Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Geodätisches Referenzsystem ermöglicht hochpräzise Positionsbestimmung

25.08.2016

Um wie viele Millimeter steigt der Meeresspiegel? Wie schnell bewegen sich Kontinente? Wie stark beeinflussen Hoch- und Tiefdruckgebiete die Höhe der Landmassen? Um diese Fragen beantworten zu können, werden an mehr als 1700 Messpunkten weltweit rund um die Uhr Daten gesammelt. Forscher der Technischen Universität München (TUM) werten diese aus. Ihre neue Realisierung des globalen Referenzsystems, die jetzt veröffentlicht wurde, ist so genau, dass man sogar jahreszeitliche Variationen damit aufspüren kann.

Immer wissen, wo man ist - dank Smartphone heute kein Problem mehr. Die eingebaute GPS-Funktion errechnet sogar in abgelegenen Bergtälern den exakten Standort. Die Informationen dafür liefern Satelliten, die per Mikrowellenstrahlung ihre Position zur Erde funken. Doch woher wissen eigentlich die Satelliten, wo sie sind?


Vier verschiedene Messsysteme (dargestellt in unterschiedliche Farben) zeigen an, wohin und wie schnell die Kontinente wandern.

Illustration: DGFI-TUM

"Die ganz alltägliche Standortbestimmung wäre nicht möglich ohne ein hochkomplexes Referenzsystem, das immer wieder aktualisiert werden muss", antwortet Prof. Florian Seitz, Direktor des Deutschen Geodätischen Forschungsinstituts der TUM. Sein Team hat soeben den DTRF2014 veröffentlicht – die brandneue Realisierung des Internationalen Terrestrischen Referenzsystems.

Die Aktualisierung ist nötig, weil die Erde im Wandel ist. Mit 6,9 Zentimetern pro Jahr rückt beispielsweise Australien nach Nordosten und um 7,1 Zentimeter pro Jahr schiebt sich Hawaii nach Nordwesten. Europa und Amerika driften auseinander, die skandinavischen Länder, auf denen einst Eispanzer gelegen haben, heben sich.

... mehr zu:
»GNSS »Geodäten »Laser »Messpunkte »Satelliten »TUM

"Um diese Bewegungen exakt messen zu können, braucht man ein stets hochgenaues Bezugssystem über viele Jahrzehnte hinweg. Dabei müssen viele dynamische Prozesse berücksichtigt werden, beispielweise die ungleichmäßige Rotationsgeschwindigkeit der Erde", erläutert Seitz.

Mit Mikrowellen und Laser

Doch wie schafft man ein allgemeingültiges Bezugsystem, wenn nichts bleibt, wie es ist? Die Geodäten haben hierfür ein Netz aus weltweit 1712 Messstationen aufgebaut. Eine der am besten ausgestatteten ist das Geodätische Observatorium Wettzell, das von der TUM mitbetrieben wird. Auf dem Gelände stehen drei Radioteleskope für Very Long Baseline Interferometry (VLBI), die Radiowellen empfangen, welche von Quasaren ausgesandt werden. Die Messungen erlauben Rückschlüsse auf Veränderungen der Position unseres Planeten im All. Außerdem ermitteln zwei Satellite Laser Ranging (SLR)-Systeme mit Hilfe starker Laserstrahlen den Abstand zu Satelliten, die das Laserlicht reflektieren.

Auf diese Weise lassen sich feinste Verschiebungen der Bodenstation dokumentierten. Ergänzt werden diese Messungen durch mehrere Bodenstationen des Global Navigation Satellite System (GNSS), die Daten von GPS, Galileo und GLONASS empfangen. Die drei Beobachtungsverfahren VLBI, SLR und GNSS bilden die Grundlage der Berechnungen des DTRF2014. Dazu kommt noch das Doppler-System DORIS, die Abkürzung steht für Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite.

Variationen im Jahrestakt

"Durch die Kombination der verschiedenen Messungen können wir genau berechnen, mit welcher Geschwindigkeit sich der Standort Wettzell bewegt", erklärt TUM-Forscher Dr. Mathis Bloßfeld. Mit 25,4 Millimeter pro Jahr wandert Wettzell nach Nordost. Zusammen mit seinen Kollegen hat der Ingenieur auch die Bewegung der übrigen global verteilten Messpunkte ermittelt. Komplexe, eigens für diesen Zweck entwickelte Algorithmen helfen dabei. "Der Prozess lässt sich aber nicht vollständig automatisieren", erläutert Seitz: "Sprunghafte Positionsveränderungen, die beispielsweise durch die Erdbeben in Chile 2010 oder Japan 2011 ausgelöst wurden, müssen bereinigt werden, um keine falschen Rückschlüsse auf künftige Bewegungen zu ziehen."

Durch sorgfältige Analyse konnten die TUM-Forscher jetzt erstmals sogar feinste, jahreszeitliche Variationen im Millimeterbereich in den Koordinaten abbilden. Diese Variationen entstehen, wenn lang anhaltende Hochdruckgebiete die Landmassen zusammendrücken oder Tiefdruckgebiete diese entlasten.

Die Zukunft der Kontinente

Die neue Realisierung des Internationalen Terrestrischen Referenzsystems DTRF2014, die die Geodäten an der TUM im Auftrag des Internationalen Erdrotations- und Referenzsystemdienstes erstellt haben, wird in der Fachwelt schon ungeduldig erwartet. Der Datensatz, der jetzt bei PANGAEA veröffentlicht wurde, zeigt, mit welcher Geschwindigkeit und Richtung sich die Messpunkte in den vergangenen Jahren bewegt haben. Auf dieser Grundlage lässt sich berechnen, wo die Punkte in einigen Monaten oder Jahren liegen werden.

Interessant sind die Ergebnisse für Geowissenschaftler, die mit Hilfe der Daten die Bewegung der Erdkruste exakt nachvollziehen und Rückschlüsse ziehen können auf die Dynamik in Erdinneren. Und die Geodäten benötigen das hochgenaue globale Koordinatensystem für die Bestimmung des globalen Meeresspiegelanstiegs – auf Millimeter genau.

"Vor allem aber schafft das System eine neue Grundlage für die Positionierung von Satelliten und verbessert somit die Genauigkeit aller satellitengestützen Navigationssysteme", resümiert Seitz.

Referenz für den Datensatz: Seitz, Manuela; Bloßfeld, Mathis; Angermann, Detlef; Schmid, Ralf; Gerstl, Michael; Seitz, Florian (2016): The new DGFI-TUM realization of the ITRS: DTRF2014 (data). Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut, Munich, Doi:10.1594/PANGAEA.864046.
https://doi.pangaea.de/10.1594/PANGAEA.864046

Bild zum Download: https://mediatum.ub.tum.de/1324558?show_id=1324557

Kontakt

Technische Universität München
Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut und Lehrstuhl für Geodätische Geodynamik
Prof. Florian Seitz
089 / 23031-1106
E-Mail: florian.seitz@tum.de

Weitere Informationen:

https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/33339/

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Berichte zu: GNSS Geodäten Laser Messpunkte Satelliten TUM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel
23.05.2018 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

nachricht PM des MCC: CO2-Entzug aus Atmosphäre für 1,5-Grad-Ziel unvermeidbar
23.05.2018 | Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics