Plausibilitatsprüfun der SDRs

Die SDRs stehen fü denselben Zeitraum wie die WDRs zur Verfu- gung. Sie beinhalten dasselbe Modus- und Flag-Wort und sind ein- ander übe den internen Zähle des Altimeters zuzuordnen. Eine ei- gene Plausibilitätsprüfu der SDRs wurde nicht durchgeführt da der wesentliche Inhalt der SDRs in den GDRs enthalten ist.

Abb. 5.3: Rückkehrsignal vom Ekströmise aus den WDRs einer ERM mit der Verteilung auswertbarer Altimetermessungen auf dem Ekström isen. Die von NO nach SW verlaufenden Bahnen zeigen im westl.

Bereich des Ekströmise zufriedenstellende Messungen, währen die von SO nach NW verlaufenden Bahnen weniger brauchbare Messungen aufweisen.

5 Datenaufbereitung -67-

Datei

Ekströ erw. Gebiet

(1 1°W-6OW ( 1 2OW-OOW) ERM Orbit g u t e a l l e g u t e a l l e

S u m m e 752 5539 2100 12758

"ab. 5.2: Ergebnisse der WDR-Prüfun mit dem Programm ANALYSE-WDR

5 . 3 . 3 Plausibilitätsprüfu der GDRs

Die GDRs sind durchgehend vorhanden, unabhängi von der Zuver- lässigkei der Messungen. Darum sind sehr viele unbrauchbare Da- ten in den GDRs enthalten, die vor einer weiteren Bearbeitung un- bedingt eliminiert werden müssen Fü die Prüfun und die Ent- wicklung geeigneter Plausibilitätskriterie stehen nur die Daten in den GDRs selbst zur Verfügung

Im Gegensatz zur Prüfun der WDRs muà bei der Prüfun der GDRs eine länger Meßreih betrachtet werden. Daher ist es möglich da insbesondere d o r t Differenzen zwischen d e n Auswahlverfahren auftreten, w o das Altimeter nur kurzzeitig das Meßsigna verfolgen k o n n t e .

Die GDRs werden mit dem Programm G D R C H E C K in folgender Weise g e p r à ¼ f t

-68- 5 Datenaufbereitung

- Das Flag-Wort in den GDRs ist zusammengestellt aus den vom Sa- telliten übertragene Flags und Flags aus der Datenaufbereitung ( C h e n e y u.a., 1987). Alle Flags werden geprüft

- D i e Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Laufzeitmes- sungen, die in den GDRs als Höhe vorliegen, kann den Betrag der mögliche Fensterverschiebung nicht Überschreiten Ist sie grö

ße als 14 m, ist das Meßsigna verloren gegangen und die vor- handenen Daten sind nicht verwendbar.

- Aus den zehn Höhenwerte einer Sekunde wird eine Standardab- weichung fü die Höh geschätzt Ist sie auf Null gesetzt oder grö

ße als ein vorzugebender Wert, wird der Datensatz nicht ver- wendet. Sobald die Differenz der Standardabweichungen zweier aufeinanderfolgender Datensätz größ a l s ein vorzugebender Wert ist, wird der zweite Datensatz ebenfalls nicht verwendet.

- Aus den Rückkehrsignale wird die Nadirabweichung abgeleitet.

Der Algorithmus setzt dabei fü die Reflexionsfläch Ozeaneigen- schaften voraus. Der berechnete Wert ist übe Eis darum nicht zuverlässig Wenn fü d i e Prüfun die W D R s nicht vorhanden sind, kann dieser Wert genutzt werden. übersteig er einen be- stimmten Betrag, wird die Messung verworfen.

- Neben der aus der Form der Rückkehrsignal abgeleiteten Nadir- abweichung gibt der Rückstreukoeffizien eine Aussage übe das Rückkehrsignal Ist er kleiner als ein vorzugebender Wert, so ist das SignalIRausch-Verhältni des Rückkehrsignal ungünsti und der Datensatz wird nicht weiter verwendet.

Das Ergebnis dieser Prüfun ist in Abb. 5.2 fü den Bereich des Ek- strömise zu sehen. Die Satellitenbahnen sind durchgezeichnet dar- gestellt, wenn plausible Messungen vorliegen.

Das Programm reagiert sensibel auf Änderun der Parameter fü die Überprüfun Sind die Parameter so gewählt da alle fehlerhaf- ten Daten gelösch werden, dann gehen auch viele korrekte Meß werte verloren. Um das zu vermeiden, wurden die Parameter so ge- wählt da möglichs wenig korrekte Messungen eliminiert wurden.

D i e verbleibenden Fehlmessungen wurden dann interaktiv und grafikunterstütz mit dem Programm G D R - I N ~ E D I T bereinigt.

5 Datenaufbereitung -69- Wesentlich fü die Plausibilitätstest ist eine gute Übereinstimmun der Tests fü die GDRs und die WDRs. Die WDRs bieten die besseren Kriterien fü die Datenprüfun als die GDRs, sie liegen aber nur fü den Zeitraum einer ERM vor. Die GDRs sollten aber nur dann über nommen werden, wenn die WDRs korrekt sind. Darum wurden die Ergebnisse der Plausibilitätstest fü die Profile,von denen beide Datensätz vorliegen, fü den Bereich Ekströmise verglichen. Den Vergleich zeigt Abb. 5.4, plausible WDRs sind mit einem Kreuz, plausible GDRs mit einem Kreis gekennzeichnet. Die Abb. 5.4 zeigt g u t e Übereinstimmun zwischen beiden Plausibilitätsprüfung und insbesondere zuverlässige Erkennen falscher Werte durch die GDR-Prüfung Unterschiede treten an Stellen auf, wo das Rückkehr signal schwäche wird und trotzdem eine korrekte Laufzeitmessung durchgeführ wurde oder wo das Signal nach einem Verlust gerade wieder empfangen wurde.

Abb. 5.4: Vergleich der Plausibilitätskontrolle o: plausible Messung nach Prüfun der GDRs +: plausible Messung nach Prüfun der WDRs

-70- 5 Datenaufbereitung

5 . 4 Korrekturen der Altimetermessung 5 . 4 . 1 Durchführun des Retracking

Die Retracking-Korrektur ist erforderlich, weil die Laufzeitmessung und die Signalverfolgung in Echtzeit verzöger auf Höhenänderu gen reagieren und damit die vom Satelliten übertragene Höhe fehlerbehaftet sind.

Nach der Überprüfu der Rückkehrsignal mit dem Programm W D R C H E C K wurde der Korrekturwert nach dem von Martin u.a.

(1983) beschriebenen Verfahren bestimmt (Kap. 4.2). Das Rück kehrsignal wird dabei durch eine Exponentialfunktion mit fün Parametern approximiert. Vorteil des Verfahrens ist die gute Be- stimmung der Lage der ansteigenden Flanke, Nachteil gegenübe einfacheren Verfahren ist der groß Rechenzeitbedarf. Die Genauig- keit des Korrekturwertes ist von der Ausbildung der ansteigenden Flanke abhängig Eine visuelle Kontrolle der Berechnung ist mei- stens erforderlich.

Da die WDRs nur fü einen relativ kurzen Zeitraum vorliegen, wur- de versucht, aus den GDRs Informationen zu entnehmen, die mit den Retracking-Korrekturen korrespondieren könnten Dazu wur- den aus den Höhe in den GDRs Differenzen gerechnet und zu- sammen m i t den zugehörige Retracking-Korrekturen aus den WDRs dargestellt (Abb. 5.5). Zwischen den Höhendifferenze und den Retracking-Korrekturen besteht kein funktionaler Zusammen- hang. Das Ergebnis ist erwartungsgemäà da die Signalverfolgung die L a u f z e i t d i f f e r e n z e n d e r vorherigen M e s s u n g e n fü d i e Prädiktio der aktuellen Messung nutzt und das Empfangsfenster dynamisch anpaßt tracking-Korrekturen sind. Die Genauigkeit der Höhenmessun ist abhängi von den Meßbedingungen Sind die Meßbedingunge nicht bekannt, kann der Fehler ohne Retracking-Korrektur etwa k2.5 m betragen. D i e verbleibenden Residuen nach dem Retracking sind abhängi von der Ausprägun der ansteigenden Flanken und der

5 Datenaufbereitung -71- Form des Rückkehrsignals In Abb. 5.7 sind Retracking-Korrekturen mit den zugehörige Standardabweichungen dargestellt. Die Abb.

zeigt die Variation der Form der Rückkehrsignal und die Re- tracking-Korrekturen innerhalb von etwa 25 km, vom Wiederein- fangen des Signals bis zum Signalverlust. Die Standardabweichung liegt bei dem hier angewendeten Verfahren bei gut zu approximie- renden Rückkehrsignale bei k0.1 m und bei schlecht zu approxi- mierenden häufi übe k1.0 m liegen.

Retrackingkorrektur aus WDRs in m

' 5 -1 0 Höhendifferen

' :

aus GDRs in m . .

Abb. 5.5: Retracking-Korrekturen und Höhendifferenze

-10

-

^{5 0 5 10}

Retrackingkorrektur in m

Abb. 5.6: Häufigkeitsverteilun der Retracking-Korrekturen

-72- 5 Datenaufbereitung

Abb. 5.7: Rückkehrsignal des Orbits 177 der ERM 48 im Bereich des westl. Ekströmise mit der berechneten ausgleichenden Funktion.

Die Signale 1 - 20 wurden gut reflektiert. Ab Signal 21 sind die Rückkehrsignal komplexer und ungenauer zu approximieren. Die Lage zeigt Abb. 5.8.

5 Datenaufbereitung -73- Die Retracking-Korrektur wurde mit dem dafü geschriebenen Pro- gramm WDR-RETRACK durchgeführt Das Programm liest aus einer WDR-Datei, prüf das jeweilige Rückkehrsigna mit WDR-CHECK, be- rechnet durch eine Ausgleichung die Lage der ansteigenden Flanke i m Rückkehrsignal berechnet daraus den Korrekturwert und schreibt plausible Werte zusammen mit der Zeit in die Datei RETRACK_eeooo.DAT, wobei ee fü die ERM-Nummer und ooo fü die Orbitnummer steht.

Beispiele fü das Retracking von Höhenprofile zeigt Abb. 5.8 mit den Höhenprofile entlang der Satellitenbahnen 91 und 177. Es ist deutlich zu sehen, da ohne Retracking Strukturen unterdrück werden, weil die Signalverfolgung etwas verzöger auf Höhenande rungen reagiert. Die verzögert Anpassung der Signalverfolgung an die aktuelle Höh zeigt der Vergleich der Profile mit und ohne Re- tracking. Bei ansteigender Reflexionsflache liegt die retrackte Höh oberhalb, bei abfallender Reflexionsflache unterhalb des vom Alti- meter gemessenen Höhenprofils das dadurch in diesem Fall in Flugrichtung verschoben erscheint.

Abb. 5.8: Höhenprofil mit und ohne Retrackingkorrektur vom Ekströmise entlang der Satellitenbahnen 91 und 177 der ERM 48. Die Num-

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