Satellitengeodäsie

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Unter Satellitengeodäsie versteht man die Erdvermessung (Geodäsie) mittels Beobachtung künstlicher Satelliten.

Inhaltsverzeichnis

1 Drei Prinzipien
2 Einteilung nach Messmethoden
3 Kurze Erfolgsgeschichte der Satellitengeodäsie
4 Siehe auch

[Bearbeiten] Drei Prinzipien

Für den Einsatz geodätischer Satelliten bzw. für die geodätische Nutzung von andreen Erdsatelliten gibt es prinzipiell drei methodische Vorgangsweisen:

Geometrische Satellitengeodäsie: Richtungs- und Distanzmessungen zum Aufbau von Netzen für die Positionsbestimmung der Messpunkte und Berechnung ihrer Koordinaten
Dynamische Satellitengeodäsie: Bahnbestimmung von Satelliten und Analyse der Bahnstörungen zur Bestimmung des Schwerefeldes der Erde
Kombinierte Verfahren, hauptsächlich für die Ortung und Navigation - z.B. mittels GPS-Satelliten.
- Einige Sonderverfahren zu den 3 Gruppen sind unter den Messmethoden angeführt.

Durch Optimierung dieser Methoden konnte die Erdmessung, die Punktbestimmung und die Definition von Bezugssystemen seit 1970 von einigen Metern Genauigkeit bis in den cm-Bereich und teilweise sogar in den Sub-Millimeter-Bereich gesteigert werden.

[Bearbeiten] Einteilung nach Messmethoden

In der Satellitengeodäsie wird eine Reihe sehr verschiedener Messmethoden angewendet. Sie lassen sich wie folgt gliedern:

[Bearbeiten] Richtungsmessungen

Visuell: am Beginn der Raumfahrt (1957 bis etwa 1970). Messung im Fernrohr vor dem Hintergrund des Sternhimmels oder mit speziellen Theodoliten, erreichbare Genauigkeit 10-50"
Fotografisch: 1957 bis etwa 1980, "ballistische" Kameras mit Fotoplatten, spezielle Satellitenkameras auch mit Filmen; Brennweite 20-100 cm, Genauigkeit 1-5". Später durch Funkverfahren und CCD verdrängt
CCD-Kameras: seit etwa 1995, verstärkt ab 2000 (automatische Steuerung). Genauigkeiten bis 0,5"
Mit Funkwellen (ungenauer) und Interferometrie (rel.aufwendig)
Astrometrie durch Scannen des Sternhimmels und Zeitmessung (siehe Hipparcos): indirekt geodätisch nutzbar als Bezugssystem.

[Bearbeiten] Distanzmessungen

Elektronische Distanzmessung mit Mikrowellen (z.B. SECOR bis etwa 1970; GPS siehe unten) und mit Radar: heute auch zwischen Satelliten (SST, s.u.) und mit Geschwindigkeitsmessung (PRARE) auf wenige mm.
Laser Ranging durch Laufzeitmessung extrem kurzer Laser-Impulse. Seit etwa 1965 (±5m genau), heute ebenfalls einige mm.
Dopplereffekt, siehe auch Hyperbel- und Funknavigation. Bekanntestes Verfahren 1964-1995 war "Transit" (NNSS, ±20m bis 30cm), heute globales DORIS-System etwa ±10cm.
Pseudoranging: Laufzeitmessung kodierter Mikrowellen, Uhrfehler wird aus Überbestimmung berechnet. Messmethode von GPS-NAVSTAR, GLONASS und des künftigen Galileo, Genauigkeit mm...cm je nach Methode.
Alle o.a. Messungen sind wegen der Atmosphäre zu korrigieren, ihre Genauigkeit durch längere Messreihen und spezielle Bahn- und Auswertungsmethoden zu steigern. "Zweiwegmessungen" (hin und zurück) sind genauer als Einwegmessungen.

[Bearbeiten] Höhenmessung

oder Altimetrie über dem Meer, künftig auch über Eisflächen: Laufzeitmessung eines Radarimpulses, der von der Meeresoberfläche reflektiert wird. Genauigkeit 1978 (Seasat) um 20cm, heute im cm-Bereich. Wichtige Methode der Geoid-Bestimmung und für die Ozeanografie (Wind, Wellen, Meeresströmungen), Einsatz u.a. bei den ERS-Satelliten der ESA.

[Bearbeiten] SST und Geschwindigkeit

SST (Satellite to Satellite Tracking): Mikrowellen-Distanzmessung zwischen Satelliten. Erste Versuche 1975, äußerst erfolgreich bei Zwillings-Satellit GRACE (2004) für Details im Schwerefeld.
Geschwindigkeit: aus Differenzen von Radarmessungen, v.a. aber mit Dopplereffekt (Transit, DORIS) und mit "Precise RAnge and range Rate Exp." (PRARE, für diverse Sonden ab 1990).

[Bearbeiten] Gradiometrie

Messung von Schweregradienten (Unterschied im Schwerefeld an verschiedenen Stellen des Satelliten). Erstmals bei GOCE 2005.
Messung von Beschleunigungen im Satelliten durch Accelerometer- und Kreiselsysteme. Entwicklungsprobleme seit 10 Jahren, erstmals bei GOCE.

[Bearbeiten] Fernerkundung und Kartografie

(siehe Spezialartikel): Fotos oder digitale Aufnahmen von der Erdoberfläche, bzw. multispektrale Scanner, Side Looking Radar usw. Geodätisch nutzbar v.a. als Interferometrie bei lokalen Prozessen der Geodynamik.

[Bearbeiten] Kurze Erfolgsgeschichte der Satellitengeodäsie

(geplant in Stichworten): u.a. Ballonsatellit - Bahndynamik - Erdabplattung - Weltnetz - Fernerkundung/ Landsat - Landesvermessung - Altimetergeoid - Lasertechnik - GPS - Erdmodelle - Geodynamik - Erdschwerefeld (CHAMP und GRACE).