FGS Begutachtung, 24.- 25. Juni 2010, Bad Kötzting

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









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









Kombinationsstrategien Kombinationsstrategien









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









Festlegung des geodätischen Datums Festlegung des geodätischen Datums

Variation der Translationsparameter (z-Komp.) aus SLR (blau) und GPS (rot)

Powerspektrum der GPS-Zeitreihe







Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen harmon.


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

Documents

FGS Begutachtung, 24.- 25. Juni 2010, Bad Kötzting