Titelaufnahme

Titel
Combination of space geodetic techniques for global mapping of the ionosphere / Sonya Todorova
VerfasserTodorova, Sonya
Begutachter / BegutachterinSchuh, Harald ; Hernandez-Pajares, Manuel
Erschienen2008
UmfangXI, 163 S. : Ill., zahlr. graph. Darst. u. Kt.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2008
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Ionosphäre / TEC / Kombination / GNSS / Satellitenaltimetrie
Schlagwörter (EN)ionosphere / TEC / combination / GNSS / satellite altimetry
Schlagwörter (GND)Ionosphäre / Kartierung / GNSS-2 / Satellitenaltimetrie
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-19730 Persistent Identifier (URN)
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Combination of space geodetic techniques for global mapping of the ionosphere [12.76 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In the last two decades rapid changes have occurred in modern space geodesy by the implementation of new observation techniques and the significant improvement of the existing methods. This creates the objective of integrating the results derived by the different geodetic techniques and methods in order to achieve a better understanding of the processes in the System Earth as a whole. Following this global objective in geodetic science, the thesis aims at the development of an integrated two-dimensional model of the upper part of the Earth's atmosphere, the ionosphere, by using and combining different space geodetic data, in particular observations derived by the Global Navigation Satellite System (GNSS) and by satellite altimetry missions operating at two distinct frequencies, such as Topex/Poseidon and Jason-1. Both geodetic techniques allow the observation and modelling of the ionosphere, but each of them has its specific characteristics which influence the derived ionosphere parameters. The classical input data for development of Global Ionosphere Maps (GIM) of the Total Electron Content (TEC) is obtained from dual-frequency GNSS observations. Such maps in general achieve good quality of the ionosphere representation.

However, the GNSS stations are inhomogeneously distributed, with large gaps particularly over the sea surface, which lowers the precision of the GIM over these areas. On the other hand, the dual-frequency satellite altimetry missions provide information about the parameter of the ionosphere precisely above the sea surface, where the altimetry observations are performed. Due to the limited spread of the measurements and some open issues related to systematic errors, the ionospheric data from satellite altimetry is used only for cross-validation of the GNSS GIM. However, some specifics of the ionosphere parameters derived by satellite altimetry can partly balance the inhomogeneity of the GNSS data. Such important features are complementing the global coverage, different biasing and the absence of additional mapping, as it is the case with GNSS. The combination of ionosphere parameter on normal equation basis presented within the thesis allows making best use of the advantages of every particular method, providing a more homogeneous global coverage and higher accuracy and reliability than the results of each single technique.

Zusammenfassung (Englisch)

Die Einführung neuer Beobachtungstechniken und die signifikante Optimierung der bestehenden Methoden haben in den letzten zwei Dekaden eine rapide Entwicklung der modernen Weltraumgeodäsie hervorgerufen.

Somit wurde auch eine neue Zielsetzung angelegt - die Integration der Resultate verschiedener geodätischen Techniken und Methoden, um die Prozesse im System Erde als Ganzes besser zu erfassen. Diese globale Zielsetzung in der modernen Geodäsie folgend, wird in dieser Dissertation ein kombiniertes zwei-dimensionales Modell des oberen Teils der Erdatmosphäre, die Ionosphäre, entwickelt. Dabei werden Daten aus verschiedenen geodätischen Weltraumverfahren herangezogen und kombiniert, insbesondere Beobachtungen des Globalen Satellitengestützten Navigationssystems (GNSS) und Messungen von Satellitenaltimetrie-Missionen, die auf zwei Frequenzen operieren, wie Topex/Poseidon und Jason-1. Beide oben genannten Weltraumverfahren erlauben die Beobachtung und Modellierung der Ionosphäre. Sie zeichnen sich aber durch spezifische Charakteristiken aus, die Einfluss auf die erhaltenen Ionosphärenparameter haben. Die klassischen Einganswerte für die Entwicklung Globaler Ionosphärenkarten (Global Ionosphere Maps, GIM) des Totalen Elektronengehalts (Total Electron Content, TEC) werden von Zweifrequenz GNSS Beobachtungen gewonnen. Solche Karten gewährleisten im Allgemeinen gute Qualität der Ionosphärenrepräsentierung. Jedoch ist die Verteilung der GNSS Stationen nicht homogen, mit großen Lücken vor allem über den Ozeanen, was zur Verringerung der GIM Genauigkeit in diesen Regionen führt. Ihrerseits liefern Zweifrequenz Satellitenaltimetrie-Missionen Information über die Ionosphärenparameter ausschließlich über der Meeresoberfläche, wo die Beobachtungen durchgeführt werden. Aufgrund der begrenzten Spannweite der Messungen und einigen offenen Fragen bezüglich der systematischen Fehler, wird die Ionosphäreninformation aus Satellitenaltimetrie nur zur Vergleichsprüfung der GNSS GIM eingesetzt. Allerdings können bestimmte Besonderheiten der aus Satellitenaltimetrie gelieferten Ionosphärenparameter die Inhomogenität der GNSS Daten ausbalancieren.

Solche wichtigen Eigenschaften sind das Komplementieren der globalen Abdeckung, die unterschiedliche systematische Fehlerbehaftung und das Fehlen zusätzlichen Mappings, wie im Falle von GNSS. Die Kombination von Ionosphärenparametern auf Normalgleichungsebene, die in dieser Arbeit durchgeführt wird, ermöglicht es, die Vorteile jedes einzelnen Verfahrens am Besten auszunutzen und somit eine homogenere globale Abdeckung, höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit der GIM zu erreichen.