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, München E-Mail: angermann@dgfi.badw.de

Einführung Geodätische Raumverfahren Konsistente Parameter- bestimmung Z Geokinematik ErdrotationSchwerefeld Geodätische Referenzsysteme Produkte für die Erd- wissenschaften X Geodynamik, Meteorologie, Globaler Wandel, ...

Stand 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 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 Input: Datum-free normal equations (NEQ) VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Epoch 1 Epoch 2 VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Epoch n VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Accumulation of time series Intra-technique solutions VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ Multi-year NEQ‘s DORIS NEQ GPS NEQ Inter-technique combination Station positions, velocities and Earth Orientation Parameters

ITRF2008 Stationsgeschwindigkeiten der DGFI-Lösung

GGOS-D Projekt • 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 Stationshöhen-Zeitreihe von Wettzell (Tesmer et al., 2008)

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“ • Title: „Space-time Reference Systems for Monitoring Global Change andforPrecise 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: • Consistentcelestialandterrestrialreferenceframes (BKG, DGFI, IGG) • Datum definitionanddynamicsatelliteorbits (FESG, DGFI) • Localties on Earth and in Space (BKG, ETH)

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 • 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 • Effekte • Sprünge (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 • Stand: • Sprünge und postseismische Effekte sind (weitgehend) berücksichtigt • Saisonale 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

Verknüpfung der Beobachtungsverfahren • Stand: • Verknüpfung über Ko-lokationsstationen • Einführen terrestrischer Verbindungsmessungen („localties“) Wettzell

Verknüpfung der Beobachtungsverfahren 3-D Differenzen zwischen Raumverfahren und terrestr. Verbindungsmess. GPS – VLBI Ko-lokationen • Zielsetzungen: • Verbesserungen der Ko-lokationen auf der Erde • Weiterentwicklung der Ko-lokation auf Satellitenebene

Festlegung des geodätischen Datums Variation der Translationsparameter (z-Komp.) aus SLR (blau) und GPS (rot) Powerspektrum der GPS-Zeitreihe

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 harmon. Koeffizienten des Erdschwerefeldes

Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP undniederen harmon. Koeffizienten des Erdschwerefeldes • Stand • DFG Forschergruppe Erdrotation: Konsistente Bestimmung von Erdrotation, TRF und Schwerefeld (in Arbeit) • GGOS-D: Gemeinsame Schätzung von TRF, CRF und EOP (in Arbeit) RMSvalues of the differences to IERS 05 C04 • Zielsetzungen • Konsistente Standards, Modelle und Parametrisierung • Strenge Gesamtausgleichung aller relevanten Parameter

Zusammenfassung 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

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