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Einfluß von GPS-Beobachtungen in niedrigen Elevationen auf die Troposphärenmodellierung.

Einfluß von GPS-Beobachtungen in niedrigen Elevationen auf die Troposphärenmodellierung.
Typ:Diplomarbeit
Datum:2000
Betreuer:

Aufgabensteller:
Prof. Dr.-Ing. B. Heck
Betreuer:
Dr.-Ing. H. Kutterer
Dipl.-Ing. J. Howind
Dipl.-Ing. M. Mayer

Bearbeiter:Kargoll, B.
Zusatzfeld:

IBNr: 845

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Die Troposphäre schränkt bei unzureichender Modellierung die Genauigkeit insbesondere bei der Phasenmessung ein. Der größte Fehleranteil geht hierbei auf die vertikale Komponente, d.h. auf die geschätzten Höhen über (Brunner und Welsch, 1993). Als Ausweg für zukünftige satellitengestützte Präzisionsmessungen bietet sich die Auswertung niedriger Elevationen (< 15°) an, wodurch die Schätzungen der troposphärisch bedingten Verbesserungen von den geschätzten Höhen dekorreliert werden könnten. Zudem würden dann wesentlich mehr Beobachtungen vorliegen. Die Auswertung niedriger Elevationen erfordern aber eine genaue Troposphärenmodellierung. Neuere Untersuchungen legen nahe, dabei andere Modelle den heute gebräuchlichen (z.B. Saastamoinen) vorzuziehen.

Innerhalb dieser Diplomarbeit sollten anhand von Vergleichsstudien verschiedene Tropo-sphärenmodelle hinsichtlich deren Eignung für den niedrigen Elevationsbereich bewertet werden. Außerdem sollte abgeschätzt werden, ob der Übergang auf zweistündige Parameter für die vorliegenden Daten der SCAR Kampagne 1998 innerhalb des geodätischen Antarktisprojekts (GAP) genauere Ergebnisse liefern als sechsstündige Troposphärenparameter.

In die Auswertung wurden sechs verschiedene Troposphärenmodelle miteinbezogen:
Das Standard- und das erweiterte Saastamoinen-Modell, das modifizierte Hopfield-Modell nach Goad und Goodman, sowie die Mapping Functions von Niell, Davis und Herring. 14 vorprozessierte Basislinien innerhalb der antarktischen Halbinsel wurden für sechs Beobachtungstage mit Hilfe der Berner Software (Version 4.0) bei einer Elevationsmaske von 5° ausgewertet.

Die drei Mapping Functions zeigten untereinander hinsichtlich Lösung von Phasenmehrdeutigkeiten, Troposphärenparameter, Stationskoordinaten und inneren Genauigkeiten keine signifikanten Unterschiede. Das Standard-Saastamoinen-Modell lieferte gegenüber den Mapping Functions etwa um den Faktor 1.3, das erweiterte Saastamoinen-Modell sogar um den Faktor 1.8 schlechtere innere Genauigkeiten. Der Übergang auf zweistündige Troposphärenparameter bewirkte nur eine geringe Verbesserung der Genauigkeiten (<1 mm).

Daher wird für künftige Auswertungen bei niedrigen Elevationen der Einsatz eine der drei Mapping Functions (Niell, Davis oder Herring) nahegelegt. Beide Saastamoinen-Modelle und das Modifizierte Hopfield-Modell mit Einschränkungen sind nicht empfehlenswert. Die Erhöhung der zeitlichen Auflösung der Troposphärenparameter auf zwei Stunden ist aufgrund des unmerklichen Anstiegs an Rechenaufwand ebenfalls ratsam.

Literatur

  1. Brunner, F.K.; Welsch, W.M. (1993): Effect of the Troposphere on GPS Measurements. GPS World (Jan. 1993): 42-52.
  2. Depenthal, C.; Mayer, M.; Kutterer, H.; Heck, B. (1996): Einfluß der Atmosphäre auf GPS-Ergebnisse am Beispiel des BMBF-Verbundprojektes Referenznetz Antarktis II. Interner Bericht am GIK.
  3. Dietrich, R. (2000): Deutsche Beiträge zu GPS-Kampagnen des Scientific Committee on Antarctic Reasearch (SCAR) 1995-98. Hg.
  4. Kaniuth, K., Kleuren, D., Tremel, H. (1998):Sensitivity of GPS Height Estimates to Tropospheric Delay Modelling. AVN 6: 200-207.
  5. Langley, R.B. (1998): Propagation of the GPS Signals. In: GPS for Geodesy. Hg.: P.J.G. Teunissen und A. Kleusberg. Berlin/Heidelberg/New York: Springer. 111-143.