print preview Zurück zur Übersicht Startseite

Der Theodolit. Ein High-Tech-Instrument auf Alpengipfeln

Der Theodolit war ein Schlüsselinstrument bei der Erstellung topografischer Karten. Das schwere, sperrige und komplexe Instrument verlangte Trägern und Ingenieuren einiges ab, brachte sie aber auch an einsame Orte von atemberaubender landschaftlicher Schönheit. Doch was tat ein Theodolit eigentlich genau?

06.07.2020 | frf

Das Gemälde zeigt vier Personen, die sich um ein Lagerfeuer in gebirgigem Gelände gesellen. Im Hintergrund stehen zwei Männer hinter einem Theodolit im Nebel.
Raphael Ritz: Ingenieure im Gebirge, 1870 (Kunsthaus Zürich, Legat des Malers Rudolf Holzhalb, 1886 / "Sandstein", Wikimedia).

Im Jahr 1870 schuf der Walliser Maler Raphael Ritz ein stimmungsvolles Gemälde. Es zeigt sechs Personen in einer nebligen Felslandschaft, die unterschiedlichen Tätigkeiten nachgehen. Eine Gruppe von Männern schart sich um ein Lagerfeuer, um eine Mahlzeit und sich selbst zu wärmen. Im Hintergrund stehen zwei schattenhafte Gestalten an einem Instrument, das auf den ersten Blick wie ein Fernrohr auf einem Stativ aussieht. Sie beobachten das Wetter und warten auf klare Sicht – die Ingenieure im Gebirge, wie Ritz’ Werk heisst, möchten die Schweizer Bergwelt vermessen.

Das Instrument ist ein sogenannter Theodolit, der das Messen von horizontalen und vertikalen Winkeln ermöglicht. Obwohl er im Gemälde beinahe mit dem Wolkenmeer verschmilzt, ist er der eigentliche Protagonist: Ohne den Theodoliten wären die sechs Männer nicht an diesem Ort; ihre Wanderschaft durch die Bergwelt ist von den Anforderungen dieses Instruments bestimmt.

Aufgabe und Funktionsweise des Theodolits

Theodolite waren Schlüsselinstrumente bei der Erstellung topografischer Karten, und auch bei Bauvorhaben kamen sie zum Einsatz. Besonders prominent war dies beim Bau des Gotthardtunnels der Fall (1872-1882), wo die Messinstrumente zum erfolgreichen Durchstich beitrugen. Doch was tat ein Theodolit eigentlich genau?

Das Prinzip des Theodolits ist abstrakt, zugleich aber von einer faszinierenden Schlichtheit gekennzeichnet. Es orientiert sich an den Gesetzen der Dreiecksrechnung (Trigonometrie). Sind die Seitenlänge und zwei Winkel eines Dreiecks bekannt, lassen sich die zwei verbleibenden Seitenlängen und der dritte Winkel exakt bestimmen. Dank dem Theodoliten war dies nicht nur im warmen Büro auf Papier möglich, sondern auch im offenen Gelände.

In einer idealtypischen Triangulation vermassen Ingenieure und ihre Helfer zunächst eine imaginäre Strecke (Basislinie) in ebenem Feld mit bestmöglicher Genauigkeit. So waren eine Seitenlänge und zwei Eckpunkte eines unsichtbaren Dreiecks genau bekannt. In der Schweiz waren die Basismessungen im Grossen Moos und im Sihlfeld (beide 1834) von grösster Bedeutung.

Anschliessend an die Basismessung kam der Theodolit zum Einsatz. Lotrecht über einem der beiden Endpunkte der Basislinie aufgestellt, richteten die Ingenieure das Zielfernrohr des Instruments auf den Punkt, den sie als dritte Ecke des Dreiecks ausgewählt hatten. Dieser Punkt sollte gut sichtbar, aber auch nicht zu nah gelegen sein. Aus diesem Grund wurden oft Berggipfel, Kirchturmspitzen oder andere markante Landschaftselemente als Zielpunkte gewählt.

An der Kreisscheibe des Theodolits lasen die Ingenieure die beiden Richtungswinkel ab, die den dritten Eckpunkt mit den beiden Endpunkten der Basislinie verbanden. Ein Dreieck mit vollständig bekannten Seitenlängen und Winkeln war nun unsichtbar in die Landschaft eingelassen.

Die Seiten und Ecken eines Dreiecks liessen sich als Ausgangspunkt für die Vermessung weiterer Dreiecke verwenden. Dreieck reihte sich so an Dreieck, wodurch Regionen, Länder und sogar Kontinente mit einem Netz von Punkten bekannter Lage überzogen wurden.

Anzumerken ist, dass historische Triangulationen meist vom hier geschilderten idealtypischen Ablauf abwichen. Oft wurden Winkel zwischen landschaftlich markanten Punkten bestimmt, ohne zunächst eine Basislinie auszumessen. Stattdessen griffen die Geodäten auf ältere, bereits bekannte Basislinien zurück oder schlossen an Dreiecksseiten ausländischer Netze an.

Eine Karte zeigt die Schweiz, die mit einem grobmaschigen Dreiecksnetz überspannt ist.
Die Triangulation primordiale (1837)

In hohen Lagen

Die Eckpunkte der Vermessungstriangel waren oft auf Berggipfeln an abgelegenen Orten und in grossen Höhen gelegen. Entsprechend entbehrungsreich war die Wanderschaft, die mit der Winkelmessung einherging – Ritz’ Gemälde legte Zeugnis davon ab.

Da ein Theodolit mit Zubehör mehrere hundert Kilogramm wiegen konnten, musste er für den Transport auseinandergebaut und am Verwendungsort wieder zusammengebaut werden. Diese «Zimmerarbeiten», wie sie ein spürbar verärgerter Forstvermesser 1863 nannte, nahmen mehr Zeit in Anspruch als die eigentliche Winkelmessung. Träger begleiteten die Vermessungsingenieure, um das wertvolle Instrument zu seinen oft abenteuerlichen Einsatzorten auf Berggipfeln, bei Gletschern und an steilen Abhängen zu transportieren. Einmal vor Ort, war man auf Sichtverbindung zu den Nachbarpunkten angewiesen, welche bis zu 60 Kilometer entfernt lagen. Schlechtes Wetter führte oft zu langen Wartezeiten in wenig behaglicher Umgebung.

1878 beschrieb der Dufour-Biograf Walter Senn die mühseligen Vermessungsarbeiten in schwer zugänglichem Gelände auf eindrückliche Weise:

Um die kolossalen Schwierigkeiten […] gehörig würdigen zu können, muss man bedenken, dass in erster Linie das ganze Land bis hinein in die hintersten Winkel und hinauf über die höchsten Gletscher bis in’s kleinste Detail vermessen werden musste, von welcher Riesenarbeit sich bei der gebirgigen Beschaffenheit unseres Landes Niemand einen Begriff machen kann, der […] nicht schon tagelang in Nebel und Regen frierend in den unwirthlichen Höhen droben umherirrte, Tagreisen weit von jeder menschlichen Wohnung entfernt und bei jedem falschen Tritte der Gefahr ums Leben ausgesetzt […] (zit. n. Gugerli/Speich, 171).


Senn bezog sich hier auch auf die sogenannte «Triangulation primordiale», mit der Geodäten bis 1837 die Schweiz mit einem weitmaschigen Dreiecksnetz von Punkten bekannter Lage überspannten. Die Triangulation primordiale bildete die Grundlage, auf der die Topographische Karte der Schweiz (Dufourkarte) entstand.

Mensch und Instrument, «innig vertraut»

In den widrigen Umständen «in unwirthlichen Höhen», die Senn beschrieb, mussten die Vermessungsingenieure den Theodolit mit grösstmöglicher Konzentration bedienen: Er war nur ein hochpräzises Vermessungsinstrument, wenn Menschen ihn auch als solches korrekt verwendeten. So betonte der ETH-Professor Fritz Baeschlin (1881-1961), dass der Theodolit «das wichtigste Instrument des Vermessungstechnikers» sei. Letzterer müsse deshalb «mit seinem Gebrauch theoretisch und praktisch innig vertraut sein».

Auseinanderbauen, transportieren, zusammenbauen, aufstellen, anpeilen, drehen, durchblicken, Winkel ablesen, auseinanderbauen, transportieren: Die zahlreichen Arbeitsschritte am Theodoliten schufen auch zahlreiche Fehlerquellen. Nur eine genau arbeitende, konzentrierte Gruppe von Ingenieuren und Trägern konnte mit dem Präzisionsinstrument Theodolit befriedigende Resultate erzeugen. Bei der Winkelmessung verschmolzen Mensch und Instrument.

Das schwere, sperrige und komplexe Instrument verlangte Trägern und Ingenieuren einiges ab, brachte sie aber auch an einsame Orte von atemberaubender landschaftlicher Schönheit. Als Resultat ermöglichte der Theodolit die Triangulation weiter Räume. Er war deshalb nicht nur in Ritz’ Gemälde der heimliche Protagonist, sondern spielte auch bei der Kartierung der Schweiz eine zentrale Rolle.
 

Bundesamt für Landestopografie swisstopo Seftigenstrasse 264
Postfach
3084 Wabern
Tel.
+41 58 469 01 11

E-Mail


Zuständige Stelle

Infodesk Geschichte
E-Mail

Bundesamt für Landestopografie swisstopo

Seftigenstrasse 264
Postfach
3084 Wabern

Karte

Karte ansehen