Układ z kosmosu

Zadaniem globalnej geodezji jest zapewnienie dokładnego i stabilnego w czasie układu odniesienia, który stanowi referencję dla obserwacji ruchu płyt tektonicznych, zmian poziomu wód w oceanach czy precyzyjnej nawigacji. Układ ten jest także podstawą w realizacji prac geodezyjnych. Wymagania stawiane przez Globalny Geodezyjny System Obserwacyjny (Global Geodetic Observing System, GGOS) w odniesieniu do realizacji globalnych układów odniesienia mówią o zapewnieniu wewnętrznej precyzji na poziomie milimetra oraz o stabilności w czasie lepszej niż 0,1 mm/rok.

Obecnie globalny układ odniesień przestrzennych realizowany jest wyłącznie za pomocą technik kosmicznych i satelitarnych, tj.: globalnych nawigacyjnych systemów satelitarnych (Global Navigation Satellite Systems, GNSS), laserowych pomiarów odległości (Satellite Laser Ranging, SLR), interferometrii wielkobazowej (Very Long Baseline Inter­ferometry, VLBI) oraz orbitografii dopplerowskiej i radiopozycjonowania zintegrowanego przez satelity (Doppler Orbitography and Radiopositioning Inte­grated by Satellite, DORIS).

Wkład poszczególnych technik kosmicznych rozpatrywany jest osobno, natomiast ich połączenie odbywa się za pomocą pomierzonych lokalnie wektorów łączących (local ties) pomiędzy odbiornikami poszczególnych technik w obserwatoriach na powierzchni Ziemi. Wektory te otrzymywane są na podstawie naziemnych obserwacji geodezyjnych pozyskiwanych instrumentami, takimi jak precyzyjne niwelatory oraz tachimetry. Obliczenia lokalnych wektorów łączących nie odbywają się jednak w sposób operacyjny, lecz raz na kilka lat, a obserwacje wykonuje się pomiędzy często niejednoznacznie identyfikowalnymi centrami odbiorczymi instrumentów poszczególnych technik. Nie można bowiem dokładnie zidentyfikować punktu, w którym gromadzone są mikrofale. Ponadto wektory lokalne wyliczane są na podstawie pomiarów pomiędzy sensorami poszczególnych technik kolokowanymi wyłącznie w jednym obserwatorium.

• Integracja na pokładzie satelitów

Nowoczesne satelity globalnych nawigacyjnych systemów satelitarnych GNSS, takich jak europejski Galileo, rosyjski GLONASS czy chiński BeiDou, wyposażone są w retroreflektory do pomiarów laserowych, które umożliwiają naziemnym stacjom SLR śledzenie tych aparatów. W rezultacie satelity GNSS stanowią doskonałą platformę integrującą na pokładzie dwie techniki satelitarne – GNSS i SLR. Połączenie odbywa się za pomocą wektora w przestrzeni kosmicznej (space tie) pomiędzy centrum fazowym anteny transmitującej sygnał GNSS oraz centroidem retroreflektora SLR. Do tej pory obserwacje SLR do satelitów GNSS wykorzystywane były głównie jako niezależne narzędzie do walidacji precyzyjnych produktów orbit tych satelitów. Niestety, potencjał obserwacji laserowych do satelitów nawigacyjnych nie był uwzględniany przy tworzeniu globalnych układów odniesień przestrzennych ze względu na poziom komplikacji w przetwarzaniu danych pochodzących z dwóch zupełnie różnych technik geodezji satelitarnej: obserwacji mikrofalowych i laserowych...