übrig Korrekturen

Die Altimetermessungen wurden außerde wegen der in Kap. 3 und Kap. 4 nähe behandelten Einflüss korrigiert.

Dazu wurde das Programm GDR-CORRECTION entwickelt, das auf die GDR-Dateien zugreift, die darin enthaltenen Höhenwert mit den Korrekturwerten, die zum Teil in den GDRs selbst enthalten sind oder in gesonderten Dateien stehen, verbindet und i n eine neue Datei schreibt. Die Kombination der Daten erfolgt entweder übe die Zeit oder die Position. Das Programm sieht die Möglichkei vor, wahlweise auf die Korrekturwerte in den GDRs oder auf andere Korrekturwerte zuzugreifen (Abb.5.10).

Das Programm GDR-CORRECTION liest GDR-Dateien ein. Fü das Ein- lesen der Korrekturen sind jeweils Unterprogramme vorgesehen, die abhängi von Ort oder Zeit auf die Korrekturdaten in separaten Dateien zugreifen oder die bereits in den GDRs enthaltenen Korrek- turen verwenden. Das Programm ist modular aufgebaut und läà sich um zusätzlich Ausgabedateien erweitern sowie an weitere Korrekturerfordernisse anpassen. Daran schließ sich falls notwen- dig die interaktive grafikunterstützt Editierung fehlerhafter Daten mit dem Programm GDR-INT-EDIT an.

-76- 5 Datenaufbereitung

1

GDRCORRECTION

1

1

Ozeanaezeiten

1

Retrackingkorrektur

Abb. 5.10: Ablauf der Korrektur der GDRs.

Das Programm GDR-CORRECTION greift auf eine GDR-Datei und eine Steuerdatei zu. Das Programm liest die Korrekturwerte übe Unterprogramme. Abhängi von der Eingabe in der Steuerdatei GDR-CORRECTION.INP werden dann die in den GDRs verfügba ren Korrekturen, die in COMMON-Blöcke gespeichert sind, oder Korrekturen aus speziell dafü aufbereiteten Dateien verwendet.

Troposphär Neigungskorrektur

,

-

G D R I N T E D I T

-

I I

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -77- 6 Datenauswertuna, Ausaleichunu und Hohenmodellierunq Konzipiert fü den Einsatz uber dem Ozean stellt die Satellitenalti- metrie andere Anforderungen an die Auswertung und Interpreta- tion der Messungen Ÿbe Eis. Die fü d i e Anwendung uber dem Ozean entwickelten Ausgleichungsansätz könne iiber Eisflachen häufi deswegen nicht angewendet werden, weil groß Datenlucken existieren, sich die Topographie und damit verbunden die Eishöhe sehr schnell änder und die Eigenschaften der Rückstreuflach komplexer sind. lässigba kleine Anteile nahezu gleich groà bleibt, behandelt wor- den. Den größt Einfluà auf die Höhenbestimmun hat die Genau- igkeit des berechneten Orbits. Der berechnete Orbit weicht vom tat- sächliche Orbit um einen Betrag ab; dieser jedoch bleibt uber lange Distanzen nahezu konstant. Ahnlich verhalt es sich fü kurze Profil- abschnitte mit den anderen Einflüssen die von der Reflexionsfläch unabhängi sind. Höhenanderunge sind daher weitgehend frei von diesen Fehlereffekten,

Die Höhenprofil Ÿbe ebenem Schelfeis aus Wiederholungsüberflu gen zeigen einen parallelen Verlauf (Abb. 6.1). Im parallelen Ver- lauf zeichnet sich hauptsächlic der radiale Bahnfehler ab. Die Dif- ferenzen zwischen den Profilen liegen in der Gröà der erwarteten B a h n g e n a u i g k e i t .

Das Standardverfahren der Ausgleichung iiber dem Ozean ist d i e Kreuzungspunktausgleichung. In den Kreuzungspunkten d e r auf- und absteigenden Satellitenorbits ist die Reflexionsflache gleich.

Nach Anbringung der Korrekturen muà dann auch die Höh gleich sein. Fü die Ausgleichung eines größer Gebiets werden alle Kreu- zungspunkte und die Höhendifferenze bestimmt. Ziel der Ausglei- chung ist die Minimierung der Höhendifferenze an den Kreuzungs- p u n k t e n .

Übe Eis ist die Ausgleichung Ÿbe Kreuzungspunkte meistens nicht möglich weil, wie z.B. uber dem Ekströmisen aufgrund des Signal-

-78- 6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun

verlustes des Altimeters nur Höhenprofil aus aufsteigenden oder absteigenden Bahnen gemessen werden konnten.

D e r in diesem Fall möglich Ausgleichungsansatz ergibt sich aus Wiederholungen der Höhenprofile Währen der ERM des GEOSAT wurde jede Bahn nach 17 Tagen präzis wiederholt. Von einigen Höhenprofile liegen übe 25 Wiederholungen vor, von anderen Höhenprofile m i t ungünstige Meßbedingunge allerdings nur ganz wenige. Aufgrund der häufige Wiederholungen gibt es aus- reichend überbeStimmunge fü die Berechnung verbesserter Hö

h e n p r o f i l e .

40 rnl 1 1

9O W 8'30' W

Abb. 6.1: Mit Korrekturen versehene und gefilterte Höhenprofil der Satelli- tenorbits 48 und 91 aller vorhandenen ERMs. Die Höhenprofil zeigen deutlich einen parallelen Verlauf, der im wesentlichen aus dem verbleibenden Bahnfehler resultiert.

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -79- In der Ausgleichung werden ausgeglichene Unbekannte und Ver- besserungen fü die Messungen bestimmt. Die ausgeglichenen und verbesserten Messungen sind eine Funktion der ausgeglichenen Unbekannten (6.1).

mit: - L: Vektor der ausgeglichenen Beobachtungen L: Beobachtungsvektor

V: V e r b e s s e r u n g s v e k t o r

X: Vektor der ausgeglichenen Unbekannten

Die ursprünglic nichtlinearen Verbesserungsgleichungen werden dafü linearisiert und in einer Reihe nach (6.3) entwickelt. Mit gün stig gewählte Näherungswerte fü die Unbekannten werden dann bereits Glieder zweiter Ordnung der Reihenentwicklung vernachläs sigbar klein. Fü die numerische Lösun werden Unbekannte und Messungen verkürz nach (6.2) und (6.4), von den Unbekannten werden Näherungsunbekannt und von den Messungen Funktions- werte, die mit Näherungsunbekannte gerechnet worden sind, sub- trahiert, Dadurch werden die zu bestimmenden Werte kleiner.

0

mit: X: Vektor der Näherungsunbekannte

X: Vektor der verkürzte Unbekannten

mit: I : Vektor Ausgleichungsziel

der verkürzte Beobachtungen

ist die Minimierung der gewichteten Verbesse- rungsquadrate (6.5)

vTPv ==> Minimum (6.5)

mit: vT: transponierter Verbesserungsvektor P : Gewichtsmatrix

-80- 6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun

Fü die Ausgleichung der parallel verschobenen Höhenprofil lassen sich kurze Profilstück ausreichend genau durch Funktionen, z.B.

Polynome, gut approximieren.

Das Altimeter miß Distanzen, aus denen ellipsoidische Höhe abge- leitet werden, die als Beobachtungen in die Ausgleichung eingeführ werden. Die Satellitenbahn ist in Form von geographischen Koordi- naten gegeben. Das Arbeitsgebiet liegt sehr weit südlic und die Or- bits verlaufen ist Ost-West-Richtung. Fü die Ausgleichung werden die Höhe gegen die geogr. Läng aufgetragen, um eine einfache Zu- ordnung zur Lage zu ermöglichen

I n d i e Ausgleichung der Höhenprofil mehrerer Wiederholungs- Überflü wird fü jeden Wiederholungsüberflu eine Unbekannte als Additionskonstante fü die Bahnverbesserung eingeführt Jede Bahn weicht von der tatsächliche Bahn um den Betrag d ab (Kap.

3.1), der in die Verbesserungsgleichungen als Unbekannte ao einge- führ wird. Bei der Ausgleichung von j Wiederholungsüberflüg sind dafü dann j Unbekannte aoj zu bestimmen.

Die einzelnen Verbesserungsgleichungen lauten dann:

Verbesserung f à ¼ d i e i-te Messung P o l y n o m k o e f f i z i e n t e n

gekürzt Beobachtungen li = h; - hm

von den Höhe hi wird eine mittlere Höh hm subtrahiert X i = % - k m

von den Länge Li wird eine mittlere Läng Lm subtrahiert

D i e Koeffizientenmatrix A enthäl die Glieder erster Ordnung der Reihenentwicklung, d i e partiellen Ableitungen der Verbesserungs- gleichungen nach den der Unbekannten (6.7).

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -8 1-

( )

^{= 1, fiir alle} Messungen des j-ien Profils;

(EIo

^{= 0, f"r} alle anderen Messungen

Stochastisches Mode11 der AusgIeichung

Die Einflüss auf die Genauigkeit der Höhenbestimmun sind in Kap.

3 . 4 und Kap. 4.4 beschrieben. Die Gewichtung der Altimetermes- sung ist von den Genauigkeit abhängig mit der die Korrekturwerte fü die Altimetermessung bestimmt werden können Wenn WDRs vorhanden sind, ist die Genauigkeit und Qualitä der Altimetermes- sung durch Analyse der ansteigenden Flanke des Rückkehrsignal bestimmbar. Stehen die WDRs nicht zur Verfügung bleiben fü die Gewichtung nur die Werte, die in den GDRs selbst enthalten oder aus ihnen ableitbar sind.

Die Genauigkeit einer Höhenmessun wird hauptsächlic durch die Neigung der Reflexionsfläch begrenzt, die Korrekturen erforderlich macht. Abhängi von der Gröà dieser Korrekturen werden die Ko- faktoren nach (6.9) eingeführt

Das Altimeter miß im Abstand von 660 m, der Durchmesser des Footprints (Kap. 4.1.3) beträg bei guten Meßbedingunge zwischen 2 km bis 5 km, so da sich die Reflexionsfläche aufeinanderfolgen- der Messungen in Abhängigkei vom Durchmesser des Footprints

-82- 6 D a t e n a u s w e r t u n g , A u s g l e i c h u n g , H Ã ¶ h e n m o d e l l i e r u n

überlagern Abb. 6.2 zeigt den prozentualen Anteil der Überlage rung. Zwischen aufeinanderfolgenden Messungen besteht hohe Kor- relation. Fü die Berechnung der Korrelationen nach (6.10) wird jeweils ein Footprintdurchmesser vorgegeben, der übe Eis zwi-

schen 2 km bis 5 km liegt.

In die Ausgleichung gehen unterschiedlich viele Messungen fü je- des einzelne Höhenprofi ein. Damit jedes Profil das gleiche Gesamt- gewicht erhält werden die Kofaktoren durch die Anzahl der Höhen punkte des Profils dividiert. Dadurch werden alle Profile gleich be- wertet. Liegen fü ein Profil nur wenige Messungen vor, wird das Gewicht begrenzt, um das Profil nicht überzubewerten

Die Gewichtsmatrix P enthäl die Gewichte des Beobachtungsvek- tors 1, sie ist die Inverse der Kofaktormatrix Q l l , deren Elemente nach (6.9) bis (6.11) berechnet werden.

q . . = -, 1

l 1 nk

mit:

wenn r , , < : 5 m wenn 5 m < rà < 20 m w e n n r,,

>

20 m

qii: Kofaktor der i-ten Messung

ra : Korrekturwert wegen geneigter Reflexionsfläch

n k : Anzahl der Messungen des k-ten Höhenprofil

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -83- Zwischen den Messungen bestehen die Korrelationen rij, die sich aus der Überlappun aufeinanderfolgender Footprints ergeben

2 d

2

*

D p L F

*

a r c c o s -

DPLF

^{- 2 * d *}

4

g L F - d 2 r . . -

I J - (6.10)

D D L ~

*

Daraus ergeben sich die korrelierten Kofaktoren.

I I I I l I I I I I I I I I >-

1 5 10 15

Nummer einer Messung in der Meßfolg

Abb. 6.2: Korrelation zwischen aufeinanderfolgenden Messungen.

Die Abb. zeigt die prozentuale Ãœberdeckun aufeinanderfolgender Footprints bei unterschiedlichem Footprintdurchmesser.

Die Höhe aus der Altimetermessung wurden, wie in Kap. 5 be- schrieben, korrigiert. Als Ergebnis liegen Dateien mit korrigierten ellipsoidischen Höhen Lagekoordinaten und wichtigen Zusatzinfor- mationen, wie Meßzeit Orbitnummer, Nummer der ERM usw. vor.

-84- 6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun

- -

Das Programm AUSGL-HPROFIL liest die gefilterten und korrigier- ten Höhe aus einer Datei, in der jeweils die Höhe aller Wiederho- lungsmessungen eines Orbits stehen. Das Programm erkennt die Zu- gehörigkei einer Messung zu einem Orbit und speichert sie ent- sprechend fü die Ausgleichung ab.

D i e Lösun erfolgt nach Verfahren der Ausgleichsrechnung (Höpke 1980) nach den Matrizenformeln (6.12) - (6.15), nachdem die Koef- fizientenmatrix A und die Gewichtsmatrix P berechnet worden ist.

A T P A = N und A T P l = n (6.14)

m i t ^00: Standardabweichung der Gewichtseinheit

Die Additionswerte aller berechneten Profile werden in der Datei GDR_VERB.DAT abgespeichert, die mit fester Datensatzläng und di- rektem Zugriff strukturiert ist.

Die Ergebnisse der Ausgleichung der radialen Einflüss auf die Hö

henprofile übe dem Ekströmise zeigt Abb. 6.4 fü d i e absteigen- den Satellitenbahnen 5, 48, 91, 134, 177, 220 und 19. Die Abb. 6.5 zeigt das Ergebnis fü die aufsteigenden Satellitenbahnen 16 1, 1 18, 75, 32 sowie 233. Die Lage der Subsatellitenbahnen ist in Abb. 6.3 zu sehen.

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -85-

Çod t l 1 0 0 0 C I à ¥tiAth -70Â

GEOSAT Satellitenspuren ^U

Ekströrnise 10 km

Kartengrund: _{f -Ç.}

*

digitalisierte LANDSAT-Szenen IfAG/AWI <")

X\.B3] : - -

^,:

-

^I

- & F

Abb. 6.3: Lage der Subsatellitenbahnen aller ERMs aus bereinigten GDRs auf dem Ekströmise

-86- 6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun

ORBIT 5

40 rn

30 m /Â

90 rn

80 rn

70 rn

- 1 0 " ~ 9 " W 8 "W 7 " W

Abb. 6.4: Höhenprofil entlang der absteigenden Satellitenbahnen

70rn

60 rn

1 0 " ~ 9 " W 8 " W 7 " W

ORBIT 134

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -87-

60 m

ORBIT 118

50 m

40 m

Abb. 6.5: Höhenprofil entlang der aufsteigenden Satellitenbahnen

-88- 6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun denstellendes Höhenprofi gemessen hat, bei sehr vielen Wiederho- lungsüberflüg übe dem Ekströmise jedoch nicht gemessen hat.

5 48 91 134 177 220 19 161 118 75 32 233

Der mittlere Betrag aller Verschiebungswerte im Bereich des Ek- strömise liegt bei 0.44 m mit einer Streuung von k1.86 m . Diese Werte beruhen auf 88 Höhenprofilen Die Gröà der mittleren Ver- schiebung und deren Streuung besagt, da aufgrund der radialen Einflüss auf die Satellitenbahn mit Standardabweichungen (10) fü die Höhenprofil von k 2 m zu rechnen ist.

Fü den Orbit 233 wurden keine Additionswerte berechnet, weil die drei vorhandenen Profile keinen gemeinsamen Teil im Höhenprofi R a b e n .

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -89- 6 . 2 Berechnung gemittelter Höhenprofil aus Wiederholungs-

messungen

Nach der Bestimmung der Additionswerte wird fü jedes Höhenpro fil aus allen Wiederholungsmessungen ein ausgleichendes Profil be- rechnet. Dazu werden kurze Teilstück aus dem Profil herausge- nommen, die durch ein Polynom approximiert und anschließen wieder zum Gesamtprofil zusammengesetzt wurden, das dann das Höhenprofi entlang dieses Orbits repräsentiert Dazu wurde zu- nächs ein Polynom höhere Grades gewählt War die Abweichung aller einzelnen Höhenprofil zum Polynom gering, wurde das Poly- n o m übernommen Ansonsten wurde d e r Polynomgrad s o l a n g e schrittweise verringert, bis eine gute Übereinstimmun erzielt war.

Das Verfahren eignet sich fü kurze, ebene und wenig strukturierte Profile auf dem Schelfeis.

Den Bearbeitungsablauf mit den verwendeten Dateibezeichnungen zeigt Abb. 6.6. Die Ergebnisse der Ausgleichung sind in Abb. 6.7 und 6.8 zu sehen.

U

Abb. 6.6: Ablauf der Ausgleichung und Glättun der Höhenprofil aus Wie- derholungsmessungen

-90- 6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodeilierun

Abb. 6.7: Ausgeglichene Höhenprofil entl. der absteig. Satellitenbahnen

4 0 m

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -91-

ORBIT I 18

5 0 m .

4 0 m /

50 m

Abb. 6.8: Ausgeglichene Höhenprofil entl. der aufsteig. Satellitenbahnen

40 m

30 r n

l o O w 9 Ow 8 O w 7 O w

ORBIT 161

-

P- P

-92- 6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun

Die Genauigkeit der Altimetermessung selbst läà sich aus der Wie- derholbarkeit eines Höhenprofil prüfe und bestimmen. D a b e i wird hier nicht berücksichtigt daà die Genauigkeit der Höhenbe stimmung aus der Altimetermessung anderen Einflüsse unterliegt.

Die Abweichungen aller Einzelmessungen vom mittleren Höhenpro fil sind bei ausreichend große Anzahl von Wiederholungen ein Mal3 fü die Qualitä eines mittleren Höhenprofils Fü das Arbeitsgebiet wurde fü jedes Profi1 in dieser Weise eine Standardabweichung b e r e c h n e t .

Die Ergebnisse fü das Arbeitsgebiet sind in Tabelle 6.2 zusammen- gestellt. Die Standardabweichungen (10) der Höhenprofil liegen zwischen k0.3 m und k1.3 m. Der visuelle Vergleich mit den Abb.

6.4 und 6.5, die die korrigierten Höhenprofil zeigen, veranschau- licht diese Werte. In einigen Profilen, z.B. 48 oder 7 5 , existieren Teilprofile von etwa 10 km Läng mit ungünstige Meßbedingun gen, die bei der interaktiven Korrektur nicht eindeutig als Fehlmes- sungen erkannt wurden. Die Höhe aus Wiederholungsüberflüg variieren hier um bis zu 5 m. Beim gut meßbare Profil 91 liegt die Standardabweichung (10) deshalb bei k1.1 m.

Daraus wird gefolgert, daà die innere Genauigkeit der Höhenbestim mung des Satellitenaltimeters des GEOSAT oder vergleichbarer Alti- meter übe ebenen Schelfeisen, wie dem Ekströmisen mit einer Genauigkeit ( 1 ~ ) von k1 m möglic ist.

absteigende

ahnen- 1-

aufsteigende Bahnen Orbit

Tabelle 6.2: Standardabweichungen der ausgeglichenen Höhenprofil

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Hohenmodellierung -93- 6 . 3 Kreuzungspunkte der Satellitenbahnen

D i e Ausgleichung übe Kreuzungspunkte durch Minimierung d e r Abweichung der Höhe zwischen den auf- und absteigenden Sa- tellitenbahnen, wie sie in 'der Auswertung der Satellitenaltimetrie übe dem Ozean üblic ist, ist übe dem Ekströmise aufgrund zu geringer Anzahl von Kreuzungspunkten nicht möglich Z u d e m be- einflussen oder verfälsche lokale ~ n d e r u n g e n der Genauigkeit, die innerhalb eines Profils auftreten können bei der geringen Anzahl von Kreuzungspunkten die Ausgleichung ganz erheblich. Darum ist d i e Ausgleichung übe Kreuzungspunkte hier nicht angewendet w o r d e n .

~ b e r dem Ekströmise schneiden sich die auf- und absteigenden Satellitenbahnen in neun Kreuzungspunkten, die fü eine Genauig- keitsanalyse genutzt werden. Die Ausgleichung der radialen Ein- flüss in Kap. 6.1 und die Ausgleichung der Wiederholung zur Be- rechnung eines mittleren Höhenprofil in Kap. 6.2 wird durch die Analyse überprüf Abb. 6.3 zeigt die Lage der Kreuzungspunkte auf dem Eis.

Alle Profile wurden unabhängi voneinander prozessiert. Sie sind deshalb algebraisch nicht miteinander korreliert. Kreuzungspunkte a m Anfang oder Ende eines Profils sind weniger zuverlässig weil das Profi1 hier nur in einer Richtung durch benachbarte Höhe gestütz wird.

In Tabelle 6.3 sind die Höhe an den Kreuzungspunkten zusam- mengestellt. Die Höhe wurden aus den geglättete Höhenprofile der Abb. 6 . 7 und 6.8 an den Kreuzungspunkten berechnet. Der Betrag der Abweichungen liegt an fün Kreuzungspunkten unter 0.5 m, an den übrige z.T. erheblich höher Am Kreuzungspunkt Nr. 4 geringe Anzahl von Wiederholungsüberflüg bei beiden Profilen.

-94- 6 Datenauswertung, Ausgieichung, Höhenmodeliierun

Fü das Profil 233 konnte keine Ausgleichung der radialen Einflüss durchgeführ werden.

absteig.

Bahn

aufsteig.

Bahn

Höh der abst. Bahn

Höh der aufst. Bahn

Differenz

Tabelle 6.3: Höhe und Differenzen an den Kreuzungspunkten

Die Analyse der Höhe an den Kreuzungspunkten verdeutlicht die Leistungsfähigkei der Satellitenaltimetrie. Die sich ergebenden Dif- ferenzen von weniger als 1 m bei den gut meßbare Profilen liegen in der Größenordnu der zuvor in Kap. 6.1 und 6.2 erhaltenen Ge- nauigkeiten.

Die Aussagekraft des Vergleichs der Höhe an den Kreuzungspunk- ten ist wegen der geringen Anzahl an Kreuzungspunkten einge- schränk und nicht auf andere Gebiete übertragbar der Vergleich zeigt jedoch deutlich die Tendenz der Genauigkeit ausgewerteter A l t i m e t e r m e s s u n g e n .

6 Datenauswertung, Ausgleichung, Höhenmodellierun -95- 6 . 4 Interpolation von Höhenlinie

D i e rechnergestützt Berechnung eines digitalen Geländemodell (DGM) fü das Arbeitsgebiet Ekströmise im angestrebten Maßsta 1:500000 (entsprechend des Maßstab der Karte "Ekströmisen ( I f A G , 1989)) ist aufgrund der ungünstige Verteilung der Profile nicht möglich Die Anzahl der Satellitenspuren ist zu gering, der Profilabstand währen der ERM zu groà und die Qualitä der Alti- metermessungen zu unterschiedlich (Abb. 6.4 und 6.5).

Fü die Interpolation von Höhenlinie muà entsprechend d e m an- gestrebten Maßsta der Abstand der zu vermessenden Punkte fest- gelegt werden. Als Abstand der Satellitenbahnen fü die Interpola- tion von Höhenline ist der Footprintdurchmesser des Altimeters anzustreben, der die Grenze der Auflösun von Strukturen auf dem Eis ist. Bei einem größer Abstand könne viele Strukturen nicht erfaß werden. Auf dem Ekströmise beträg der Abstand der Satellitenspuren währen des 17-Tage-Orbits der ERM etwa 2 0 km.

In der Anfangsphase der GEOSAT-Mission lagen die Bahnen fü eine Interpolation erheblich dichter zusammen, doch hat sich gezeigt, da der Informationsgehalt eines einzelnen Höhenprofil zu gering ist und erst eine größe Anzahl von Wiederholungen die Berech- nung eines zufriedenstellenden Höhenprofil ermöglicht

Die geometrische Genauigkeit der Höhenlinie ist im Bereich der Sa- tellitenspuren gegeben. Die Zwischenräum von bis zu 20 km sind groà und die geometrische Genauigkeit ist hier eingeschränkt weil ohne Stützpunkt interpoliert wurde. Morphologische Strukturen oder Formlinien sind i m Bereich der vorliegenden Altimetermes- sungen bis auf die Aufsetzlinien, die das Schelfeis begrenzen, nicht v o r h a n d e n .

Auf Grundlage der Höhenprofil übe dem Ekströmise wurden die Höhenlinie manuell interpoliert (Abb. 6.9). Bisher unbekannte Oberflächenforme sind mithilfe der Altimetrie bestimmt worden, z.B. das Spaltengebiet i n der Umgebung des Schnittpunkts der Orbits 91 und 32 nordöstlic des S ~ r i s e n . Hier ist eine etwa 20 km breite und 3 0 m tiefe Senke bestimmt worden, die sich hier aufgrund der Dynamik des Schelfeises ausgebildet hat. Zwischen 9OW und 8OW zeigen sich sowohl im Profil 32 als auch im Profil 177 auf einer Läng von 20 km Wellenformen von 1-2 m Höhe

96- 6 D a t e n a u s w e r t u n g , Ausgleichung, Höhenmodellierun

Abb. 6.9: Höhenkart des Ekströmise aus GEOSAT-Messungen mit ellip- soidischen Höhe in m

7 Vermessung eines Höhenprofil auf dem Ekströmise -97- 7 Vermessuna eines Höhenprofil auf dem Ekströmise Entlang der Satellitenspur 177 des GEOSAT wurde auf dem Ek- strömise ein Höhenprofi terrestrisch vermessen ( T i m m e n , 1989).

Das Profil liegt zwischen 9' 21' W und 8' 7' W und ist 45 km lang.

E s schnitt die sogenannte Kottas-Trasse, die von der Georg-von- Neumayer-Station (GvN) aus nach den Kottas-Bergen im Süde verläuf und währen der Expedition ANT V14 (1986187) ( K a r s t e n und R i t t e r , 1990) abgesteckt worden war, etwa bei Kilometer 70.

Das Profil beginnt in der Mitte des Ekströmise und verläuf i n südwestliche Richtung zum S ~ r i s e n . Die Entscheidung fü das Pro- fil 177 fiel, weil von diesem Profil gute GEOSAT-Messungen vorla- gen und es im Bereich bekannter Trassen lag und damit den not- wendigen Sicherheitsanforderungen gerecht wurde.

Die genaue Lage der Trasse wurde mit GPS (Global Positioning Sy- stem) aufgesucht. Die Trasse wurde im Abstand von ungefäh 1 0 km mit Aluminiumstäben die fest im Eis verankert wurden, ver- markt. Die Lage der Punkte zeigt die Abb. 7.1. Die Koordinaten der Punkte, Lage und ellipsoidische Höhe wurden mit GPS gemessen.

Zwischen diesen Punkten wurde die Höhenübertragu mit dem motorisierten trigonometrischen Nivellement durchgeführt

Abb. 7.1: Lage des terrestrisch gemessenen Profils auf dem Ekströmise

-98- 7 Vermessung eines Höhenprofil auf dem Ekströmise 7 . 1 GPS-Messungen zur Bestimmung der Koordinaten der

vermarkten Punkte

7 . 1 . 1 Durchführun der GPS-Messungen auf dem Schelfeis Die präzis Koordinatenbestimmung der vermarkten Punkte erfolg- te mit GPS im Differentialmodus. Ein zu vermessender Punkt wird dabei relativ zu einer bekannten Referenzstation bestimmt. Durch die Differentiallösun werden systematische Einflüss eliminiert, sofern eine lineare Abhängigkei dieser Einflüss zwischen beiden P u n k t e n besteht. Auf allen Punkten werden vier i d e n t i s c h e Satelliten gleichzeitig beobachtet ( S e e b e r , _1989).

Als Referenzpunkt wird üblicherweis ein koordinatenmäß be- kannter und gut vermarkter Punkt auf festem Untergrund gewählt Dieses ist in der Antarktis aber häufi nicht möglich weil ein eis- freier Punkt zu weit entfernt ist. Das ist auch in der Näh von GvN nicht möglic und darum wurde als Referenzstation ein Punkt auf dem Treppenturm der Georg-von-Neumayer-Station eingerichtet.

Die Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung dieses Punktes ist durch langfristige Messungen mit GPS und TRANSIT währen eini- ger Expeditionen und à œ b e r w i n t e r u q e gut bekannt ( H i n z e , 1990) und kann in der Auswertung berücksichtig werden.

Fü die Koordinatenbestimmung im Differentialmodus müsse auf der Referenzstation und dem Neupunkt vier identische Satelliten gleichzeitig empfangen und die Messungen gespeichert werden.

Währen der Aufbauphase des GPS war die Anzahl der einsatzbe- reiten Satelliten im Orbit noch nicht ausreichend und die Sichtbar- keit von mindestens vier Satelliten beschränkt sich auf zwei zeit- lich begrenzte Fenster pro Tag. Da die eingesetzten GPS-Empfänge nur vier Satelliten gleichzeitig empfangen und speichern können ist

Währen der Aufbauphase des GPS war die Anzahl der einsatzbe- reiten Satelliten im Orbit noch nicht ausreichend und die Sichtbar- keit von mindestens vier Satelliten beschränkt sich auf zwei zeit- lich begrenzte Fenster pro Tag. Da die eingesetzten GPS-Empfänge nur vier Satelliten gleichzeitig empfangen und speichern können ist

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