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Satellitengeodäsie




Unter Satellitengeodäsie versteht man die Erdvermessung mittels künstlicher Erdsatelliten.

Als eigenständiges Teilgebiet der Geodäsie etablierte sie sich um 1960, als die ersten geodätischen Satelliten gestartet wurden. Von festen Bodenstationen oder mit mobilen Funkempfängern werden Richtungen, Distanzen und Geschwindigkeiten der Satelliten gemessen, woraus man die Koordinaten der Stationen und/oder die genaue Satellitenbahn berechnen kann. Spezielle Sonden können die Höhe über dem Meeresspiegel oder Eigenschaften des Erdschwerefeldes messen, was die Bestimmung der mathematischen Erdfigur und des Geoids ermöglicht.

Inhaltsverzeichnis

Charakteristika und Messprinzipien


Ein Charakteristikum der Satellitengeodäsie ist die hohe Geschwindigkeit der Flugkörper und ihre Bewegung in einem komplizierten Kräftefeld (Erdschwerefeld, verschiedenste Bahnstörungen durch Mond, Hochatmosphäre, Sonnenstrahlung, Magnetfelder usw.). In erdnahen Bahnen laufen die Satelliten mit weniger als 8 Kilometer pro Sekunde, weshalb ein Zeitfehler von Millionstelsekunden bereits mehrere Dezimeter Ortsfehler bedeutet. Hohe Anforderungen stellen auch die Funktechnik, Datenübertragung und die ständige weltweite Verfügbarkeit des räumlichen Bezugssystems, in dem die Bahnbestimmung erfolgen muss. Die große Flughöhe und schwierige optische Sichtbarkeit war hingegen nur in den Anfangsjahren ein Problem.

Für den Einsatz geodätischer Satelliten und für die geodätische Nutzung von anderen Erdsatelliten gibt es prinzipiell vier methodische Vorgangsweisen:

  1. Geometrische Satellitengeodäsie: Richtungs- und Distanzmessungen zum Aufbau von Netzen für die Positionsbestimmung der Messpunkte, der Berechnung ihrer Koordinaten und der genauen Erdfigur
  2. Dynamische Satellitengeodäsie: Geschwindigkeitsmessung und Bahnbestimmung von Satelliten sowie Analyse der Bahnstörungen zur Bestimmung des Schwerefeldes der Erde
  3. Kombinierte Verfahren, die heute am wichtigsten sind: aus präzisen Bahndaten – z. B. von GPS-Satelliten – erlauben sie rasche und genaue Ortungen am Boden, die Navigation von Fahrzeugen und die Ortsbestimmung anderer Satelliten und Sonden.
  4. Erdbeobachtungssatelliten als Sensor oder aktive Messplattform für Zwecke der Fernerkundung der Erdoberfläche. Sie werden hier nicht näher behandelt.

Zu den Gruppen 1 bis 3 sind im Abschnitt Messmethoden einige Verfahren angeführt. Durch Optimierung dieser Methoden konnte die Erdmessung, die Punktbestimmung und die Definition von Bezugssystemen seit 1970 von einigen Metern Genauigkeit bis in den Zentimeter-Bereich und teilweise sogar in den Sub-Millimeter-Bereich gesteigert werden. Damit sind heute z. B. die Kontinentalverschiebungen durch Plattentektonik und Erdbeben oder feinste Schwankungen der Erdrotation nachweisbar.

Einteilung nach Messmethoden


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

Richtungsmessungen

Distanzmessungen

Höhenmessung

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

TerraSAR-X wurde im Juni 2007 gestartet; seit 2010 hat er einen „Zwilling“ (namens TanDEM-X), der ihn in unter einem Kilometer Entfernung im All begleitet. TS-X ist mit einem einzigartigen SAR-Sensor ausgestattet; er liefert besonders hochauflösende Bilder (Wellenlänge nur 31 mm). Die ozeanographischen Anwendungen von TS-X-Daten sind: Berechnung der Seegangsparameter, Windfelder, Küstenlinien, Eis-, Ölfilm- und Schiffsdetektion. In der Tandem-Konstellation ist es zusätzlich möglich, Bewegungen zu detektieren und so Meeresströmungen, Meereisdrift und Schiffsgeschwindigkeiten zu bestimmen.[1]

SST und Geschwindigkeit

Gradiometrie

Fernerkundung und Kartografie

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

Literatur und Weblinks


Fußnoten


  1. Susanne Lehner: Piraten und Monsterwellen – Satellitenradarbeobachtungen der Meeresoberfläche. Deutsches Museum, 16. Februar 2011, archiviert vom Original am 17. Juli 2013; abgerufen am 17. Juli 2013.








Kategorien: Satellitengeodäsie | Erdmessung | Satellitenbeobachtung








Stand der Informationen: 03.07.2020 04:35:24 CEST

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