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Globaler Geodätischer Referenzrahmen

Das globale geodätische Referenzsystem ist ein erdfestes kartesisches Koordinatensystem, dessen Ursprung im Massenschwerpunkt der Erde liegt. Die X-Achse geht durch den Nullmeridian in Greenwich. Die mittlere Rotationsachse der Erde entspricht der Z-Achse. Die Y-Achse des Rechtssystems steht senkrecht auf der X- und Z-Achse. Durch die Kombination von Messungen verschiedener geodätischer Raumverfahren wie bspw. die Radiointerferometrie auf langen Basen (VLBI; engl. Very Long Baseline Interferometry), die Entfernungsmessungen zu Satelliten bzw. zum Mond (SLR/LLR; engl. Satellite/Lunar Laser Ranging), das Doppler-Positionierungs- und Bahnbestimmungssystem DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) oder die globalen Navigationssatellitensysteme (GNSS) wird dieses Referenzsystem realisiert.

Referenzpunktbestimmung am Onsala Twin Teleskop mittels Präzisionstachymeter
Referenzpunktbestimmung am Onsala Twin Teleskop mittels Präzisionstachymeter

Für eine zuverlässige Kombination dieser geodätischen Raumverfahren werden Verknüpfungsvektoren (engl. Local Ties) benötigt, die an sogenannten Multitechnikstationen bzw. Fundamentalstationen aus präzisen terrestrischen Messungen gewonnen werden. Multitechnikstationen sind nationale Forschungseinrichtungen, die mindestens zwei verschiedene Raumverfahren an einem Standort betreiben. Die an diesen Stationen aus terrestrischen Messungen abgeleiteten Local Ties liefern die notwenigen geometrischen Informationen, die die relative Lage und Orientierung der betriebenen Raumverfahren zueinander beschreiben. Für den globalen Referenzrahmen werden Positionsgenauigkeiten von 1 mm angestrebt, wodurch die Anforderungen an die Local Ties als Schlüsselkomponente sehr hoch sind.

Local Tie Bestimmung an Multitechnikstationen

Ausgleichung des dreidimensionalen Local Tie Netzes am Geodätischen Observatorium Wettzell mit JAG3D
Ausgleichung des dreidimensionalen Local Tie Netzes am Geodätischen Observatorium Wettzell mit JAG3D

Das Modell der integrierten, hybriden, räumlichen Netzausgleichung im Ausgleichungspaket JAG3D wird zur sachgerechten Analyse der terrestrischen Daten an verschiedenen nationalen und internationalen Multitechnikstationen eingesetzt, um Local Ties und deren zugehörige vollbesetzte Dispersionsmatrix abzuleiten. Hierzu zählen bspw. das Geodätische Observatorium Wettzell, welches kooperativ vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie sowie der Technischen Universität München betrieben wird, und das Onsala Space Observatory, das vom Department for Space, Earth and Environment der Chalmers University of Technology mit Unterstützung des schwedischen Wissenschaftsrates und der schwedischen Landesvermessung betrieben wird.

Die vollständig dreidimensionale Auswertung erfolgt mit JAG3D in einem lokalen Koordinatensystem, welches eine direkte Verbindung zu einem globalen geodätischen Referenzrahmen besitzt. Ein Wechsel zwischen beiden Systemen ist durch eine Konvertierung somit streng und widerspruchsfrei möglich. JAG3D liefert neben den dreidimensionalen Koordinaten der Punkte die vollbesetzte Dispersionsmatrix, welche zur sachgerechten Bestimmung der Local Ties als Eingangsdaten fungieren.

Referenzen