GGRF Abbildung von Helene Wolf

Verteilung der Stationen im globalen geodätischen Referenzrahmen.

Text Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Johannes Böhm

Globale geodätische Referenzrahmen ...

... für eine nachhaltige Entwicklung


Wie beschreiben wir, wo wir uns befinden? Wie können wir feststellen, dass der mittlere Meeresspiegelanstieg knapp vier Millimeter pro Jahr beträgt? Das sind nur zwei Beispiele, bei denen globale geodätische Referenzrahmen eine entscheidende Rolle spielen, aber oft im Verborgenen bleiben.

Was sind globale geodätische Referenzrahmen? Wir denken uns ein rechtwinkeliges Koordinatensystem, das in einer wohldefinierten Weise mit der Erde verbunden ist: Der Nullpunkt des Koordinatensystems sei im Massenschwerpunkt der Erde gelagert, die z-Achse gehe durch die mittlere Erdrotationsachse, die x-Achse liege im Äquator auf der Länge von Greenwich und die y-Achse vervollständige das rechtwinkelige Koordinatensystem. So weit, so gut, aber wie machen wir das System angreifbar, also verfügbar? Die Realisierung erfolgt, indem wir Tausende, global verteilte geodätische Beobachtungsstationen haben, welche Koordinaten (x, y, z) zugewiesen bekommen. Dabei soll ergänzt werden, dass die Stationen nicht nur Positionen, sondern aufgrund der Plattentektonik auch Geschwindigkeiten in der Größenordnung von ein paar Zentimetern pro Jahr haben. Weitere Punktbestimmungen erfolgen dann in Bezug auf diese schon bekannten Punkte, aber auch Satellitenbahnen werden mittels Messungen von diesen Stationen bestimmt.
Geodätische Referenzrahmen sind fundamental für alle Aspekte in Verbindung zur Position. Zusätzlich zur klassischen Vermessung und den Navigationsaufgaben sind sie von entscheidender Bedeutung für das Bauwesen, die Landwirtschaft, intelligente Transportsysteme, Katastrophenhilfe, Umweltstudien und wissenschaftliche Untersuchungen, um nur ein paar Beispiele zu nennen. Die Referenzrahmen ermöglichen jedenfalls eine genaue und verlässliche Einordnung von räumlichen Datensätzen, was eine grundlegende Voraussetzung für eine nachhaltige Entwicklung ist, etwa bei der Planung und Administration von Landnutzungen, dem Bauwesen oder der Gefährdungseinschätzung.

Geodätische Referenzrahmen sind fundamental für alle Aspekte in Verbindung zur Position.

Aus diesem Grund hat die Generalversammlung der Vereinten Nationen im Februar 2015 die Resolution 69/266 „A Global Geodetic Reference Frame for Sustainable Development“ angenommen, um auf die Bedeutung der globalen geodätischen Referenzrahmen hinzuweisen. Gleichzeitig wird kritisch angemerkt, dass auch die Referenzrahmen selbst ständig und nachhaltig gepflegt und weiterentwickelt werden müssen, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden. Nicht zuletzt deswegen und weil die internationale Zusammenarbeit essenziell ist, wurde im März 2023 am United Nations Campus in Bonn das Geodetic Centre of Excellence (UN-GGCE) eröffnet.
An der TU Wien beschäftigen wir uns mit der Auswertung von geodätischen Weltraumverfahren. Bei der Very Long Baseline Interferometrie (VLBI) beobachten wir mit global verteilten Radioteleskopen die Strahlung von extragalaktischen Radioquellen, zumeist Quasaren, in Entfernungen von einigen Milliarden Lichtjahren. Aus den Unterschieden in den Ankunftszeiten können wir dann die Koordinaten der Teleskope bestimmen.
Eine ganz besondere Rolle bei der Realisierung des Referenzrahmens spielen auch die Globalen Satellitennavigationssysteme (GNSS), wie das amerikanische GPS oder das europäische Galileo. Diese Systeme haben bei Verfügbarmachung des Referenzrahmens eine ganz entscheidende Aufgabe. Sobald die Bahnen der GNSS-Satelliten im globalen geodätischen Referenzrahmen gegeben sind, kann mittels GNSS-Empfänger direkt in diesem System positioniert werden.
Der/die eine oder andere Leser/in wird bei der nächsten Verwendung von Google Maps oder Satellitennavigationssystemen sicherlich an die Bedeutung der globalen geodätischen Referenzrahmen erinnert werden.


Johannes Böhm ist Professor für Höhere Geodäsie an der TU Wien. Neben der Realisierung von globalen Referenzrahmen gilt sein Interesse den geodätischen Weltraumverfahren sowie der Beobachtung der Erdrotation. Seit 2021 ist Johannes Böhm Teil des Leitungsteams von TUForMath, einem Outreach-Projekt der TU Wien.

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