Hochgenaue Satellitennavigation ist das wichtigste Beobachtungsverfahren der Geodäsie und Vermessung. Die Bereitstellung von Beobachtungen und abgeleiteten Produkten für die Satellitennavigationssysteme GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou und QZSS ist unsere Hauptaufgabe.

Um die Satellitennavigation in Anwendungen wie der Vermessung oder Frühwarnsystemen für Erdbeben oder Tsunamis einsetzen zu können, müssen die Lösungen nicht nur hochgenau, zuverlässig und unterbrechungsfrei sein, sondern auch mit einer Verzögerung von nur wenigen Sekunden zur Verfügung stehen. Dafür stellen wir GNSS-Beobachtungen und Produkte für verschiedene Satellitenkonstellationen in Echtzeit zur Verfügung.

Der hoch-genaue Internationale Terrestrische Referenzrahmen (ITRF) ist die Grundlage der metrischen Quantifizierung mit Bezug zur Erdoberfläche und daher für viele Anwendungen praktischer und theoretischer Art unersetzlich, darunter die Bestimmung der Höhe des Meeresspiegels und deren Veränderung. Unsere Forschung beinhaltet neue Methoden und innovative Ansätze für die best-mögliche multi-Technikkombination zur Realisierung konsistenter Referenzrahmen: TRF, CRF (himmelsfester Referenzrahmen), und EOP (Erdorientierungsparameter).

Die in 2023 neu eingerichtete Arbeitsgruppe bearbeitet im Projekt Astrogeodäsie drei verschiedene Forschungsbereiche: Radioastronomie, Astrometrie und Geodäsie. Das Projekt hat das Ziel, die Genauigkeit und Leistungsfähigkeit der für die Geodäsie verwendeten VLBI-Technik (Very Long Baseline Interferometry) zu verbessern, um Himmelsobjekte wie aktive galaktische Kerne (AGNs) zu beobachten. Das geodätische VLBI-System der neuen Generation mit der Bezeichnung VLBI Global Observing System (VGOS) besteht aus einem globalen Netzwerk von Radioteleskopen mit dem Ziel, hochpräzise Messungen von Antennenpositionen und -geschwindigkeiten sowie von Erdorientierungsparametern durchzuführen.

Die Beobachtungen geodätischer GNSS-Bodenstationen können zur Messung des Wasserdampfgehaltes über den Stationen genutzt werden. Am GFZ werden derartige Messungen operationell ausgewertet und die Auswerteergebnisse zur Verbesserung von regionalen und globalen Wettervorhersagen und für Klimastudien genutzt. In den letzten zwei Jahrzehnten haben sich bodengestützte GNSS-Verfahren zur Atmosphärensondierung (GNSS-Meteorologie) rasant entwickelt und zählen heute zu den Standardmethoden in der Atmosphärenfernerkundung.

GNSS-Radiookkultationsmessungen an Bord von niedrigfliegenden Satelliten können genutzt werden, um global verteilte vertikale Profile atmosphärischer Parameter, wie Temperatur, Wasserdampf oder Elektronendichte abzuleiten. Diese Technik wird derzeit am GFZ operationell mit den Satelliten GRACE, TerraSAR-X und TanDEM-X eingesetzt. Die Ergebnisse werden für die Verbesserung globaler Wettervorhersagen und für Klimastudien genutzt.

GNSS-Signale werden von Wasser-, Eis- und Landoberflächen reflektiert. Damit können geophysikalische Parameter der reflektierenden Oberflächen, wie altimetrische Höhe, Rauhigkeit, Bodenfeuchte oder Schneehöhen abgeleitet werden. Diese neue und sehr innovative Fernerkundungsmethode wird am GFZ vielfältig angewendet und weiterentwickelt. Dazu werden Experimente mit GNSS-Empfängern auf der Erdoberfläche sowie auf Flugzeugen, Luftschiffen und Satelliten durchgeführt.