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

Geodä

tischeWoche

2012

, Sessio

n 1, 10.10.2012, Han

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“

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

Geodä

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nover

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 ? 

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

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Modellierung der Stationsbewegung

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Residuale Stationsbewegung bzgl. DTRF2008 

Höhenkomponente der GPS Station Irkutsk (Sibirien)

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

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Stationspositionen: MRF vs. ERF

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

Geodä

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nover

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?

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

Geodä

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, Sessio

n 1, 10.10.2012, Han

nover

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

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

Geodä

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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

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

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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

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

Geodä

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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

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

Geodä

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Auswirkung der Netzorientierung auf den Pol

xy

z

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

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

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

RMS=2.2 mm RMS=2.2 mm

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

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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

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

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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

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

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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)

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

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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.