Und er bewegt sich doch…

Fundamentalpunkt bei der Sternwarte Zimmerwald

… der Fundamentalpunkt Zimmerwald, die Referenz des neuen Bezugsrahmens LV95/LHN95. Doch kein Grund zur Aufregung, denn es sind ja "nur" die 9 Meter hohen Antennenmasten ZIMM (GPS) und ZIM2 (GNSS) und nicht der Bodenpunkt, der sich bewegt. Idealerweise steht die GPS-/GNSS-Antenne natürlich exakt senkrecht über dem Bodenpunkt. Das tut sie jedoch aus mehreren Gründen eben nicht immer und das wiederum hat Auswirkungen auf unsere GNSS-Messungen. Ein Grund ist die zeitlich bedingte Verschiebung z.B. durch Sonneneinstrahlung, was eine einseitige Masterwärmung verursacht. Die Koordinatendifferenzen können immerhin Werte von bis 1 cm in der Lage und 3 mm in der Höhe bezüglich der Soll-Position annehmen. Das wissen zwar die Ingenieure von swisstopo schon lange, jedoch ihre bisherigen Bestimmungen mit Hilfe von Lotungsmessungen konnten nur manuell durchgeführt werden und das mit verhältnismässig viel Aufwand.

Auf Anfrage der swisstopo installierte das IVGI Teile seines Monitoring-System GeoMoS von Leica Geosystems AG in Zimmerwald um folgende Fragestellungen zu beantworten: Wie verlaufen

die Bewegungen der GPS/GNSS-Antenne gegenüber dem Bodenpunkt innerhalb von 24 Stunden und dies bei mehr oder weniger starker Sonneneinstrahlung? Wie gross sind die maximalen Ausschläge bei den grössten vorkommenden Temperaturdifferenzen? Wie gross sind die jahreszeitlichen Bewegungen? Wie verläuft der Torsions-Prozess? Wie verhält sich der Masten bei Sturmwinden? Vor Ort besteht die Installation im Wesentlichen aus der Kommunikationsbox (ComBox20) und einem Präzisions-Tachymeter (TM30). Die Vorteile liegen auf der Hand; kontinuierliche Messungen über 24 Stunden, automatischer Datenfluss, Resultate in Echtzeit, hohe Genauigkeit, Flexibilität in der Steuerung u.a.m. Zudem fanden während der Beobachtungszeit mit dem Monitoring-System zwischen dem 12.06 bis 28.06.2013 in unmittelbarer Nähe (rund 50 m entfernt) während ein paar Tagen Erdwärmebohrungen statt, deren allfälliger Einfluss auf die GPS/GNSS-Masten nun genauer untersucht werden kann. Die bisherigen Resultate bestätigen die oben genannten Verschiebungen an den heissen Junitagen mit über 30°C in diesem Jahr.

Weitere Datenanalysen werden nun im Rahmen einer bevorstehenden Bachelor-Thesis (Examinator: Prof. Dr. Beat Fischer, Kandidat: Philipp Hefti) durchgeführt. Dabei sollen u.a. die vorhandenen Datensätze auf der Grundlage der Theorie zur Zeitreihenanalyse wissenschaftlich fundiert untersucht werden. Dabei wird eine vom IVGI selbstentwickelte Software auf der Basis von MATLAB® verwendet. Eine typische Aufgabe im Bereich der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung. Wir bleiben in Bewegung…