Einfluss der VLBI-Netzwerkgeometrie auf die Sch¨atzung der ERP · Einfluss der...

Einfluss derVLBI-Netzwerkgeometrie auf

die Schatzung der ERP

T. Artz1, S. Bockmann1, A. Nothnagel1, V. Tesmer2

1Institut fur Geodasie and Geoinformation der Universitat Bonn2Deutsches Geodatisches Forschungsinstitut, Munchen

16.07.2008

IVS und IGS NetzeNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

Artz et al. 16.07.2008 - Workshop 2008 der Forschungsgruppe Satellitengeodasie

2

Beobachtungsnetze des IGS und IVS unterscheiden sich signifikant

c©http://igscb.jpl.nasa.gov

➠ Stationsbeteilung an VLBI Netzen variiert & Netze nichtimmer global

R1 & R4Netzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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3

IVS Rapid turn around EOP sessions

● VLBI Routine-Sessions (R1 - Montags; R4 - Donnerstags)● unterscheiden sich hinsichtlich Große, Planungsstrategie und Aufzeich-

nungsrate

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

-150 -100 -50 0 50 100 150

R1 209

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

-150 -100 -50 0 50 100 150

R4 209

R1 & R4 (Volumen)Netzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

Artz et al. 16.07.2008 - Workshop 2008 der Forschungsgruppe Satellitengeodasie

4

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

V [

Mm

^3

]

time [years]

Network Volume (convex hull)

R1 sessionsR4 sessions

➠ ● R1: Stationsbeteilung variiert aber im Mittel große Netze● R4: Einheitliches aber kleineres Netz

Topozentrische BeobachtungsgeometrieNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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5

R1

R4

KOKEE − 06FEB20XA 0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

KOKEE − 06FEB16XE 0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

TIGOCONC − 06MAY02XA0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

TIGOCONC − 06MAY04XE0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

WETTZELL − 06AUG21XA0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

WETTZELL − 06AUG24XE0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

Topozentrische BeobachtungsgeometrieNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

Artz et al. 16.07.2008 - Workshop 2008 der Forschungsgruppe Satellitengeodasie

5

R1

R4

KOKEE − 06FEB20XA 0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

KOKEE − 06FEB16XE 0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

TIGOCONC − 06MAY02XA0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

TIGOCONC − 06MAY04XE0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

WETTZELL − 06AUG21XA0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

WETTZELL − 06AUG24XE0˚

45˚

90˚

135˚

180˚

225˚

270˚

315˚

➠ Bessere Beobachtungsgeometrie & hohere Aufzeichnungsrate in R1

X Pol w.r.t. IGSNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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6

R1

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

x p

ole

[m

as]

R1

R4

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

x p

ole

[m

as]

R4

WRMS RMS[µas] [µas]

R1 84 101R4 113 137

➠ Großeres Rauschen in R4-X Pol

Y Pol w.r.t. IGSNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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7

R1

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

y p

ole

[m

as]

R1

R4

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

y p

ole

[m

as]

R4

WRMS RMS[µas] [µas]

R1 90 114R4 119 131

➠ Großeres Rauschen in R4-X PolGeringe aber eindeutige Systematiken im Y Pol

StandardabweichungenNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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8

X Pol

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

σ x p

ole

[m

as]

R4R1

Y Pol

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

σ y p

ole

[m

as]

R4R1

➠ ERP aus R1 mit hoherer Genauigkeit bestimmbar

Subtagliche ERP w.r.t. 05C04Netzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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9

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

UT

1-T

AI [m

s]

time [years]

UT1-TAI w.r.t. 05 C04 (R1)

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

UT

1-T

AI [m

s]

time [years]

UT1-TAI w.r.t. 05 C04 (R4)

-3

-2

-1

0

1

2

3

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Y P

ole

[m

as]

time [years]

Y Pole w.r.t. 05 C04 (R1)

-3

-2

-1

0

1

2

3

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Y P

ole

[m

as]

time [years]

Y Pole w.r.t. 05 C04 (R4)

dUT

Y Pol

➠ Großeres Rauschen in subtaglichen R4-ERP;insbesondere ab 2006

Volumen vs. StandardabweichungNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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10

Volumen

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

V [

Mm

^3]

time [years]

Network Volume (convex hull)

R1 sessionsR4 sessions

σY Pol

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

σ x p

ole

[m

as]

R4R1

Partielle AbleitungenNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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11

∂τ

∂xpole

= −1

c(bxsin(δ) − bzcos(δ)cos(hs)); (1)

∂τ

∂ypole

= −1

c(bysin(δ) − bzcos(δ)sin(hs)) (2)

Partielle Ableitungen (bz)Netzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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12

∂τ

∂xpole

= −1

c(bxsin(δ) − bzcos(δ)cos(hs)); (3)

∂τ

∂ypole

= −1

c(bysin(δ) − bzcos(δ)sin(hs)) (4)

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

-150 -100 -50 0 50 100 150

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

-150 -100 -50 0 50 100 150

R1 R4

δ

NY

HR

hs

NY

TC

WZ

HR

Partielle Ableitungen (bz)Netzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

Artz et al. 16.07.2008 - Workshop 2008 der Forschungsgruppe Satellitengeodasie

12

∂τ

∂xpole

= −1

c(bxsin(δ) − bzcos(δ)cos(hs)); (3)

∂τ

∂ypole

= −1

c(bysin(δ) − bzcos(δ)sin(hs)) (4)

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

-150 -100 -50 0 50 100 150

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

-150 -100 -50 0 50 100 150

R1 R4

➠ Große NS-Basislinien in R1 haufiger vertreten

Partielle Ableitungen (bx, by)Netzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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13

∂τ

∂xpole

= −1

c(bxsin(δ) − bzcos(δ)cos(hs)); (5)

∂τ

∂ypole

= −1

c(bysin(δ) − bzcos(δ)sin(hs)) (6)

Partielle Ableitungen (bx, by)Netzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

Artz et al. 16.07.2008 - Workshop 2008 der Forschungsgruppe Satellitengeodasie

13

∂τ

∂xpole

= −1

c(bxsin(δ) − bzcos(δ)cos(hs)); (5)

∂τ

∂ypole

= −1

c(bysin(δ) − bzcos(δ)sin(hs)) (6)

FORTLEZA-KOKEE TSUKUB32-WESTFORD

δ

hs

Einfluss einzelner StationenNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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14

Koordinaten von GILCREEK (in 2005.75-2006.0) auf ITRF2005 fixiert

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

y p

ole

[m

as]

R1

Einfluss einzelner StationenNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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15

Koordinaten von GILCREEK (in 2005.75-2006.0) pro Session geschatzt

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

y p

ole

[m

as]

time [years]

R1

Einfluss einzelner StationenNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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16

Koordinaten von GILCREEK (in 2005.75-2006.0) auf a priori B-SplineModell fixiert

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

y p

ole

[m

as]

R1

➠ Unterschiede bei der Behandlung einzelner Stationenkonnen die Polbewegung systematisch verandern.

R4 NetzwerkanderungenNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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17

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

2005 2005.5 2006 2006.5 2007 2007.5

y p

ole

[m

as]

R4

FazitNetzwerkgeometrie ERP Zeitreihen Einflussfaktoren Fazit

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● VLBI Beobachtungsnetzwerk klein im Vergleich zu GPS● Netze unterscheiden sich von Session zu Session ➠ ERP beziehen sich

auf unterschiedliche Beobachtungsgeometrien● R1-ERP: Deutlich geringeres Rauschen im Vergleich zu R4 (taglich &

subtaglich)● R4-Y Pol (taglich): Systematische Differenzen zu GPS● einzelne Stationen konnen zu systematischen Effekten in den ERP

fuhren

Fur die Bestimmung stabiler VLBI-ERP werden große undgleichmaßig verteilte Netze benotigt