Raumverfahren

• International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS)
• International Laser Ranging Service (ILRS)
• International VLBI Service (IVS)

Die Definition der verschiedenen Geodätischen Referenzsysteme und deren Realisierungen ist nicht nur für wissenschaftliche Arbeiten wichtig, sondern durch die verbreitete Nutzung der geodätischen Raumverfahren wie z.B. GPS und zukünftig das europäische Galileo-System auch für die praktischen Anwendungen in Geodäsie und Navigation von großer Bedeutung.

Bei der Definition der Referenzsysteme (engl. reference system) werden beispielhaft die Lichtgeschwindigkeit, der Radius und die Abplattung der Erde und ein geozentrisches kartesisches Koordinatensystem festgelegt. Realisiert werden Referenzsysteme an der Erdoberfläche als Referenzrahmen (engl. reference frame) durch vermarkte Punkte (Vermessungspunkte) mit ihren Koordinaten.

Globale terrestrische Bezugssysteme sind kartesische Koordinatensysteme mit dem Ursprung im Massenschwerpunkt der Erde und der Orientierung an der Rotationsachse der Erde. Die nationalen Koordinaten- und Höhensysteme können lokale Bezugssysteme mit ihren Bezugsellipsoiden, Geoidmodellen und Kartenprojektionen sein oder Verdichtungen des globalen Referenzrahmens.

International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS)

Der Internationale Erdrotations- und Referenzsystem Dienst (IERS) stellt die astronomischen und globalen terrestrischen Referenzsysteme sowie die Daten über das Rotationsverhalten der Erde bereit. Dem BKG wurde als Ergebnis einer internationalen Ausschreibung die Leitung des Zentralbüros des IERS übertragen. Das Zentralbüro ist die Koordinationsstelle zwischen dem Vorstand, dem Analyse-Koordinator und den Technik-, Produkt- und Kombinationszentren des IERS. Es hat den Informations- und Datenfluss zwischen den beteiligten internationalen Organisationen zu gewährleisten.

Um Informationen über den Dienst mit seinen vielfältigen Komponenten bereitzustellen, wurden umfangreiche Webseiten erstellt, die laufend ergänzt werden. Es sind nicht nur allgemeine Informationen, wichtige Verbindungen zu anderen Webseiten, sondern auch die Struktur des IERS dargestellt und mit ihren Funktionen erläutert: IERS-Webseite

Mit der Herausgabe von IERS Messages, Annual Reports und Technical Notes werden Informationen an die interessierten Nutzer weitergeleitet. Neben dem IERS-Informationsdienst ist die Beantwortung von Anfragen zum IERS und allgemein über Erdrotation Aufgabe des Zentralbüros.

Das Zentralbüro organisiert außerdem die Vorstandssitzungen. Eine der wesentlichen Aufgaben ist die Einrichtung einer Datenbank, in der alle relevanten Daten und Produkte des IERS gespeichert und archiviert werden.

International Laser Ranging Service (ILRS)

Der ILRS organisiert und koordiniert die Laserentfernungsmessungen zu künstlichen Satelliten (SLR), um internationale geodätische Programme und Satellitenmissionen zu unterstützen, entwickelt Standards und Spezifikationen, die Voraussetzung für eine Produktkonsistenz sind und legt Beobachtungs- und Analysestrategien fest, um die Qualität des globalen Koordinatennetzes zu sichern. Zu den fundamentalen Produkten zählen genaue Satellitenephemeriden, Koordinaten und Geschwindigkeiten der Beobachtungsstationen, Variationen des Geozentrums, statische und zeitabhängige Koeffizienten des Erdschwerefeldes, Fundamentalkonstanten der Physik und Mondparameter. Die ILRS-Produkte werden als eine Grundlage für die Schaffung und Haltung eines genauen Internationalen Terrestrischen Referenz Frames (ITRF) dem IERS zur Verfügung gestellt.

Die Arbeiten des ILRS-Analysezentrums (AAC) des BKG haben ihren Schwerpunkt in der Bestimmung von Stationskoordinaten, deren Bewegungsraten und der Erdrotationsparameter im Rahmen von "single satellite, multi-satellite combined solutions". Für die Berechnungen werden das UTOPIA-Programmpaket sowie Softwareeigenentwicklungen verwendet. Weiterhin werden Prozeduren erstellt, die eine Berechnung der ILRS-Produkte automatisieren.

Die ILRS-Gruppe nimmt an der Erarbeitung eines erweiterten SINEX-Formats für den ILRS teil. Dazu wurde die Serie "BKG - SINEX-Lösungen für einzelne Satelliten" mit einer zu diesem Zweck entwickelten Software für Netz-Kombinationsrechnungen zu einer Gesamtlösung zusammengefasst.

Die SLR-Monatslösungen werden auf geometrische, numerische und zeitliche Stabilität hin untersucht, um die Qualität der Lösungen als Grundlage für Referenzsysteme einzuschätzen. Hierfür wurden Methoden für eine verbesserte Fehleranalyse entwickelt. Gleichzeitig konnten a priori-Informationen des Beobachtungsnetzes erfolgreich rückgerechnet werden. Diese Methoden sind sehr hilfreich, um die Stabilität von individuellen Lösungen zu überprüfen, bevor sie für Kombinationsberechnungen verwendet werden.

International VLBI Service (IVS)

Die BKG VLBI-Gruppe (BKG-VLBI-Gruppe) ist eines der drei weltweiten "primären Datenzentren" des IVS und gemeinsam mit der VLBI-Analysegruppe des Geodätischen Instituts der Universität Bonn (GIUB) eines von weltweit sechs VLBI-Analysezentren.

In diesem Rahmen werden die folgenden Arbeiten durchgeführt:

• Erzeugen von "VLBI-Databases" für X-Band und S-Band aus den vom Korrelator des Max-Planck-Institutes für Radioastronomie nach Leipzig gelieferten Rohdaten. Dies umfasst die Kalibrierung der Einflüsse von Ionosphäre, Troposphäre und Kabellaufzeiten, die Beseitigung von Mehrdeutigkeiten und Ausreißern in den Messdaten und deren Gewichtung. Am Ende dieses Prozesses wird ein Satz von Dateien, bestehend aus den Databases und den Kalibrierungsdateien, an das IVS geliefert.

• Erstellung einer Zeitreihe für UT1-UTC aus der "Intensive Experimentreihe" als IVS-Produkt (zurzeit etwa 220 Experimente jährlich). Die aktuelle Zeitreihe ist in den IVS-Datenzentren unter dem Namen "bkgint01.eopi" abrufbar.

• Erstellung zweier unterschiedlich parametrisierter Zeitreihen für die Erdorientierungsparameter (UT1-UTC, Polkoordinaten, Nutationsoffsets) aus den seit Januar 1984 verfügbaren 24h-VLBI-Experimenten ("bkg00001.eops" und "bkg 00002.eops").

• Erstellung von Globallösungen aus allen verfügbaren 24h-VLBI-Experimenten zur Ableitung von Referenzsystemen (Stations- und Quellenkoordinaten, Bewegungsraten).

• Die im Rahmen des IVS bereitgestellten Analyseprodukte sind hier abrufbar. Zwei der drei genannten EOP-Zeitreihen gehen in das monatlich erscheinende Bulletin B ein.

In seiner Funktion als IVS-Datenzentrum spiegelt das BKG mehrmals täglich die IVS-Datenbestände des CDDIS in Washington und des Observatoire de Paris. Für den Datenaustausch steht für alle IVS-Komponenten ein Input-Bereich zur Verfügung, über den VLBI-Datenbasen, Analyseprodukte und andere relevante Dateien in das IVS-System eingehen. Nach erfolgreicher Syntaxkontrolle werden diese Daten in das Datenzentrum übernommen.

Für eigene Analysezwecke wird das "Operational Data Center" unterhalten. Derzeit sind darin alle Datenbasen der VLBI-Experimente von 1976 bis 2001 gespeichert. Alle Daten und die gesamte Software werden in einem automatischen Modus auf einer Tape Library gesichert.

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