Ko-Lokation der geodätischen Weltraumverfahren auf der Erde und im Weltraum

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Rothacher; Professor Dr.-Ing. Ulrich Schreiber
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 165956021

Das Global Geodetic Observing System (GGOS) der IAG hat 2009 festgehalten, dass zur genauen Quantifizierung von Prozessen wie Meeresspiegelanstieg, postglazialer Landhebung, oder stiller Erdbeben ein terrestrischer Referenzrahmen mit einer Genauigkeit von 1 mm und einer Stabilität von 0.1 mm/Jahr über Jahrzehnte benötigt wird. Die Qualität der terrestrischen Verknüpfungen zwischen den geodätischen Raumverfahren (VLBI, SLR, DORIS und GNSS) ist noch immer eine der grössten Fehlerquellen bei der Realisierung eines solchen einheitlichen Referenzrahmens. Die Unstimmigkeiten in den Verknüpfungen entstehen dabei einerseits durch ungenaue oder unvollständige terrestrische Messnetze und andererseits durch systematische Fehler der einzelnen Instrumente und Verfahren. Dieses Projekt konzentriert sich auf den zweiten Aspekt mit dem Hauptziel, sowohl am Boden als auch im Weltraum neue (oder bessere) Verknüpfungen zu realisieren sowie verfahrensspezifische Fehleranteile zu erfassen und ¿ als wesentliche Voraussetzung für einen einheitlichen, hochgenauen Referenzrahmen ¿ zu reduzieren. Um diese Ziele zu erreichen, wird im Projekt die Fundamentalstation Wettzell mit drei VLBI-, zwei SLR-Teleskopen, mehr als fünf GNSS-Empfängern und terrestrischen Messungen über drei Jahrzehnte als weltweit einzigartiges 'Kolokationslabor' genutzt, um systematische Intra- und Intertechnikfehler und Umwelteinflüsse zu untersuchen. Insbesondere wird ein aktiv stabilisiertes, zweiweg-kompensiertes System zur optischen Zeit- und Frequenzübertragung zu allen wichtigen Messsystemen realisiert werden. Dadurch können Systemverzögerungen überwacht und eine zusätzliche Zeitverknüpfung zwischen den Verfahren etabliert werden. In der Datenauswertung wird dies genutzt werden, um die Uhrenkorrekturen der einzelnen Instrumente zu kombinieren. Zwei VLBI- und zwei SLR-Teleskope sowie einige GNSS-Empfänger werden simultan Daten von GLONASS- und Galileo-Satelliten aufzeichnen und damit eine echte Ko-lokation der drei Verfahren im Weltraum (d.h. an Bord der GNSS-Satelliten) ermöglichen und einen einmaligen Datensatz für die rigorose Kombination aller gemeinsamen Parameter liefern. Zudem werden die extrem kurzen Basislinien eine Validierung der VLBI-Beobachtung von GNSS-Satelliten ermöglichen und die Einzel- und Doppeldifferenzbildung aus quasi-simultanen SLR-Beobachtungen zur Reduktion von satelliten- und stationsspezifischen Fehlern erlauben. Komplementär dazu wird ein Ziel zur Kalibration und Verknüpfung aller Verfahren am Boden entwickelt. Umgebungseinflüsse können anhand von Stationen mit mehreren GNSS-Empfängern untersucht werden. Das Projekt wird eine detaillierte Beurteilung des Einflusses neuer Verknüpfungen am Boden und im Weltraum, neuer Auswertestrategien und einer rigorosen, gemeinsamen Parametrisierung auf die Qualität des terrestrischen Referenzrahmens liefern. Die Kenntnis dieser Einflüsse ist für die Forschergruppe essenziell, noch mehr aber für die Beobachtung der dynamischen Erde.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1503: Space-Time Reference Systems for Monitoring Global Change and for Precise Navigation in Space
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)