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1 Bloßfeld et al., Unterschiedliche Realisierungen des ITRS und Auswirkungen auf den Pol

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2012

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nover Unterschiedliche Realisierungen des ITRS und

ihre Auswirkungen auf die Polkoordinaten

Mathis Bloßfeld, Detlef Angermann, Manuela Seitz  

Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI)

Centrum für Geodätische Erdsystemforschung (CGE) 

Forschergruppe „Erdrotation und globale dynamische Prozesse“

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Einführung und Zielsetzung

Das ITRS wird realisiert durch Kombination geometrischer Raum‐beobachtungsverfahren (GNSS, SLR, VLBI und DORIS). Stationspositionen werden gemeinsam mit EOP bestimmt.

Unterschiedliche Ansätze zur Realisierung des ITRS:‐ Klassische Methode: Mehrjahreslösungen mit Stations‐positionen und konstanten Geschwindigkeiten (MRF)      (z.B. ITRF2008/DTRF2008)

‐ Epochenreferenzrahmen (ERF): Zeitlich hochaufgelösteSchätzung von Stationspositionen (z.B. wöchentlich)

Fragestellungen:‐Wie unterscheiden sich die beiden Ansätze ?

‐Wie ist die Auswirkung auf die Polkoordinaten ? 

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Modellierung der Stationsbewegung

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Residuale Stationsbewegung bzgl. DTRF2008 

Höhenkomponente der GPS Station Irkutsk (Sibirien)

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Stationspositionen: MRF vs. ERF

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Stationspositionen: MRF vs. ERF

Wie groß sind die periodischen Anteile der Unterschiede d(ti) ? Wirken sich diese systematischen stationsabhängigen Anteile auf das 

Gesamtnetz aus? Wie wirken sich diese Unterschiede auf mitgeschätzte, zeitlich hoch

aufgelöste Parameter (z.B. Polkoordinaten) aus?

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Kombinationsstrategie: MRF

GPSGPSGPS‐NGL

GPSGPSSLR‐NGL

GPSGPSVLBI‐NGL

+ EOP und Schwerefeldkoeffizienten

täglich(TUM)

wöchentlich(DGFI)

24h session‐weise(DGFI/IGG)

Rekonstruktion freier Normalgleichungen aus SINEX

GPS‐TRF SLR‐TRF VLBI‐TRF

Akkumulierung der NGLs pro Technik Einführung von Stationsgeschwindigkeiten

Auswahl und Einführung von LTs Kombination von Stationsgeschwindigkeiten Realisierung des geodätischen Datums Bestimmung von Varianzfaktoren

Zeitreihenanalyse

MRF

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nover GPSGPSGPS‐

NGLGPSGPSSLR‐NGL

GPSGPSVLBI‐NGL

Zeitreihenanalyse

Vereinheitlichung der zeitlichen Auflösung Auswahl und Einführung von LTs Realisierung des geodätischen Datums Bestimmung von Varianzfaktoren

epoch reference framesepoch reference framesERF (t) 

+ EOP und Schwerefeldkoeffizienten+ EOP und Schwerefeldkoeffizienten

GPS‐TRF SLR‐TRF VLBI‐TRF

Akkumulierung der NGLs pro Technik Einführung von Stationsgeschwindigkeiten

Auswahl und Einführung von LTs Kombination von Stationsgeschwindigkeiten Realisierung des geodätischen Datums Bestimmung von Varianzfaktoren

Zeitreihenanalyse

täglich(TUM)

wöchentlich(DGFI)

24h session‐weise(DGFI/IGG)

Rekonstruktion freier Normalgleichungen aus SINEX

Kombinationsstrategie: MRF vs. ERF

MRF

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Nicht‐lineare Stationsbewegungen (Bsp. I)

jährlich (a) halbjährlich (a/2)

1.7 mm 0.8 mm

0.9 mm 0.5 mm

6.9 mm nicht sign.

GPS station Yarragadee, 50107M004A03 w.r.t. multi‐year solution

RMS Nord [mm] Ost [mm] Höhe [mm] 3D [mm]

original 1.9 1.4 5.6 6.1

a, a/2 reduziert 1.3 1.2 3.0 3.5

Approximation mittels Jahres‐ und Halbjahressignal

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Nicht‐lineare Stationsbewegungen (Bsp. II)

jährlich (a)

halbjährlich (a/2)

2.53 mm 0.65 mm

0.51 mm ‐‐‐

8.50 mm ‐‐‐

RMS Nord [mm] Ost [mm] Höhe [mm] 3D [mm]

original 3.15 2.31 9.13 9.93

a, a/2 reduziert 2.54 2.25 6.80 7.69

Approximation mittels Jahres‐ und Halbjahressignal

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Auswirkung der Netzorientierung auf den Pol

xy

z

Netzorientierung (x)  y‐PolNetzorientierung (y)  x‐Pol

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Auswirkung auf Polkoordinaten (I)Polkoordinaten: GPS‐ERFs bzgl. GPS‐MRF

RMS=2.2 mm RMS=2.2 mm

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Auswirkung auf Polkoordinaten (I)

Polkoordinaten: SLR‐ERFs bzgl. SLR‐MRF

Gleitender Median original

RMS=9.6 mm RMS=9.2 mm

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Auswirkung auf Polkoordinaten (III)

* Polkoordinaten der VLBI Lösung weisen hohe Streuung auf (nur wenige Stationen/Session)

Δx‐Pol [mm] Δy‐Pol [mm]period [days] a a/2 a a/2GPS 0.14±0.02 0.37±0.03 0.22±0.05 0.38±0.05SLR 1.00±0.20 ‐‐‐ 0.67±0.09 ‐‐‐VLBI* ‐‐‐ ‐‐‐ ‐‐‐ ‐‐‐combination 0.93±0.02 ‐‐‐ 1.16±0.03 ‐‐‐

Polkoordinaten: kombinierte ERFs– kombinierten MRF

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Zusammenfassung

Mehrjahres‐Referenzrahmen (MRF):‐ tatsächliche Stationsbewegungen nicht vollständig berücksichtigt,‐ Fehler in den Modellen und bisher nicht modellierte Effekte (z.B.,atmosph. Auflastdeformationen) in Positionszeitreihen sichtbar.

Epochen‐Referenzrahmen (ERF):‐ automatische Berücksichtigung nicht‐linearer Bewegungen,‐ ERF weniger stabil als MRF (z.B. wegen local ties, Datum),‐ kein Ersatz, sondern eine wichtige Ergänzung zum MRF.

MRF und ERF unterscheiden sich im wesentlichen um nicht‐lineareAnteile (z.B. saisonale Effekte) in den Stationsbewegungen.

Daraus resultieren systematische Unterschiede in den Polkoordinaten(z.B. saisonales Signal: ca. 1 mm Amplitude im x‐ und y‐Pol). 

Bloßfeld, M., Seitz, M., Angermann, D.: Non‐linear Station Motions in Epoch and Multi‐year Reference Frames, J. Geod. (in preparation)

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Besonderer Dank an

Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Forschergruppe„Erdrotation und globale dynamische Prozesse“

Dr.‐Ing. Peter SteigenbergerTechnische Universität München (TUM)

Dr.‐Ing. Sarah Böckmann, Dr.‐Ing. Thomas ArtzUniversität Bonn

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.