten die dreidimensionale Kartierung der Ozeanoberfläche mit Zentimetergenauigkeit. Durch Kombination dieser Daten war es möglich, das mittlere Schwerepotential über die gesamte Ozeanoberfläche exakt zu berechnen und als Konvention für das IHRS einzuführen. Die physikalischen Konstanten der geodätischen Systeme GRS80 und WGS84 definieren aber jeweils andere Potentialwerte, daher unterscheiden sich die Nullniveaus von IHRS, GRS80 und WGS84 um mehrere Dezimeter. Dies muss bei der Arbeit mit globalen Schwerefeldmodellen berücksichtigt werden. Gleiches gilt natürlich sinngemäß auch für die nationalen bzw. europäischen Höhenbezugsrahmen (siehe EVRS) und Geoidmodelle.