Ein besonderer Schwerpunkt der Forschung zur Bestimmung und Beschreibung des Schwerefeldes der Erde am GIK waren Beiträge zur verbesserten Lösungen des Geodätischen Randwertproblems. Da das Geodätische Randwertproblem in der Formulierung nach Molodensky wegen der Komplexität der Randfläche – der Erdoberfläche – keine geschlossene analytische Lösung zulässt, werden bei der praktischen Berechnung des Quasigeoids verschiedene Approximationen eingeführt. Mit den international beachteten Arbeiten am Lehrstuhl konnten die durch Linearisierung, sphärische und planare Approximation entstehenden Approximationsfehler untersucht und numerisch abgeschätzt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeiten werden heute bei den von verschiedenen Institutionen durchgeführten Berechnungen hochgenauer Quasigeoidhöhen berücksichtigt.

Ein zweiter Schwerpunkt war und ist bis heute der Modellierung der Wirkungen topographischer Massen und isostatischer Kompensationsmassen auf das Schwerefeld der Erde gewidmet. Topographische und isostatische Reduktionen sind im Zusammenhang mit der hochgenauen Geoid- und Quasigeoidbestimmung zu berücksichtigen, was bei traditionellen Verfahren zu einem sehr hohen Rechenaufwand führt. Die am Lehrstuhl begründete und fortentwickelte sog. Tesseroidmethode wurde international mit großem Interesse aufgenommen und wird inzwischen von vielen Arbeitsgruppen als Standard eingesetzt.

Die Ergebnisse dieser Arbeiten fließen in eine praktische Berechnung des Quasigeoids von Baden-Württemberg ein, die in Kooperation mit dem LGL durchgeführt wird.

In jüngsten Arbeiten der Arbeitsgruppe Physikalische Geodäsie wird ein inverser Tesseroidansatz verwendet um aus den Monatslösungen der GRACE Schwerefeldmission globale Wasserzirkulationen in Form von Wassersäulenhöhen abzuleiten.

Die Vereinigung von Landeshöhensystemen und die Schaffung eines einheitlichen vertikalen Höhenreferenzsystems steht seit einigen Jahren im Fokus der Arbeiten der IAG. Ein einheitliches, globales, hochgenaues Höhensystem ist zwingend erforderlich, um z. B. die durch den globalen Wandel verursachten Bewegungen des Meeresspiegels erfassen und quantifizieren zu können. Diese Aufgabe führt methodisch zu einer Erweiterung der Geodätischen Randwertaufgabe. Ein aktueller Schwerpunkt, dem immer mehr Bedeutung zukommen wird, ist die Anwendung der Varianzfortpflanzung auf verschiedenste funktionale Zusammenhänge im Rahmen der Physikalischen Geodäsie.

• Ellipsoidische und topographische Effekte im skalar freien geodätischen Randwertproblem
• Ellipsoidische Effekte beim inversen Stokes-Problem
• Studien zur Festlegung des vertikalen Datums