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					                          GPS-Technologie                        GPS-Sensorstationen an Land

 INFOBLATT                Das GPS System (Global Positioning
                          System) besteht aus über 30 Satel-
                                                                 Diese Stationen dienen der Erken-
                                                                 nung von Bodenbewegungen, die

 GPS-                     liten in Erdumlaufbahnen, die Na-
                          vigationssignale zur Erde senden.
                                                                 im Zusammenhang mit Plattentek-
                                                                 tonik und Erdbeben stehen. Solche

 Technologie              Diese Signale werden bereits in
                          vielen Bereichen zur präzisen Posi-
                                                                 Informationen sind wichtig für ein
                                                                 schnelles Verständnis von Erdbe-
                          tionsbestimmung genutzt. GPS-          benmechanismen, wodurch dann
                          basierte Methoden werden ständig       Rückschlüsse möglich werden, ob
                          weiterentwickelt, um in fortschritt-   ein Tsunami entstanden ist oder
                          lichen Anwendungen eingesetzt zu       nicht. Außerdem werden die GPS-
                          werden. So bietet die GPS-Technik      Landstationen als Bezugspunkte
                          auch ein großes Potential zur Unter-   für die Auswertung der GPS-Daten
                          stützung von Frühwarnsystemen.         von Bojen und Pegeln benötigt. Die
                          Mit GITEWS wurde zum ersten Mal
                          ein auf GPS-Technologie basieren-
                          des System in ein operationell be-
                          triebenes Tsunami-Frühwarnsystem
                          integriert. Das System stützt sich
                          auf neu konzipierte GPS-Sensor-
German Indonesian         netzwerke mit denen Landflächen,
                          Küstenregionen und auch der Ozean
Tsunami                   abgedeckt werden. Mithilfe eines
Early Warning System      neuartigen Prozessierungs- und In-
                          formationssystems können die von
Einrichtung eines         den Sensoren gemessenen Daten          Bestimmung von Bodenbewegungen
Tsunami-Frühwarnsystems   am Indonesischen Frühwarnzent-         mittels GPS war bereits vor GITEWS
                          rum in kürzester Zeit verarbeitet      eine bekannte Methode, allerdings
im Indischen Ozean –
                          und dargestellt werden. Zusätzlich     ohne die Anforderungen für ein
Der deutsche Beitrag
                          zu den bereits für den Frühwarnpro-    Frühwarnsystem erfüllen zu können.
                          zess genutzten GPS-Technologien        Hierzu zählen neben einer Daten-
                          werden bei GITEWS noch Studien         prozessierung in nahezu Echtzeit
                                                                 mit einer hohen Betriebssicherheit
                                                                 auch ein Referenz-Netzwerk von
                                                                 zuverlässigen GPS-Sensorstationen
                                                                 im Landesinneren mit Echtzeit-Da-
                                                                 tenübertragung.

                                                                 GPS Sensoren auf Pegeln
                                                                 Auch die Pegelmessstationen an
                          zur Anwendung neuer Messmetho-         der Küste sind mit GPS ausgestat-
                          den wie der GPS-Reflektometrie als     tet, um bei einem Erdbeben schnell
                          moderne Fernerkundungsmethode          Informationen über eventuelle Bo-
                          durchgeführt.                          denverschiebungen zu erhalten. Zu-
                                       trie genannte Methode bietet eine      Funktionalität, die für den Nach-
                                       deutlich höhere zeitliche und räum-    weis reflektierter GNSS-Signale
                                       liche Auflösung als die bisher ge-     erforderlich ist. Im Rahmen von
                                       bräuchlichen Messungen mittels         GITEWS werden daher von JAVAD
                                                                              GNSS-geodätische Empfänger der
                                                                              neuesten Generation für diese
                                                                              Aufgaben erweitert und modifiziert.
                                                                              Diese JAVAD-Empfänger unterstüt-
                                                                              zen den Empfang neuer GNSS-Sig-
                                                                              nale. Signalsimulatortests zeigen,
                                                                              daß die ausgewählten Empfänger
                                                                              auch bei der Signaldynamik des
                                                                              erdnahen Orbits korrekte GPS-
                                                                              Messdaten für präzise Orbitbestim-
sätzlich zu den Daten, die die Pe-     Radar-Satelliten. Eine hohe Auflö-     mung und weitere wissenschaftli-
gelsysteme über den Wasserstand        sung der Messungen ist besonders       che Anwendungen liefern.
liefern, ist dies eine sehr wichtige   wichtig, um einen Tsunami rechtzei-
Information, da somit eine Hebung      tig aus dem All erkennen zu können.    GPS-Reflektometrieexperiment
oder Senkung der Pegelmessstelle       Möglicherweise könnte ein solches      In einem bodengestützten Experi-
durch ein Erdbeben ausgeschlossen      Satelliten-gestütztes System zu-       ment konnten von einer Seeober-
bzw. bestätigt werden kann. Im         künftig für ein globales Frühwarn-     fläche reflektierte GPS-Signale
letzteren Fall könnte die Wasser-      system genutzt werden.                 nachgewiesen werden. In diesen
standsmessung für die Frühwarnung                                             Untersuchungen bewährte sich die
                                       Simulationen                           erweiterte Funktionalität der modi-
                                       Ob die Erfassung eines Tsunami aus     fizierten JAVAD-GNSS-Empfänger .
                                       dem All möglich ist, wurde anhand      Das Höhenprofil der reflektierenden
                                       von Simulationen berechnet, denen      Wasseroberfläche konnte mit hoher
                                       unterschiedliche Satellitenkonstel-    Genauigkeit bestimmt werden. Die
                                       lationen und Flughöhen zugrunde        Ergebnisse zeigen eine gute Über-
                                       lagen. Dabei wurden nicht nur Sig-     einstimmung mit Beobachtungs-
                                       nale des GPS-Systems berücksich-       daten eines herkömmlichen Pegel-
                                       tigt, sondern auch solche anderer      messgeräts.
                                       globaler Satellitennavigationssys-
nicht mehr verwendet werden und        teme (GNSS) wie GLONASS und
ein Fehlalarm würde Dank der GPS-      GALILEO. Die Analysen haben ge-        Kontakt
Information vermieden.                 zeigt, dass 18 Satelliten mit gerin-   GPS-Technologie:
                                       ger Flughöhe einen Tsunami wie         Helmholtz Zentrum Potsdam
GPS-Sensoren auf Bojen                 den von 2004 unter optimalen Be-       Deutsches GeoForschungsZentrum
Eine weitere Anwendung findet das      dingungen bereits innerhalb von 20     Carsten Falck
GPS-System auf Bojen, mit denen        Minuten erfassen würden.               Telegrafenberg
ein Tsunami frühzeitig und direkt                                             14473 Potsdam
auf dem Ozean entdeckt werden          Enwicklung von Satellitenemp-          Deutschland
soll. Hierbei ist die große Heraus-    fängern                                (falck@gfz-potsdam.de)
forderung, die durch einen Tsunami     Eine derartige Konstellation könnte
verursachte Bewegung einer Boje        mit kostengünstigen Kleinsatel-        Weitere Informationen:
bei gleichzeitigen, normalen Wind-     liten aufgebaut werden, die mit        http://www.gitews.de
und Wellenbewegungen dieser Boje       handelsüblichen (“commercial
zu erkennen. Hierfür musste erst       off-the-shelf”) GNSS-Empfängern        Partner in Deutschland:
ein spezielles Prozessierungssystem    ausgerüstet sind. Standardempfän-      Deutsches GeoForschungsZentrum
entwickelt werden. Darüber hinaus      ger verfügen jedoch nicht über die     GFZ
galt es viele Probleme in den Berei-                                          Deutsches Zentrum für Luft- und
chen Kommunikation und Energie-                                               Raumfahrt (DLR)
versorgung zu lösen, die bei rauen
Bedingungen des Meeres auftreten.                                             Indonesische und
                                                                              internationale Partner:
GPS-Sensoren auf Satelliten                                                   Meteorological and Geophysical
Die Höhe des Meeresspiegels ließe                                             Agency of Indonesia (BMG)
sich auch mit Hilfe von GPS-Sen-                                              National Coordinating Agency for
soren auf Satelliten bestimmen,                                               Surveys and Mapping (BAKOSUR-
indem dort an der Meeresoberfläche                                            TANAL)
reflektierte GPS-Signale aufgezeich-                                          Agency for the Assessment and
net werden. Diese GPS-Reflektome-                                             Application of Technology (BPPT)

				
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posted:3/17/2011
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