Satellittgeodesi

Under Satellitengeodäsie betyr kartlegging av jorden ved hjelp av kunstige satellitter .

Det etablerte seg som en uavhengig gren av geodesi rundt 1960 da de første geodetiske satellittene ble lansert. Retningene, avstandene og hastighetene til satellittene måles av faste bakkestasjoner eller med mobile radiomottakere, hvorfra koordinatene til stasjonene og / eller den nøyaktige satellittbanen kan beregnes. Spesielle sonder kan måle høyden over havet eller egenskapene til jordens tyngdefelt , noe som gjør det mulig å bestemme den matematiske figuren på jorden og geoiden .

Kjennetegn og måleprinsipper

Et kjennetegn ved satellittgeodesi er den høye hastigheten til missilene og deres bevegelse i et komplekst kraftfelt (jordens gravitasjonsfelt, forskjellige baneforstyrrelser fra månen, høy atmosfære, solstråling, magnetfelt, etc.). I baner nær jorden kjører satellittene med mindre enn 8 kilometer i sekundet, og det er derfor en tidsfeil på milliontedeler av et sekund betyr flere desimeter lokaliseringsfeil. Radioteknologi, dataoverføring og den konstante verdensomspennende tilgjengeligheten av det romlige referansesystemet der banen må bestemmes , stiller også høye krav . Den høye høyden og den vanskelige visuelle synligheten var derimot bare et problem de første årene.

For bruk av geodetiske satellitter og for geodetisk bruk av andre jordssatellitter, er det i utgangspunktet fire metodiske tilnærminger:

  1. Geometrisk satellittgeodesi : Retnings- og avstandsmålinger for å sette opp nettverk for å bestemme posisjonen til målepunktene, beregne koordinatene og den nøyaktige formen på jorden
  2. Dynamisk satellittgeodesi : hastighetsmåling og banebestemmelse av satellitter samt analyse av baneforstyrrelser for å bestemme jordens tyngdekraft
  3. Kombinerte prosesser som er viktigst i dag: fra presise banedata - f.eks. B. GPS- satellitter - de tillater rask og presis plassering på bakken, navigering av kjøretøy og plassering av andre satellitter og sonder.
  4. Jordobservasjonssatellitter som sensorer eller aktive måleplattformer for fjernmåling av jordoverflaten. De blir ikke behandlet her.

For gruppe 1 til 3 er noen prosedyrer oppført i avsnittet om målemetoder . Ved å optimalisere disse metodene har jordmålinger, punktbestemmelse og definisjonen av referansesystemer blitt økt siden 1970 fra noen meters nøyaktighet til sentimeterområdet og noen ganger til og med til sub-millimeterområdet. Så i dag z. B. kontinentale skift forårsaket av platetektonikk og jordskjelv eller de fineste svingningene i jordens rotasjon kan oppdages.

Klassifisering etter målemetoder

En rekke veldig forskjellige målemetoder brukes i satellittgeodesi. De kan brytes ned som følger:

Retningsmålinger

Avstandsmålinger

  • Elektronisk avstandsmåling med mikrobølger (f.eks. SECOR opp til rundt 1970; GPS se nedenfor) og med radar : i dag også mellom satellitter (SST, se nedenfor) og med hastighetsmåling ( PRARE ) til noen få mm.
  • Laser alt ved å måle transitt tiden av ekstremt korte laser pulser. Siden rundt 1965 (± 5 m nøyaktig), også noen få mm i dag.
  • Doppler-effekt , se også hyperbolsk og radionavigasjon . Den mest kjente metoden fra 1964–1995 var transitt (NNSS, ± 20 m til 30 cm), i dag det globale DORIS- systemet rundt ± 10 cm.
  • Pseudorangering : tid for flymåling av kodede mikrobølger, klokkefeil beregnes ut fra overdetermination. Målemetode for GPS -NAVSTAR, GLONASS og fremtidens Galileo, nøyaktighet mm - cm avhengig av metode.
  • Alle nevnte målinger må korrigeres på grunn av jordens atmosfære og deres nøyaktighet økes gjennom lengre måleserier og spesielle bane- og evalueringsmetoder. "Toveis målinger" (der og bak) er mer nøyaktige enn enveis målinger.

Høydemåling

Høydemåling eller satellittalarmetri over havet, i fremtiden også over isflater: måling av transittiden til en radarpuls som reflekteres fra havoverflaten. Nøyaktighet 1978 ( Seasat ) rundt 20 cm, i dag i centimeterområdet. Viktig metode for geoidbestemmelse og for oceanografi (vind, bølger, havstrømmer ), bruk blant andre. på ESAs ERS- satellitter.

TerraSAR-X ble lansert i juni 2007; siden 2010 har han hatt en "tvilling" (kalt TanDEM-X ) som følger ham i rommet mindre enn en kilometer unna. TS-X er utstyrt med en unik SAR-sensor; den leverer bilder med høy oppløsning (bare 31 mm bølgelengde). De oceanografiske anvendelsene av TS-X-data er: beregning av havtilstandsparametere, vindfelt, kystlinjer, is, oljefilm og deteksjon av skip. I tandemkonstellasjonen er det også mulig å oppdage bevegelser og dermed bestemme havstrømmer, havisdrift og skipshastigheter.

SST og hastighet

  • Satellite-to-Satellite Tracking (SST): Måling av mikrobølgeovnens avstand mellom satellitter. Første forsøk i 1975, svært vellykket med tvilling satellitt GRACE (2004) for lokale detaljer i gravitasjonsfeltet. Fra sannsynligvis april 2018, avstandsmåling ved bruk av laserinterferometri i GRACE-Follow On .
  • Hastighet : fra forskjeller i radarmålinger, men fremfor alt med Doppler-effekt (Transit, DORIS-system) og med Presis Range og Range Rate Exp. (PRARE, for forskjellige sonder fra 1990).

Gradiometri

Fjernmåling og kartografi

(se spesiell artikkel): Bilder eller digitale opptak av jordoverflaten, multispektrale skannere, side-utseende radar, etc. Kan brukes geodetisk, spesielt som interferometri i lokale geodynamiske prosesser .

Litteratur og nettlenker

Fotnoter

  1. ↑ Susanne Lehner: Pirates and Monster Waves - Satellittradarobservasjoner av havoverflaten. Deutsches Museum, 16. februar 2011, arkivert fra originalen 17. juli 2013 ; Hentet 17. juli 2013 .