Methoden zur Bestimmung des Geoids in Regionen mit herausfordernder Datenqualität und Abdeckung

Die Kombination von Satelliten-Positionierungstechniken (z. B. GPS) und hochauflösenden Geoid- oder quasi-Geoid-Modellen bietet eine Alternative zur teuren und zeitaufwendigen Nivellementmessung zur Bestimmung physikalischer Höhen. Die Zuverlässigkeit der physikalischen Höhen unterliegt somit den gleichen Genauigkeitsbeschränkungen wie die (quasi-) Geoid-Modelle. In vielen Regionen, insbesondere in Entwicklungs- oder neu industrialisierenden Ländern, gibt es jedoch kein zuverlässiges regionales Schwerefeldmodell, aufgrund der geringen Verfügbarkeit oder Qualität von Oberflächenschwere-Daten. Diese Studie behandelt solche Herausforderungen anhand einer Fallstudie im nordwestlichen Teil Südamerikas und liefert das erste aktuelle hochauflösende kolumbianische quasi-Geoid-Modell. Diese Region ist ein herausforderndes Studiengebiet mit Küstenlinien sowohl am Pazifik als auch am Atlantik und einer zerklüfteten Topographie mit Höhen, die mehr als 5.000 m erreichen. Verfügbare terrestrische und luftgestützte Daten wurden in den letzten acht Jahrzehnten gesammelt, die häufig systematische Fehler und Verzerrungen enthalten und die entsprechenden Metadaten fehlen. Wir entwickeln Ansätze zur Validierung und Verbesserung der Qualität alter Schwere-Datensätze. Diese werden dann mit einem globalen Schwerefeldmodell (GGM) und Topographiemodellen kombiniert, die in bergigen Regionen eine wichtige Rolle spielen, im Rahmen des Remove-Compute-Restore (RCR) Verfahrens. Im Offshore-Bereich werden zusätzlich satellitengestützte, aus Altimetrie abgeleitete Schwere-Daten integriert, die aus der neuesten Veröffentlichung des DTU (Technische Universität Dänemark) Schwereanomalien-Netzgrids, DTU21GRA, stammen. Das berechnete quasi-Geoid-Modell wird gründlich mit unabhängigen GPS/Nivellierdaten validiert. Es liefert eine STD von 15,76 cm im Vergleich zu den GPS/Nivellierdaten, was 36 % kleiner ist als das, was vom neuesten südamerikanischen quasi-Geoid-Modell QGEIOD2021 (24,51 cm) erhalten wurde. Fünf aktuelle hochauflösende GGMs, nämlich EGM2008, EIGEN6C4, GECO, SGG-UGM-1 und XGM2019, werden ebenfalls mit denselben GPS/Nivellierdaten validiert. Sie liefern STD-Werte von 28,09 cm, 21,10 cm, 20,39 cm, 20,93 cm und 17,86 cm, die im Durchschnitt 38 % größer sind als der unserer Berechnung.