ACAP - Global Gravity Field Modelling from Orbit Data based on the Acceleration Approach

Zurzeit befinden sich drei Satelliten im Weltraum deren Aufgabe es ist, das Schwerefeld der Erde zu messen. Die Mission CHAMP wurde 2000, GRACE 2002 und GOCE im Jahre 2009 gestartet. Mit diesen Missionen stehen homogen und global verteilte Schwerefeldbeobachtungen sowie präzise Satellitenpositionen zur Verfügung und dienen als Grundlage für die Berechnung von globalen Schwerefeldmodellen. Dabei gibt es mehrere Ansätze um das Schwerefeld der Erde aus Orbitinformationen zu modellieren. Das Institut für Navigation und Satellitengeodäsie hat bereits den Energieerhaltungsansatz in vorangegangenen Projekten implementiert und setzt ihn erfolgreich zur Schwerefeldmodellierung aus CHAMP und GOCE Daten ein. Der Beschleunigungsansatz basiert auf der Newtonschen Bewegungsgleichung, welche die auf den Satelliten wirkenden Beschleunigungen direkt mit den Gradienten des Gravitationspotentials der Erde in Relation stellt. Während der Energieerhaltungssatz nur jeweils eine Pseudobeobachtung für jede 3D-Position des Satelliten berechnet, nutzt der Beschleunigungsansatz die volle 3D-Orbit Information jeder einzelnen Epoche. Somit kann mit diesem Ansatz eine wesentlich höhere Redundanz erzielt werden und damit eine genauere Schätzung der Geopotentialkoeffizienten erreicht werden. Die Hauptaufgabe des Beschleunigungsansatze liegt in der Verwendung eines geeigneten Differentiationsverfahrens. Die Differentiation mittels der Taylor-MacLaurin Methode wird bereits im Energieerhaltungsansatz erfolgreich angewandt und überzeugt durch die Möglichkeit der Unterdrückung des Rauschens bei gleichzeitiger Differentiation. Die resultierenden GOCE und CHAMP Schwerefeldmodelle werden schlussendlich verglichen und validiert.