Geoidbestimmung am Lac Léman

Am Geodäsie und Geodynamik Labor an der ETH Zürich wurde schon in einigen Projekten an der Geoidbestimmung mittels Laser-Altimetrie geforscht. Der Diplomvermessungskurs 1996 fand am Lac Lernan in Lausanne statt. Es lag daher nahe, an einem der schönsten und grössten Seen der Schweiz mit - aufgrund der nahen Alpen und dem Jura - starkem Geoid-Signal eine fiuggestützte Geoidbestimmung durchzuführen. Neben dem Geoid aus Altimetrie wurde ein astrogeodätisches Geoid gerechnet, welches als Vergleichsfläche hoher Genauigkeit hinreichen soll, die Güte der Lasermethode zu untersuchen. Im Kurs wurde mit GPS, Nivellement, Zenitkamera und Laserprofiler gemessen. Die Auswertungen sind Inhalt dieser Diplomarbeit, welche in zwei Teile gegliedert ist. Der erste Teil von Andreas Schlatter enthält die Berechnung der astrogeodätisehen Geoidlösung und der orthometrischen Seehöhe. Dazu musste zuerst die Nivellementschleife um den Lac Leman kinematisch ausgeglichen werden. Im zweiten Teil behandelt Etienne Favey die Geoidberechnung aus Laseraltimetrie, den Vergleich der zwei Lösungen und sämtliche GPS Auswertungen. Vom Nivellement und den Pegeln sind streng orthometrische Höhen der Wasseroberfläche gefordert, um zusammen mit den ellipsoidischen Höhen aus der Laseraltimetrie die Geoidundulationen berechnen zu können. Dank den Pegelmessungen (Kap. 7) konnte die Seeoberfläche am Ufer überwacht und eine Referenzhöhe von ±1-2 cm für die Undulationsbestimmung mit dem Laser bestimmt werden. Aus der kinematischen Ausgleichung der Nivellementmessungen resultieren orthometrische Höhen mit einer durchschnittlichen Genauigkeit von wenigen Millimetern (Kap. 4). Die Qualität der Daten der beiden Landesvermessungsämter (Frankreich und Schweiz) wie auch der Messungen aus dem DVK96 hat sich in den Berechnungen hervorragend bestätigt. Als interessantes Nebenprodukt resultieren zudem Angaben zur lokalen rezenten Krustenbewegung. Das Astrogeodätische Geoid weist im Bereich des Lac Leman eine Genauigkeit von ±2 cm auf (Kap. 6). Der Vergleich mit dem neuen Schweizer Geoid, welches von Marti et al. (1996) berechnet wurde, zeigt innerhalb der Landesgrenzen keine signifikanten Differenzen. Durchsichtige Bojen, die einen GPS-Empfänger enthalten, dienen als redundante Stützung und Kontrolle der Lasermessungen (Kap. 11.3). Die Genauigkeit der Messungen bewegt sich im sel ben Rahmen 'wie jene der Laser-Seeoberflächenpunkte. Die GPS Trajektorie konnte mit einer inneren Genauigkeit von 1-2 cm berechnet werden. Aufgrund der Höhendifferenz zwischen Referenzstation und Flugzeug und der Basislinienlänge von bis zu 50 km können Troposphäreneffekte jedoch einen systematischen Einfluss in den Höhenwerten von bis zu 10 cm erzeugen. Winkel-Offsets aufgrund des Einbaus werden mittels vermittelnder Ausgleichung zusammen mit den Seehöhen geschätzt. Die Vergleiche in Kapitel 13.2 zeigen, dass die fluggestützte Geoidbestimmung mit Dezimetergenauigkeit durchaus realisierbar ist. Für die Bestimmung von Undulationsdifferenzen im Bereich des Lac Leman wurde eine Genauigkeit von ±2 cm erreicht.