Im geschichtlichen Überblick scheint der Gedanke eines einheitlichen Höhenbezuges in Abhängigkeit von natürlichen Ereignissen getragen zu sein, vor denen der Mensch sich zum einen schützen wollte oder zum anderen seinen Nutzen hieraus ziehen wollte.
Bereits im alten Ägypten wurde als Höhenbezugspunkt ein Pegel zur Vorhersage und Abschätzung der jährlichen „Nilschwemme“ an der südlichen Landesgrenze in der Nähe des heutigen Assuan angelegt, wo der Nil dann seinen Weg nach Norden durch das „Alte Reich“ nahm. Beim Bau der römischen Wasserleitungen war das Verfahren einer Höhendifferenzmessung von besonderer Bedeutung um zwischen Quelle und der zu versorgenden Stadt ein stetiges Gefälle sicherzustellen. Im 18. Jahrhundert veranlassten Küstenstädte an Nord- und Ostsee systematische Aufzeichnungen der Wasserstände von Ebbe und Flut und leiteten daraus einen definierten Mittelwasserstand als Höhenbezugspunkt für die rechtzeitige Erkennung außergewöhnlicher Flutereignisse und für den Deichbau zum Schutz der Bevölkerung ab.
So veranlasste auch der Senat der Stadt Hamburg im Jahre 1787 auf Vorschlag von Johann Theodor Reinke (1749-1825) die Einrichtung eines Flutmessers am Niederbaum. Hier wurden an einem Lattenpegel erstmals systematisch die Wasserstände der Elbe über 15 Monate beobachtet. Mit den draus abgeleiteten Erkenntnissen zum Tidenhub und zum zeitlichen Verhalten wurden erste Tidenkalender abgeleitet und Dank des Wissens über den Mittelwasserstand konnte vor herannahenden außergewöhnlichen Flutereignissen rechtzeitig durch Böllerschüsse gewarnt werden. Wie sich nach der Einrichtung weiterer Flutmesser im Stadtgebiet herausstellte, zeigten die Pegel zur gleichen Zeit unterschiedliche Wasserstände der Elbe. Als Reaktion darauf und zur Vermeidung von Missverständnissen wurde im Jahre 1841 eine Kerbe in die Futtermauer der Elbhöhe am Hafenthor 26 Fuß über Pegelnull als Kontrollmarke und Höhenanschlusspunkt eingehauen. Über diese Marke wurde ein einheitlicher Höhenbezug für die Stadt realisiert, der später die Bezeichnung „Alt-Hamburger-Null“ erhielt. Mit der Einführung des Meters wurde im Jahre 1872 das Pegelnull zur Vermeidung negativer Ablesungen um 10 Fuß (2,866 m) gesenkt. Dieser Höhenbezug erhielt dann die Bezeichnung „Neu-Hamburger-Null“. (Quelle: GV aktuell, Sonderheft 2011)
Die Annahme eines als gleich angenommenen mittleren Meeresspiegels der Nord- und Ostsee wurde bereits zur Mitte des 19. Jahrhunderts im Zuge präzisier Nivellements zwischen den Küstenstädten widerlegt. Einen Eindruck hierüber gibt eine Auswahl an Hafenpegeln deren Differenz zur NN-Höhe im Zuge der Preußischen Landesaufnahme 1878 ermittelten wurden.
Wilhelmshaven -0,420 m; Cuxhaven -0,219 m; Eckernförde -0,344 m;
Kiel -0,236 m; Travemünde -0,203 m; Neufahrwasser +0,011 m
Im Jahre 1879 wurde die Bezugsdefinition des Pegels in Amsterdam (NN-Höhenbezug, Normaal Amsterdams Peil (NAP)) erst für Preußen dann für ganz Deutschland als Bezugspunkt festgelegt.
Zwischen 1868 bis 1894 entstand in allen Ländern des preußischen Staates ein Netz von Höhenfestpunkten, die sich auf die neue Festlegung des Pegels in Amsterdam Normalhöhenpunkt (NHP bezogen. Im Zuge der präzisen Nivellements wurde 1876/79 der Höhenbezug des NAP zur Neuen Berliner Sternwarte zwischen heutiger Besselstraße, Enckestraße und Markgrafenstraße übertragen und der Höhenbezugspunkt für Preußen mit 37,000 m als Normalhöhenpunkt (NHP 1879) festgelegt. Für den noch heute bedeutsamen Höhenbezugspunkt an der Neuen Alexander Kirche in Wallenhorst wurde im Zuge dieses Präzisionsnivellements ebenfalls eine NN-Höhe festgelegt.
Die früheren Höhenangaben der Preußischen Landesaufnahme, die sich auf den Pegel zu Neufahrwasser (Stadtteil von Danzig) bezogen, wurden in NN-Höhen durch Abzug von -3,513 m umgewandelt. Die alten Höhen in Schleswig-Holstein, die sich auf den Flutmesser in Hamburg bezogen wurden ebenfalls durch Abzug von -3,538 m in NN-Höhen umgerechnet.
Später erhielten die NN-Höhen der Preußischen Landesaufnahme, für die noch keine Schwerereduktionen berechnet waren, die Bezeichnung „NN-Höhen im alten System“.
Mit dem Abbruch der Berliner Sternwarte wurde 1912 ein neuer Normalhöhenpunkt (NHP 1912) ca. 40 km weiter östlich bei Hoppegarten, unter Beibehaltung des Höhenbezuges, festgelegt. In Folge wurde das gesamte Nivellementnetz unter Berücksichtigung der normalorthometrischen Reduktion berechnet. Diese Höhen wurden als „NN-Höhen im Neuen System“ bezeichnet (Quelle: Deutsches Schifffahrtsarchiv 21, 1998, Seite 379-392, Historische Pegel und Bezugshöhen in Europa, Manfred Spata).
(siehe auch: „Deutsches Haupthöhennetz 1990 (DHHN90)“ und Tabelle „Höhensysteme in Schleswig-Holstein im Überblick“).
Mit Beginn der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts dient der einheitliche Höhenbezug u.a. dem überregionalen Bau von Eisenbahnlinien und Wasserstraßen. In der Gegenwart ist ein hochpräziser amtlicher Höhenbezug zur Beobachtung und Analyse der Veränderungen der Meeresspiegel im Zuge des Klimawandels, für den Ausbau des Küstenschutzes oder auch für den Bau von grenzüberschreitenden Großprojekten wie dem Ausbau der Hochgeschwindigkeitstrassen im Bahnverkehr eine unverzichtbare Grundlage.
Mit diesem Exkurs soll auch die besondere Thematik der Unterschiedlichkeit von Höhenbezügen aufgezeigt werden. Zur Arbeit mit historischen und aktuellen amtlichen Höhenangaben, steht vor einem Gebrauch stets die dringende Empfehlung sich von der Übereinstimmung der Höhenbezugssysteme dieser Höhenangaben zu vergewissern und bei erforderlichen Umrechnungen das Vorzeichen der Höhendifferenz in richtiger Weise anzubringen. Wie immer wieder Nachrichten aus dem Bauwesen zeigen, hat diese Thematik nach wie vor nicht an Aktualität verloren.
Auf europäischer Ebene unterscheiden sich die amtlichen Höhenbezugssysteme und weisen zueinander Höhendifferenzen von teilweise mehreren Dezimetern auf. Die Ursache hierfür liegt vor allem in der Entscheidung des jeweiligen Landes über die verwendete geodätische Definition der Bezugsfläche für das Höhenbezugssystem sowie der Korrekturwerte, die an die jeweiligen Messergebnisse angebracht werden.
Im Sinne eines europäischen Höhenreferenzsystems werden die Ergebnisse der Höhenmessungen aus 26 Staaten unter Beteiligung des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (BKG) zentral ausgewertet und im „European Vertical Referenzsystem (EVRF2019--European Vertical Referenzsystem)“ zur Verfügung gestellt (BKG - Europäisches Höhenreferenzsystem (bund.de)).
Mit dem DHHN2016 ist für den geodätischen Raumbezug ein Höhenbezugssystem geschaffen worden, in welchem deutschlandweit die Höhenfestpunkte der 1. Ordnung sowie in Schleswig-Holstein die Höhenfestpunkte der 2. Ordnung des Nordseeküstennivellements erstmals zusammen in einem Guss vermessen und/oder berechnet worden sind. Die umfangreichen Vermessungen (Nivellements) hierzu fanden in den Jahren 2006–2012 statt. In die Nivellements wurden deutschlandweit auch rund 250 Geodätische Grundnetzpunkte eingeschlossen, womit an diesen Punkten alle Elemente des Raumbezugs (Lage, Höhe, Schwere) in höchster Genauigkeit vorliegen.
Der Bezug des DHHN2016 zu den Höhensystemen der angrenzenden europäischen Staaten wird durch Verbindungsnivellements hergestellt.
Im DHHN2016 werden Normalhöhen nach der Theorie von Molodensky, unter Verwendung der Parameter des Geodätischen Referenzsystems 1980 (GRS80) und der Punktkoordinaten im ETRS89, berechnet.
Höhenbezugsfläche für die Normalhöhen im System DHHN2016 ist die Normalhöhennull-(NHN-)Fläche. Bezugsfläche der Höhen ist das AdV-Quasigeoidmodell, das mit Parametern des GRS80-Ellipsoides berechnet ist und durch den Nullpunkt des Pegels Amsterdam (NAP) verläuft.
Besonders Merkmal dieser Normalhöhen ist die Korrektur der gemessenen Höhenunterschiede unter Verwendung gemessener Schwerewerte. Damit wird der Effekt der unterschiedlichen Massenverteilung in der Erde, auf Grund dessen die Lotrichtung an jedem Ort unterschiedlich ist, an den Vermessungsergebnissen berücksichtigt.
Das DHHN2016 ist auf den Höhen der vorweg definierten Datumspunkte im DHHN92 zwangsfrei vermittelnd gelagert. Die vertikale Verschiebung des Höhenhorizontes zeigt in Schleswig-Holstein eine Differenz von -3 cm im Süden bis +2 cm im Norden.
Das DHHN90 besteht aus zwei Netzblöcken
Das DHHN85 ist hervorgegangen aus den Wiederholungs- und Erneuerungsnivellements 1980-1985 im Deutschen Haupthöhennetz 1912 (DHHN12), die in den alten Bundesländern durchgeführt wurden. Die Höhen des DHHN85 werden als Höhen über Normalnull (NN) im System des DHHN85 bezeichnet. Sie sind im internationalen Meter angegeben und enthalten die Normalorthometrische Reduktion (NOR), für deren Berechnung Normalschwerewerte benutzt werden. Als Anschlusspunkt für die zwangsfreie Ausgleichung des DHHN85 hat die Unterirdische Festlegung (UF) Wallenhorst gedient mit der Höhe, die im Jahre 1928 bei der Einrechnung in den Netzteil II des DHHN12 ermittelt wurde.
Das DHHN12 ist zwischen 1912 und 1956 in acht getrennt bearbeiteten Netzteilen entstanden. Die Höhenberechnung im DHHN12 erfolgte, ausgehend vom Normalhöhenpunkt von 1879 (NHP 1879) an der Neuen Berliner Sternwarte, unter Zwangsanschluss an die jeweils schon fertiggestellten Netzteile. Die Höhen im DHHN12 enthalten die NOR und werden auch als Höhen über NN im Neuen System bezeichnet. Die Höhe des NHP 1879 wurde im Jahre 1879 zu 37.000 m über Normalnull (NN festgelegt, welche vom mittleren Wasserstand am Pegel von Amsterdam durch Feinnivellement abgeleitet worden war. Bei der Bearbeitung des Netzteils I wurde ein neuer Normalhöhenpunkt (NHP 1912) festgelegt. Die Höhenbezugsfläche NN blieb hierdurch unberührt. Das Neue System (DHHN12) wurde in Schleswig-Holstein 1927 als amtliches Bezugssystem eingeführt.
Vor den Höhen über NN im Neuen System (DHHN12) waren Höhen über NN im Alten System gebräuchlich. Diese Höhen im Alten System enthielten keine Nivellementreduktion und waren unmittelbar am NHP 1879 angeschlossen.
Die Höhenbezugsfläche Normalnull ist keine Niveaufläche im Erdschwerefeld. Sie liegt jedoch sehr nahe der Niveaufläche durch das Mittelwasser am Pegel Amsterdam. Die NN-Fläche selbst kann nur punktweise bestimmt werden durch Abtrag von NN-Höhen eines Höhensystems nach unten.
Das Staatliche Nivellementnetz 1. Ordnung (SNN 1.O.), Ausgleichung 1976 (SNN76), ist hervorgegangen aus Wiederholungsnivellements der Jahre 1974 bis 1976. Als einzige Höhe wurde in der Ausgleichung 1976 die Höhe des NHP1912 angehalten, die dieser im Jahre 1956 bei der Ausgleichung der Erstmessung des SNN 1.O. erhalten hatte.
Die Höhen des SNN 1.O., Ausgleichung 1976, (SNN76), werden als Höhen über Höhennull (HN) im System der Normalhöhen 1976 (HN76) bezeichnet. Sie enthalten die Normalhöhenreduktion (NR), für deren Berechnung an der Erdoberfläche gemessene Schwerewerte verwendet werden.
Die Erstmessung des SNN 1.O. wurde in den Jahren 1954 bis 1956 (SNN56 1956) im Rahmen des Einheitlichen Präzisionsnivellementes Osteuropäischer Länder ausgeführt.
Als einziger Höhenbezugspunkt für die Netzausgleichung wurde der Pegel bei Kronstadt, bei Sankt Petersburg, angehalten.
Die hieraus hervorgegangenen Höhen werden als Höhen über HN im System der Normalhöhen 1956 (HN56) bezeichnet.
Die Normalhöhen des SNN entsprechen im Rahmen der Genauigkeit der Netzausbreitung Höhen über dem Quasigeoid, das durch den Nullpunkt des Pegels Kronstadt verläuft.
Das DHHN92 besteht im Wesentlichen aus den Messelementen des Haupthöhennetzes 1985 der Bundesrepublik Deutschland (DHHN85) und des Staatlichen Nivellementnetzes 1. Ordnung (SNN76), sowie den Verbindungslinien zwischen diesen beiden Netzen.
Die Ausgleichung des DHHN92 erfolgte zwangsfrei in geopotentiellen Koten. Es erhielt sein Niveau durch den Anschluss an die geopotentielle Kote des Knotenpunktes Wallenhorst, die dieser im Europäischen Nivellementnetz REUN86--Réseau Européen Unifié de Nivellement 1986 erhalten hat. Dadurch ist das DHHN92 an den Nullpunkt des Pegels Amsterdam angeschlossen.
Für die Punkte des DHHN92 werden Normalhöhen nach der Theorie von Molodensky berechnet. Hierbei werden die Parameter des Geodätischen Referenzsystems 1980 (GRS80) und Punktkoordinaten im ETRS89 verwendet. Bezugsfläche der Höhen im System des DHHN92 ist das Quasigeoid, das mit CRS--Coordinate Reference System-Konstanten berechnet ist und durch den Nullpunkt des Amsterdamer Pegels verläuft.
