Lagereferenzsysteme
- Einführung
- Integriertes Geodätisches Referenznetz Deutschlands - GREF
- Geodätisches Referenznetz für Europa - EUREF
- Refraktion
- GNSS Satellitenbahnen
- GNSS Data Center
Einführung
Zur Einrichtung und Laufendhaltung des geodätischen Referenzsystems in Deutschland befasst sich das BKG mit der Auswertung von GPS- und GLONASS-Beobachtungen. Die Auswertearbeiten sind in 5 Bereiche gegliedert, deren Kernstück die Nutzung von Beobachtungen der Permanentstationen des Geodätischen Referenznetzes GREF darstellt. Die für dieses Netz aus täglichen Auswertungen hergeleiteten und wöchentlich als Mittelwerte herausgegebenen Koordinaten bilden den nationalen Beitrag Deutschlands für eine europäische Gesamtlösung. Sie wird unter Einbeziehung weiterer nationaler Teillösungen anderer europäischer Staaten zu einer EUREF - Kombinationslösung zusammengefasst. Parallel zur Koordinatenbestimmung werden aus den GPS-Beobachtungen troposphärenbedingte Signal-Laufzeitverzögerungen geschätzt und europaweit zu einer kombinierten Schätzung von Troposphärenparametern zusammengefasst.
An der Bereitstellung der für diese Arbeiten erforderlichen präzisen GPS-Satellitenbahnen durch den "International GPS Service" (IGS) ist das BKG durch eine Auftragsvergabe an das "Center for Orbit Determination in Europe" (CODE) beteiligt. Präzise Bahnen der russischen GLONASS-Satelliten werden eigenständig im Rahmen des "International GLONASS Service" (IGLOS) bestimmt. Den Auswerteprozessen angeschlossen ist eine GNSS Datenbank, die Beobachtungen der Projekte GREF, EUREF IGS und IGLOS (Funktion als Regionales IGS-Datenzentrum für Europa) aufnimmt.
Integriertes Geodätisches Referenznetz
Deutschlands - GREF
Das Integrierte Geodätische Referenznetz Deutschlands GREF dient der hochgenauen Koordinatenbestimmung für die Einbindung in internationale Netze, der Generierung von Echtzeitprodukten für die Koordinatenbestimmung sowie der Verknüpfung mit den Referenzsystemen für Höhe und Schwere.
GNSS Auswertung des Integrierten Geodätischen Referenznetzes GREF (Klicken zum Vergrößern)
Einige GREF-Stationen sind zugleich Bestandteil übergeordneter Netze, des EUREF Permanent Networks (EPN) und des Netzes des Internationalen GNSS-Service (IGS). Die Netzauswertung des GREF erfolgt mit den Daten der GREF-Stationen, der EPN- bzw. IGS-Stationen sowie einiger SAPOS-Stationen der deutschen Landesvermessung. Das GREF-Netz wird dadurch zum einen an die IGS-Stationen angeschlossen, zum anderen wird eine Verbindung zum übergeordneten Netz EPN (Zentralbüro des EPN) geschaffen. Als Ergebnis dieses Postprocessings werden präzise Koordinaten erhalten, deren Zeitreihen die genaue Bestimmung von Stationsbewegungen erlauben.
Detailinformationen für direkt vom BKG betriebenen Stationen des GREF-Referenznetzes sind in einem speziellen Informationssystem GREF abrufbar.
Die Einrichtung von Internetverbindungen auf der Mehrzahl der GREF-Stationen ermöglicht die Generierung von Echtzeit-Produkten, insbesondere die Erzeugung von RTCM-Daten und RTCM-Korrekturdaten für DGPS- und RTK-Anwendungen. Eingesetzt wird eine Vernetzungssoftware, die aus den angeschlossenen GNSS-Permanentstationen Beobachtungsdaten für Virtuelle Referenzstationen (VRS) berechnet. Unter der Bezeichnung GREF-IP wurde ein Konzept erarbeitet, dass die Abgabe dieser VRS-Daten, Beobachtungsdaten im RTCM-Format oder Empfängerrohdaten über Internet vorsieht.
Die durch die Einbeziehung des Internet auftretenden Laufzeitverzögerungen zeigten sich weit überwiegend in einer Größenordnung weniger Sekunden, die für die meisten DGPS-Anwendungen unschädlich sind.
Weitergehende Informationen zur Echtzeittechnologie des GREF-Netzes findet man im GNSS-Datenzentrum des BKG (GDC des BKG) unter dem Projekt NTRIP.
Geodätisches Referenznetz für Europa - EUREF
Eine bedeutende geodätische Aufgabe für die Georeferenzierung ist die europaweite Verwendung eines einheitlichen Referenzsystems. Die Europäische Kommission hat auf Empfehlung von EUREF hierfür die Nutzung des Systems ETRS89 empfohlen. An der Laufendhaltung dieses Systems ist das BKG durch die Auswertung eines eigenen nationalen Teilnetzes sowie die wöchentliche Kombination der Koordinaten weiterer nationaler Teilnetze zu einer kontinentalen Gesamtlösung beteiligt. Die Anzahl der dabei erfassten Stationen beträgt etwa 160. Geschätzt werden Koordinaten und Stationsgeschwindigkeiten, die mit Sub-Zentimeter-Genauigkeit in das globale Referenzsystem ITRF integriert werden. Akkumulierte Mehrjahreslösungen gehen in die Bestimmung des globalen Referenzsystems ITRF ein.
Refraktion
Teil der europaweiten Auswertung von GPS-Permanentbeobachtungen ist die Schätzung troposphärenbedingter Signal-Laufzeitverzögerungen. Diese Parameter ermöglichen die Bestimmung des Wasserdampfgehaltes der Troposphäre und sind für Zwecke der Klimaforschung, der Wettervorhersage sowie für eine verbesserte Höhenbestimmung von Bedeutung.
Das BKG hat die Aufgabe eines EUREF-Auswertezentrums für die wöchentliche Kombination von Troposphärenparametern aus nationalen europäischen Teillösungen. Bei dieser Kombinationslösung handelt es sich um eine epochenweise ausgeführte gewichtete Mittelung von Einzellösungen. Systematische Differenzen zwischen den Teillösungen werden berücksichtigt. Heute liefern fast 20 Lokale Analysezentren (LAC) Troposphären-dateien. Es werden für insgesamt 160 Permanentstationen in Europa Troposphärenparameter parallel von jeweils drei LACs geschätzt. Die Homogenität der Resultate wird dabei durch eine europaweite Angleichung der Auswertestrategien gesichert.
GNSS Satellitenbahnen
Mit seiner Unterstützung der Berechnung präziser Bahnen des GPS-Systems im Rahmen von CODE leistet das BKG einen deutschen Beitrag zur Nutzung des GPS. Die dortigen Auswertungen in Kooperation mit dem IGS führen zu den weltweit genauesten Satellitenbahnen, deren kontinuierliche Kenntnis für die geodätische Nutzung des GPS eine Voraussetzung ist.
Die Berechnung präziser Bahnen der Satelliten des russischen GLONASS-Systems auf der Grundlage von Mikrowellenbeobachtungen wird heute ausschließlich von den Institutionen ESA/ESOC, CODE und BKG ausgeführt. Die in Aussicht gestellte Verfügbarkeit über neue Satelliten dokumentiert das Interesse Russlands, das System kontinuierlich weiter zu betreiben. Die Genauigkeiten für die Bahnbestimmungen erreicht in der Regel ±15cm. Die kombinierte Verwendung von GPS- und GLONASS-Beobachtungen hat in der Geodäsie insbesondere Bedeutung für kinematische Echtzeitanwendungen (RTK). Aus der kombinierten Verwendung von GPS und GLONASS ergeben sich weiterhin verbesserte Möglichkeiten für die Schätzung von Troposphärenparametern.
GNSS Data Center
Das GNSS-Datenzentrum erfasst heute die Daten von nahezu 200 weltweit verteilten Permanentstationen. Wöchentlich werden mehr als 100 000 Dateien ausgetauscht. Die Datenhaltung umfasst die Projekte SAPOS/GREF, EUREF, IGS und IGLOS. Etwa die Hälfte der angeschlossenen Stationen liefert RINEX-Daten im Stundentakt, die verbleibende Hälfte liefert RINEX-Tagesdateien. Neben Beobachtungsdaten werden ergänzend auch die wichtigsten abgeleiteten Resultate wie Koordinaten, Troposphärenparameter und Satellitenbahnen gespeichert.
Bestandteil des Datenzentrum ist ein Web-Server, der als graphische Oberfläche zur Heranführung an das archivierte Datenmaterial dient. Der Server liefert daneben Randinformationen, die für das Verständnis des gebotenen Materials von Bedeutung sind. Da es sich hier um überwiegend europäische Projekte handelt, ist der Webserver in englischer Sprache abgefasst (GNSS Data Center).
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