Optimal kombinierte regionale Geoidmodelle zur Realisierung von Höhensystemen in Entwicklungs- und Schwellenländern

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Pail; Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315916464

Die Definition physikalischer Höhensysteme ist eine der Hauptanwendungen der Schwerefeldforschung. Während global über 100 nationale und regionale Höhensysteme existieren, verfügen viele Entwicklungs- und Schwellenländer über gar keinen vertikalen Referenzrahmen. Es herrscht in diesen Ländern jedoch häufig ein großer gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Bedarf an präziser und leicht zugänglicher Höheninformation. Ein signifikantes wirtschaftliches Potential liegt in der Tatsache, dass mit einer Kombination von relativ kostengünstigen GNSS-Langzeitbeobachtungen und hochgenauer Geoid-Information (kurz als GNSS-Nivellement bezeichnet) das personal- und kostenintensive Verfahren des Präzisionsnivellements ersetzt werden kann. Das Hauptziel des Projekts ist die Formulierung eines generalisierten wissenschaftlichen Konzepts zur Realisierung und Einführung von Höhensystemen mittels GNSS-Nivellement, mit Schwerpunkt auf Ländern mit unterentwickelter geodätischer Infrastruktur und lückenhafter terrestrischer Datenbasis von oft schlechter Qualität. Die heute zur Verfügung stehenden Ergebnisse der Satelliten-Schwerefeldmissionen GRACE und GOCE erlauben selbst in diesen Ländern die Bestimmung von Höhensystemen auf einem Genauigkeitsniveau von einigen Dezimetern. Dieses Niveau ist insbesondere auf die spektrale Limitierung von Schwerefeldmodellen und fehlende hochfrequente Signalinhalte zurückzuführen. Deshalb müssen die Satelliten-Schwerefeldmodelle mit komplementärer terrestrischer oder flugzeugbasierter Schwereinformation kombiniert werden. Daraus resultieren regional verbesserte Schwerefeldmodelle, die die Basis für die Realisierung des Höhensystems darstellen.Innovative Methoden zur optimalen Kombination aller zur Höhensystem-Realisierung nötiger Daten sollen entwickelt und verbessert werden, unter besonderer Berücksichtigung der spezifischen Randbedingungen einer schlechten oder nicht definierten terrestrischen Datenqualität, spärlich oder inhomogen verteilter terrestrischer Daten und rauer Topografie. Die wichtigsten Fehlerquellen sollen identifiziert und deren Einfluss auf die finale Lösung analysiert werden. Basierend auf zwei numerischen Fallstudien (Südamerika, Saudi-Arabien) soll ein generalisiertes wissenschaftliches Konzept abgeleiteten werden, das Empfehlungen hinsichtlich adäquater Datenbehandlung, optimierter Berechnungsstrategien und Validierungsmethoden umfasst. Das Ergebnis soll auf internationalem Parkett einen signifikanten Beitrag zum Globalen Geodätischen Beobachtungssystem (GGOS) leisten und als Richtlinie zur weiteren Anwendung in Wissenschaft und Behörden dienen. Deshalb kombiniert das Projekt Grundlagenforschung und methodische Innovation mit einer praktischen Anwendung von hohem gesellschaftlichem Nutzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen