Satellitgeodesi

Under Satellitengeodäsie betyder kartläggning av jorden med hjälp av konstgjorda satelliter .

Det etablerade sig som en oberoende gren av geodesi omkring 1960 när de första geodetiska satelliterna lanserades. Satelliternas riktningar, avstånd och hastigheter mäts av fasta markstationer eller med mobila radiomottagare, från vilka stationernas koordinater och / eller den exakta satellitbanan kan beräknas. Speciella sonder kan mäta höjden över havsnivån eller egenskaperna för jordens gravitation , vilket gör det möjligt att bestämma den matematiska figuren på jorden och geoiden .

Egenskaper och mätprinciper

Ett kännetecken för satellitgeodesi är missilernas höga hastighet och deras rörelse i ett komplext kraftfält (jordens gravitationsfält, olika omloppsstörningar från månen, hög atmosfär, solstrålning, magnetfält etc.). I banor nära jorden kör satelliterna med mindre än 8 kilometer per sekund, varför ett tidsfel på miljonedelar av en sekund innebär flera decimeters platsfel. Radioteknik, dataöverföring och den ständiga globala tillgängligheten av det rumsliga referenssystemet där banan måste bestämmas ställer också höga krav . Den höga höjden och den svåra synen var å andra sidan bara ett problem under de första åren.

För användning av geodetiska satelliter och för geodetisk användning av andra jordsatelliter finns det i princip fyra metodiska tillvägagångssätt:

  1. Geometrisk satellitgeodesi : Riktnings- och avståndsmätningar för att sätta upp nätverk för bestämning av mätpunkternas position , beräkning av deras koordinater och jordens exakta form
  2. Dynamisk satellitgeodi : hastighetsmätning och omloppsbestämning av satelliter samt analys av orbitalstörningar för att bestämma jordens allvar
  3. Kombinerade processer som är viktigast idag: från exakta bandata - t.ex. B. GPS- satelliter - de möjliggör snabb och exakt placering på marken, navigering av fordon och placering av andra satelliter och sonder.
  4. Jordobservationssatelliter som sensorer eller aktiva mätplattformar för fjärranalys av jordytan. De behandlas inte här.

För grupp 1 till 3 listas några procedurer i avsnittet om mätmetoder . Genom att optimera dessa metoder har jordmätningar, punktbestämning och definition av referenssystem ökat sedan 1970 från några meters noggrannhet till centimeterområdet och ibland till och med till sub-millimeterområdet. Så idag z. B. kontinentala förskjutningar orsakade av plåtektonik och jordbävningar eller de finaste svängningarna i jordens rotation kan detekteras.

Klassificering enligt mätmetoder

Ett antal mycket olika mätmetoder används i satellitgeodesi. De kan delas upp enligt följande:

Riktningsmätningar

Avståndsmätningar

  • Elektronisk avståndsmätning med mikrovågor (t.ex. SECOR fram till omkring 1970; GPS se nedan) och med radar : idag också mellan satelliter (SST, se nedan) och med hastighetsmätning ( PRARE ) till några mm.
  • Laser som sträcker sig genom att mäta transittiden för extremt korta laserpulser . Sedan omkring 1965 (± 5 m exakt), också några mm idag.
  • Dopplereffekt , se även hyperbolik och radionavigering . Den mest kända metoden från 1964–1995 var transitering (NNSS, ± 20 m till 30 cm), idag det globala DORIS- systemet runt ± 10 cm.
  • Pseudorangering : tid för flygmätning av kodade mikrovågor, klockfel beräknas från överbestämning. Mätmetod för GPS -NAVSTAR, GLONASS och framtida Galileo, noggrannhet mm - cm beroende på metod.
  • Alla nämnda mätningar måste korrigeras på grund av jordens atmosfär och deras noggrannhet ökas genom längre mätningsserier och speciella omlopps- och utvärderingsmetoder. "Tvåvägsmätningar" (där och tillbaka) är mer exakta än enkelriktade mätningar.

Höjdmätning

Höjdmätning eller satellithöjdmätning över havet, i framtiden också över isytor: mätning av transittiden för en radarpuls som reflekteras från havsytan. Noggrannhet 1978 ( Seasat ) cirka 20 cm, idag i centimeterområdet. Viktig metod för geoidbestämning och för oceanografi (vind, vågor, havsströmmar ), använd bland annat. vid ESA: s ERS- satelliter.

TerraSAR-X lanserades i juni 2007; sedan 2010 har han haft en "tvilling" (med namnet TanDEM-X ) som följer med honom i rymden mindre än en kilometer bort. TS-X är utrustad med en unik SAR-sensor; den levererar särskilt högupplösta bilder (endast våglängd 31 mm). De oceanografiska tillämpningarna av TS-X-data är: beräkning av havstillståndsparametrar, vindfält, kustlinjer, is, oljefilm och fartygsdetektering. I tandemkonstellationen är det också möjligt att upptäcka rörelser och därmed bestämma havsströmmar, havsisdrift och fartygshastigheter.

SST och hastighet

  • Satellit-till-satellit-spårning (SST): Microwave avstånd mätning mellan satelliter. Första försöken 1975, extremt framgångsrika med tvilling- satelliten GRACE (2004) för lokala detaljer inom gravitationen. Från troligtvis april 2018, avståndsmätning med laserinterferometri i GRACE-Follow On .
  • Hastighet : från skillnader i radarmätningar, men framför allt med Doppler-effekt (Transit, DORIS-system) och med Precise Range and Range Rate Exp. (PRARE, för olika sonder från 1990).

Gradiometri

Fjärranalys och kartografi

(se speciell artikel): Foton eller digitala inspelningar av jordytan, multispektrala skannrar, sidoradar etc. Kan användas geodetiskt, särskilt som interferometri i lokala geodynamiska processer .

Litteratur och webblänkar

Fotnoter

  1. ↑ Susanne Lehner: Pirates and Monster Waves - Satellitradarobservationer av havsytan. Deutsches Museum, 16 februari 2011, arkiverat från originalet den 17 juli 2013 ; Hämtad 17 juli 2013 .