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Geodätische Woche, 5.-7. Oktober 2010, Köln

Geodätische Woche, 5.-7. Oktober 2010, Köln. ITRF2008 – die neueste Realisierung des International Terrestrial Reference System. D. Angermann, M. Seitz, H. Drewes, M. Bloßfeld. Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut, München. Geodätische Raumverfahren. Konsistente Parameter-

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Geodätische Woche, 5.-7. Oktober 2010, Köln

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Presentation Transcript

  1. Geodätische Woche, 5.-7. Oktober 2010, Köln ITRF2008 – die neueste Realisierung des International Terrestrial Reference System D. Angermann, M. Seitz, H. Drewes, M. Bloßfeld Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut, München

  2. Geodätische Raumverfahren Konsistente Parameter- bestimmung Z Geokinematik ErdrotationSchwerefeld Geodätische Referenzsysteme Produkte für die Erd- wissenschaften X Geodynamik, Meteorologie, Globaler Wandel, ... Einführung

  3. Realisierung des ITRS: International Terrestrial Reference Frame (ITRF) • Das ITRS ist realisiert durch 3-D Koordinaten und Geschwindigkeiten der Beobachtungsstationen • Geometrische Raumbeobachtungsverfahren: - Very Long Baseline Interferometry (VLBI) - Satellite Laser Ranging (SLR) - Global Positioning System (GPS) - Doppler Orbitography Integrated by Satellite (DORIS) • ITRF-Lösungen resultieren aus einer Kombination der verschiedenen Beobachtungsverfahren

  4. Überblick: ITRF-Realisierungen des IERS • ITRF88 … ITRF2000: Terrestrial Reference Frame Section, IGN Paris • Kombination von Mehrjahreslösungen mit Stationskoordinaten und • linearen Geschwindigkeiten. • Geänderte IERS-Struktur (seit 2001) • - ITRS Produktzentrum (IGN Paris) • - ITRS Kombinationszentren (DGFI, IGN, NRCan) • ITRF2005, ITRF2008: Bereitstellung von Epochenlösungen (SLR, GPS, DORIS wöchentlich, VLBI 24-h Sessionen) mit Stations-koordinaten und EOP von den Diensten (IGS, ILRS, IVS, IDS) • Berechnung von Kombinationslösungen am DGFI und IGN • Vergleich und Validierung der Ergebnisse

  5. ITRF2008 Eingangsdaten Zeitreihen von Stationskoordinaten und Erdrotationsparametern

  6. ITRF2005 / ITRF2008 Kombinationsstrategie am DGFI Input: Datum-free normal equations (NEQ) VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Epoch 1 Epoch 2 VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Epoch n VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Accumulation of time series VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ Multi-year NEQ‘s GPS NEQ DORIS NEQ

  7. ITRF2005 / ITRF2008 Kombinationsstrategie am DGFI Input: Datum-free normal equations (NEQ) VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Epoch 1 Epoch 2 VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ • The accumulation comprises … • Analysis of station position time series • Identification of discontinuities • Introduction of station velocities • Combination of epoch normal equations Epoch n VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Accumulation of time series VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ Multi-year NEQ‘s GPS NEQ DORIS NEQ

  8. ITRF2005 / ITRF2008 Kombinationsstrategie am DGFI Input: Datum-free normal equations (NEQ) VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Epoch 1 Epoch 2 VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ • The accumulation comprises … • Analysis of station position time series • Identification of discontinuities • Introduction of station velocities • Combination of epoch normal equations Epoch n VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Accumulation of time series VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ Multi-year NEQ‘s GPS NEQ DORIS NEQ Inter-technique combination Station positions, velocities and Earth Orientation Parameters

  9. ITRF2005 / ITRF2008 Kombinationsstrategie am DGFI Input: Datum-free normal equations (NEQ) VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Epoch 1 Epoch 2 VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ • The accumulation comprises … • Analysis of station position time series • Identification of discontinuities • Introduction of station velocities • Combination of epoch normal equations Epoch n VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ DORIS NEQ Accumulation of time series VLBI NEQ SLR NEQ GPS NEQ GPS NEQ Multi-year NEQ‘s GPS NEQ DORIS NEQ • The inter-technique comb. comprises … • Estimation of weighting factors • Selection of local tie vectors • Combination of techn.-specific NEQ • Realization of the geodetic datum Inter-technique combination Station positions, velocities and Earth Orientation Parameters

  10. HokkaidoErdbeben 25.09.03, Magn. 8.3 KurilIsl. Erdbeben 15.11.06, Magn. 8.3 Zeitreihenanalyse und Akkumulation (1/3) Zeitreihe der GPS Station YSSK, Russland (SakhalinSeismic Belt) Nord [mm] Ost Höhe

  11. HokkaidoErdbeben 25.09.03, Magn. 8.3 KurilIsl. Erdbeben 15.11.06, Magn. 8.3 Zeitreihenanalyse und Akkumulation (1/3) Zeitreihe der GPS Station YSSK, Russland (SakhalinSeismic Belt) Nord [mm] Ost Höhe

  12. Zeitreihenanalyse und Akkumulation (2/3) Zeitreihe der GPS Station HOFN, Island 2002 2004 1998 2000 Höhe [m] Antennen- und Empfängerwechsel Zeit [J2000.0]

  13. Zeitreihenanalyse und Akkumulation (3/3) Zeitreihe der SLR Translationsparameter Jahr

  14. verfahrensübergreifendeKombination(1/2) Verteilung der Ko-Lokationen

  15. verfahrensübergreifendeKombination (2/2) a priori 3-D Differenzen zwischen den localties und den intra-technischen Lösungen für 32 VLBI – GPS Ko-Lokationsstationen StationWettzell

  16. ITRF2008 Stationsgeschwindigkeiten der DGFI-Lösung

  17. Vergleich der ITRF2008 Lösungen: IGN - DGFI R.M.S. Residuen für Stationspositionen und Geschwindigkeiten nach einer 14 Parameter Helmert-Transformation zwischen dem ITRF2008 (IGN) und dem ITRF2008D (DGFI) Die Transformationsparameter sind relativ klein (wenige Millimeter bis maximal 5 mm)

  18. Zusammenfassung zum ITRF2008 • Der ITRF2008 ist die genaueste Realisierung des terrestrischen Referenzsystems; er ist seit Juni 2010 verfügbar • (ITRF2008D: http://www.dgfi.badw.de und ITRF2008: http://itrf.ign.fr). • Der ITRF2008 enthält die Positionskoordinaten (Epoche: 2005.0) und konstante Geschwindigkeiten für ca. 900 Stationen. • Die hohe Genauigkeit des ITRF2008 wurde durch einen Vergleich der beiden Lösungen vom IGN und DGFI nachgewiesen. • Der ITRF2008 liefert damit eine wichtige Grundlage für die präzise Punktpositionierung und die Erforschung des Systems Erde. • Um auch kleinste Signale und Folgen des globalen Wandels zuverlässig erfassen zu können (z.B. Meeresspiegelanstieg) ,sind weitere Genauigkeitssteigerungen erforderlich, die methodische Weiterentwicklungen erfordern.

  19. Nicht-lineare Stationsbewegungen Effekte saisonaler Variationen auf den TRF 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 GPS Station Irkutsk (Sibirien) Δ Geschwindigkeiten bzgl. linearem Modell • Wenn saisonale Variationen vernachlässigt werden, entstehen … • Fehler in den geschätzten Geschwindigkeiten • (z.B. Δt< 2.5 Jahre) • systematische Effekte in der kombinierten Lösung • Verzerrungen beim Angleichen von Epochenlösungen und regionalen Netzwerken

  20. Ausblick und Forschungsziele • Wichtige Forschungsziele sind u.a.: • Berücksichtigung nicht-linearer Stationsbewegungen (u.a. saisonale Signale) bei der TRF-Berechnung • Weiterentwicklung der Kombinationsstrategien, schnellere Verfügbarkeit des TRF (z.B. zusätzliche Epochenlösungen) • Verbesserung der Methoden zur Verknüpfung der Beobachtungs-verfahren (einschl. Ko-lokation auf Satellitenebene) • Konsistente Bestimmung von TRF, CRF, EOP und niederen harmonischen Koeffizienten des Erdschwerefeldes

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