pdf (3.6 MB) - Geodätisches Observatorium Wettzell

Kombination von Raum- undSchwerebezugssystemen amBeispiel von GREF und ECGNJohannes Ihde, Gunter Liebsch,Georg Weber, Herbert WilmesKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Inhalt• Motivation• Parameterraum für die Kombination vongeometrischen und gravimetrischen Verfahren• Vertikale Bewegungen und Schwereänderungen• Entwicklung GREF und ECGN• SchlussfolgerungenKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Motivation / Problemstellung• Wesentlicher Schwerpunkt im FGS-Programm 2001–2005: Kombination der geod. Raumverfahren• Zentrales Projekt der IAG:GGOS – Betrachtung des Systems Erde als Ganzes.Bereitstellung eines aktuellen Raum- und Schwerebezugssystemsfür die globale Geowissenschaft• Drei Säulen der Geodäsie:Figur und Schwerefeld und Rotation der Erde• Die Aufgabe der Geodäsie besteht in der Erfassung derOberfläche und des Schwerefeldes der Erdeeinschließlich deren Änderungen (W p (X), P(W, X))• Die Höhenkomponente und die Schwere sind ursächlichuntereinander verknüpft (∆H, N ∆W, T; dg/dt dh/dt)Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Height Components and Tidal Systemsgravitygeoidlevellingaltimetrymeanpositionheightsea levelg/∆gW/N∆HhmslX/hMean tidal systemMean/zero crust(Stokes is not valid if massesoutsite the Earth surface)∆g mN m∆H mRelation to N m foroceanographicstudies h mslZero tidal systemMean/zero crust(Recommended by IAGRes. No. 16, 1983)∆g zStokesN z(EGG97)∆H zc pTide-free systemTide-free crust(unobservable, far away fromthe real earth shape – there isno reason for the non tidal/tidefree concept)∆g nStokesN n(EGM96)X nITRFxx,ETRS89Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Vertikale Bewegungen der festen Erdoberfläche• Hohe Dynamik, z.B. infolge gravitativer und andererEinflüsse (Gezeiten, Auflasteffekte,Massenverlagerungen, technogene Effekte)• Im Gegensatz zu horizontalen Bewegungen relativ klein(Europa 1 ... 10 mm/a)• Im ITRF2000 keine signifikanten Bewegungsraten inEuropa• Modelle sind nur in Einzelfällen verfügbar, z.B.Fennoskandischer UpliftKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Bestimmung von vertikalen Bewegungen- Nivellement- Raumverfahren- Pegel- AS / SG- Altimetrie- SGM∆W&∆h&, ( h&)( h & − & )g&h & TsV , V&s h p- GNSS / Niv.Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Verbindung von Höhen- und Schwereänderungenh&=H&T&+γH&=0 ,2 g&⎡10⎢⎣mGalmm−3⎤⎥⎦Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

European Combined Geodetic NetworkIntegriertes europäisches Referenznetz fürRaumbezug und SchwerefeldZielstellung• Gewährleistung der Langzeitstabilität des terrestrischenReferenzsystems mit einer Genauigkeit von 10 -9 für Europa• In-Situ-Kombination der geometrischen Positionierung (GPS)mit physikalischen Höhen und anderenErdschwerefeldkomponenten im 1 cm-Genauigkeitslevel• Modellierung des Einflusses von zeitabhängigen Parameternder festen Erde, des Erdschwerefeldes, der Atmosphäre, derOzeane, der Hydrosphäre für unterschiedliche Anwendungender Positionierung• Beitrag zur Schwerefeldmodellierung für das Gebiet Europaszu einem globalen Modell• Modellierung von Schwerefeldkomponenten zur Validierungder Satellitenschwerefeldmissionen CHAMP, GRACE undGOCEKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

AusgangssituationMetsähoviUNIGRACERostockWladyslawowoGGPGGPEUVN TGWettzellPecnyJozefoslawModra PeskyGrazPencLjubljanaGilauTriesteOsijekConstantaDubrovnikSofiaVarnaUELNEPNEuropäische ProjekteKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

1. Call for Participation (April 2003)Einrichtung von Beobachtungsstationen mit den Standard-Techniken– GPS/GLONASS (permanent)– Schwere (Absolut- und/oder Supraleitgravimeter –permanent/wiederholt)– Nivellement (Anschluss an United European LevellingNetwork UELN - wiederholt)– Einbeziehung von Pegelstationen (permanent,Verknüpfung zu Pegelprojekten)– Meteorologie (permanent)– Lokales Netz (zur Zentrierung der Komponenten miteiner Genauigkeit von 1 mm)– Zusatzinformationen, z.B. durch GrundwasserpegelKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Status derECGN-StationenKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

ECGN-Standards• Alle ECGN-Stationen sind EPN-Stationen. Für GPS-Beobachtungenund den Datenfluss gelten die Standards für EPN-Stationen undAuswertezentren (http://www.epncb.oma.be/guidelin.html).• Für Beobachtungen mit supraleitenden Gravimetern gelten dieAgreements und Standards des Global Geodynamic Project (GGP)(http://www.eas.slu.edu/GGP/ggpas.html).• Für Absolutschweremessungen werden Standards im Rahmen desECGN-Projektes erarbeitet, einschließlich Datenformate.• Pegelmessungen haben den Standards des Permanent Service ofMean Sea Level PSMSL zu folgen. ECGN-Pegelstationenhaben dieDaten an das PSMSL abzugeben.(http://www.pol.ac.uk/psmsl/datainfo/contrib.html).Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Entwicklung GREFIntegriertes DeutschesReferenznetz GREF:• GPS/GLONASS• Absolutschwere• Pegel• Echtzeitvernetzung• Lokale SicherungsnetzeEchtzeit-DGNSS (NTRIP)Tägl. Monitoring undGrundlage für SAPOS- undASCOS-MonitoringBeitrag zu int. Referenzsystemenund Projekten:EPN, IGS, ECGN, TIGA-PPKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Wettzell gravity observation and water table15010021 +/- 50 nms -2 / year50nms -20-5018 nms -2 / year-100-15015.06.99 15.12.99 15.06.00 15.12.00 16.06.01 16.12.01 17.06.02 17.12.02SG 29 Abs. obs. w ater table Linear (Abs. obs.) Linear (w ater table)Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Wettzell gravity water table corr.150100504 +/- 11 nms -2 / yearapprox. - 1 mm / yearnms -20-50-100-15015.06.99 15.12.99 15.06.00 15.12.00 16.06.01 16.12.01 17.06.02 17.12.02SG 29 w atertable corr. Abs. obs w atertable corr. Linear (Abs. obs w atertable corr.)Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Long-Term CrustalDeformation Monitored byGravity and Space Techniquesat Medicina / Italymeters49,37049,36549,36049,35549,35049,34549,340-2,2 mm / year49,33501.01.1998 27.12.1998 22.12.1999 16.12.2000 11.12.2001 06.12.200280,060,015 +/- 15 nms -2 / yearHeight trends for Medicinaby40,020,012 +/- 8 nms -2 / yearIGS - 3.6 mm / yearEUREF - 4.2 mm / yearLocal - 2.2 mm / year0,0-20,012 nms -2 / year approx. -3.6 mm / yearGravity - 3.6 mm+/- 2.7 mm / year-40,001.01.1998 03.07.1998 02.01.1999 04.07.1999 03.01.2000 04.07.2000 03.01.2001 05.07.2001 04.01.2002Abs. obs. - model SG 23 - model Abs.obs-model-(SG23-model) Linear (Abs. obs. - model) Linear (Abs.obs-model-(SG23-model))Kombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell

Zusammenfassung- Höhenänderungen folgen nicht Plattentektonik(postgraziale Landhebung, lokale Störungen, technogenbedingte Bewegungen)- Vertikale Geschwindigkeiten in ITRF 2000 global nichtsignifikant bestimmt- Kombination AG/SG ist unabhängiges Verfahren zurBestimmung von HöhenänderungenVorschläge für FGS-Programm 2006 – 2010- Kombination / Validierung SGM mit AG / SG / GNSS- Modellierung von gravitativen Effekten und dessenAuswirkungen auf das geometrische Referenzsystem aufden Stationen Wettzell und TIGO- Untersuchungen zur flächenhaften Ableitung vonvertikalen Krustenbewegungen aus der Kombination vongeometrischen und gravimetrischen Verfahren- Beiträge zu internationalen KonventionenKombination von Raum- und SchwerebezugssystemenFGS-Workshop 27.-29.10.2004, Wettzell