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Originaltitel:
A Semi-Analytical Approach to Gravity Field Analysis from Satellite Observations 
Übersetzter Titel:
Ein semi-analytisches Verfahren zur Analyse des Schwerefeldes aus Satellitenbeobachtungen 
Jahr:
2000 
Dokumenttyp:
Dissertation 
Institution:
Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen 
Betreuer:
Rummel, Reiner (Prof. Dr.) 
Gutachter:
Rummel, Reiner (Prof. Dr.); Sünkel, Hans (Prof. Dr.) 
Format:
Text 
Sprache:
en 
Fachgebiet:
BAU Bauingenieurwesen, Vermessungswesen; PHY Physik 
Stichworte:
Earth gravity field; satellite gravity gradiometry; orbit perturbations; satellite-to-satellite tracking; spherical harmonics; lumped coefficients 
Schlagworte (SWD):
Gravitationsfeld ; Satellitenbeobachtungen ; Semianalytische Lösung 
TU-Systematik:
BAU 936d ; GEO 515d ; PHY 901d 
Kurzfassung:
The thesis presents a unified scheme, linking observable gravity field functionals to the gravity field unknowns, the spherical harmonic coefficients. Basic gravity field functionals, incorporated in this scheme, are: low-low satellite-to-satellite tracking (lo-lo SST). This observable is realized through measurement of the range and/or range-rate between two low-flying co-orbiting satellites. high-low satellite-to-satellite tracking (hi-lo SST). This observable is realized by space-borne GPS tr...    »
 
Übersetzte Kurzfassung:
In dieser Arbeit wird ein semi-analytisches Verfahren zur Gravitationsfeldbestimmung aus Satellitenbeobachtungen vorgestellt. Kern des Verfahrens ist die lumped coefficient Formulierung, welche eine Verbindung zwischen Gravitationsfeldfunktionalen und den unbekannten Parametern des Gravitationsfeldes herstellt. Beobachtbare Größen sind hierbei die lumped coefficients, die im Wesentlichen die Fourier-Koeffizienten der beobachteten Zeitreihe entlang der Satellitenbahn sind. Die Unbekannten sind die Kugelfunktionskoeffizienten, d.h. das sphärisch-harmonische Spektrum des Gravitationsfeldes. Der lineare Übergang zwischen beiden Arten von Spektren ist durch sogenannte Transferkoeffizienten gegeben, die in dem semi-analytischen Verfahren analytisch bestimmt werden. Ein Satz solcher Transferkoeffizienten, die für Satellitengeodäsie und Schwerefeldbestimmung relevant sind, wird hier als pocket guide bezeichnet. Folgende satellitengestützte Beobachtungsverfahren sind in diesem pocket guide aufgenommen:
Hoch-niedrig-Variante des sogenannten satellite-to-satellite tracking (high- low sst). Dieser Beobachtungstyp wird realisiert durch gps-Beobachtung an Bord eines niedrigfliegenden Satelliten. Es entsteht eine dreidimensionale hochgenaue und kontinuierliche Bahnbeschreibung.
Niedrig-niedrig-Variante des satellite-to-satellite tracking (low-low sst). Dieser Beobachtungstyp wird realisiert durch Abstands- oder Geschwindigkeitsbeobachtungen zwischen zwei niedrigfliegenden Satelliten.
Satellitengradiometrie. Bei diesem Beobachtungstyp werden die 1. räumlichen Ableitungen der Komponenten des Schwerevektors, also die 2. räumlichen Ableitungen des Gravitationspotentials bestimmt. Die Methode kann zum Beispiel realisiert werden durch differenzielle Beschleunigungsmessung über kurze Basislinien.
Die lumped coefficient Formulierung stellt, zusammen mit einem Satz von Transferkoeffizienten, das Beobachtungsmodell dar. Unter Einbindung eines stochastischen Modells ist damit die Grundlage für Schwerefeldbestimmung aus Satellitendaten gegeben. In dieser Arbeit werden Beobachtungsmodell und stochastisches Modell hauptsächlich für a priori Fehleranalyse eingesetzt. Dabei können Beobachtungstyp, Fehlercharakteristik, Bahnparameter, Missionsdauer usw. beliebig variiert werden. Auf diese Art kann zum Zwecke der Missionsplanung eine Fehlerabschätzung durchgeführt werden. Einer der Hauptvorteile des semi-analytischen Verfahrens ist die Tatsache, dass Normalgleichungssysteme block-diagonal werden. Angesichts der großen Zahl von Daten und Unbekannten (z.B. 100 000 Kugelfunktionskoeffizienten) führt dieses Verfahren zur Gruppierung von Daten und Unbekannten, so dass selbst der Rechenaufwand mit beschränkten Rechnerkapazitäten bewältigbar ist. Im Einzelnen beschreibt diese Arbeit verschiedene Darstellungen des Gravitationspotentials auf der Kugel und entlang der Bahn. Letztere führt dann zur lumped coefficient Formulierung. Ein umfassender Satz von Transferkoeffizienten wird für die obenerwähnten Beobachtungsgrößen abgeleitet. Eine Spektralanalyse folgt, inklusive einer Darstellung des stochastischen Modells im Spektralbereich. Nach einer Diskussion der benötigten Theorie der Methode der kleinsten Quadrate und der Regularisierung, werden etliche Werkzeuge zur a priori Fehlerabschätzung und Moglichkeiten der Fehlerdarstellung prasentiert. Schließlich werden in mehreren Fallstudien Einzeleffekte untersucht, die durch die Wahl des Beobachtungstyps und durch die obengenannten Definitionsparameter auftreten. 
Veröffentlichung:
Universitätsbibliothek der TU München 
Mündliche Prüfung:
26.06.2000 
Dateigröße:
993184 bytes 
Seiten:
120 
Letzte Änderung:
04.06.2007