Zukunft der Höhenreferenzsysteme – Kombination von geometrischen und gravimetrischen Parametern Johannes Ihde Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Frankfurt am Main Kolloquium Höhensysteme mit GPS – Status quo und Entwicklungstendenzen Bundesanstalt für Gewässerkunde 16. November 2006, Koblenz BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 1 Zukunft der Höhenreferenzsysteme – Kombination von geometrischen und gravimetrischen Parametern • Höhe – klassische Komponente der integrierten Geodäsie • Status des europäischen und deutschen Höhenreferenzsystems • Integrierte Referenznetze • Aufbau eines Welthöhensystems • Geoid – ausgezeichnete Fläche des Erdschwerepotentials • Höhe – Kombination aus GNSS und Geoid BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 2 Zukunft der Höhenreferenzsysteme – Kombination von geometrischen und gravimetrischen Parametern • Höhe – klassische Komponente der integrierten Geodäsie • Status des europäischen und deutschen Höhenreferenzsystems • Integrierte Referenznetze • Aufbau eines Welthöhensystems • Geoid – ausgezeichnete Fläche des Erdschwerepotentials • Höhe – Kombination aus GNSS und Geoid BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 3 Definition und Realisierung von Höhenreferenzsystemen Höhendatum: Niveau mit Höhe (Kote), im mittleren Meeresniveau eines oder mehrerer Pegel mit Höhe oder Haupthöhenpunkt mit festgelegter Höhe H0/Wo Höhen (Koten) Erdschwerefeldbezogenen Höhenarten durch die Wahl von G Normalhöhen γp Orthometrische Höhen gp Dynamische Höhen G Normalorthometrische Höhen BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 γp H= Wo − Wp G = cp G p c p = ∫ g ⋅ dh o ≈ ∑ g ⋅ Δh g=γ H=h-N Zukunft der Höhensysteme 4 Physikalische Höhen Solid Earth surface P (B,L,H) ζ Telluroid Q h = Ho + ζ Hn h Ho h = Ho + N P‘ Po Geoid N Ellipsoid Normalhöhen c Hn = P γ Molodenski RWP an der Erdoberfläche ζ= Tp γQ = WP − UP γQ BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Dynamische Höhen P cP = ∫ gdh o HD = Orthometrische Höhen cP G Cp = W 0 - W p H = Hn + ζ = Ho + N Ho = cP g Klassisches RWP am Geoid N= TP ′ WP ′ − UP = γo γo Zukunft der Höhensysteme 5 Drei Grundelemente eines Höhenreferenzsystems • Position (geometrisch): Das terrestrische Referenzsystem ITRF 2005 ist konsistent innerhalb 10-8 bis 10-9 (GLONASS 2007, GALILEO 2010) • Erdschwerefeld: - Satellitenschwerefeldmiss. CHAMP and GRACE – 1 cm geoid - Absolute Schweremessungen (AG) im µGal-Niveau – 10-9 - Zeitreihen mit Supraleitenden Gravimetern (SG) in a sub-µGal Niveau • Höhe: Weltweit sind einige Hundert Höhenreferenzsysteme und ChartDatums realisiert - durch Anschluss an unterschiedliche Pegel (Niveaudifferenzen bis zu 2m) - durch geometrisches Nivellement (10-6) - zu unterschiedlichen Epochen als statisches System. BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 6 Geoidmodellierung durch Kombination terrestrischen Schweremessungen mit Daten der SSM V plus fünf 2. Ableitungen (Tensor von V) V plus 1 "horiz." Ableitung SST Integrierte Schwerefeldparameter Kombination: Wavelets, Dichteschichtenmodelle, Stokes, Punktmassen, Kollokation Terr. Gravimetrie Räumlich und zeitlich hochauflösende Schwereinformationen - GPS/Niv.-Punkte - Schweremessungen - GGM CG01C BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 NP= hP - HP gP T Zukunft der Höhensysteme 7 Höhenbestimmung ist die Bestimmung des Erdschwerepotentials Wp und eine Kombination von Positionsbestimmung XP und Schweremessung gP . Das Erdschwerepotential ist nicht direkt messbar – es ist das Ergebnis einer Integration - über den Weg p Wp = W0 – cp = W0 – ∫ gdh 0 (Nivellement) - oder über die Erdoberfläche Wp = Up + Tp = Up + BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 R 4π ∫ (Δg + G K) ST (ψ )dσ 1 (RWP) σ Zukunft der Höhensysteme 8 Zukunft der Höhenreferenzsysteme – Kombination von geometrischen und gravimetrischen Parametern • Höhe – klassische Komponente der integrierten Geodäsie • Status des europäischen und deutschen Höhenreferenzsystems • Integrierte Referenznetze • Aufbau eines Welthöhensystems • Geoid – ausgezeichnete Fläche des Erdschwerepotentials • Höhe – Kombination aus GNSS und Geoid BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 9 Die Nivellements der Europäischen Gradmessung BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 10 Amsterdamer Pegel Letzter Original- „dykpeilsteen“ in der „Nieuwe Burg“-Schleuse BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 11 Realisierung des EVRS 2000 (UELN 95/98) • Referenzpunkt: UELN No. 000A2530/13600 mit der geopotentiellen Kote 7.0259 m2 s-2 und der äquivalenten Normalhöhe 0.71599 m. NAP United European Levelling Network 1995 (UELN 95/98) BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 UELN 95/98 – Isolinien gleicher Genauigkeit in mm Zukunft der Höhensysteme 12 United European Levelling Network (UELN) von 26 Ländern Anzahl der Messungen: 9542 Freiheitsgrad: 2318 A-posteriori σ pro 1 km in kgal·mm: 1.07 Mittleres σ der ausgeglichen cP (Höhen), in kgal · mm: 17.19 Mittlere Redundanz: 0.24 • NAP BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 13 Transformationsparameter von nationalen Höhenreferenzsystemen in das EVRF2000 (NAP) Helsinki + 22 Constanta W0 ≈ 62636856 m2 · s-2 + 14 + 4 + 3 - 32 Cascais Newlyn + 13 Danish + 2 - 34 - 35 Trieste Genoa - 50 - 49 Alicante Marseiles - 231 (in centimeter) BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Ostend Zukunft der Höhensysteme 14 NAP Entwicklung der Höhennetze in Deutschland NN-Höhen im „alten System“: Gradmessungsniv., Niv. Der Trig.-Abtlg. D. preuß. Landesaufnahme (186064), sächs. Landesniv. (1865-78); Normalhöhenpunkt1879 an ehemal. Berliner Sternwarte (Höhe 37,000 über NN); keine Schwerereduktion d. gemess. Höhenunterschiede NN-Höhen im „neuen System“: (heute: Höhen im System 1912/DHHN 12) Neues Haupthöhennetz d. preuß. Landes-aufnahme ab 1913/14 bzw. durch d. RfL ab 1918; Bezugspunkt: Normalhöhenpkt. Von 1912 (Hoppegarten); Bearbeitung bis 1945 in 6 Netzteilen, Ausgleich. Der Netzteile mit Anschlusszwang an den jeweils fertig-gestellten Netzteil; normalorthometrische Reduktion Nivellementsnetz 1960: nach 1945 Ergänzung d. Netzteile VI (Baden-Würt.), VII Bayern, VIII (Rheinl.Pfalz) und Neumess. Auf älteren Linien; 1960 Ausgleich. In einem Guss; NN-Höhen mit normalorthometr. Reduktion; amtl. Höhen: die bisherigen im System 1912 SNN 56: Neumessung: Verwendung gemess. Ober-flächenschwerwerte; Rahmennetz (6 Schleifen), Füllnetz; 1957 Ausgl. d. Rahmennetzes im Zuge d. Gesamtausgl. Des Einheitl. Niv.-Netzes Osteuropas, Pegel Kronstadt, Normalhöhen DHHN 85: Wiederhol.-Mess. 1980-85, Schweremess. entlang d. Niv.-Linien; freie Netzausgleichung unter Anschluss der UF Wallenhorst mit normalorthometr. Höhen (NN-Höhen), 2. Ausgl. In geopotentiellen Koten (Anschl. REUN/UELN) SNN 76 (HN76): Wiederhol.-Mess. 1974-76; gemess. Ober-flächenschwerewerte, Normalhöhen bezogen auf Pegel Kronstadt; Ausgleich. In einem Guss unter Nutzung der aus 1956 result. Normalhöhe von Hoppegarten als fehlerfreier Anschluss DHHN92: Verwendung d. gemess. Höhenunterschiede und Schwerewerte d. DHHN85 u. SNN76 sowie 1991/92 neu gemess. Netzverbindungen; Ausgl. In geopot. Koten, bezogen auf den REUN/UELN-Punkt UF Wallenhorst, Normalhöhen (NHN-Höhen) BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 NN ... Normal-Null NHN ... Normalhöhennull Zukunft der Höhensysteme HN ... Höhen-Null 15 Das Deutsche Haupthöhennetz 1992 (DHHN 92) System NHN Datum NAP BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 16 Erneuerung des DHHN92 Gemeinschaftsprojekt der AdV Ziele: • Überprüfung des amtlichen Höhenbezugssystems zwecks Aufdeckung von Höhenänderungen und Spannungen • Einbindung des DHHN in ein zukünftiges integriertes Raumbezugssystem • Verknüpfung mit epochengleichen GNSSMessungen zur Geoidmodellierung • Schaffung aktueller Grundlagen für wissenschaftliche Arbeiten (Rezente Krustenbewegungen) BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 17 Parameter DHHN92 DHHN2010 Anzahl Knotenpunkte Anzahl Linien Anzahl Schleifen Anzahl Freiheitsgrade mittl. Schleifenumfang a posteriori s0 Standardabw. der ausgegl. Höhen 422 672 241 256 197 km 0.83 kgal·mm 7.27 kgal·mm 104 153 46 50 484 km 1.00 kgal·mm 12.22 kgal·mm s0 aus Schleifenwidersprüchen 0.79 kgal·mm 0.97 kgal·mm durchschnittl. Redundanz 0.372 0.327 DHHN2010 Netzentwurf mit optimierten Linienverlauf BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 18 Zukunft der Höhenreferenzsysteme – Kombination von geometrischen und gravimetrischen Parametern • Höhe – klassische Komponente der integrierten Geodäsie • Status des europäischen und deutschen Höhenreferenzsystems • Integrierte Referenznetze • Aufbau eines Welthöhensystems • Geoid – ausgezeichnete Fläche des Erdschwerepotentials • Höhe – Kombination aus GNSS und Geoid BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 19 Kombination der geodätischen Infrastruktur in drei Stufen: • Kombination von komplementären Sensoren: Geodätische Beobachtungen auf terrestrischen Referenzstationen und zu Erdsatelliten • Rigorose Kombination durch integrierte Modellierung von Parametern der drei Pfeiler der Geodäsie • Interaktion mit anderen Geodisziplinen BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 20 Deutsches Geodätisches Referenznetz GREF Integriertes Echtzeitnetz des BKG • Kombination der Sensoren auf terrestrischen Referenzstationen • Echtzeitnahe Datenerfassung, • Komplexe Modellierung der Messungen mit Zeitreihenanalysen • Nutzergerechte, zeitnahe Bereitstellung der Beobachtungen und Parameter mit geodätischen Datenbank- und Informationssystemen • Hoher Grad an „Disziplin aller Beteiligten“ (Konventionen/Standards) BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 21 Integriertes Deutsches Referenznetz GREF: • • • • • • • • GPS/GLONASS Absolutschwere Anschluss an DHHN (LVA) Meerespegel (BfG) Supraleitende Gravimeter Lokale Sicherungsnetze Grundwasserpegel weitere Sensoren Beitrag zu int. Referenzsystemen und Projekten: EPN, IGS, TIGA-PP, ECGN Rahmen für SAPOS Echtzeit-DGNSS (NTRIP) Tägl. Monitoring der Koordinaten BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 22 BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 23 GNSS - Sassnitz BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 24 Absolutschweremessungen - Sassnitz Absolute Schweremessung mit FG5-301 in Sassnitz, 16.-19. Mai 2003 981.454.204 981.454.202 Neustart 2. Aufstellung nach Gradientenmessung 981.454.200 Neustart 981.454.198 µGal 981.454.196 981.454.194 981.454.192 981.454.190 981.454.188 981.454.186 981.454.184 16.5.03 12:00 g Mittel, 130 cm über Marke = 981 454 194,2 +/- 3 µGal 17.5.03 0:00 17.5.03 12:00 18.5.03 0:00 18.5.03 12:00 19.5.03 0:00 19.5.03 12:00 UT BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 25 Pegel - Sassnitz BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 26 Sicherungsnetz - Sassnitz BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 27 Radarpegel Sassnitz BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 28 Diepholz Ansicht des Towers des Fliegerhorst Diepholz mit Blick nach Nordwest zur GREF-Station im DWD-Wettergarten (links innerhalb der Umzäunung) GREF-Station DIEP und Grundwasserpegel im Fliegerhorst Diepholz BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 29 Lindenberg Antennenpfeiler der GREF-Station LDB2, Wetterstation und Outdoor-Geräteschrank) BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 30 Kollokation von Pegelregistrierungen, GPS, Gravimetrie, Altimetrie Pegelregistrierungen 1937 - 2003 Pegel Furuogrund -8 mm/year Unabhängige Kontrolle BIFROST Relation zwischen Schweränderung und Hebung läßt Rückschlüsse auf Lithoshpärenprozesse zu Furuoegrund (S), observed gravity changes gmean@125 cm = 982 229 916,4 µGal (gradient mean= 384,7 µGal/m) GPS JILAg-5 15 FG5-111 [µGal] 12 9 FG5-101 6 FG5-301 3 Uplift: 12,6 +- 2,4 mm/year FG5-102 0 -3 -6 -9 -12 - 1.82 µGal/year -15 1991 1993 1995 1997 1999 Gravimetrie 2001 BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 2003 Zukunft der Höhensysteme 31 Zukunft der Höhenreferenzsysteme – Kombination von geometrischen und gravimetrischen Parametern • Höhe – klassische Komponente der integrierten Geodäsie • Status des europäischen und deutschen Höhenreferenzsystems • Integrierte Referenznetze • Aufbau eines Welthöhensystems • Geoid – ausgezeichnete Fläche des Erdschwerepotentials • Höhe – Kombination aus GNSS und Geoid BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 32 Definition eines globalen vertikalen Referenzsystems (GVRS) In Übereinstimmung mit den Konventionen des International Earth Rotation and Reference System Service (IERS) von 2003 werden System und Frame unterschieden (GVRS, GVRF): - Definition eines GVRS: Konventionen für Datum, Höhen, Behandlung zeitabhängiger Variationen von Parametern - Realisierung eines GVRS (GVRF): Konventionen und Spezifikationen für die Verteilung von Stationen, die Auswahl, Analyse und Bereitstellung von Daten BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 33 GVRS Konventionen (Im IAG ICP1.2 Vertical Reference Systems unter Diskussion) Das Globale Verticale Referenzsystem System (GVRS) erfüllt folgende Bedingungen: 1. Das vertikale Datum ist als Equipotentialfläche definiert. Für sie ist das Potential des Erdschwerefeldes konstant: W0 = konst. Das vertikale Datum definiert die Beziehung der physikalischen Höhen zum Erdkörper. W0 muss konventionell vereinbart und und reproduzierbar sein. BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 34 2. Die Längeneinheit ist Meter (SI). Die Zeiteinheit ist Sekunde (SI). Diese Skale ist konsistent mit der TCG-Zeit für ein geozentrisches System, in Übereinstimmung mit Resolutionen von IAU und IUGG (1991). 3. Die Höhenkomponenten sind Differenzen ΔWP zwischen dem Potential des Erdschwerefeldes WP in einem betrachteten Punkt P und dem Potential des GVRSNullniveaus W0. Die Potentialdifferenz ΔWP wird auch als geopotentielle Kote cP bezeichnet: –ΔWP = cP = W0 – WP . 4. Das GVRS ist ein zero tidal system, in Übereinstimmung mit der IAG Resolution Nr. 16, die 1983 in Hamburg angenommen wurde. BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 35 GVRF – ein integriertes Referenznetz Stationen des IGS TIGA-PP und GGP (und absolute Schwere) GPS/tide gauge stations super-conducting gravimeter stations Zur weiteren Betrachtung: Integration von weltweiten Bojen von GNSS Frühwarnsystemen für die Langzeitkontrolle der mittleren Meeresoberfläche und der Verbindung zu Satellitenaltimeterbeobachtungen. BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 36 Zukunft der Höhenreferenzsysteme – Kombination von geometrischen und gravimetrischen Parametern • Höhe – klassische Komponente der integrierten Geodäsie • Status des europäischen und deutschen Höhenreferenzsystems • Integrierte Referenznetze • Aufbau eines Welthöhensystems • Geoid – ausgezeichnete Fläche des Erdschwerepotentials • Höhe – Kombination aus GNSS und Geoid BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 37 36m Geoidhöhen in Deutschland 50m BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 38 GPS/Nivellement – GCG05 In Gemeinschaftsarbeit mit den Vermessungsverwaltungen der Länder erfolgt die Realisierung eines satellitengeodätisch-nivellitischen Quasigeoids (GCG05) 92 ζ DHHN ETRS 89 Ziel: Realisierung des Quasigeoids für den Übergang von Höhen im ETRS89 in das DHHN92 mit einer Genauigkeit von 1 ... 2 cm h DHHN =H ETRS BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 −ζ ETRS DHHN Zukunft der Höhensysteme Deutsches Quasigeoid (IfE/BKG) Datengrundlage • 895 Punkte mit GPS- und Nivellementsmessungen in einem Abstand von 20 – 30 km • ca. 430 000 Schweremessungen aus Deutschland, den Nachbarländern sowie mittlere Freiluftanomalien im Meeresbereich (abgeleitet aus Altimetermessungen) • digitales Geländemodell (DGM25 mit einer Basisauflösung 50 x 50 m in Deutschland) • globales Schwerefeldmodell CG01C BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Satellitengeodätisch-nivellitische Quasigeoidhöhen (schwarz) und Punktschwerewerte (rot) Zukunft der Höhensysteme 40 Methodik • BKG Modellierung durch Punktmassen mit vorgegebenen Positionen. Die Punktmassen sind in drei Ebenen und drei verschiedenen Gitterrastern angeordnet. Das Modell ist eine kombinierte Lösung unter Verwendung mittlerer Schwereanomalien und „gemessener“ Quasigeoidhöhen. • IfE Modellierung mit Integrations- und Kollokationsverfahren • Mittelung beider Modelle • Vergleich der Modelllösungen BKG / IfE (mm): BRD gesamt BIAS RMS Min. Max. -0.10 4.89 -61 36 BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Differenzen der Modelllösungen des BKG und des IfE [mm] Zukunft der Höhensysteme 41 ETRS89 - DREF, SAPOS Umstellung der GNSS-/ Nivellementspunkte auf ETRS89 (SAPOS) durch die Landesvermessung durch • Neumessung • Neuausgleichung • Transformation • Geringe Änderungen der Nivellitischen Höhen BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Differenzen der Quasigeoidhöhen identischer GPS-/Nivellementspunkte von 2003 und 2005 Zukunft der Höhensysteme 42 Validierung des GCG05 • Modellberechnungen mit der Hälfte der GPS-/Nivellementspunkte • Prädiktion der Quasigeoidhöhen an den nicht verwendeten Punkten • Differenz kleiner 2cm: 95% der Punkte • Differenz kleiner 1cm: 70 % der Punkte • Modellgenauigkeit 1 bis 2 cm BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 43 Validierung des GCG05 Vergleich von Quasigeoidmodellen mit unabhängigen Datensätzen [mm] a) Harz (22 Punkte) SNG01 (2003) IfE 2003 BKG 2005 IfE 2005 GCG05 Mittelwert Standardabweichung Minimum Maximum -4.1 12.7 -33 16 7.6 12.6 15.5 14.1 7.2 7.4 7.6 7.2 -7 -4 -1 -2 22 23 27 24 b) Estergebirge (54 Punkte) SNG01 (2003) IfE 2003 BKG 2005 IfE 2005 GCG05 Mittelwert Standardabweichung Minimum Maximum 47.9 32.9 -35 97 61.6 49.6 63.3 56.4 BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 29.7 15.3 15.5 14.6 -12 4 21 12 101 77 89 82 Zukunft der Höhensysteme 44 Vertrieb des GCG05 • Gitterdatei 1´ x 1.5´ (geographische Koordinaten) • ASCII- oder Binärformat • Interpolationsprogramme für WINDOWS und LINUX • grafische Benutzeroberfläche unter WINDOWS • Einbindung in die Software von TRIMBLE und LEICA realisiert Modell von Deutschland insgesamt oder von 4 Teilregionen auf CD über das Geodatenzentrum des BKG www.geodatenzentrum.de Und Vertrieb durch Bundesländer BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 45 Ausblick • Ergänzung eines Teils für Nord- und Ostsee • Verbesserung/Ergänzung der Datenbasis z.B. durch Aerogravimetrie, neue Datensätze der Nachbarländer • Einbeziehung von Satellitenaltimetermessungen • Berechnung neuer Lösungen bei Ergänzung/Aktualisierung der Datengrundlagen BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 46 Aerogravimetrie Rot: vorhandene terrestrische Messungen Messungen in Zusammenarbeit mit Danish National Space Center 16.10.06 – 25.10.06 Zweck: • Schließung von Datenlücken im Küstenbereich von Nord- und Ostsee • Validierung vorhandener Messungen Ziel: • Verbesserung des Geoidmodells im Küstenbereich, Ausdehnung auf den Bereich der deutschen Hoheitsgewässer • Beitrag zur Vereinheitlichung des europäischen Höhensystems BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 47 European Gravimetric Quasigeoid (EGG97, EGG07) • Institut für Erdmessung der Universität Hannover (IfE) Rechenstelle der Internationalen Assoziation für Geodäsie (IAG) • Gitterdatei 1,0' x 1,5' für das Gebiet Europas • Langwellige Fehler von einigen cm/100 km bzw. einigen dm/1000 km • Korrektionen durch einfache Modelle anhand von GPS-/ Nivellementspunkten für kleinräumige Anwendungen • Bei komplizierten Korrekturmodellen Genauigkeit im Zentimeterbereich für das Gebiet Deutschlands BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 48 Zukunft der Höhenreferenzsysteme – Kombination von geometrischen und gravimetrischen Parametern • Höhe – klassische Komponente der integrierten Geodäsie • Status des europäischen und deutschen Höhenreferenzsystems • Integrierte Referenznetze • Aufbau eines Welthöhensystems • Geoid – ausgezeichnete Fläche des Erdschwerepotentials • Höhe – Kombination aus GNSS und Geoid BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 49 Kombination - Felder der Entwicklung Zielstellungen: • Sicherung der Genauigkeit und Homogenisierung der Realisierungen der geodätischen Referenzsysteme TRF, VRF, GRF Homogenisierung der Modellierung • Realisierung eines globalen Höhensystems • Ableitung kombinierter Zielgrößen für Geodynamik, aber auch angewandte Disziplinen wie Ingenieurvermessung und Navigation BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 50 Realisierung und Vereinigung von Höhenreferenzsystemen Hn = a) Nivellement Wp = W0 – cp durch Ausgleichung von Nivellementsnetzen, cP γ in Bezug auf Seepegel, in der Regel wird W0 des Nivellementsnetzes Null gesetzt, da es nicht bekannt ist. H n = hP − ζ b) BWP/GGM and GNSS Wp = Up + Tp durch Kombination eines konventionellen GGM ζ = Tp γQ = WP − U P γQ (EGM06 or a combined CHAMP/GRACE model EIGEN-CG03C, …) mit ellipsoidischen Höhen hp (ITRF2005) BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 51 Erfassung von zeitlichen Variationen von Massenänderungen mit den Satellitenschwerefeldmissionen CHAMP und GRACE Differenzen zwischen monatlichen GRACE Schwerefeldmodellen Differenzen simuliert mit dem globalen hydrologischen Modell WGHM Hydrologische Massensignale April minus August 2003 Ref.: Ilk et al.: Mass transport and mass distribution in the Earth system BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 52 • 21 Länder • 74 Stationen mit ¾ GPS (EPN) ¾ Absolutschwere ¾ Nivellements zu EVRS ¾ 6 supraleitende Gravimeter ¾ 15 Pegel Anteil der nordischen Länder NGOS BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 53 EVRS2007 & UELN Ausgewählte Stationen des European Combined Geodetic Network (ECGN) werden zur Sicherung der Langzeitstabilität des EVRS2007 genutzt. Mit EIGEN CG03C erhält man: W0E = 6 263 6857.28 m2 s-2 Bursa 2003: W0NAP = 6 263 6857.55 m2 s-2 Stations with GNSS, levelling, AG Desirable additional stations ECGN stations with missing elements BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 54 DHHN2010 kombiniert mit GNSS und Absolutschwere BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 55 Miß alles, was sich messen läßt, und mach alles meßbar, was sich nicht messen läßt. Galileo Galilei BfG-Kolloquium, Koblenz, 16. November 2006 Zukunft der Höhensysteme 56
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