ALBERT

Description: The Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides (COSC) project supported by the International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) and the Swedish Scientific Drilling Program (SSDP) drilled a borehole through the Seve Nappe in Sweden to investigate mountain building processes. It recovered 2.5 km of drill core. Five core samples from the depth from 1682 to 2469 m were analyzed in this thesis. A hyperspectral imaging spectrometer (HySpex) was used to conduct the measurements. It is a two sensor system which combines a VNIR and a SWIR sensor. The measurements were taken with a resolution of 0.22 mm/ pixel. As a comparison, mineral maps based on Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) element measurements of approximately the same resolution were used. This thesis developed a working process chain which includes 1) the adjustment of the measurement parameters of the sensors to acquire optimal data cubes, 2) the "unrolling" of a drill core to depict and analyze the whole core mantle surface and to map the distribution of minerals accurately not only over the length but also the whole surface of the core and 3) the mineral mapping based on spectral absorption features with the EnGeoMap algorithm. This can be seen as the beginning of the development of a stand-alone drill core scanner including the geological evaluation by EnGeoMap. The measurements revealed a basic approach to determine the integration time for the VNIR and the SWIR sensor based on the signal-to-noise ratio of the white reflectance standard. An approach of a step-wise rotation of the core and a translation measurement and a mosaicking based on the rectification of the core surface was developed. The stitching of several core images via key points was deployed. The duration of the unrolling amounts to 22 h/ m of core and results in an hyperspectral mosaic of the core mantle surface. Relative to the approximately 550 h needed to measure the surface area of 1 m of core with the LIBS system, 22 h seems tolerable. The feasibility of the unrolling and the mosaicking of drill cores varies. In scientific operations the accuracy is valued higher than the time-consumption, in industrial operations the time is a big factor to make a project profitable. The mineral mapping with EnGeoMap proved to be very precise in case of detecting the abundance of single minerals. When mapping multiple minerals, a bias towards a few minerals showed which were mapped with higher abundances than in reality. This is due to mineral-dependent fit value thresholds and has to be investigated further. When choosing few but distinct proxy minerals, EnGeoMap is a valuable tool to evaluate the mineral abundances and the distribution over the course of a drill core, to highlight changes and to give information about mineral assemblages.

Description: BeiDou Navigation Satellite System (BDS), the Chinese component of Global Navigation Satellite Systems (GNSS), has come into operation and started to serve global users publicly since July 31st, 2020. BDS-3, i.e., the latest development of BDS, provides many services not only the traditional Position, Navigation and Timing (PNT) but also several featured ones such as Satellite-Based Augmentation Service (SBAS), Precision Point Positioning (PPP), Short Message Communication Service (SMCS) and Search And Rescue (SAR). Precise and accurate orbit and clock products are the perquisites of a GNSS to guarantee a high-quality service performance. BDS-3 is the first GNSS in which the Inter-Satellite-Link has been constellation-widely deployed. It has been preliminarily demonstrated that this new feature of BDS-3 improves the system’s survivability as well as its independence on the ground tracking. This study is devoted to the Precise Orbit Determination (POD) of BDS-3 with newly available ISL observations. The inherent incapability of ISL measurements of sensing the absolute variations of Right Ascension of the Ascending Nodes (RAANs) of satellite orbits hinders the autonomous orbit determination free from ground support. Different approaches to constrain the constellation rotation have been studied in the literature. On the other hand, orbit determination using only ISL observations can serve to evaluate the performance of the newly carried Inter-Satellite-Link payloads. Depending on the satellite, the post-fit RMS of ISL range observations is 4.2~10.5 cm. Eliminating the effects of constellation rotations, orbit precision based on ISL range observations is around 7.0, 4.6, and 3.5 cm in the along-track, cross-track, and radial direction, respectively. The clock observations of ISLs are used to synchronize the clocks of satellites within the constellation. The post-fit RMS of ISL clock observations ranges from ~2.9 cm to 10.0 cm, differing for satellites. For most satellites, similar precision of clock offsets as the IGS MGEX ACs’ products can be obtained by ISL measurements, with STDs around 0.15 ~ 0.20 ns. Hardware delays of Inter-Satellite-Links estimated from the range and clock observations both show very good temporal stability, with a monthly average STD of 0.13 and 0.08 ns, respectively. Harmonic signals taking the orbit motion as the fundamental frequency are found in both the range and clock residuals. Although it turns out those harmonic signals only affect the results marginally, a Fourier-like periodic function model is proposed to absorb them and has been proved effective. Several unresolved issues related to the POD of BDS-3 are investigated based on ground tracking data before studying the contributions of additional ISL observations. The effects of non-conservative perturbations from the Earth’s albedo and antenna thrust are significant and, therefore, need to be considered in the POD of BDS-3. The applicability of different empirical Solar Radiation Pressure (SRP) models and the necessity of an extra a-priori box-wing model are evaluated. Generally, the ECOM2 model shows superiority over the ECOM1 model as for BDS-3 satellites. And if the ECOM2 model is adopted,the additional a-priori box-wing model is unnecessary. In order to keep the backward compatibility of BDS-2, the strategy for integrated processing of BDS-2 and BDS-3, in which the legacy frequency combination B1I+B2I remains unchanged for BDS-2, is proposed and demonstrated. The contributions of incorporating ISL observations to the POD of BDS-3 are assessed comprehensively. First, the benefits of additional ISL range measurements are demonstrated in cases of different ground tracking networks. Secondly, the somehow unexpected improvement in the orbit precision brought by incorporating ISL clock observations is displayed. Furthermore, integratedly processing the ISL derived range, ISL derived clock, and L-band ground tracking observations reduces the orbit DBD by ~39% and 42% in the along-track and radial directions, respectively, compared to using only ground-tracking data. Last but not least, the contributions of ISL measurements to the estimation of geodetic parameters are proved, especially for the geocenter coordinates. Strong correlations between empirical SRP parameters and the geocenter Z-component, which plague the community for a long time, are significantly reduced by adding ISL observations. The results are very promising not just in terms of establishing and maintaining a national BDS-based terrestrial reference frame but also improving the potential contribution of BDS via the IGS community to the International Terrestrial Reference Frame (ITRF).

Description: Das BeiDou Navigation Satellite System (BDS), die chinesische Komponente von Global Navigation Satellite Systems (GNSS), ist seit dem 31. Juli 2020 in Betrieb und dient weltweit Benutzern öffentlich. BDS-3, dh die neueste Entwicklung von BDS, bietet viele Dienste, nicht nur die traditionelle Position, Navigation und Zeitmessung (PNT), sondern auch mehrere Funktionen wie der satellitengestützte Augmentation Service (SBAS), Precision Point Positioning (PPP), Short Message Communication Service (SMCS) und Search And Rescue (SAR). Präzise und genaue Orbit- und Clock-Produkte sind die Voraussetzungen für ein GNSS, um eine qualitativ hochwertige Serviceleistung zu gewährleisten. BDS-3 ist das erste GNSS, bei dem der Inter-Satellite-Link konstellationsweit eingesetzt wurde. Es wurde vorläufig gezeigt, dass diese neue Funktion von BDS-3 die Überlebensfähigkeit des Systems sowie seine Unabhängigkeit von der Bodenverfolgung verbessert. Diese Studie widmet sich der Precise Orbit Determination (POD) von BDS-3 mit neu verfügbaren ISL-Beobachtungen. Die inhärente Unfähigkeit von ISL-Messungen, die absoluten Variationen der Right Ascension of the Ascending Nodes (RAANs) von Satellitenumlaufbahnen zu erfassen, behindert die autonome Umlaufbahnbestimmung ohne Bodenunterstützung. In der Literatur wurden verschiedene Ansätze untersucht, um die Konstellationsrotation einzuschränken. Andererseits kann die Bestimmung der Umlaufbahn, die nur ISL-Beobachtungen verwendet, dazu dienen, die Leistung der neu beförderten InterSatellite-Link-Nutzlasten zu bewerten. Abhängig vom Satelliten beträgt der Post-Fit-RMS der ISLBereichsbeobachtungen 4,2 bis 10,5 cm. Unter Eliminierung der Auswirkungen von Konstellationsrotationen beträgt die Orbit-Präzision basierend auf ISL-Entfernungsbeobachtungen etwa 7,0, 4,6 bzw. 3,5 cm in Längs-, Quer- und Radialrichtung. Die Uhrenbeobachtungen von ISLs werden verwendet, um die Uhren von Satelliten innerhalb der Konstellation zu synchronisieren. Der Post-Fit-RMS von ISL-Uhrbeobachtungen reicht von ~2,9 cm bis 10,0 cm, unterschiedlich für Satelliten. Bei den meisten Satelliten kann durch ISL-Messungen eine ähnliche Genauigkeit der Taktverschiebungen wie bei den Produkten der IGS MGEX ACs mit STDs von etwa 0,15 bis 0,20 ns erreicht werden. Hardwareverzögerungen von Inter-Satellite-Links, die aus den Entfernungs- und Taktbeobachtungen geschätzt wurden, zeigen beide eine sehr gute zeitliche Stabilität mit einer monatlichen durchschnittlichen STD von 0,13 bzw. 0,08 ns. Harmonische Signale, die die Bahnbewegung als Grundfrequenz nehmen, werden sowohl in den Entfernungs- als auch in den Taktresten gefunden. Obwohl sich herausstellt, dass diese harmonischen Signale die Ergebnisse nur marginal beeinflussen, wird ein Fourier-ähnliches periodisches Funktionsmodell vorgeschlagen, um sie zu absorbieren und sich als effektiv erwiesen hat. Mehrere ungelöste Probleme im Zusammenhang mit dem POD von BDS-3 werden auf der Grundlage von Bodenverfolgungsdaten untersucht, bevor die Beiträge zusätzlicher ISL-Beobachtungen untersuchtwerden. Die Auswirkungen nicht-konservativer Störungen durch die Albedo der Erde und den Antennenschub sind signifikant und müssen daher im POD von BDS-3 berücksichtigt werden. Die Anwendbarkeit verschiedener empirischer Solar Radiation Pressure (SRP)-Modelle und die Notwendigkeit eines zusätzlichen a-priori-Box-Wing-Modells werden evaluiert. Im Allgemeinen zeigt das ECOM2- Modell eine Überlegenheit gegenüber dem ECOM1-Modell für BDS-3-Satelliten. Und wenn das ECOM2- Modell übernommen wird, ist das zusätzliche A-priori-Box-Wing-Modell überflüssig. Um die Abwärtskompatibilität von BDS-2 zu erhalten, wird die Strategie zur integrierten Verarbeitung von BDS- 2 und BDS-3 vorgeschlagen und demonstriert, bei der die Legacy-Frequenzkombination B1I+B2I für BDS-2 unverändert bleibt. Die Beiträge der Einbeziehung von ISL-Beobachtungen in den POD von BDS-3 werden umfassend bewertet. Zunächst werden die Vorteile zusätzlicher ISL-Entfernungsmessungen bei unterschiedlichen Bodenverfolgungsnetzwerken demonstriert. Zweitens wird die irgendwie unerwartete Verbesserung der Bahngenauigkeit durch die Einbeziehung von ISL-Uhrenbeobachtungen angezeigt. Darüber hinaus reduziert die integrierte Verarbeitung der ISL-abgeleiteten Entfernung, des ISL-abgeleiteten Takts und der L-Band-Bodenverfolgungsbeobachtungen die Bahn-DBD um ~39 % bzw . Nicht zuletzt werden die Beiträge von ISL-Messungen zur Schätzung geodätischer Parameter, insbesondere für die Geozentrumskoordinaten, nachgewiesen. Starke Korrelationen zwischen empirischen SRP-Parametern und der Geozentrum-Z-Komponente, die die Community schon lange plagen, werden durch das Hinzufügen von ISL-Beobachtungen deutlich reduziert. Die Ergebnisse sind nicht nur im Hinblick auf die Einrichtung und Aufrechterhaltung eines nationalen BDS-basierten terrestrischen Referenzrahmens sehr vielversprechend, sondern auch hinsichtlich der Verbesserung des potenziellen Beitrags von BDS über die IGS-Community zum International Terrestrial Reference Frame (ITRF).

Description: The German Research Centre for Geosciences GFZ operates a satellite-receiving station at Ny-Ålesund, Spitsbergen since 2001. Valuable support for several satellite missions was provided by the station on a best effort basis, while technical and software related issues, as well as uncertainties regarding important system properties, hindered any project participations with more binding commitments. The upcoming US-German GRACE-Follow On satellite mission with on-board GNSS-RO and gravity measurements and subsequent “near real-time” respectively low latency processing chains raised the demand to integrate the Ny-Ålesund station as the primary data receiving station of the mission’s ground segment. This required the demonstration of improved station performance and reliability with a perspective of sustainability as well as the determination of important antenna system parameters, such as the ratio of antenna gain to system noise (G/T). Analysis of receiving problems at the station in the past and considerations on methods to determine the station antennas characteristics suggested that improved antenna operation software was the most important and straightforward element on the planned way. Disappointing experiences with antenna operation programs of third parties, e.g., from shortcomings of functions, flexibility and support, indicated that the effort for an in-house development would pay off. Consequently new software for the semi-automatic operation of the antennas at the satellite receiving station at Ny-Ålesund was developed within this work. Main development objectives were the elimination of antenna operation problems which occurred in the past, to improve the station reliability, and to introduce program features for the support of required antenna measurements, e.g., such that use the sun as a natural radio signal source. Other focal points during the development were the program-internal timing routines, a compact, informative and operation-safe graphical user interface (GUI) and advanced operation logging features. Lessons learned by the operation of software from other parties in the years since 2001 were respected and even some hardware related issues with the antenna systems at Ny-Ålesund were solved by means of the new software. The new software “NYA-Sattrack” provides all required and desired functions, including some unconventional features. One example is the option to use two different external satellite orbit prediction programs and two sets of prediction elements (twoline elements). An operator can switch between the corresponding pass predictions at any time, even during a satellite contact with already moving antenna. This might be useful, e.g., in a Launch and Early Orbit Phase (LEOP), when different predictions from different sources and with uncertain quality have to be used. Another example is the generation of graphical logs for each satellite contact. An operator can check these logs very fast and simultaneously with normal, text-based logs through a built-in log-viewer function. An eventually desired adaptation to other antenna system types with different technical properties is explicitly supported by the software design as all antenna-specific program code is allocated to individual software interface modules (Dynamic Link Libraries). The new program “NYA-GPS-SYNC” maintains the accuracy of the antenna operation computer clock to support precise operation timing. The two different antenna positioning systems (Elevation over Azimuth and X over Y) of the satellite-receiving station at Ny-Ålesund are operated routinely with NYA-Sattrack since July 2014 and each of the antennas tracks more than 25 satellite passes per day. The number of outages related to antenna operation issues and the manual effort for the operation of the antennas has decreased significantly since introduction of NYA-Sattrack. The new program features of NYA-Sattrack, e.g., such as the sun-tracking mode combined with scan modes, strongly supported the determination of important antenna system characteristics and the detection of a source of radio interference. All achievements of this work have a benefit for supported missions, e.g., due to a better knowledge about technical boundary conditions for contact planning and less data losses during data reception. NYA-Sattrack significantly improved the reliability, efficiency and sustainability to support current and future satellite missions and the Ny-Ålesund ground station is ready to work as the primary downlink station for the GRACE-FO mission, due for launch in February 2018.

Description: Das Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ betreibt seit 2001 eine Satelliten-Empfangsstation bei Ny-Ålesund auf Spitzbergen. Die Station hat, so gut es ging, wertvolle Dienste für etliche Satellitenmissionen geleistet. Verbindliche Verpflichtungen in Projekten konnten aber, wegen hard- und softwaretechnischer Probleme und den nur unsicher bekannten Leistungsparametern der Station, nicht eingegangen werden. Die aufkommende US-amerikanisch-deutsche GRACE-Follow On Satellitenmission für GNSS-RO- und Schwerefeldmessungen und die sich daran anschließenden nahe-Echtzeit Datenverarbeitungsketten führten zu dem Wunsch, die Ny-Ålesund Station als primäre Empfangsstation im Bodensegment der Mission zu integrieren. Dies erforderte den Nachweis von verbesserten Betriebseigenschaften, sowie verbesserter Betriebszuverlässigkeit und Zukunftssicherheit, und die Bestimmung wichtiger Antennenparameter, wie dem Verhältnis von Antennengewinn zu Systemrauschen (G/T). Analysen zu Empfangsproblemen an der Station in der Vergangenheit und Überlegungen zur Bestimmung der Antennencharakteristika legten nahe, dass der wichtigste und direkteste Schritt auf diesem Weg eine verbesserte Software für den Betrieb der Antennen sein würde. Wegen in verschiedener Hinsicht enttäuschenden Erfahrungen mit Antennenbetriebssoftware von Dritten, z.B. wegen unzureichenden Funktionen und mangelnder Flexibilität und Unterstützung, wurde angenommen, dass sich der Aufwand für eine eigene Programmentwicklung auszahlen würde. Infolgedessen wurde mit dieser Arbeit eine neue Software für den halb-automatischen Betrieb der Antennen an der Satelliten-Empfangsstation Ny-Ålesund entwickelt. Die wichtigsten Punkte dabei waren die Lösung der in der Vergangenheit beobachteten Betriebsprobleme mit den Antennen, bzw. die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Station, und Funktionen für Messungen an und mit den Antennen, z.B. mit Nutzung der Sonne als natürliche Quelle für Radiosignale. Andere Schwerpunkte der Entwicklung waren die zeitlichen Abläufe im Programm, eine kompakte, informative und betriebssichere graphische Nutzerschnittstelle (GUI) und erweiterte Möglichkeiten zum Protokollieren (Loggen) des Betriebs. Dabei wurden die seit 2001 mit dem Betrieb von extern beschaffter Software gemachten Erfahrungen berücksichtigt und sogar durch Hardware verursachte Probleme beim Betrieb der Antennen in Ny-Ålesund durch die neue Software gelöst. Das neue Programm „NYA-Sattrack“ stellt alle benötigten und gewünschten Funktionen bereit, inklusive einiger ungewöhnlicher Funktionen. Ein Beispiel ist die Möglichkeit zur Nutzung von zwei unterschiedlichen externen Programmen zur Bahnvorhersage mit unterschiedlichen Bahnelementen (twoline elements). Ein Operator kann so jederzeit zwischen den beiden entsprechenden Bahnvorhersagen wechseln, sogar während eines Satellitenkontakts mit sich bereits bewegenden Antennen. Dies könnte z.B. in der ersten Zeit nach einem Satellitenstart nützlich sein, wenn unterschiedliche Bahnberechnungen mit unsicherer Genauigkeit von unterschiedlichen Quellen verwendet werden müssen. Ein anderes Beispiel ist die Erzeugung graphischer Logs für die einzelnen Satellitenkontakte. Diese Logs lassen sich von einem Operator sehr schnell überprüfen, durch eine integrierte Anzeigefunktion sogar zusammen mit den textbasierten Logdateien. Eine möglicherweise gewünschte Anpassung des Programms für andere Antennen mit unterschiedlichen Betriebseigenschaften wird dadurch unterstützt, dass antennenspezifischer Programmcode in Programmerweiterungen (Dynamic Link Libraries) platziert wurde. Das neue Programm “NYA-GPS-SYNC” kontrolliert die Uhr des Computers für die Antennensteuerung und sorgt so für einen zeitlich präzisen Betrieb. Die beiden unterschiedlichen Antennenpositionierungssysteme an der Satelliten- Empfangsstation Ny-Ålesund (Elevation über Azimut und X über Y) werden seit Juli 2014 routinemäßig mit NYA-Sattrack betrieben. Jede der beiden Antennen bedient mehr als 25 Satellitenkontakte pro Tag. Seit der Einführung von NYA-Sattrack haben betriebsbedingte Ausfälle stark abgenommen, ebenso der manuelle Aufwand zum Betrieb der Antennen. Die neuen Funktionen von NYA-Sattrack, wie z.B. das Verfolgen der Sonne mit einer Antenne in Kombination mit speziellen Bewegungsmustern, haben die Bestimmung wichtiger Antennenparameter und das Erkennen einer funktechnischen Störquelle ermöglicht. Alle erzielten Ergebnisse nützen indirekt auch den unterstützten Missionen, z.B. durch bessere Kenntnis der technischen Randbedingungen für die Planung von Kontakten und geringere Datenverluste beim Datenempfang. NYA-Sattrack hat die Zuverlässigkeit, Effektivität und Nachhaltigkeitsperspektive der Station für die Unterstützung aktueller und zukünftiger Satellitenmissionen stark verbessert, so dass diese nun für den geplanten Einsatz als primäre Empfangsstation für GRACE-FO bereit ist (geplanter Start im Februar 2018).

Description: Deliverable D2.4 reports on the activities performed within Task 2.4 “Thermophysical properties of geothermal fluids” until the end of month 36 of the REFLECT project. The task breaks down into three subtasks of different scope: Task 2.4.1 - In situ measurements of fluid thermophysical properties, Task 2.4.2 - Thermoelectrical properties, and Task 2.4.3 - Modelling of density and heat capacity. Overall, a better understanding of the thermophysical properties of highly saline geothermal fluids was obtained by a combination of analytical data evaluation, improvement of measurement devices, laboratory measurements and numerical modelling.

Description: GeoMod is a biennial conference dedicated to latest results of analogue and numerical modelling of lithospheric and mantle deformation. GeoMod2014 focussed on rheology and deformation at a wide range of temporal and spatial scales: from earthquakes to long-term deformation, from micro-structures to orogens and subduction systems, as well as volcanotectonics and the interaction between tectonics and surface processes. GeoMod2014 took place at the Helmholtz Centre Potsdam GFZ German Research Centre for Geosciences from 31 August to 3 September 2014. The conference was followed by two two-days short courses on different modelling techniques.The scientific programme of GeoMod2014 conference was organized in seven topical sessions over 3 days. The proceedings are composed of extended abstracts from all oral and poster contribution that were presented during the conferenvce. In addition to the full version of the Proceedings, and to provide smaller sized files for download, we also provide sub-volumes for each session. Each sub-volume contains the full table of content and authors index. The names of the sessions are also given in the filenames.

Description: The Global Geodetic Reference Frame (GGRF) plays a fundamental role in geodesy and related Positioning, Navigation, and Timing applications, and allows to quantify the Earth’s change in space and time. The ITRF and ICRF are the two most important components to realize GGRF, while the determination of these two reference frames relies on the combination of several space geodetic techniques, mainly, VLBI, SLR, GNSS, and DORIS. The combination is currently done on either the parameter level, or the normal equation level. However, the combination on the observation level, or the so-called integrated processing of multi-technique on the observation level, provides the results of best consistency, robustness, and accuracy. This thesis focuses on the investigation of the integrated processing of GNSS and VLBI on the observation level. The benefits of integrated processing are demonstrated in terms of TRF, CRF, and EOP, while the impact of global ties (EOP), tropospheric ties, and local ties are underlined. Several issues in integrated processing are addressed, including the systematic bias in ties (for instance, LOD and tropospheric ties), the relative weighting. An automatic reweighting strategy based on the normalized residuals is developed, which can properly handle the uncertainty of the ties without losing too much constraint. A software with state-of-the-art modules is the prerequisite to perform integrated processing. Based on the GNSS data processing software: Positioning And Navigation Data Analyst (PANDA), the VLBI and SLR modules are implemented in the common least-squares estimator. Therefore, the best consistency can be guaranteed. The software capability is demonstrated with the single-technique solutions. The station coordinate precision is at millimeter level for both GNSS and VLBI, while the EOP estimates are comparable to other Analysis Centers and the IERS products. It is also demonstrated that the SLR station coordinate precision is improved by 20% to 30% with additional GLONASS and GRACE satellites to contributing to the LAGEOS and ETALON constellation. Focusing on the tropospheric ties in GNSS and VLBI integrated processing, its contribution is demonstrated for the first time comprehensively. Applying tropospheric ties improves the VLBI station coordinate precision by 12% on the horizontal components and up to 30% on the vertical component. The network scale repeatability is reduced by up to 33%. The EOP estimates are also improved significantly, for instance, 10% to 30% for polar motion, and up to 10% for other components. Furthermore, applying the gradient ties in the VLBI intensive sessions reduces the systematic bias in UT1-UTC estimates. The consistent TRF, CRF, and EOP are achieved in the integrated VLBI and GNSS solution. Applying the global ties, tropospheric ties, and local ties stables the reference frame. The ERP estimates in the integrated solution are dominated by the GNSS technique, and the VLBI technique introduces additional 10% improvement on the y-pole component in terms of the day-boundary-discontinuity. The UT1-UTC and celestial pole offsets are also slightly improved in the integrated solution. It is also demonstrated that applying the LTs inappropriately distorts the network and introduces systematic biases to the ERP estimates, addressing the necessity of updating the local surveys. Moreover, the coordinates of AGN are also enhanced by up to 20% in the integrated solutions, especially the southern ones. This study reveals the importance of integrated processing of multi-technique on the observation level, as the best consistency can be achieved, and the applied ties improve the solutions significantly. It is strongly recommended that for the future realization of celestial and terrestrial reference frames, the concept of integrated processing on the observation level should be implemented, and all the possible ties should be applied, including the global ties (EOP), local ties, space ties, and tropospheric ties. Such kind of integrated solution of all the four techniques can provide robust estimates of the reference frames and EOP, with the advantage of each technique exploited to its full extend.

Description: Der Globale Geodätische Referenzrahmen (Global Geodetic Reference Frame, GGRF) spielt eine fundamentale Rolle in der Geodäsie und den damit verbundenen Positionierungs-, Navigations- und Zeitmessungsanwendungen (Positioning, Navigation, and Timing, PNT) und ermöglicht die Quantifizierung der Veränderung der Erde in Raum und Zeit. Der ITRF und der ICRF sind die beiden wichtigsten Komponenten zur Realisierung des GGRF, wobei die Bestimmung dieser beiden Referenzrahmen auf der Kombination verschiedener raumgeodätischer Techniken beruht, hauptsächlich VLBI, SLR, GNSS und DORIS. Die Kombination wird derzeit entweder auf der Parameterebene oder auf der Normalgleichungsebene durchgeführt. Die Kombination auf der Beobachtungsebene oder die sogenannte integrierte Daten-Verarbeitung von Multi-Techniken auf der Beobachtungsebene, bietet jedoch eine Lösung mit der besten Konsistenz, Robustheit und Genauigkeit. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchung der integrierten Daten-Verarbeitung von GNSS und VLBI auf der Beobachtungsebene. Die Vorteile der integrierten Lösung werden in Bezug auf TRF, CRF, und EOP aufgezeigt, während die Auswirkungen von „Global Ties (EOP), Tropospheric Ties, and Local Ties“ hervorgehoben werden. Einige Punkte der integrierten Verarbeitung werden in dieser Arbeit untersucht, einschließlich der systematischen Abweichungen von „Ties“ (z.B. LOD und Tropospheric Ties), der relativen Gewichtung usw. Anhand der normalisierten Residuen wird eine automatische Umgewichtungsstrategie entwickelt, mit der die Unsicherheit der „Ties“ angemessen behandelt werden kann, ohne dass zu viel Einschränkung dabei verloren geht. Eine Software mit modernsten Modulen ist die Voraussetzung für die integrierte Daten Verarbeitung. Basierend auf der GNSS-Datenverarbeitungssoftware Paket: Positioning And Navigation Data Analyst (PANDA) werden die Module VLBI und SLR in demselben Least-Squares-Estimator wie GNSS implementiert, damit kann man die beste Konsistenz in der Datenverarbeitung erreichen. In dieser Arbeit wird die Leistungsfähigkeit der Software mit den Ein-Technik-Lösungen demonstriert. Die Genauigkeit der Stationskoordinaten liegt sowohl für GNSS als auch für VLBI im Millimeterbereich, und die geschätzten EOP-Parameter sind auch mit der anderer Analysezentren und den IERS-Produkten vergleichbar. Es wird auch gezeigt, dass die Koordinatengenauigkeit der SLR-Station um 20-30% verbessert wird, wenn zusätzliche GLONASS- und GRACE-Satelliten zur LAGEOS und ETALON-Konstellation beitragen. Mit dem Schwerpunkt auf den „Tropospheric Ties“ in der integrierten GNSS- und VLBI- Daten Verarbeitung wird ihr Beitrag zum ersten Mal umfassend dargestellt. Die Anwendung der „Tropospheric Ties“ verbessert die Genauigkeit der VLBI-Koordinaten um 12% bei der horizontalen Komponente und bis zu 30% bei der vertikalen Komponente. Die Genauigkeit im Netzwerkmaßstab wird um bis zu 33% verbessert. Auch die EOP-Bestimmungen werden deutlich verbessert, z.B. um 10-30% bei polaren Bewegungen und bis zu 10% bei anderen Komponenten. Darüber hinaus reduziert die Einführung der „Gradient Ties“ in der VLBI-Intensivsession die systematische Abweichung in den dUT1-Bestimmungen. Die konsistente TRF, CRF, und EOP werden bei der integrierten VLBI- und GNSS-Lösung erreicht. Die Anwendung der „Global Ties, Tropospheric Ties and Local Ties“ stabilisiert die Bestimmungen des Referenzrahmens. Die ERP-Bestimmungen in der integrierten Lösung werden von der GNSS-Technik dominiert, und die VLBI-Technik bringt eine zusätzliche Verbesserung um 10% auf die Tagesgrenzen-Diskontinuität (day-boundary-discontinuity, DBD) für die y-Pol-Komponente. Die dUT1- und CPO werden in der integrierten Lösung ebenfalls leicht verbessert. Es wird auch gezeigt, dass eine ungeeignete Anwendung der LTs das Netzwerk verzerrt und systematische Abweichungen in die ERP-Bestimmungen einführt, wodurch die Notwendigkeit einer Aktualisierung der lokalen Tie Messungen deutlich wird. Darüber hinaus werden die Koordinaten der AGN in den integrierten Lösungen um bis zu 20% verbessert, insbesondere im Süden. Diese Arbeit zeigt die Bedeutung der integrierten Daten Verarbeitung von Multi-Technik auf der Beobachtungsebene, da die beste Konsistenz erreicht werden kann und die angewandten „Ties“ die Lösungen erheblich verbessern. Es wird nachdrücklich empfohlen, für die zukünftige Realisierung von himmelsfesten und erdfesten Referenzrahmen das Konzept der integrierten Verarbeitung auf Beobachtungsebene durchzuführen und alle möglichen „Ties“ anzuwenden, einschließlich der „Global Ties (EOP), Local Ties, Space Ties, and Tropospheric Ties“. Eine solche integrierte Lösung aller vier Techniken kann die robusten Bestimmungen der Referenzrahmen und der EOP liefern, wobei die Vorteile jeder Technik voll ausgeschöpft werden.

Description: This publication is a result of the 14th TRACE conference (Tree Rings in Archaeology, Climatology and Ecology) organized by the Department Physical, Chemical and Natural Systems of the University Pablo de Olavide (UPO) and the Association for Tree-ring Research (ATR), in collaboration with Pyrenean Institute of Ecology-Spanish National Research Council (IPE-CSIC), University of Barcelona (UB), Forest and Wood Technology Research Centre (CETEMAS) and University of Valladolid (UVa). The TRACE 2015 conference was held on May 20-23, 2015 for the first time in the Iberian Peninsula, in Sevilla, Spain.

Description: The 3D geomechanical-numerical modelling aims at a continuous description of the stress state in a subsurface volume. The model is fitted to the model-independent stress data records by adaptation of the displacement boundary conditions. This process is herein referred to as model calibration. Depending on the amount of available stress data records and the complexity of the model the calibration can be a lengthy process of trial-and-error to estimate the best-fit boundary conditions. The tool FAST Calibration (Fast Automatic Stress Tensor Calibration) is a Matlab script that facilitates and speeds up this calibration process. By using a linear regression it requires only three test model scenarios with different displacement boundary conditions to calibrate a geomechanical-numerical model on available stress data records. The differences between the modelled and observed stresses are used for the linear regression that allows to compute the displacement boundary conditions required for the best-fit estimation. The influence of observed stress data records on the best-fit displacement boundary conditions can be weighted. Furthermore, FAST Calibration provides a cross checking of the best-fit estimate against indirect stress information that cannot be used for the calibration process, such as the observation of borehole breakouts or drilling induced fractures. The script files are provided for download at http://github.com/MorZieg/FAST_Calibration. Tab. 0-1 gives an overview of the folder structure and input files with a short explanation.