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Regionale Schwerefelder

Das Ziel ist die möglichst umfassende Kombination aller Schweredaten zur Bestimmung von regionalen Schwerefeldern, wobei verschiedene Ansätze zu untersuchen sind. Im Fall einer Multiskalen-Darstellung (MSD) des Schwerefeldes wird das Gravitationspotential in eine Anzahl von Detailsignalen zerlegt, die Reihenentwicklungen in Wavelet-Funktionen darstellen und Bandpassfilterungen des Potentials bedeuten. Die Reihenkoeffizienten der verschiedenen Detailsignale sind über einen pyramidalen Zusammenhang miteinander verknüpft. Im „nullten“ Schritt dieses Algorithmus werden im Rahmen einer Parameterschätzung die Skalierungskoeffizienten aus Beobachtungen bestimmt. Werden diese aus verschiedenen geodätischen Beobachtungverfahren gewonnen, lassen sich die unbekannten Koeffizienten aus einer Kombinationslösung bestimmen. Diese Methode wird derzeit im Rahmen eines Projektes mit dem Amt für Geoinfomationswesen der Bundeswehr (AGeoBw) realisiert. Die folgende Abbildung gibt einen Überblick über eine mögliche Kombinationsstrategie.

Kombination von Daten moderner Satellitenmissionen und terrestrischer Messungen

Als Eingangsdaten für die Kombination werden z.B. die Messungen der Satellitenmissionen GRACE und GOCE verwendet. Zudem werden diese Daten mit altimetrischen Messungen, terrestrischen Schwerfeldmessungen und Messungen der Fluggravimetrie kombiniert. Die Kombination mit der Altimetrie erfordert allgemein eine gemeinsame Schätzung von Schwerefeld und dynamischer Ozeantopographie. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Erdmessung (IfE) der Leibniz-Universität Hannover und dem GFZ in Potsdam, wird weiterhin u.a. an der Berücksichtigung der GRACE L1B K-Bandmessungen im Kombinationsalgorithmus gearbeitet.

Mit der erfolgreichen Satellitenmission GRACE rückte die Darstellung des zeitvariablen Gravitationsfeldes verstärkt in den Fokus geodätischer Arbeiten. Am DGFI wurden in den letzten Jahren verschiedene Strategien entwickelt, um Zeitvariationen des Schwerefeldes im Modellansatz zu berücksichtigen. Ein geeigneter Ansatz beschreibt die Reihenkoeffizienten als eindimensionale Reihen in zeitabhängigen Basisfunktionen wie z.B. B-Splines. Hierbei handelt es sich um zeitlich lokalisierende Funktionen, mittels derer auch eine vierdimensionale MSD entwickelt werden kann. Die Zeitabhängigkeit wird auch im Projekt GOCE+ Thema 4 der ESA behandelt.

Ausgewählte Publikationen

  • Bouman J., Bosch W., Goebel G., Müller H., Sanchez L., Schmidt M., Sebera J.: Das Schwerefeld der Erde - Messen, Darstellen und Auswerten. Zeitschrift für Vermessungswesen, 135, Heft 2, 2010
  • Schmidt M., Fabert O., Shum C.K.: On the estimation of a multi resolution representation of the gravity field based on spherical harmonics and wavelets. J. Geodynamics (39), 512-526, 2005
  • Schmidt M., Fengler M., Mayer-Gürr T., Eicker A., Kusche J., Sanchez L., Han S.-C.: Regional Gravity Modelling in Terms of Spherical Base Functions. J Geod, 81, 17-38, doi: 10.1007/s00190-006-0101-5, 2007
  • Schmidt M., Han S.-C., Kusche J., Sanchez L., Shum C.K.: Regional high-resolution spatio-temporal gravity modeling from GRACE data using spherical wavelets. Geophys. Res. Lett., 33, L08403, doi:10.1029/2005GL025509, 2006

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