Optimierung eines GNSS-Beobachtungsnetzes mit Hilfe von 1-Frequenzempfängern zur 3D-Bestimmung meteorologischer Parameter in der Troposphäre

摘要

Der Wasserdampfgehalt spielt eine entscheidende Rolle in der Atmosphäre. Eine genaue Kenntnis über die Verteilung des Wasserdampfgehaltes könnte dabei helfen präzisere Wettermodelle bzw. Vorhersagen und Beurteilungen von aufkommenden Unwettern zu erstellen. Die GNSS-Tomographie ist eine Methode, die zeitlich und räumlich hochaufgelöste Wasserdampffelder mit hoher Genauigkeit zur Verfügung stellen kann. Voraussetzung dafür ist ein ausreichend dichtes GNSS-Stationsnetz, damit genügend Beobachtungen für die Berechnung des Modells vorliegen. Ziel dieser Arbeit ist es, Untersuchungen betreffend der Stationsverteilung und der Stationsdichte durchzuführen, insbesondere um das bestehende Stationsnetz mit zusätzlichen GNSS-Einfrequenzempfängern zu ergänzen. Weiters soll der Einfluss einer vollständigen Galileo-Satellitenkonstellation, zusätzlich zum bestehenden GPS-Sys-tem, auf das Tomographiemodell (Voxelmodell) getestet werden. Hierzu wurde ein MATLAB-Skript erstellt, welches den Line of Sight-Vektor, von den Satelliten zur GNSS-Station, berechnet und durchquerte Zellen im Voxelmodell registriert. In diesen Zellen kann anhand der GNSS-Tomographie die troposphärische Refraktion ermittelt werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die GNSS-Stationshöhe den wichtigsten Parameter für das Stationsnetz darstellt. Die horizontale Positionierung spielt insofern keine wichtige Rolle, als dass die Stationen nicht unmittelbar an den äußeren Grenzen des Voxelmodells platziert werden sollten, sondern möglichst nahe an gemeinsamen Eckpunkten von Voxelzellen. Die Verwendung einer vollständigen Galileo-Satellitenkonstellation vermag die Beobachtungen nahezu zu verdoppeln, wobei eine hohe Redundanz an Beobachtungen gegeben wäre, was einen positiven Aspekt bei der Auswertung des Tomographiemodells darstellt. Innerhalb eines Testgebietes konnte der Anteil an durchlaufenen Voxeln mit zusätzlichen GNSS-Hilfsstationen um 34% auf ungefähr 86%, erhöht werden. Dies sollte für eine Auswertung des Tomographiemodells und der Berechnung des Wasserdampfgehaltes ausreichen.