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<!DOCTYPE html>

<title>Satellitengeodäsie</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Satellitengeodäsie</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Unter <b>Satellitengeodäsie</b> versteht man die <a href="Erdmessung" title="Erdmessung">Erdvermessung</a> mittels <a href="Satellit_(Raumfahrt)" title="Satellit (Raumfahrt)">künstlicher Erdsatelliten</a>.

</p><p>Als eigenständiges Teilgebiet der <a href="Geod%C3%A4sie" title="Geodäsie">Geodäsie</a> etablierte sie sich um 1960, als die ersten <a href="Geod%C3%A4tischer_Satellit" title="Geodätischer Satellit">geodätischen Satelliten</a> gestartet wurden. Von festen <a href="Bodenstation" title="Bodenstation">Bodenstationen</a> oder mit mobilen Funkempfängern werden Richtungen, Distanzen und Geschwindigkeiten der Satelliten gemessen, woraus man die Koordinaten der Stationen und/oder die genaue <a href="Satellitenbahn" class="mw-redirect" title="Satellitenbahn">Satellitenbahn</a> berechnen kann. Spezielle Sonden können die <a href="H%C3%B6he_%C3%BCber_dem_Meeresspiegel" title="Höhe über dem Meeresspiegel">Höhe über dem Meeresspiegel</a> oder Eigenschaften des <a href="Erdschwerefeld" class="mw-redirect" title="Erdschwerefeld">Erdschwerefeldes</a> messen, was die Bestimmung der mathematischen <a href="Erdfigur" title="Erdfigur">Erdfigur</a> und des <a href="Geoid" title="Geoid">Geoids</a> ermöglicht.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Charakteristika_und_Messprinzipien">Charakteristika und Messprinzipien</h2></div>

<p>Ein Charakteristikum der Satellitengeodäsie ist die hohe Geschwindigkeit der Flugkörper und ihre Bewegung in einem komplizierten Kräftefeld (Erdschwerefeld, verschiedenste <a href="Bahnst%C3%B6rung" title="Bahnstörung">Bahnstörungen</a> durch Mond, Hochatmosphäre, Sonnenstrahlung, Magnetfelder usw.). In erdnahen Bahnen laufen die Satelliten mit weniger als 8 Kilometer pro Sekunde, weshalb ein <a href="Zeitfehler" title="Zeitfehler">Zeitfehler</a> von Millionstelsekunden bereits mehrere Dezimeter Ortsfehler bedeutet. Hohe Anforderungen stellen auch die Funktechnik, <a href="Telemetrie" title="Telemetrie">Datenübertragung</a> und die ständige weltweite Verfügbarkeit des räumlichen <a href="Bezugssystem" title="Bezugssystem">Bezugssystems</a>, in dem die <a href="Bahnbestimmung" title="Bahnbestimmung">Bahnbestimmung</a> erfolgen muss. Die große Flughöhe und schwierige optische Sichtbarkeit war hingegen nur in den Anfangsjahren ein Problem.

</p><p>Für den Einsatz geodätischer Satelliten und für die geodätische Nutzung von anderen Erdsatelliten gibt es prinzipiell vier methodische Vorgangsweisen:

</p>

<ol><li><a href="Geometrische_Satellitengeod%C3%A4sie" title="Geometrische Satellitengeodäsie">Geometrische Satellitengeodäsie</a>: <a href="Richtungsmessung" title="Richtungsmessung">Richtungs-</a> und <a href="Distanzmessung" class="mw-redirect" title="Distanzmessung">Distanzmessungen</a> zum Aufbau von Netzen für die <a href="Positionsbestimmung" class="mw-redirect" title="Positionsbestimmung">Positionsbestimmung</a> der Messpunkte, der Berechnung ihrer <a href="Koordinate" class="mw-redirect" title="Koordinate">Koordinaten</a> und der genauen Erdfigur</li>

<li><a href="Dynamische_Satellitengeod%C3%A4sie" title="Dynamische Satellitengeodäsie">Dynamische Satellitengeodäsie</a>: Geschwindigkeitsmessung und Bahnbestimmung von Satelliten sowie Analyse der Bahnstörungen zur Bestimmung des <a href="Schwerefeld" title="Schwerefeld">Schwerefeldes</a> der Erde</li>

<li>Kombinierte Verfahren, die heute am wichtigsten sind: aus präzisen <a href="Bahnelemente" class="mw-redirect" title="Bahnelemente">Bahndaten</a> – z. B. von <a href="GPS" class="mw-redirect" title="GPS">GPS</a>-Satelliten – erlauben sie rasche und genaue <a href="Ortung" title="Ortung">Ortungen</a> am Boden, die <a href="Navigation" title="Navigation">Navigation</a> von Fahrzeugen und die Ortsbestimmung anderer Satelliten und Sonden.</li>

<li><a href="Erdbeobachtungssatellit" title="Erdbeobachtungssatellit">Erdbeobachtungssatelliten</a> als <a href="Sensor" title="Sensor">Sensor</a> oder aktive Messplattform für Zwecke der <a href="Fernerkundung" title="Fernerkundung">Fernerkundung</a> der Erdoberfläche. Sie werden hier nicht näher behandelt.</li></ol>

<p>Zu den Gruppen 1 bis 3 sind im Abschnitt <i>Messmethoden</i> einige Verfahren angeführt. Durch Optimierung dieser Methoden konnte die Erdmessung, die Punktbestimmung und die Definition von Bezugssystemen seit 1970 von einigen Metern Genauigkeit bis in den Zentimeter-Bereich und teilweise sogar in den Sub-Millimeter-Bereich gesteigert werden. Damit sind heute z. B. die Kontinentalverschiebungen durch <a href="Plattentektonik" title="Plattentektonik">Plattentektonik</a> und Erdbeben oder feinste Schwankungen der Erdrotation nachweisbar.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einteilung_nach_Messmethoden">Einteilung nach Messmethoden</h2></div>

<p>In der Satellitengeodäsie wird eine Reihe sehr verschiedener Messmethoden angewendet. Sie lassen sich wie folgt gliedern:

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Richtungsmessungen">Richtungsmessungen</h3></div>

<ul><li>Visuell: zu Beginn der Raumfahrt (1957 bis etwa 1970). Messung mittels Fernrohr oder <a href="Feldstecher" class="mw-redirect" title="Feldstecher">Feldstecher</a> vor dem <a href="Sternhintergrund" title="Sternhintergrund">Hintergrund</a> des <a href="Sternhimmel" class="mw-redirect" title="Sternhimmel">Sternhimmels</a> oder mit speziellen <a href="Theodolit" title="Theodolit">Theodoliten</a>; erreichbare Genauigkeit 10–50 <a href="Bogensekunde" class="mw-redirect" title="Bogensekunde">Bogensekunden</a>

<ul><li>Spezielle Messmethoden in den <a href="Moonwatch" title="Moonwatch">Moonwatch</a>-Projekten und für <a href="Ballonsatellit" title="Ballonsatellit">Ballonsatelliten</a>.</li></ul></li>

<li><a href="Fotografisch" class="mw-redirect" title="Fotografisch">Fotografisch</a>: 1957 bis etwa 1980, <a href="Ballistische_Kamera" title="Ballistische Kamera">ballistische Kameras</a> mit <a href="Fotoplatte" title="Fotoplatte">Fotoplatten</a>, spezielle <a href="Satellitenkamera" title="Satellitenkamera">Satellitenkameras</a> auch mit Filmen; Brennweite 20–100 cm, Genauigkeit 1–5 Bogensekunde, was z. B. quer über Europa im Netzverbund <a href="WEST" title="WEST">WEST</a> einige Meter auf 2.000 Kilometer ergab. Später durch Funkverfahren (GPS), Lasersatelliten und <a href="CCD-Sensor" title="CCD-Sensor">CCD-Sensoren</a> verdrängt.

<ul><li>Minimierung der Zeitfehler durch <a href="Blitzlicht-Satellit" title="Blitzlicht-Satellit">Blitzlicht-Satelliten</a>, nachgeführte Kameras und hochpräzise Uhrsysteme.</li></ul></li>

<li>CCD-Kameras: seit etwa 1995, verstärkt ab 2005 (automatische Steuerung, digitale Auswertungsmethoden). Genauigkeiten bis 0,5 Bogensekunden.</li>

<li>Anfangs auch mit <a href="Funkwellen" class="mw-redirect" title="Funkwellen">Funkwellen</a> (automatisch, aber relativ ungenau) und <a href="Interferometrie" title="Interferometrie">Interferometrie</a> (hoher Aufwand).</li>

<li><a href="Astrometrie" title="Astrometrie">Astrometrie</a> durch Scannen des Sternhimmels und Zeitmessung (siehe <a href="Hipparcos" title="Hipparcos">Hipparcos</a>): indirekt geodätisch nutzbar als extraterrestrisches <a href="Bezugssystem" title="Bezugssystem">Bezugssystem</a>.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Distanzmessungen">Distanzmessungen</h3></div>

<ul><li><a href="Elektronische_Distanzmessung" class="mw-redirect" title="Elektronische Distanzmessung">Elektronische Distanzmessung</a> mit Mikrowellen (z. B. SECOR bis etwa 1970; GPS siehe unten) und mit <a href="Radar" title="Radar">Radar</a>: heute auch zwischen Satelliten (SST, s. u.) und mit Geschwindigkeitsmessung (<a href="PRARE" title="PRARE">PRARE</a>) auf wenige mm.</li>

<li><a href="Satellite_Laser_Ranging" title="Satellite Laser Ranging">Laser Ranging</a> durch Laufzeitmessung extrem kurzer <a href="Laser" title="Laser">Laser</a>-Impulse. Seit etwa 1965 (±5 m genau), heute ebenfalls einige mm.</li>

<li><a href="Dopplereffekt" class="mw-redirect" title="Dopplereffekt">Dopplereffekt</a>, siehe auch Hyperbel- und <a href="Funknavigation" title="Funknavigation">Funknavigation</a>. Bekanntestes Verfahren 1964–1995 war <a href="Transit_(Satellitensystem)" title="Transit (Satellitensystem)">Transit</a> (NNSS, ±20 m bis 30 cm), heute globales <a href="Doppler_Orbitography_and_Radiopositioning_Integrated_by_Satellite" title="Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite">DORIS</a>-System etwa ±10 cm.</li>

<li><a href="Pseudoranging" title="Pseudoranging">Pseudoranging</a>: Laufzeitmessung kodierter Mikrowellen, Uhrfehler wird aus Überbestimmung berechnet. Messmethode von <a href="Global_Positioning_System" title="Global Positioning System">GPS</a>-NAVSTAR, <a href="GLONASS" title="GLONASS">GLONASS</a> und des künftigen Galileo, Genauigkeit mm–cm je nach Methode.</li>

<li><i>Alle genannten Messungen</i> sind wegen der <a href="Erdatmosph%C3%A4re" title="Erdatmosphäre">Erdatmosphäre</a> zu korrigieren, ihre Genauigkeit durch längere Messreihen und spezielle Bahn- und Auswertungsmethoden zu steigern. „Zweiwegmessungen“ (hin und zurück) sind genauer als Einwegmessungen.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Höhenmessung"><span id="H.C3.B6henmessung"></span>Höhenmessung</h3></div>

<p>Höhenmessung oder <a href="Satellitenaltimetrie" title="Satellitenaltimetrie">Satellitenaltimetrie</a> über dem Meer, künftig auch über Eisflächen: Laufzeitmessung eines Radarimpulses, der von der Meeresoberfläche reflektiert wird. Genauigkeit 1978 (<a href="Seasat" title="Seasat">Seasat</a>) um 20 cm, heute im Zentimeterbereich. Wichtige Methode der Geoid-Bestimmung und für die <a href="Ozeanografie" class="mw-redirect" title="Ozeanografie">Ozeanografie</a> (Wind, Wellen, <a href="Meeresstr%C3%B6mung" title="Meeresströmung">Meeresströmungen</a>), Einsatz u. a. bei den <a href="European_Remote_Sensing_Satellite" title="European Remote Sensing Satellite">ERS</a>-Satelliten der ESA.

</p><p><a href="TerraSAR-X" title="TerraSAR-X">TerraSAR-X</a> wurde im Juni 2007 gestartet; seit 2010 hat er einen „Zwilling“ (namens <a href="TanDEM-X" title="TanDEM-X">TanDEM-X</a>), der ihn in unter einem Kilometer Entfernung im All begleitet.

TS-X ist mit einem einzigartigen SAR-Sensor ausgestattet; er liefert besonders hochauflösende Bilder (Wellenlänge nur 31 mm). Die ozeanographischen Anwendungen von TS-X-Daten sind: Berechnung der Seegangsparameter, Windfelder, Küstenlinien, Eis-, Ölfilm- und Schiffsdetektion. In der Tandem-Konstellation ist es zusätzlich möglich, Bewegungen zu detektieren und so Meeresströmungen, Meereisdrift und Schiffsgeschwindigkeiten zu bestimmen.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="SST_und_Geschwindigkeit">SST und Geschwindigkeit</h3></div>

<ul><li><a href="Satellite-to-Satellite_Tracking" title="Satellite-to-Satellite Tracking">Satellite-to-Satellite Tracking</a> (SST): <a href="Mikrowellen" title="Mikrowellen">Mikrowellen</a>-Distanzmessung <i>zwischen</i> Satelliten. Erste Versuche 1975, äußerst erfolgreich bei <a href="Zwilling" class="mw-redirect" title="Zwilling">Zwillings</a>-Satellit <a href="GRACE" title="GRACE">GRACE</a> (2004) für örtliche Details im Schwerefeld. Ab voraussichtlich April 2018 auch Distanzmessung mittels Laser-Interferometrie in <a href="Gravity_Recovery_and_Climate_Experiment#GRACE-FO" class="mw-redirect" title="Gravity Recovery and Climate Experiment">GRACE-Follow On</a>.</li>

<li><a href="Geschwindigkeit" title="Geschwindigkeit">Geschwindigkeit</a>: aus Differenzen von Radarmessungen, vor allem aber mit Dopplereffekt (Transit, DORIS-System) und mit <i>Precise RAnge and range Rate Exp.</i> (PRARE, für diverse Sonden ab 1990).</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Gradiometrie">Gradiometrie</h3></div>

<ul><li>Messung von <a href="Schweregradient" title="Schweregradient">Schweregradienten</a> (Unterschied im Schwerefeld an verschiedenen Stellen des Satelliten). Erstmals bei <a href="Gravity_field_and_steady-state_ocean_circulation_explorer" title="Gravity field and steady-state ocean circulation explorer">GOCE</a> 2008.</li>

<li>Messung von <a href="Beschleunigung" title="Beschleunigung">Beschleunigungen</a> im Satelliten durch <a href="Accelerometer" class="mw-redirect" title="Accelerometer">Accelerometer</a>- und Kreiselsysteme. Entwicklungsprobleme seit 10 Jahren, erstmals bei GOCE.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Fernerkundung_und_Kartografie">Fernerkundung und Kartografie</h3></div>

<p>(siehe Spezialartikel): <a href="Fotografie" title="Fotografie">Fotos</a> oder <a href="Digitalfotografie" title="Digitalfotografie">digitale Aufnahmen</a> von der Erdoberfläche, multispektrale Scanner, Side Looking Radar usw. Geodätisch nutzbar vor allem als Interferometrie bei lokalen Prozessen der <a href="Geodynamik" title="Geodynamik">Geodynamik</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur_und_Weblinks">Literatur und Weblinks</h2></div>

<ul><li>Günter Seeber, <i>Satellitengeodäsie</i>. Verlag De Gruyter, Berlin 1989</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.bkg.bund.de/SharedDocs/Downloads/BKG/DE/Downloads-Wettzell/FGS-Programm-11-15.pdf?__blob=publicationFile&v=1">Forschungsgruppe Satellitengeodäsie: Programm 2011–2015</a>, Bonn 2010 (PDF; 6 MB)</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Fußnoten"><span id="Fu.C3.9Fnoten"></span>Fußnoten</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Susanne Lehner: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://archive.today/2013.07.17-151513/http://www.deutsches-museum.de/information/vortraege/fuer-jedermann-1213/fuer-jedermann-1011/16022011-lehner/"><i>Piraten und Monsterwellen – Satellitenradarbeobachtungen der Meeresoberfläche.</i></a> Deutsches Museum, 16. Februar 2011, archiviert vom <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r250917974">

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</li>

</ol>

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Normdaten (Sachbegriff): <a href="Gemeinsame_Normdatei" title="Gemeinsame Normdatei">GND</a>: <span class="-print"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/gnd/4051744-5">4051744-5</a></span> | <a href="Library_of_Congress_Control_Number" title="Library of Congress Control Number">LCCN</a>: <span class="-print"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://id.loc.gov/authorities/sh93001592">sh93001592</a></span> </div>

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