Die präzis Bestimmung der Umlaufbahn des Satelliten ist entschei- dend fü die Bestimmung absoluter Höhen Fehler der Bahnbestim- mung wirken sich direkt auf die Genauigkeit der Höhe aus.
Die Genauigkeit, mit der die Bahn bestimmt werden kann, ist ab- hängi von:
- der Art und Genauigkeit des Meßverfahrens mit dem der Satellit verfolgt wird,
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der Verteilung und den Fehlern in den Koordinaten der Beobach- tungsstationen,- der Genauigkeit des Schwerefeldes, das fü die Modellierung der Satellitenbahn benutzt wird.
Dopplermessungen könne zu Satelliten durchgeführ werden, die kontinuierlich auf stabilen Frequenzen Signale senden. Die Genauig- keiten, die mit Dopplerverfahren erreichbar sind, liegen in der Grö
ßenordnun von ± m.
In der Satellitengeodäsi haben Dopplerverfahren mit der Einrich- tung des TRANSIT-Systems eine weite Verbreitung erfahren und sich zu einem Standardverfahren entwickelt. Die global eingerichte- ten Beobachtungsnetze fü die Bahnbestimmung der Satelliten des Systems bieten ideale Voraussetzungen auch fü die Bahnbestim- mung anderer Satelliten, wenn sie Signale auf den Frequenzen sen- den, die von den Empfänger im Beobachtungsnetz aufgezeichnet werden können
Die fü diese Messungen einsetzbaren Dopplerempfänge sind kom- pakt gebaut und leicht zu transportieren, die Handhabung ist rela- tiv einfach und die Sendefrequenzen durchdringen die Atmosphäre so da kontinuierliche Messungen gewährleiste sind. Messungen müsse nicht im Satelliten gespeichert werden.
-30- 3 Satellitenaltimetrie
Die Bahnbestimmung beim GEOSAT erfolgte mit Dopplerverfahren.
GEOSAT sendete Signale mit Frequenzen bei 150 MHz und 400 MHz, auf denen ebenfalls die Satelliten des TRANSIT-Systems senden (Anderle, 1986). Das ermöglich die Nutzung der fü die Bahnbe- stimmung der Satelliten des TRANSIT-Systems eingerichteten Be- obachtungsnetze, z.B. des TRANET (Transit Network) oder des OP- NET (Navy's Operational Network). Das TRANSIT-System bietet als ein global operierendes und genutztes System fü die Navigation und Positionsbestimmung die notwendigen Voraussetzungen fü die Bahnbestimmung des GEOSAT.
Fü die Altimetrie ist die Genauigkeit, die mit Dopplerverfahren zu erreichen ist, nicht ausreichend. Die Auswertung der Altimetrie übe dem Ozean behilft sich damit, da sie bei den Ausgleichungs- verfahren von einem übe länger Zeit konstant bleibenden Offset der Bahn ausgeht und die Abweichungen an den Kreuzungspunkten der Umlaufbahnen minimiert.
Die Beobachtungsstationen fü die Satellitenbahnmessung in fest eingerichteten Observatorien sind oft an Forschungsinstitute oder andere Institutionen gebunden, die sich zum größt Teil auf der Nordhemisphär befinden. Die Anzahl der Beobachtungsstationen ist auf der Nordhemisphär sehr viel größ als auf der Südhemi sphare und damit ist die Bahnbestimmung auf der Nordhemisphär genauer als auf der Südhemisphär Abhängi vom Meßverfahre ist die Anzahl der Beobachtungsstationen auf der Südhemisphä
nur kurzfristig fü globale Projekte zu steigern.
Die Modellierung der Satellitenbahn. benötig ein hochaufgelöste Schwerefeld, das durch die harmonischen Koeffizienten des Feldes beschrieben wird. Die heute zur Verfügun stehenden Schwerefeld- modelle beruhen auf Satellitenbahnanalysen, Schwere- und Höhen messungen auf der Erde und Altimetermessungen.
Bei der Kugelfunktionsentwicklung des Potentials des Schwerefel- des ausschließlic aus Satellitenbahnanalysen endet die Empfind- lichkeit der Modellierung der harmonischen Koeffizienten etwa beim Grad 20 (Seeber, 1989), z.B. GEM-T1 ( M a r s h u.v.a., 1988), GEM-T2 (Marsh u.v.a., 1990) oder GEM-T3 (Lerch u.v.a., 1992). Die Genauigkeit dieser Modelle ist abhängi von der Anzahl und Vertei- lung der beobachteten Satelliten, vom Meßverfahre zur Bahnbe- stimmung und. der Anzahl und Verteilung der beobachtenden Sta- tionen.
3 Satellitenaltimetrie -31- Die globalen Schweremodelle werden auf den Kontinenten verdich- tet durch die Nutzung von Schweremessungen zur Bestimmung mit- telwelliger Anteile etwa von 20
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200 km und durch hochauflösen de Geländemodell zur Bestimmung kurzwelliger Anteile. Auf den Ozeanen erfolgt die Verdichtung durch Altimetermessungen. Mit der Nutzung der Altimetrie ist das Geoid im Bereich der Ozeane viel genauer bekannt als im Bereich der Kontinente.Das genutzte Schwerefeld wirkt sich auf die Genauigkeit der Bahn- bestimmung eines Satelliten unterschiedlich aus, weil sich die Sa- telliten auf unterschiedlichen Bahnen bewegen und sich die Kräft des Schwerefeldes unterschiedlich auf jeden einzelnen Satelliten auswirken.
Fü einige Satelliten, die mit einem Altimeter ausgerüste waren, sind darum speziell angepaßt Modelle berechnet worden, fü GEOS-3 z.B. das Modell GEM-10 (Lerch u.a., 1979), fü SEASAT das Modell PGS- 133 1 (Lerch u.a., 1982) oder fü TOPEXIPOSEIDON das Modell PTGF-4A (Shum u.a., 1990). Die Bahnelemente des GEOSAT und des SEASAT sind ähnlich so da die SEASAT-Modelle auch fü die Bahnberechnung des GEOSAT verwendet werden.
Die in den GDRs enthaltenen Bahnkoordinaten wurden von der Navy Astronautics Group (NAG) in Point Mugu, Kalifornien, USA, berechnet (Cheney u.a., 1987). Der Satellit wurde dafü auf den OP- NET-Stationen mit Dopplerverfahren beobachtet. Die Modellierung der Satellitenbahn erfolgte mit dem Erdmodell GEM-10 (Goddard Earth Model 10), das 1978 aus Satellitenbahnbeobachtungen und terrestrischen Schweremessungen berechnet worden war. Das Modell hat eine Koeffizientenentwicklung des Schwerepotentials bis zum Grad 1=22. Es schließ noch keine Altimetermessungen ein.
Die Standardabweichung der berechneten Koordinaten wird mit k 4 m abgeschätzt Die Abweichung der berechneten Satellitenbahn von der tatsächliche bleibt jedoch übe lange Distanzen von einigen tausend Kilometern konstant, so da in den angewendeten Ausgleichungsverfahren diese Abweichung als Unbekannte einge- führ werden kann. In der Auswertung der Altimetermessungen übe dem Ozean wird durch Ausgleichung der Kreuzungspunkte der
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auf- und absteigenden Satellitenbahnen eine wesentliche Verbesse- rung erzielt und die verbleibenden Residuen liegen im Bereich von k10 Cm. Bei ausgewählte Bahnen des GEOSAT verblieben bei der Bahnbestimmung mit GEM-T1 Residuen von k2.9 m, mit GEM-T2 von k l . l m (Marsh u.v.a., 1990, Haines u.a., 1990).