Beispiel von GREF und ECGN. Johannes Ihde, Gunter Liebsch, Georg Weber, Herbert Wilmes. Kombination von Raum- und Schwerebezugssystemen

Transkript

1 Kombination von Raum- und Schwerebezugssystemen am Beispiel von GREF und ECGN Johannes Ihde, Gunter Liebsch, Georg Weber, Herbert Wilmes

2 Inhalt Motivation Parameterraum für die Kombination von geometrischen und gravimetrischen Verfahren Vertikale Bewegungen und Schwereänderungen Entwicklung GREF und ECGN Schlussfolgerungen

3 Motivation / Problemstellung Wesentlicher Schwerpunkt im FGS-Programm : Kombination der geod. Raumverfahren Zentrales Projekt der IAG: GGOS Betrachtung des Systems Erde als Ganzes. Bereitstellung eines aktuellen Raum- und Schwerebezugssystems für die globale Geowissenschaft Drei Säulen der Geodäsie: Figur und Schwerefeld und Rotation der Erde Die Aufgabe der Geodäsie besteht in der Erfassung der Oberfläche und des Schwerefeldes der Erde einschließlich deren Änderungen (W p (X), P(W, X)) Die Höhenkomponente und die Schwere sind ursächlich untereinander verknüpft ( H, N <> W, T; dg/dt <> dh/dt)

4 Parameterraum für die Kombination von geometrischen und gravimetrischen Verfahren Geodätische Raumverfahren Satellitenradar SGM Terrestrische Gravimetrie VLBI SLR GNSS I- SAR ALT Niv. rel. grav rel. AG SG Pegel TRF Datum Geozentrum X 0, X & 0 Orientierung EOP Maßstab Erdrotation Stationen Erdoberfläche DGM, DTM Höhe Datum Stationen Schwere Datum Stationen X P, X & P H 0, H & 0 H P, H& P g 0, g& 0 g p g& p Schwerefeld GGM Reg. Geoid T T

5

6 Height Components and Tidal Systems gravity geoid levelling altimetry mean position height sea level g/ g W/N H h msl X/h Mean tidal system Mean/zero crust (Stokes is not valid if masses outsite the Earth surface) g m N m H m Relation to N m for oceanographic studies h msl Zero tidal system Mean/zero crust (Recommended by IAG Res. No. 16, 1983) g z Stokes N z (EGG97) H z c p Tide-free system Tide-free crust (unobservable, far away from the real earth shape there is no reason for the non tidal/tide free concept) g n Stokes N n (EGM96) X n ITRF, ETRS89

7 Vertikale Bewegungen der festen Erdoberfläche Hohe Dynamik, z.b. infolge gravitativer und anderer Einflüsse (Gezeiten, Auflasteffekte, Massenverlagerungen, technogene Effekte) Im Gegensatz zu horizontalen Bewegungen relativ klein (Europa mm/a) Im ITRF2000 keine signifikanten Bewegungsraten in Europa Modelle sind nur in Einzelfällen verfügbar, z.b. Fennoskandischer Uplift

8

9 Bestimmung von vertikalen Bewegungen - Nivellement - Raumverfahren - Pegel - AS / SG - Altimetrie - SGM - GNSS / Niv. W& h &, ( h& ) ( h & & ) g& h & s V, V& T s h p

10 Verbindung von Höhen- und Schwereänderungen h& = H& T& + γ H& = 0,2 g& 10 mgal mm 3

11 European Combined Geodetic Network Integriertes europäisches Referenznetz für Raumbezug und Schwerefeld Zielstellung Gewährleistung der Langzeitstabilität des terrestrischen Referenzsystems mit einer Genauigkeit von 10-9 für Europa In-Situ-Kombination der geometrischen Positionierung (GPS) mit physikalischen Höhen und anderen Erdschwerefeldkomponenten im 1 cm-genauigkeitslevel Modellierung des Einflusses von zeitabhängigen Parametern der festen Erde, des Erdschwerefeldes, der Atmosphäre, der Ozeane, der Hydrosphäre für unterschiedliche Anwendungen der Positionierung Beitrag zur Schwerefeldmodellierung für das Gebiet Europas zu einem globalen Modell Modellierung von Schwerefeldkomponenten zur Validierung der Satellitenschwerefeldmissionen CHAMP, GRACE und GOCE

12 Ausgangssituation Metsähovi UNIGRACE Wladyslawowo Rostock GGPGGP Jozefoslaw EUVN TG Pecny Modra Pesky Wettzell Graz Penc Gilau Ljubljana Trieste Osijek Constanta Varna Dubrovnik Sofia UELN EPN Europäische Projekte

13 1. Call for Participation (April 2003) Einrichtung von Beobachtungsstationen mit den Standard- Techniken GPS/GLONASS (permanent) Schwere (Absolut- und/oder Supraleitgravimeter permanent/wiederholt) Nivellement (Anschluss an United European Levelling Network UELN - wiederholt) Einbeziehung von Pegelstationen (permanent, Verknüpfung zu Pegelprojekten) Meteorologie (permanent) Lokales Netz (zur Zentrierung der Komponenten mit einer Genauigkeit von 1 mm) Zusatzinformationen, z.b. durch Grundwasserpegel

14 Status der ECGN- Stationen

15 ECGN-Standards Alle ECGN-Stationen sind EPN-Stationen. Für GPS-Beobachtungen und den Datenfluss gelten die Standards für EPN-Stationen und Auswertezentren ( Für Beobachtungen mit supraleitenden Gravimetern gelten die Agreements und Standards des Global Geodynamic Project (GGP) ( Für Absolutschweremessungen werden Standards im Rahmen des ECGN-Projektes erarbeitet, einschließlich Datenformate. Pegelmessungen haben den Standards des Permanent Service of Mean Sea Level PSMSL zu folgen. ECGN-Pegelstationenhaben die Daten an das PSMSL abzugeben. (

16 Entwicklung GREF Integriertes Deutsches Referenznetz GREF: GPS/GLONASS Absolutschwere Pegel Echtzeitvernetzung Lokale Sicherungsnetze Echtzeit-DGNSS (NTRIP) Tägl. Monitoring und Grundlage für SAPOS- und ASCOS-Monitoring Beitrag zu int. Referenzsystemen und Projekten: EPN, IGS, ECGN, TIGA-PP

17 Wettzell gravity observation and water table /- 50 nms -2 / year 50 nms nms -2 / year SG 29 Abs. obs. w ater table Linear (Abs. obs.) Linear (w ater table)

18 Wettzell gravity water table corr /- 11 nms -2 / year appro. - 1 mm / year nms SG 29 w atertable corr. Abs. obs w atertable corr. Linear (Abs. obs w atertable corr.)

19 Long-Term Crustal Deformation Monitored by Gravity and Space Techniques at Medicina / Italy meters 49,370 49,365 49,360 49,355 49,350 49,345 49,340-2,2 mm / year 49, ,0 60,0 15 +/- 15 nms -2 / year Height trends for Medicina by 40,0 20,0 12 +/- 8 nms -2 / year IGS mm / year EUREF mm / year Local mm / year 0,0-20,0 12 nms -2 / year appro mm / year Gravity mm +/- 2.7 mm / year -40, Abs. obs. - model SG 23 - model Abs.obs-model-(SG23-model) Linear (Abs. obs. - model) Linear (Abs.obs-model-(SG23-model))

20 Zusammenfassung - Höhenänderungen folgen nicht Plattentektonik (postgraziale Landhebung, lokale Störungen, technogen bedingte Bewegungen) - Vertikale Geschwindigkeiten in ITRF 2000 global nicht signifikant bestimmt - Kombination AG/SG ist unabhängiges Verfahren zur Bestimmung von Höhenänderungen Vorschläge für FGS-Programm Kombination / Validierung SGM mit AG / SG / GNSS - Modellierung von gravitativen Effekten und dessen Auswirkungen auf das geometrische Referenzsystem auf den Stationen Wettzell und TIGO - Untersuchungen zur flächenhaften Ableitung von vertikalen Krustenbewegungen aus der Kombination von geometrischen und gravimetrischen Verfahren - Beiträge zu internationalen Konventionen