Sektion 1.1: Geodätische Weltraumverfahren

GNSS-Dienste

Hochgenaue Satellitennavigation ist das wichtigste Beobachtungsverfahren der Geodäsie und Vermessung. Die Bereitstellung von Beobachtungen und abgeleiteten Produkten für die Satellitennavigationssysteme GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou und QZSS ist unsere Hauptaufgabe.

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Geodätische und astrometrische VLBI

Die Radiointerferometrie auf langen Basislinien (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) ist ein hochgenaues Weltraumverfahren, das seit den 1970er Jahren in der Astrophysik wie auch in der Geodäsie eingesetzt wird und bahnbrechende wissenschaftliche Erkenntnisse geliefert hat. So können z.B. weltweite Entfernungen mit mm-Genauigkeit gemessen werden; die VLBI trägt wesentlich zum globalen terrestrischen Referenzrahmen (ITRF) bei und liefert als einziges der geodätischen Weltraumverfahren den Bezug zum himmelsfesten Referenzrahmen sowie alle Erdorientierungsparameter (Polbewegung, Weltzeit, Präzession/Nutation).

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Real-Time GNSS

The standard positioning service provided by the GNSS systems usually has an accuracy of meter-level. For precise applications, such as geodesy, surveying and mapping, as well as geo-hazard early warning, positions or position changes up to millimeter-level accuracy are required. In order to meet such requirement, the critical biases in satellite orbits, clocks and atmospheric delays must be precisely tackled according to their spatial and temporal characteristics. The group concentrates on the improvement of the performance of real-time GNSS precise positioning service in terms of accuracy, integrity, availability and continuity to meet requirements of various high-precision applications.

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Schematische Darstellung der Kombination geodätischer Weltraumverfahren
Kombination geodätischer Weltraumverfahren

Die vier geodätischen Weltraumverfahren werden kombiniert, um globale terrestrische Referenzsrahmen (TRFs) zu bestimmen. Die derzeit verfügbaren globalen TRFs erfüllen nicht die notwendigen Genauigkeitsanforderungen des Globalen Geodätischen Beobachtungssystems von 1 mm Genauigkeit und 1 mm/Dekade Stabilität. Wir untersuchen verschiedene Kombinationsstrategien (local, global, space, und tropospheric ties) sowie technologische und konzeptionelle Weiterentwicklungen der geodätischen Weltraumverfahren.

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GNSS-Meteorologie

Die Beobachtungen geodätischer GNSS-Bodenstationen können zur Messung des Wasserdampfgehaltes über den Stationen genutzt werden. Am GFZ werden derartige Messungen operationell ausgewertet und die Auswerteergebnisse zur Verbesserung von regionalen und globalen Wettervorhersagen und für Klimastudien genutzt. In den letzten zwei Jahrzehnten haben sich bodengestützte GNSS-Verfahren zur Atmosphärensondierung (GNSS-Meteorologie) rasant entwickelt und zählen heute zu den Standardmethoden in der Atmosphärenfernerkundung. Die GNSS-Atmosphärendaten werden beispielsweise für klimatologische Studien [1], zur Verbesserung von geodätischen Positionierungslösungen [2] und seit 2006 auch kontinuierlich zur Verbesserung der täglichen Wettervorhersage genutzt [3].

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GNSS-Reflektometrie

GNSS-Signale werden von Wasser-, Eis- und Landoberflächen reflektiert. Damit können geophysikalische Parameter der reflektierenden Oberflächen, wie altimetrische Höhe, Rauhigkeit, Bodenfeuchte oder Schneehöhen abgeleitet werden. Diese neue und sehr innovative Fernerkundungsmethode wird am GFZ vielfältig angewendet und weiterentwickelt. Dazu werden Experimente mit GNSS-Empfängern auf der Erdoberfläche sowie auf Flugzeugen, Luftschiffen und Satelliten durchgeführt.

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GNSS-Radiookkultation

GNSS-Radiookkultationsmessungen an Bord von niedrigfliegenden Satelliten können genutzt werden, um global verteilte vertikale Profile atmosphärischer Parameter, wie Temperatur, Wasserdampf oder Elektronendichte abzuleiten. Diese Technik wird derzeit am GFZ operationell mit den Satelliten GRACE, TerraSAR-X und TanDEM-X eingesetzt. Die Ergebnisse werden für die Verbesserung globaler Wettervorhersagen und für Klimastudien genutzt.

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