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Geometrie-Gruppe Manuela Seitz Laura Sánchez Mathis Bloßfeld Detlef Angermann Michael Gerstl Robert Heinkelmann Julián Mora-Diaz Horst Müller Natalia Panafidina.

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1 Geometrie-Gruppe Manuela Seitz Laura Sánchez Mathis Bloßfeld Detlef Angermann Michael Gerstl Robert Heinkelmann Julián Mora-Diaz Horst Müller Natalia Panafidina Vojtech Stefka

2 Das Internationale Terrestrische Referenzsystem ITRS Definition Ursprung im Massenzentrum der Erde Längeneinheit ist das Meter (SI) z-Achse ist die mittlere Erdrotationsachse x- und y-Achse liegen in der Äquatorebene x-Achse geht durch den Meridian von Greenwich Realisierung durch Positionen und Geschwindigkeiten global verteilter Beobachtungsstationen der geodätischen Raumbeobachtungs- verfahren: GNSS, VLBI, SLR und DORIS Internationaler Terrestrischer Referenzrahmen (ITRF) 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni z y x

3 … ist die Grundlage für die Beschreibung der Figur der Erde und ihrer Orientierung im Raum die Referenzierung von Vorgängen auf der Erde und in ihrem nahen Umfeld (Georeferenzierung) – Geophysikalische Prozesse (Plattentektonik, Erdbeben, Ozeanströmungen, …) – Satellitenbahnbestimmung Positionierung, Navigation 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni Referenzrahmen berechnet am DGFI: DTRF2008 das Globale Geo- dätische Beo- bachtungssystem (GGOS)

4 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni Global Navigation Satellite Systems (GNSS) Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS ) Satellite Laser Ranging (SLR) Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Very Long Baseline Interferometry (VLBI) network/site/conz.html Wettzell

5 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni 2012 Strategie 5 NGL: Normalgleichung VLBI Session NGL VLBI Session NGL VLBI Session NGL VLBI Session NGL VLBI Session NGL VLBI Session NGL VLBI Session NGL VLBI Session NGL Analyse der Zeitreihen und Addition der NGL zu einer NGL pro Verfahren Kombination der Beobachtungsverfahren VLBI Session NGL SLR Wöchentl. NGL GNSS Wöchentl. NGL DORIS Wöchentl. NGL VLBI NGL SLR NGL GNSS NGL DORIS NGL Referenzrahmen + Erdorientierungsparameter DTRF2008 Eingangsdaten bereitgestellt von den Internationalen Diensten

6 Beobachtungen der verschiedenen Verfahren beziehen sich nicht auf gemeinsame Referenzpunkte. Die resultierenden Differenzvektoren werden auch als local ties bezeichnet. 6 GPS VLBI SLR Geodätisches Observatorium Wettzell, Bayerischer Wald Lokale Messungen sind nötig um die Stationspositionen kombinieren zu können. 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni 2012

7 7 VLBI 106 SLR 122 GNSS 559 DORIS 132 Gesamt 1000 VLBI 106 SLR 122 GNSS 559 DORIS 132 Gesamt % 14% 13% 12% 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni 2012 Verfahren/Standort 4 Verf. 7 3 Verf Verf Verf.464 Verfahren/Standort 4 Verf. 7 3 Verf Verf Verf.464

8 Horizontale Geschwindigkeiten 8 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni 2012

9 Der globale Referenzrahmen wird durch nachgeordnete Referenznetze verdichtet, zur Gewährleistung von: Grundlage für wissenschaftliche und praktische Anwendungen hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung; Zugang zum globalen Bezugssystem auf regionaler/ nationaler Ebene; Erzeugung und Nutzung präziser georeferenzierter Daten (z. Bsp. Validierung von Schwerefeld- Produkten). 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni ITRF-Stationen in Lateinamerika (z.Z. 50) SIRGAS: ITRF-Verdichtung in Lateinamerika (z.Z. 256 Stationen)

10 Kontinuierliche Analyse des Referenzrahmens und Bereitstellung von wöchentlichen Stationskoordinaten Mehrjahreslösungen Zeitreihen Verfügbar unter 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni Mehrjahreslösung SIR11P01

11 Modellierung der Erdoberflächendeformationen durch geophysikalische Prozesse z. Bsp. Plattentektonik Erdbeben atmosphärische / hydrologische Auflastvariationen 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni Deformationsmodel für Mittel- und Südamerika

12 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni cm!

13 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni

14 Kombinierte Analysis von GNSS-Zeitreihen, Pegel-Registrierungen, Satellitenaltimetrie- Beobachtungen, Geoid-Modellierung Nivellements für die Vereinheitlichung der existierenden Höhensysteme 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni Vergleich von vertikalen Geschwindigkeiten aus GPS-Positionierung und Pegel-Registrierungen

15 Berücksichtigung von nicht-linearen Bewegungen in der Berechnung des Referenzrahmens: Durch seismische Deformation können aktuelle ITRF- bzw. SIRGAS-Lösungen in Argentinien, Chile und Uruguay nicht angewendet werden – Zur Zeit einzige Alternative: wöchentliche Stationskoordinaten als Referenzwerte – Frage: Bezug zum (amtlichen) Bezugsystem vor dem Erdbeben? 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni Amtliches Bezugsystem Deformation durch Erdbeben Aktuelle Stationspositionen ?

16 Nicht-lineare (abrupt, saisonal) Stationsbewegungen werden verursacht durch Instrumentenwechsel Diskontinuitäten (geo-)physikalische Effekte bisher nicht oder nicht einheitlich modelliert Erdbeben, seismische- und post-seismische Deformationen Diskontinuitäten, stückweise lineare Funktionen 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni

17 Berücksichtigung saisonaler Stationsbewegungen anhand erweiterter (geo-)physikalischer Modellierungen (z.B. hydrologische und atmosphärische Auflastdeformationen) erweiterter Parametrisierungen (z.B. halb-, jährliches Signal) 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni Modelle: GLDAS (Rodell et al., 2004) & NCEP (Kalnay et al., 1996) Wettzell (Deutschland)

18 Berücksichtigung saisonaler Stationsbewegungen anhand einer höheren zeitlichen Auflösung der geschätzten Referenzrahmen Bsp.: globaler Referenzrahmen aus Kombination von GPS, SLR und VLBI 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni

19 Differenzen zwischen den Lösungen: bis zu mehreren Zentimetern! Die Unterschiede wirken sich auf andere mitgeschätzte Parameter aus 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni

20 20 Vorteile von zeitlich hochaufgelösten Referenzrahmen: Nicht-lineare Stationsbewegungen werden berücksichtigt und beeinflussen nicht konsistent mitgeschätzte Parameter (z.B. EOP) Sehr hohe Geometrietreue & Aktualität der wöchentlichen Netze Nachteile: Geringe Langzeitstabilität im Vergleich zu herkömmlichen Referenzrahmen Niedrigere Genauigkeit aufgrund von variierender Anzahl der Stationen und geringerer Anzahl an Beobachtungen

21 Globale Terrestrische Referenzrahmen, z. Bsp. DTRF2008 sind die Grundlage für viele Arbeiten im Bereich der Geowissenschaften, für Positionierung und Navigation werden aus den Beobachtungen geodätischer Weltraumverfahren (GNSS, VLBI, SLR und DORIS) berechnet Regionale Referenzrahmen, z. Bsp. SIRGAS ermöglichen als Verdichtung des ITRF den Zugang zum globalen Referenzsystem auf regionaler Ebene und gewährleisten eine hohe räumliche Auflösung für die Erdsystemforschung sind die Grundlage für regionale Positionierung und damit für die Landesvermessungen sowie für die Navigation Wochenlösungen der globalen und regionalen Referenzrahmen berücksichtigen die kurzzeitigen Variationen der Stationspositionen (jährliche Variationen, seismische und post-seismische Änderungen) und haben damit Auswirkung auf andere Parameter, z. Bsp. EOP 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni

22 bessere Nutzung der individuellen Potenziale der Beobachtungs- verfahren Verbesserung der Konsistenz der Referenzrahmen – Globale und regionale Referenzrahmen – Terrestrische und zälestische Referenzrahmen Verknüpfung der terrestrischen Referenzrahmen mit existierenden Höhenbezugssystemen globale Vereinheitlichung der Höhenbezugssysteme Steigerung der Genauigkeit der Referenzrahmen: Ziel sind die Genauigkeitsanforderungen des Globalen Geodätischen Beobachtungssystems (GGOS) 60 Jahre DGFI - von der Triangulation zur geodätischen Erdsystemforschung, München 25. Juni


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