Satellitt geodesi

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk

Satellittgeodesi er måling av jorden ved hjelp av kunstige jordsatellitter .

Den etablerte seg som en uavhengig gren av geodesien rundt 1960 da de første geodetiske satellittene ble skutt opp. Satellittenes retninger, avstander og hastigheter måles med faste bakkestasjoner eller med mobile radiomottakere, hvorfra koordinatene til stasjonene og / eller den eksakte satellittbanen kan beregnes. Spesielle sonder kan måle høyden over havet eller egenskapene til jordens tyngdekraftsfelt , noe som gjør det mulig å bestemme den matematiske figuren av jorden og geoiden .

Egenskaper og måleprinsipper

Et kjennetegn ved satellittgeodesi er rakettens høye hastighet og bevegelse i et komplisert kraftfelt (jordens gravitasjonsfelt, forskjellige orbitalforstyrrelser av månen, høy atmosfære, solstråling, magnetfelt, etc.). I baner nær jorden, satellitter kjøres på mindre enn 8 kilometer per sekund, noe som er grunnen til at en tidsfeil i milliondeler av et sekund som allerede betyr flere desimeter til plassering feil. Radioteknologi, dataoverføring og den konstante verdensomspennende tilgjengeligheten til det romlige referansesystemet der banebestemmes , stiller også høye krav. Stor høyde og vanskelig visuell sikt var derimot bare et problem i de første årene.

For bruk av geodetiske satellitter og for geodetisk bruk av andre jordsatellitter er det i utgangspunktet fire metodiske tilnærminger:

  1. Geometrisk satellittgeodesi : Retnings- og avstandsmålinger for å sette opp nettverk for å bestemme posisjonene til målepunktene, beregne koordinatene og jordens eksakte form
  2. Dynamisk satellittgeodesi : hastighetsmåling og banebestemmelse av satellitter samt analyse av orbitale forstyrrelser for å bestemme jordens gravitasjonsfelt
  3. Kombinerte prosesser som er viktigst i dag: fra presise banedata - f.eks. B. GPS -satellitter - de tillater rask og presis plassering på bakken, navigering av kjøretøyer og plasseringen av andre satellitter og sonder.
  4. Jordobservasjonssatellitter som sensorer eller aktive måleplattformer for fjernmåling av jordens overflate. De behandles ikke nærmere her.

For gruppe 1 til 3 er noen prosedyrer listet opp i delen om målemetoder . Ved å optimalisere disse metodene har jordmålinger, punktbestemmelse og definisjonen av referansesystemer blitt økt siden 1970 fra noen meters nøyaktighet til centimeterområdet og noen ganger til og med til millimeterområdet. Så i dag z. B. de kontinentale skiftene forårsaket av platetektonikk og jordskjelv eller de fineste svingningene i jordens rotasjon kan oppdages.

Klassifisering i henhold til målemetoder

En rekke svært forskjellige målemetoder brukes i satellittgeodesi. De kan brytes ned som følger:

Retningsmessige målinger

Avstandsmålinger

  • Elektronisk avstandsmåling med mikrobølger (f.eks. SECOR til rundt 1970; GPS se nedenfor) og med radar : i dag også mellom satellitter (SST, se nedenfor) og med hastighetsmåling ( PRARE ) til noen få mm.
  • Laser alt ved å måle transittiden for ekstremt korte laser pulser. Siden rundt 1965 (± 5 m nøyaktig), også noen få mm i dag.
  • Doppler -effekt , se også hyperbolsk og radionavigasjon . Den mest kjente metoden fra 1964–1995 var transitt (NNSS, ± 20 m til 30 cm), i dag det globale DORIS- systemet rundt ± 10 cm.
  • Pseudorangering : tidspunkt for flymåling av kodede mikrobølger, klokkefeil beregnes ut fra overbestemmelse. Målemetode for GPS -NAVSTAR, GLONASS og fremtidens Galileo, nøyaktighet mm -cm avhengig av metoden.
  • Alle nevnte målinger må korrigeres på grunn av jordens atmosfære , nøyaktigheten økte gjennom lengre måleserier og spesielle bane- og evalueringsmetoder. "Toveis målinger" (der og bak) er mer nøyaktige enn enveis målinger.

Høyde måling

Høydemåling eller satellitthøyde over havet, i fremtiden også over isoverflater: måling av transittiden til en radarpuls som reflekteres fra havoverflaten. Nøyaktighet 1978 ( Seasat ) rundt 20 cm, i dag i centimeterområdet. Viktig metode for geoidbestemmelse og for oseanografi (vind, bølger, havstrømmer ), blant annet brukt i ESAs ERS -satellitter.

TerraSAR-X ble lansert i juni 2007; siden 2010 har han hatt en "tvilling" (kalt TanDEM-X ) som følger ham i verdensrommet mindre enn en kilometer unna. TS-X er utstyrt med en unik SAR-sensor; den leverer spesielt høyoppløselige bilder (bølgelengde bare 31 mm). De oseanografiske applikasjonene av TS-X-data er: beregning av parametere for havtilstand, vindfelt, kystlinjer, is, oljefilm og skipsdeteksjon. I tandemkonstellasjonen er det også mulig å oppdage bevegelser og dermed bestemme havstrømmer, havisdrift og skipshastigheter. [1]

SST og hastighet

  • Satellitt-til-satellitt-sporing (SST): Avstandsmåling i mikrobølgeovn mellom satellitter. Første forsøk i 1975, ekstremt vellykket med tvilling -satellitten GRACE (2004) for lokale detaljer i gravitasjonsfeltet. Fra sannsynligvis april 2018, avstandsmåling ved hjelp av laserinterferometri i GRACE-Follow On .
  • Hastighet : fra forskjeller i radarmålinger, men fremfor alt med Doppler -effekt (Transit, DORIS -system) og med Precise Range and range Rate Exp. (PRARE, for ulike sonder fra 1990).

Gradiometri

Fjernmåling og kartografi

(se spesiell artikkel): Bilder eller digitale opptak av jordoverflaten, multispektrale skannere, radar som ser på siden, etc. Kan brukes geodetisk, spesielt som interferometri i lokale geodynamiske prosesser.

Litteratur og nettlenker

Fotnoter

  1. Susanne Lehner: Pirates and Monster Waves - Satellittradarobservasjoner av havoverflaten. Deutsches Museum, 16. februar 2011, arkivert fra originalen 17. juli 2013 ; Hentet 17. juli 2013 .