GALILEO s potentielle Beiträge zur Geodynamik und als Atmosphärensensor Scientific Applications

Transkript

1 GALILEO s potentielle Beiträge zur Geodynamik und als Atmosphärensensor Scientific Applications Robert Weber, Inst.f. Geodäsie & Geophysik, TU-Wien Galileo Applications Day, 2. Mai 2007

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3 GALILEO s Wert für wissenschaftliche Anwendungen im Bereich des Geomonitoring liegt vor allem als komplentärer Sensor zu GPS und GLONASS. Interoperabilität von GALILEO mit den anderen GNSS steigert dessen Wert. In diesem Vortrag stehen globale high precision Anwendungen im Vordergrund (sub-cm- Positionierung). Alle Ergebnisse werden derzeit noch im Post-Processing gewonnen, der Trend geht allerdings in Richtung Quasi- Echtzeit. Integrity und Commercial Services spielen für diese Anwendungen derzeit keine Rolle. Die Übertragung der Ergebnisse an den Endnutzer in Echtzeit aber sehr wohl.

4 Beispiele Koordinaten - Referenzrahmen Erdrotation GNSS-Altimetrie / Reflektrometrie Atmosphären Sondierung

5 IGS Global Tracking Network / April 2007

6 P U N K T B E W E G U N G I M I T R F

7 Plattenbewegung bestimmt mittels GNSS

8 GPS Positionierungsgenauigkeit derzeit Lage:+/-2mm (1mm/Jahr) Höhe: +/-4mm (2mm/Jahr) Die Positionierung mittels kombinierten GPS/GALILEO Empfängern verspricht eine Genauigkeitssteigerung in der Lage um rund 30%, in der Höhe um rund 50%. (Faktoren: Anzahl Beobachtungen, Geometrie, Dekorrelation mit Troposphäre) Die Entwicklung kombinierter 2-3 Frequenz-Empfänger ist voranzutreiben (L1/E1 - L5/E5a E6 bzw. L2) Problem: System-biases Das Interesse der Empfängerhersteller ist nur mit einem zügigen Aufbau der Raumkomponente hoch zu halten.

9 Tägliche Auswertung eines globalen Beobachtungsnetzes 116 Stationen - ITRF2005

10 Definition Polbewegung Figurachse Rotationsachse

11 Polbewegung Chandler- Periode 430d Bestimmung mit einer Genauigkeit von 0.1mas durch GPS

12 Tageslänge 24h / / Bestimmung mittels GPS auf 0.01ms genau

13 Amplitudenspektrum ozeanischer Gezeitenterme m i c r o a r c s e c GPS System in 2:1 Resonanz mit der Erddrehung GALILEO und GLONASS beheben das Resonanzproblem

14 GNSS-Altimetrie / Reflektrometrie GPS Signale werden von der Ozeanoberfläche reflektiert Detektiert an Land oder durch CHAMP Korrelation koheränter Signale liefert Streckendifferenz zw.direktem und reflektiertem Signal

15 Atmosphären-Sondierung / GPS-LEO Okkultationen Ergebnis: Vertikalprofile der Temperatur und relativen Feuchte globale Verteilung der Profile assimiliert in meteorologische Modelle

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17 Atmosphären-Sondierung / GPS-LEO Okkultationen Okkultationen CHAMP+ GRACE 30.April 07/ UTC Okkultationen CHAMP 2006 ca. 200 Okk./ Tag

18 Atmosphären-Sondierung / GPS-LEO Okkultationen Simulation tägl. Okkultationen GPS LEOs: CHAMP, GRACE,COSMIC (4), Metop

19 Atmosphären-Sondierung / GPS-LEO Okkultationen GPS Empfänger on-board Metop: GRAS (Global Navigation Satellite System Receiver for Atmospheric Sounding) GRAS ist ein GPS Empfänger, der als Atmosphären Sensor eingesetzt wird. GRAS liefert ca. 500 Atmosphären -Profile pro Tag durch Beobachtung und Verarbeitung von Auf- und Untergängen der GPS Satelliten aus Sicht von Metop. Ergebnis sind unter anderem Temperaturprofile der Stratosphäre und Troposphäre, die in numerische Wettermodelle assimiliert werden. Anregung Entwicklung geeigneter GPS/GALILEO Empfänger für Atmosphären-Sondierung und Sicherung eines Payload Platzes auf LEO-Missionen ab 2011

20 GNSS-MET Schnelle Bereitstellung des troposphärischen Feuchtgehalts auf Basis bodengestützter GNSS-Messdaten und dessen potentieller Beitrag für die Wettervorhersage Projektpartner Projekt gefördert durch die FFG im Rahmen des ARTIST/ASAP Programms Projektstart: 1.Sept 2006, Projektdauer 15 Monate

21 GNSS-MET: Projektziele und Vorgehensweise Ableitung des troposphärischen Feuchtgehalts aus Beobachtungen des GPS/GLONASS Referenzstationsnetzes der KELAG (Gesamtverzögerung der Mikrowellen in Zenitrichtung (ZTD) jeder Referenzstation) Trennung des Feuchtanteils (ZWD) vom Trockenanteil durch Modellierung der hydrostatischen Verzögerung auf Basis der TAWES Druck- und Temperaturmessungen Lieferung der ZWD an ZAMG spätestens 60min nach Datenaufnahme (FZWD:5-7mm -> FIWV: 1mm) Assimilation der ZWD-Werte in INCA und Bewertung deren Nutzens für die Wettervorhersage durch ZAMG

22 GPS/GLONASS- Stationsnetz der KELAG KOLM-SAIGURN SONNBLICK LEONHARD LIESERHOFEN TREIBACH KOETSCHACH BLEIBURG LANDSKORN KLAGENFURT

23 Erste Ergebnisse ZWD

24 Station Sonnblick Stationshöhe 3118 m Trop.Gesamtverzögerung in [m]

25 Schlussfolgerungen Es ist die Entwicklung von Mehrfrequenz- GNSS Kombinationsempfänger und geigneter Software für die Verarbeitung der Daten (TCAR,MCAR) voranzutreiben. Die gezeigten Anwendungen stellen nur einen sehr kleinen Ausschnitt der wissenschaftlichen Anwendungen von GALILEO dar. In diesem Zusammenhang ist das künftige Marktpotential von derzeitigen GNSS- Nischenanwendungen abzuklären. Denkbar sind z.b. auch hochfrequente GNSS-Datenaufnahmen als seismische Sensoren. Es ist das Potential der on-board H-Maser als globale Zeitreferenz zu untersuchen. Im Interesse aller Beteiligten (EC,ESA, Hard- und SW- Hersteller und vorallem der Nutzer) ist der Aufbau der Raumkomponente nun zügig voranzutreiben.

26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit