1.1 Aufgabenstellung
Allgemeiner Stand von GGOS
Das Projekt GGOS-D fügt sich auf internationaler Ebene thematisch perfekt in das seit 2003 im Aufbau befindliche „Global Geodetic Observing System“ (GGOS) der Internationalen Assoziation für Geodäsie (IAG) ein, das die Koordinierung aller geodätischen (geometrischen und gravimetrischen) Beobachtungen und Produkte sowie die konsistente Bereitstellung für Wissenschaft, Gesellschaft und Politik zum Ziel hat. Grundlage des GGOS sind die internationalen Dienste der IAG, an denen sich die Verbundpartner im GGOS-D-Projekt intensiv beteiligen. Seit Sommer 2007 ist GGOS nun eine Komponente der IAG-Struktur: das globale geodätische Beobachtungssystem der IAG. Mit dem hier vorliegenden Projekt GGOS-D wurde ein ganz wesentlicher Beitrag zu GGOS geleistet, der international bereits sehr viel Beachtung gefunden hat und als Modell für die internationalen Entwicklungen dienen kann, die in der Integration der Messungen der einzelnen Beobachtungsverfahren noch wesentlich weniger weit fortgeschritten sind.
Ergebnisse Projekt IERS
Es sei hier kurz angemerkt, dass die Verbundspartner in gleicher Zusammensetzung bereits in der ersten Phase des Geotechnologienprogramms „Erfassung des Systems Erde aus dem Weltall“ im Rahmen des IERS-Projektes (03F0336A-E) zusammengearbeitet haben. Dort wurden für dieses Projekt bereits erste Grundlagen gelegt. Dazu gehören die folgenden, damals ausgeführten Arbeiten:
- Entwicklung erster Kombinationsstrategien durch die als IERS Combination Research Centers beteiligten Institutionen (FESG, GFZ, IGG)
- Berechnung eines ITRF-Referenzrahmens durch das DGFI als ITRF Combination Center
- Entwicklung eines Datenmanagementsystems für den IERS
- Entwicklung von Standards für die Verarbeitung der einzelnen geodätischen Weltraumverfahren durch den IERS Analysekoordinator (FESG)
Alle diese Entwicklungen und Ergebnisse sind für das Projekt GGOS-D, dessen Resultate hier dokumentiert werden, als Ausgangsbasis äusserst wichtig gewesen. Auch die bereits über drei Jahre laufende, enge Zusammenarbeit war essentiell für den Erfolg des Projektes GGOS-D.
Aufgabenstellung GGOS-D
Die Aufgaben sind primär der Grundlagenforschung zur Geodynamik und zum Globalen Wandel zuzuordnen. Schwerpunkt ist die Entwicklung von Verfahren zum Erkennen und Modellieren der Phänomene und Prozesse im System Erde mit geodätischen Beobachtungen und Methoden. Die Verfahren sollen exemplarisch erprobt und die Ergebnisse mit unabhängig gewonnenen Daten verglichen und validiert werden.
Die wissenschaftlichen Arbeitsziele dieses Projektes bestehen in der Erforschung und Entwicklung adäquater Methoden zum Erfassen, Archivieren, Bereitstellen und Prozessieren der Daten sowie zur einheitlichen, verständlichen Darstellung der Produkte für ein globales geodätisch-geophysikalisches Erdbeobachtungssystem. Es sollen damit erstmals die verschiedenen geodätischen Parametergruppen, nämlich Oberflächengeometrie und -kinematik, Orientierung und Rotation sowie das zeitabhängige Schwerefeld der Erde integriert und für die geophysikalische Interpretation konsistent bereitgestellt werden.
Die wissenschaftlichen Hauptziele des Verbundprojektes sind wie folgt zusammenzufassen:
- Entwicklung eines Daten- und Informationssystems für den Austausch und die echtzeitnahe Bereitstellung von Daten und Produkten des Beobachtungssystems.
- Festlegung von Standards, Modellen und Parametern zur einheitlichen Prozessierung der Daten der verschiedenen Beobachtungstechniken und Darstellung der Produkte.
- Erstellung eines konsistenten Referenzsystems für die Berechnung und Bereitstellung sämtlicher Parameter des Beobachtungssystems.
- Entwicklung von Methoden und exemplarische Durchführung der Berechnung konsistenter Zeitreihen der wichtigsten Parameter (Stationskoordinaten, Erdorientierungsparameter, Quasarkoordinaten, niedere Kugelfunktionskoeffizienten des Erdschwerefeldes, Troposphärenparameter, Meereshöhen).
- Untersuchung von Korrelationen zwischen den Parameter-Zeitreihen, Vergleich und Validierung der Zeitreihen mit externen geophysikalischen Daten.
Als technisches Ziel ist langfristig die Entwicklung eines operationellen globalen geodätisch-geophysikalischen Beobachtungssystems zu sehen. Die Beiträge im Rahmen dieses Verbundprojektes liefern die wissenschaftlichen Grundlagen für den Aufbau eines solchen Systems, das der Politik und Wirtschaft die Möglichkeiten eröffnen kann, langfristige Umweltprozesse zuverlässig zu erkennen, den Ablauf von Naturkatastrophen zu verstehen und damit die Voraussetzungen für Vorsorgemaßnahmen zu schaffen. Dabei liegen die technischen Probleme vor allem in der echtzeitnahen Bereitstellung der erforderlichen Produkte sowohl seitens des informationstechnischen Ablaufs (schneller Daten- und Informationstransfer) als auch der Datenprozessierung (effiziente Hard- und Software).
Mit dem vorliegenden Forschungsvorhaben sollen Erfahrungen für die Realisierung des Beobachtungssystems auf internationaler Ebene gesammelt werden. Die Entwicklung einer Art Prototyp soll vor allem Aussagen über die Genauigkeit und Zuverlässigkeit gestatten, die besonders die Probleme mit systematischen Effekten in den Messungen der individuellen Techniken und eventuell unzureichender zeitlicher und räumlicher Auflösung betreffen. Als ein Ergebnis können Empfehlungen für den weiteren technischen Ausbau der Beobachtungsnetze herausgegeben werden.