Automatisierte Bestimmung der geographischen Nordrichtung mittels bildgestützter Auswertung eines bandgehängten Kreisels

Zur Bestimmung der geographischen Nordrichtung wird am Institut für Markscheidewesen und Geodäsie der bandgehängte Kreisel ”Gyromax AK-2Mëingesetzt. Die Ableitung der Nordrichtung aus den manuell gemessenen Schwingungsmittellagen des Kreisels erfordert die aufwendige, mit mechanischen Eingriffen in das Kreiselinstrument verbundene Bestimmung von Kalibrierkonstanten. Hier leiten wir aus einer eingehenden mathematischen Beschreibung des Kreisels ein objektives, auf computergestützter Bildauswertung der Kreiselanzeige basierendes Verfahren ab. Dieses automatisiert die Kreiselmessungen und leitet alle zur Bestimmung der Nordrichtung nötigen Kalibrierkonstanten direkt aus Beobachtungen der Kreiselschwingung ab. Wir erreichen eine verbesserte Genauigkeit einer Weisung von 1.4 · 10^−3 gon und eine exzellente Übereinstimmung in den Kalibrierkonstanten.

To determine the geographic north direction, the tape-suspended gyroscope ”Gyromax AK-2Mïs used at the Institute of Mine Surveying and Geodesy. Deriving the north direction from manually measured oscillation mean positions of the gyroscope requires an elaborate process involving mechanical interventions in the gyroscope instrument to determine calibration constants. Here, we develop an objective method based on a detailed mathematical description of the gyroscope, utilizing computer-assisted image analysis of the gyroscope display. This method automates the gyroscope measurements and derives all calibration constants necessary for determining the north direction directly from obser- vations of the gyroscope oscillations. We achieve an improved accuracy of a deviation of 1.4 · 10^−3 gon and an excellent consistency in the calibration constants.