FGS Begutachtung, 24.- 25. Juni 2010, Bad Kötzting
Stand und zukünftige Entwicklungen
bei der Realisierung
terrestrischer Referenzsysteme
D. Angermann, M. Bloßfeld, H. Drewes, M. Gerstl,R. Heinkelmann, R. Kelm, H. Müller, M. Seitz
Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut, MünchenE-Mail: [email protected]
EinführungEinführung
Produktefür die Erd-wissenschaften
Geodynamik, Meteorologie, Globaler Wandel, ...
KonsistenteParameter-bestimmung
Geokinematik Erdrotation Schwerefeld
Z
Geodätische ReferenzsystemeX
Geodätische Raumverfahren
Stand bei der Realisierung terrestrischer ReferenzsystemeStand bei der Realisierung terrestrischer Referenzsysteme
Aktivitäten auf internationaler Ebene:
-Geometrische Dienste der IAG: IGS, ILRS, IVS, IDS
-International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS)
„Nationale“ Projekte (D-A-CH):
-GGOS-D Projekt: BKG, DGFI, GFZ, IGG Bonn (2005 – 2008)
-DFG Forschergruppe „Erdrotation und globale dynamische Prozesse“,
Laufzeit: 2006 – 2012
-DFG Forschergruppe „Referenzsysteme“ (Vorantrag im April 2010
positiv begutachtet, Vollanträge in Bearbeitung)
ITRF-Realisierungen des IERSITRF-Realisierungen des IERS
ITRF88 … ITRF2000: Terrestrial Reference Frame Section, IGN Paris
Kombination von Mehrjahreslösungen mit Stationskoordinaten und
linearen Geschwindigkeiten.
Geänderte IERS-Struktur (seit 2001)
- ITRS Produktzentrum (IGN Paris)
- ITRS Kombinationszentren (DGFI, IGN, NRCan)
ITRF2005, ITRF2008: Bereitstellung von Epochenlösungen (SLR,
GPS, DORIS wöchentlich, VLBI 24-h Sessionen) mit Stations-
koordinaten und EOP von der Diensten (IGS, ILRS, IVS, IDS)
Berechnung von Kombinationslösungen am DGFI und IGN
Vergleich und Validierung der Ergebnisse
ITRF2005 / ITRF2008 Kombinationsstrategie am DGFI
VLBI NEQ
VLBI NEQ
VLBI NEQ
SLR NEQ
SLR NEQ
SLR NEQ
GPS NEQ
GPS NEQ
GPS NEQ
Accumulation of time series
VLBINEQ
SLRNEQ
GPSNEQ
Inter-technique combination
Epoch 1
Epoch 2
Epoch n
Multi-yearNEQ‘s
Station positions, velocitiesand Earth Orientation Parameters
Input: Datum-free normal equations (NEQ)
GPS NEQ
GPS NEQ
GPS NEQ
DORIS NEQ
DORIS NEQ
DORIS NEQ
GPSNEQ
GPSNEQ
DORISNEQ
Intra-technique solutions
ITRF2008 Stationsgeschwindigkeiten der DGFI-Lösung
ITRF2008 Stationsgeschwindigkeiten der DGFI-Lösung
GGOS-D ProjektGGOS-D Projekt
Stationshöhen-Zeitreihe von Wettzell
(Tesmer et al., 2008)
Definition und Implementierung einheitlicher Standards, Modelle und
Parametrisierungen für eine konsistente Reprozessierung von VLBI,
SLR und GPS-Beobachtungen.
Berechnung des GGOS-D Referenzrahmens durch gemeinsame
Ausgleichung von TRF, EOP und CRF.
Erzeugung konsistenter Zeitreihen geodätischer Parameter
DFG Forschergruppe „Erdrotation und globale dynamische Prozesse“ (FOR 584)DFG Forschergruppe „Erdrotation und globale dynamische Prozesse“ (FOR 584)
Projekt P6: „Integration of Earth rotation, geometry and gravity field
using space geodetic observations“. Kombination von Epochen-Normalgleichungen (VLBI, SLR, GPS)
Berücksichtigung nicht-linearer Stationsbewegungen bei der
Realisierung des terrestrischen Referenzsystems
Konsistente Bestimmung von TRF, Erdrotation und Schwerefeld
DFG Forschergruppe „Referenzsysteme“ DFG Forschergruppe „Referenzsysteme“
Title: „Space-time Reference Systems for Monitoring Global Change and
for Precise Navigation“
Reference Document, Nothnagel et al., 2010, BKG, Frankfurt
Vollanträge sollen bis zum 31.10.2010 eingereicht werden
3 FGS-Teilprojekte mit Schwerpunkt terrestrische Referenzsysteme:
Consistent celestial and terrestrial reference frames (BKG, DGFI, IGG)
Datum definition and dynamic satellite orbits (FESG, DGFI)
Local ties on Earth and in Space (BKG, ETH)
Thematische Schwerpunkte Thematische Schwerpunkte
Eingangsdaten zur TRF-Berechnung
Nicht-lineare Stationsbewegungen
Kombinationsstrategien
Verknüpfung der Beobachtungsverfahren
Festlegung des geodätischen Datums
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen harm.
Koeffizienten des Erdschwerefeldes
Eingangsdaten zur TRF-Berechnung Eingangsdaten zur TRF-Berechnung
Stand
IAG-Services: Reprozessierte SINEX-Lösungen (VLBI NGL‘s), keine einheitlichen Standards und Modelle, Lösungen mit Nebenbedingungen, Positionen und EOP als Parameter, verfahrens-interne Kombination.
GGOS-D: Einheitliche Standards, Modelle und Parametrisierung für eine konsistente Prozessierung von VLBI, SLR und GPS-Daten, freie Normalgleichungen, verfahrens-interne Kombination bei SLR und VLBI.
Forschungsziele
Welche Reduktionsmodelle (z.B. atmosphärische Auflasten) sollen bei der Datenauswertung berücksichtigt werden?
Berücksichtigung von Korrelationen bei der verfahrens-internen Kombin.
Optimale (erweiterte) Parametrisierung für die TRF-Berechnung
Thematische Schwerpunkte Thematische Schwerpunkte
Eingangsdaten zur TRF-Berechnung
Nicht-lineare Stationsbewegungen
Kombinationsstrategien
Verknüpfung der Beobachtungsverfahren
Festlegung des geodätischen Datums
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen harm.
Koeffizienten des Erdschwerefeldes
Nicht-lineare Stationsbewegungen Nicht-lineare Stationsbewegungen
EffekteSprünge (u.a. Instrumentenwechsel, Erdbeben)Saisonale Variationen (u.a. Auflasteffekte)Postseismische Deformationen (u.a. Erdbeben Arequipa, Fairbanks)Andere nicht-lineare Stationsbewegungen (u.a. instrumentelle Effekte)
Bsp: Saisonale Höhenvariationen der Station Irkutsk, Sibirien
Nicht-lineare Stationsbewegungen Nicht-lineare Stationsbewegungen
Stand:
Sprünge und postseismische Effekte sind (weitgehend) berücksichtigtSaisonale Variationen sind im TRF unberücksichtigt und als Residuen
sichtbar
Lösungsansätze / Forschungsziele:
Parametrisierung der saisonalen Variationen (z.B. harmon. Funktionen)
TRF-Kombination auf Epochenebene
Schätzung von Parametern in physikalischen Modellen
Physikalische Modelle z.B. für die Reduktion von Auflasteffekten
Thematische Schwerpunkte Thematische Schwerpunkte
Eingangsdaten zur TRF-Berechnung
Nicht-lineare Stationsbewegungen
Kombinationsstrategien
Verknüpfung der Beobachtungsverfahren
Festlegung des geodätischen Datums
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen harm.
Koeffizienten des Erdschwerefeldes
Kombinationsstrategien Kombinationsstrategien
Thematische Schwerpunkte Thematische Schwerpunkte
Eingangsdaten zur TRF-Berechnung
Nicht-lineare Stationsbewegungen
Kombinationsstrategien
Verknüpfung der Beobachtungsverfahren
Festlegung des geodätischen Datums
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen harm.
Koeffizienten des Erdschwerefeldes
Verknüpfung der Beobachtungsverfahren Verknüpfung der Beobachtungsverfahren
Wettzell
Stand:
Verknüpfung über Ko-lokationsstationenEinführen terrestrischer Verbindungsmessungen („local ties“)
Verknüpfung der Beobachtungsverfahren Verknüpfung der Beobachtungsverfahren
3-D Differenzen zwischen Raumverfahren und terrestr. Verbindungsmess.
GPS – VLBI
Ko-lokationen
Zielsetzungen:Verbesserungen der Ko-lokationen auf der ErdeWeiterentwicklung der Ko-lokation auf Satellitenebene
Thematische Schwerpunkte Thematische Schwerpunkte
Eingangsdaten zur TRF-Berechnung
Nicht-lineare Stationsbewegungen
Kombinationsstrategien
Verknüpfung der Beobachtungsverfahren
Festlegung des geodätischen Datums
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen harm.
Koeffizienten des Erdschwerefeldes
Festlegung des geodätischen Datums Festlegung des geodätischen Datums
Variation der Translationsparameter (z-Komp.) aus SLR (blau) und GPS (rot)
Powerspektrum der GPS-Zeitreihe
Thematische Schwerpunkte Thematische Schwerpunkte
Eingangsdaten zur TRF-Berechnung
Nicht-lineare Stationsbewegungen
Kombinationsstrategien
Verknüpfung der Beobachtungsverfahren
Festlegung des geodätischen Datums
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen harmon.
Koeffizienten des Erdschwerefeldes
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP undniederen harmon. Koeffizienten des Erdschwerefeldes
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP undniederen harmon. Koeffizienten des Erdschwerefeldes
StandDFG Forschergruppe Erdrotation: Konsistente Bestimmung von Erdrotation, TRF und Schwerefeld (in Arbeit)GGOS-D: Gemeinsame Schätzung von TRF, CRF und EOP (in Arbeit)
RMS values of the differences to IERS 05 C04
x-Pol
[mas]
y-Pol
[mas]
UT1-UTC
[ms]
Δψsin(ε0)
[mas]
Δε
[mas]
VLBI 0.245 0.234 0.019 0.152 0.146
SLR 0.259 0.287 - - -
GPS 0.102 0.100 - - -
Combination 0.093 0.099 0.016 0.130 0.129
ZielsetzungenKonsistente Standards, Modelle und Parametrisierung Strenge Gesamtausgleichung aller relevanten Parameter
Zusammenfassung der ForschungszieleZusammenfassung der Forschungsziele
Eingangsdaten: Beobachtungen / datumsfreie Normalgleichungen,
einheitliche Standards, Modelle und Parametrisierung
Berücksichtigung nicht-linearer Stationsbewegungen (u.a., saisonale
Signale) bei der TRF-Berechnung
Weiterentwicklung der Kombinationsstrategien, schnellere Verfügbarkeit
des TRF (z.B. zusätzliche Epochenlösungen)
Verbesserung der Methoden zur Verknüpfung der Beobachtungs-
verfahren (einschl. Ko-lokation auf Satellitenebene)
Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen
harmonischen Koeffizienten des Erdschwerefeldes