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Nachweis von Höhenänderungen aufgrund atmosphärischer Druckvariationen aus GPS-Messungen

Dieser Beitrag ist in der zfv 4/2003 erschienen.

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Zusammenfassung: 

Atmosphärische Luftdruckanomalien können Höhenänderungen von mehreren Zentimetern verursachen. Diese Auflasteffekte werden bei der GPS-Auswertung im Allgemeinen noch nicht modelliert, obgleich sie die heute erzielbare Genauigkeit der Höhenbestimmung merklich überschreiten können. Um den Effekt quantitativ nachzuweisen, wird ein 29 Permanentstationen umfassendes europäisches GPS-Netz analysiert. Die Höhenschätzungen aus täglichen Netzausgleichungen samt Kovarianzmatrix werden als korrelierte Beobachtungen in eine Ausgleichung eingeführt, in der für mittlere ellipsoidische Höhen, lineare Höhengeschwindigkeiten, episodische Höhenänderungen aufgrund von Antennenwechseln sowie für Druckauflastkoeffizienten gelöst wird. Aus über einen Zeitraum von mehr als drei Jahren verteilten Datensätzen ergeben sich für Festlandstationen signifikante vertikale Auflasteffekte von bis zu 0,5 mm/hPa Druckänderung, während Stationen auf Inseln wie Helgoland überhaupt nicht beeinflusst werden. Datenauswahl, Analysestrategie und Ergebnisse werden ausführlich diskutiert.

Summary: 

Atmospheric pressure anomalies may cause height variations as large as several centimetres. These loading effects are not modelled yet in the GPS processing although they might exceed the presently achievable height determination accuracy. In order to quantitatively assess the effect a European GPS network comprising 29 permanent stations is analysed. The height estimates resulting from daily network adjustments including the covariance matrix are introduced as correlated observations into a further adjustment. This adjustment solves for mean ellipsoidal heights, linear vertical velocities, episodic height variations due to antenna changes and for pressure loading coefficients. Significant vertical loading displacements of up to 0.5 mm/hPa pressure variation result from data distributed over more than three years for continental sites, whereas island sites such as Helgoland do not experience any loading effect at all. Data selection, analysis strategy and results are discussed in detail.

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