Heft 1/2003

Kurzfassung
Eine neue verfeinerte Version des Österreichischen Geoids mit dem Arbeitstitel "Geoid 2000" wird während der Generalversammlung der IAG in Sapporo präsentiert. Die Berechnungen wurden in einer Zusammenarbeit des Bundesamtes für Eich- und Vermessungswesen mit dem Institut für Geodäsie der Technischen Universität Graz durchgeführt. Die unterschiedliche Topographie, die von den Alpen im Westen bis zu den großen Becken im Osten reicht, macht Österreich zu einem idealem Testgebiet für eine Geoidbestimmung. Dabei können die Anwendung und die Genauigkeit von Berechnungsmethoden einerseits und die Übereinstimmung verschiedenartiger Datensätze andererseits ideal untersucht werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt in den einleitenden Abschnitten die der Neuberechnung zugrunde liegenden Daten. Seit der letzten hochauflösenden Geoidberechnung 1987 wurden mehrere Datensätze stark verbessert sowie zusätzliche Daten erschlossen. So liegt nun ein umfassender Datensatz von Schwereanomalien vor. Für die Reduktion der Messgrößen wurde vom Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen ein neues hochauflösendes Höhenmodell (44 m x 49 m) bereitgestellt. Weiters wurde ein homogener Datensatz von GPS Punkten verwendet, bei dem besonderer Wert auf die Genauigkeit der Höhenkomponente gelegt wurde. Für alle GPS Punkte liegen hochgenaue orthometrische Höhen, die in das europäische UELN-95/98, version 13, eingebunden sind, vor. Für die Geoidberechnung kommt ein "Remove-Restore" Prozess zur Anwendung. Die Geoidhöhe wird mittels Kollokation aus Schwere- und Lotabweichungsdaten bestimmt. Um eine Aussage über die erreichbaren Genauigkeiten sowie die Möglichkeit der Kombination von Schwere und Lotabweichungen zu erhalten, wurden ein astrogeodätisches Geoid (nur Lotabweichungen), ein gravimetrisches Geoid (nur Schwereanomalien) und eine Kombinationslösung (Lotabweichungen und Schwereanomalien) bestimmt. Für die Kombinationslösung ist dabei eine eingehendere Untersuchung der Gewichte der Lotabweichungen im Verhältnis zu den Schwereanomalien notwendig. Die Genauigkeit der einzelnen Lösungen wurde durch den Vergleich der resultierenden Geoidhöhen mit Geoidhöhen, die aus orthometrischen Höhen und ellipsoidischen Höhen (GPS) abgeleitet wurden, überprüft. Dazu wurden 3D-Koordinaten mithilfe der Geoidhöhen und orthometrischen Höhen abgeleitetet und in das Referenzsystem der 3D-Koordinaten aus GPS (System ETRF89) transformiert. Die Restklaffen der Transformation sind ein Maß für die Genauigkeit der Berechnungen. Für alle Geoidlösungen (astrogeodätische, gravimetrische und kombinierte Lösung) können die Restklaffen in einen Trend und Abweichungen davon aufgespalten werden. Grundsätzlich zeigt sich eine gute Übereinstimmung von astrogeodätischer und gravimetrischer Lösung. Das beste Resultat zeigt die komibinierte Lösung. Die Abweichungen der Restklaffen vom Trend liegen dabei im Mittel bei +/-1.4 cm und bestätigen die hohe Genauigkeit der Lösung.

Abstract
A refined version of the Austrian geoid with the working title "GEOID 2000" will be released after the IAG General Assembly in Sapporo. The project was worked out in a cooperation of the Federal Office of Metrology and Surveying and the Technical University of Graz, Institute of Geodesy. The territory of Austria serves as an ideal test area for the different computational methods concerning usability and accessible precision as well as for the compatibility of the available datasets. An overview of the computation process as well as the key figures of the new geoid are discussed.

Kurzfassung
Ganz ähnlich wie das GPS-Verfahren ist auch die Radiointerferometrie auf langen Basislinien (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) in der Lage, troposphärische Laufzeitverzögerungen in Zenitrichtung sehr genau zu bestimmen. Diese beinhalten unter anderem Informationen über den Feuchtegehalt der Troposphäre an den beteiligten VLBI-Stationen. Die Ergebnisse können nicht nur für meteorologische Zwecke verwendet werden, sondern spielen auch in der Klimaforschung eine Rolle. Wieder einmal zeigt sich, dass sozusagen ein Nebenprodukt geodätischer Messungen von großem Interesse für Nachbardisziplinen der Geodäsie sein kann. Zwar ist die globale Verteilung von VLBI-Stationen nicht so hoch wie bei GPS und eine Auswertung in Echtzeit ist noch nicht möglich, aber dennoch sind die troposphärischen Laufzeitverzögerungen der VLBI auf Grund ihrer hohen Genauigkeit von großer Bedeutung für Vergleiche mit Ergebnissen von GPS oder anderen Techniken, wie z. B. Wasserdampfradiometern. Außerdem können für einige VLBI-Stationen konsistente Zeitserien der troposphärischen Parameter von beinahe 20 Jahren ermittelt werden, die für klimatologische Studien herangezogen werden können. Aus diesen Gründen wurde im April 2002 durch den IVS (International VLBI Service for Geodesy and Astrometry) das Pilot Project - Tropospheric Parameters eingerichtet, und das Institut für Geodäsie und Geophysik (IGG) der TU Wien wurde mit der Koordination des Pilotprojekts betraut. Mittlerweile nehmen sieben VLBI-Analysezentren teil und reichen regelmäßig ihre Schätzungen der troposphärischen Parameter (totale und feuchte Laufzeitverzögerung in Zenitrichtung, horizontale Gradienten) der IVS-R1 und IVS-R4 Experimente seit 1. Jänner 2002 ein. Die einzelnen Abgaben werden am IGG in einem zweistufigen Verfahren zu genauen und stabilen troposphärischen Parametern mit stündlicher Auflösung kombiniert. Diese Laufzeitverzögerungen in Zenitrichtung wurden mit den vom IGS (International GPS Service) ermittelten Werten verglichen. An Stationen mit VLBI- und GPS-Antennen treten konstante Differenzen zwischen den Laufzeitverzögerungen auf, obwohl beide Verfahren den gleichen troposphärischen Einflüssen unterliegen. Mögliche Gründe dafür werden diskutiert.

Abstract
In April 2002 the IVS (International VLBI Service for Geodesy and Astrometry) set up the Pilot Project - Tropospheric Parameters, and the Institute of Geodesy and Geophysics (IGG), Vienna, was asked to coordinate the project. Seven IVS Analysis Centers have joined the project until now and submitted their estimates of tropospheric parameters (wet and total zenith delays, horizontal gradients) for all IVS-R1 and IVS-R4 sessions since January 1st, 2002, on a regular basis. The individual submissions are combined by a two-step procedure to stable, robust and highly accurate tropospheric parameters with 1 h resolution. The zenith delays derived by VLBI (Very Long Baseline Interferometry) are compared with those provided by the International GPS Service (IGS). At collocated sites (VLBI and GPS antennas at the same station), almost constant biases are found between the GPS (Global Positioning System) and VLBI derived zenith delays, although the signals recorded by both techniques are subject to the same tropospheric delays. Possible reasons for these biases are discussed.

Kurzfassung
Erst in den letzten Jahren wurde erkannt, dass die troposphärischen Laufzeitverzögerungen, denen die Signale der VLBI (Very Long Baseline Interferometry) und GPS unterworfen sind, nicht nur Störgrößen bei der Bestimmung geodätischer Parameter (Stationskoordinaten, Erdorientierungsparameter, ...) sind, sondern auch wertvolle Informationen für Meteorologie und Klimatologie liefern können. Zum Beispiel lässt sich aus dem feuchten Anteil der Laufzeitverzögerung in Zenitrichtung der Wasserdampfgehalt über der Station mit hoher Genauigkeit bestimmen. Im Gegensatz zu GPS ist eine Auswertung der VLBI-Experimente in genäherter Echtzeit noch nicht möglich; andererseits aber überdecken die zur Verfügung stehenden konsistenten VLBI-Reihen troposphärischer Parameter einen erheblich längeren Zeitraum. Für manche Stationen existieren Zeitserien seit Beginn der 80er Jahre. Daraus können langzeitliche Trends bestimmt werden und somit auf eine Zu- oder Abnahme des Feuchtegehalts der Troposphäre geschlossen werden. An der Station Wettzell (Bayerischer Wald, Deutschland) wurde der Trend für die letzten 20 Jahre zu ~ +0.7 mm/Jahr bestimmt, was einer Zunahme des ausfällbaren Wassers von ~+0.1 mm/Jahr entspricht. Dies stimmt wiederum sehr gut mit der am Boden gemessenen durchschnittlichen Temperaturzunahme von +0.13 °C/Jahr an der Station Wettzell überein, da eine höhere Temperatur der Troposphäre auch eine erhöhte Speicherung von Wasserdampf erlaubt. Zusätzlich werden periodische Variationen in den Zeitserien mit Fourier- und Waveletanalysen ermittelt. Dabei zeigen sich neben den zu erwartenden saisonalen Schwankungen auch andere Perioden, die je nach Station unterschiedlich stark ausgeprägt sind. Schließlich werden die VLBI-Ergebnisse der Feuchte mit Daten des ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) verglichen, wobei eine sehr gute Übereinstimmung zu erkennen ist.

Abstract
As consistent VLBI observations at various stations over the whole globe have been carried out since 1984, it is possible to determine long time series not only of baseline vectors and Earth orientation parameters, but also of tropospheric parameters. Time series of wet zenith delays provide information about trends and periodic variations of the amount of water vapour in the troposphere. At Wettzell (Germany) there is a trend of ~+0.7 mm/year in the wet zenith delay which corresponds to ~+0.1 mm/year precipitable water vapour. Additionally, periodic variations in the time series are revealed by Fourier and wavelet analyses, and information about the precipitable water provided by the ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) is used to evaluate the VLBI estimates.

Kurzfassung
Aufbau, Beschaffenheit, geographische und zeitliche Veränderungen der Ionosphäre (grob gesagt der Bereich der Erdhülle zwischen 50 km und 1000 km) sind für Meteorologen und Klimaforscher ein wichtiger Untersuchungsgegenstand. Aber auch für die Geodäsie spielt die Ionosphäre eine immer bedeutendere Rolle. Einerseits werden Signale im Radiofrequenzbereich durch die Ionosphäre derart abgelenkt bzw. verzögert, daß z.B. hochgenaue GPS-Messungen nur durch Beobachtung auf zwei Frequenzen möglich sind und es trotzdem während der ungefähr alle 11 Jahre auftretenden Perioden starker Sonnenaktivität zu spürbaren Genauigkeits- und Qualitätseinbußen der GPS-Ergebnisse kommt. Andererseits ist es heutzutage möglich, aus global verteilten GPS-Messungen wie sie z.B. im Rahmen des International GPS Service (IGS) durchgeführt werden, Informationen über den Zustand und die kurz- und langfristigen Veränderungen der Ionosphäre zu gewinnen. Im vorliegenden Artikel wird erstmals gezeigt, daß dies auch mit dem Verfahren der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) möglich ist. Es sollen erste Ergebnisse präsentiert werden, die im Rahmen eines vom österreichischen Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) seit März 2003 unterstützten Forschungsprojekts erzielt wurden. Bei dem Verfahren der Radiointerferometrie auf langen Basislinien (VLBI) wird auf zwei unterschiedlichen Frequenzbändern (2.3 und 8.4 GHz) beobachtet, um die Laufzeitverzögerung zu bestimmen, die durch die Ionosphäre verursacht wird. Dadurch können Rückschlüsse auf den Gesamtelektronengehalt (TEC) entlang des Ausbreitungsweges der Welle gezogen werden. Allerdings lassen sich in einem einfachen Ansatz nur die Differenzen in der Beschaffenheit der Ionosphäre über den einzelnen Stationen bestimmen, und die Beobachtungen sind zusätzlich noch um einen durch instrumentelle Einflüsse hervorgerufenen konstanten Wert verfälscht. Da jedoch in unterschiedlichen Azimuten und Elevationen beobachtet wird, gelingt mittels spezieller Methoden durch eine Parameterschätzung nach der Methode der kleinsten Quadrate eine Trennung von den instrumentellen Einflüssen und somit eine Bestimmung der absoluten ionosphärischen Parameter. In ersten Analysen wurde der vertikale Gesamtelektronengehalt in Form von Fourieransätzen (bis Grad 4) geschätzt. Dabei wurde vereinfachend angenommen, daß alle Beobachtungen in Zenitrichtung durchgeführt wurden. Die innere Genauigkeit der VLBI-Ergebnisse wird zu +/- 5-7 TEC Units (TECU) geschätzt. Trotz der erwähnten Approximation stimmen die Ergebnisse auch mit denen von GPS innerhalb von +/- 10 TECU überein mit maximalen Abweichungen von 20 TECU. Ebenfalls erprobt wurde ein zweiter, an der TU Wien entwickelter Ansatz mit stückweise linearen Funktionen (VTM – Vienna TEC Model).

Abstract
In geodetic Very Long Baseline Interferometry (VLBI) the observations are performed at two distinct frequencies (2.3 and 8.4 GHz) in order to determine ionospheric delay corrections. This allows information to be obtained from the VLBI observables about the sum of electrons (total electron content - TEC) along the ray path through the ionosphere. Due to the fact that VLBI is a differential technique, only the differences in the behavior of the propagation media over the stations determine the values of the observed ionospheric delays. However, in a first simple approach, an instrumental delay offset per baseline shifts the TEC measurements by a constant value. This offset is independent of the azimuth and elevation of the observed radio source and allows separation of the ionospheric parameters for each station from the instrumental delay offsets per baseline in a least-squares adjustment. In first tests of this method Fourier coefficients up to the 4th order plus a constant value and a linear trend were estimated to represent the vertical TEC (VTEC). Slant TEC (STEC) values are converted into VTEC values by a mapping function. A disadvantage of this approach is the assumption that these values are assigned to the station coordinates but not to the geographical coordinates of the intersection point of the ray path and the infinitely thin ionospheric layer. The precision of the estimated values is about +/- 5 to 7 TEC units (TECU). The results obtained from VLBI agree with a standard deviation of +/- 10 TECU with other techniques like GPS, rarely exceeding 20 TECU. A second approach, developed at the TU Vienna, using piece-wise linear functions (VTM – Vienna TEC model) was also tested.

Kurzfassung
Für die Positionsbestimmung und Zeitübertragungsaufgaben mittels GPS benötigt der Nutzer Informationen über die Satellitenbahnen und -uhren. Die Analysis Centers (ACs) des IGS (International GPS Service) stellen die Bahnkoordinaten sowie die Abweichungen der GPS Satellitenuhren zu GPS-Zeit im sp3-Format zur Verfügung. Diese Files sind jeweils am folgenden Tag über einen freien ftp-Server erhältlich. Die Bahnen- und Uhren-Offsets sind das Ergebnis einer Parameterschätzung (vermittelnder Ausgleich nach der Methode der kleinsten Quadrate) auf Basis der Beobachtungsdaten des IGS-Stationsnetzes. Für Echtzeit- oder beinahe Echtzeit-Anwendungen ist es notwendig, die Satellitenbahnen und -uhren für einen begrenzten Zeitraum vorauszuberechen. Die ACs verwenden für diese Prädiktion der Uhren verschiedene mathematische Modelle, die sich sowohl im Grad des Basispolynoms als auch im Umfang der verwendeten Eingangsdaten beträchtlich unterscheiden. In einem ersten Schritt beurteilen wir mittels einer groben Abschätzung die Qualität dieser Uhren-Offsets. Als Vergleichsdaten werden die Rapid Lösungen des IGS verwendet. Später wird versucht, ein eigenes verbessertes Modell für die Uhren-Prädiktion zu entwickeln. Nach der Bestimmung der Parameter eines Basispolynoms 2. Grades und gegebenenfalls einer additiven Sinusschwingung gelingt es schließlich, die GPS Satellitenuhren für 12 Stunden mit einer Genauigkeit von besser als ±2 ns vorherzusagen, was einem radialen Distanzfehler von ca. 50 cm entspricht.

Abstract
The IGS (International GPS Service) Analysis Centers (ACs) provide GPS satellite clock offsets to GPS-Time (GPST) in the form of standard ephemeris in sp3-format or clock-RINEX files on a daily basis. These clock offsets, used mainly in GPS post-processing software along with consistent precise satellite ephemeris, are output to a least squares estimation process based on tracking data of the global IGS network. Besides, to serve real-time applications, ACs have to forecast orbits and clock behaviour over a limited time span. The clock prediction models in use differ considerable both in terms of degree of the underlying polynomial as well as in the amount of observation data which enters a priori to fit the polynomial coefficients. First, we investigate the quality of the submitted clock offsets with respect to (w.r.t.) the observed combined IGS Rapid solution. Second, based on the satellites’ clock-type specific behaviour, we try to set up a new model and to explore the stability and expected prediction errors of our approach.

Kurzfassung
In den vergangenen Jahren wurde in Österreich durch verschiedene Betreiber ein dichtes GPS-Permanentnetz mit einem Punktabstand zwischen 50 km und 120 km aufgebaut. Bisher war die Nutzung der Messdaten der GPS-Referenzstationen auf die geodätische Positionierung und diverse Navigationsaufgaben beschränkt. Die Brechung der GPS-Signale in der Troposphäre und der Ionosphäre wird dabei in der Datenauswertung üblicherweise als Störgröße behandelt und durch geeignete Algorithmen eliminiert oder zumindest reduziert. Der gesamte Feuchtegehalt der Atmosphäre ist in den untersten Troposphärenschichten (bis zu einer Höhe von 10 km) in Form von Wasserdampf gespeichert. Die Verteilung des Wasserdampfes ist wesentlich für das Wettergeschehen verantwortlich und somit auch für Wettervorhersagen von großer Bedeutung. Seit wenigen Jahren versucht man deshalb das GPS-Positionierungsverfahren zu invertieren und das hohe Genauigkeitspotential der Messgrößen zur Beobachtung der Atmosphäre heranzuziehen. Man nutzt die Kenntnis der Stationskoordinaten und der GPS-Bahndaten um die troposphärische Verzögerung zu berechnen. Weiters erlauben genaue Messungen von Druck und Temperatur an der Bodenstation den hydrostatischen Anteil vom Feuchtanteil zu trennen, woraus der IWV (Integrated Water Vapour) berechnet werden kann. Als Integral über den gesamten Messstrahl liefert das Verfahren keine vertikale Auflösung der IWV Werte, was als Nachteil gegenüber den üblichen Ballonsondenmessungen gelten mag. Demgegenüber stehen aber sowohl die hohe zeitliche (30 min bzw. 1 Stunde) als auch räumliche Auflösung (horizontal alle 50 km) der Schätzwerte. Unser Ziel ist es, aus den kontinuierlichen Messungen des österreichischen GPS-Permanentnetzes, welches zur Zeit aus beinahe 30 Stationen besteht, möglichst rasch nach Datenaufnahme meteorologische Parameter für numerische Wettervorhersagen abzuleiten. Dies verlangt einen schnellen Datenfluss, präzise Satellitenbahnen in beinahe Echtzeit (Internationales GPS Service - IGS) und eine Automatisierung der GPS-Auswertung mit Hilfe der Berner Software. In dieser Arbeit werden für zwei Monate (Februar und März 2002) ZPDs (Zenith Path Delays) berechnet und sowohl mit Abgaben des IGS, als auch mit Ergebnissen von Auswertezentren, die im Rahmen des COST-716 Projekts „Exploitation of Ground Based GPS for Climate and NWP" entstanden [2], verglichen. Da Meteorologen die Ergebnisse innerhalb von zwei Stunden benötigen, befassen wir uns mit der Verfügbarkeit, der Zuverlässigkeit und speziell mit der Genauigkeit der präzisen Satellitenbahnen. Es werden die Ergebnisse basierend auf den präzisen IGS ‚Final Orbits’ den mit Hilfe von prädizierten ‚Ultra-Rapid’ Bahnen (IGU) gewonnenen Resultaten gegenübergestellt. In verschiedenen Testszenarien werden in den IGU Bahnen gänzlich fehlende Satelliten oder Satelliten mit schlechter Bahnqualität durch die Broadcast-Information ersetzt.

Abstract
GPS has become an important tool both in navigation and in precise point positioning. One of the nuicance parameters limiting the accuracy of point determination is the water vapor content of the troposphere. On the other hand meteorologists are interested in the wet component of the troposphere as a valuable tool for Numerical Weather Prediction. Therefore GPS offers a low cost monitoring of water vapor with high temporal resolution. We make use of continuous measurements of the GPS/GLONASS reference station network in Austria, which currently consists of about 30 sites with distances ranging from 50 km to 120 km. We calculate the zenith wet delays for a period of 2 months (February and March 2002). Subsequently the results are compared to contributions of different processing centers of the COST-716 project Exploitation of Ground Based GPS for Climate and NWP [2] and with zenith path delay estimates provided by the IGS. As meteorologists need the water vapor within less than two hours, special attention is paid to the availability, reliability and especially to the quality of the satellite orbits used for the network calculations. For this reason we try to use rapid ephemeris instead of the IGS final orbits, whereby we perform a quality control of the rapid orbits. If one or more satellites show poor quality or if one satellite is missing at all we include the broadcast ephemeris information instead.

Kurzfassung
Viele Landanwendungen der Navigation, vor allem im städtischen bebauten Bereich und im alpinen Raum, leiden unter der schlechten Satellitensichtbarkeit von Global Navigation Satellite Systems (GNSS). Diese Schwierigkeiten können durch eine Integration von GNSS mit anderen, verschiedenen Systemen kompensiert werden. Die Idee der Integration beruht darauf, dass ein Sensor die Nachteile der anderen Sensoren kompensiert. Neben der Verwendung von autonomen Navigationstechniken wie Koppelnavigation (dead reckoning) oder Inertialnavigation sind terrestrische Radionavigationssysteme wie z.B. Loran-C eine gute Ergänzung zu GNSS. Die Integration von GNSS und Loran-C erhöht die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Positionslösungen signifikant. Dieser Bericht präsentiert die Entwicklung und Evaluierung einer neuen hybriden Empfängergeneration im Rahmen des von der EU fizierten Projektes GLORIA (GNSS and Loran-C in Road and Rail Applications). Die Innovation beruht auf einer Integration von Rohdaten. Dieser neuartige Zugang verbessert bestehende Anwendungsmöglichkeiten und öffnet Türen für neue Betätigungsfelder auch außerhalb der Landnavigation.

Abstract
For many navigation applications, e.g. in urban or mountainous areas, insufficient satellite visibility of the Global Navigation Satellite System (GNSS) is an issue. This problem can be reduced by integrating GNSS with other dissimilar systems, where the drawbacks of the individual systems compensate each other. An attractive option is the terrestrial radio navigation system Loran-C. Integrating GNSS and Loran-C improves the reliability and availability of the positioning information significantly. Within the GLORIA (GNSS and Loran-C in Road and Rail Applications) project, funded by the European Community (EC), the development and evaluation of a hybrid navigation receiver is demonstrated [1]. This innovative approach opens the door to new applications and to major improvements in existing application designs for land transport.

Kurzfassung
Die Einführung eines European Train Control and Rail Traffic Management System (ETCS/ERTMS) soll die Konkurrenzfähigkeit und Attraktivität des Schienenverkehrs verstärken. Das heißt, dass das neue System darauf abzielt, den innereuropäischen Personen und Güterverkehr zu erleichtern. Der Übergang von den derzeitigen nationalen Lösungen zu einem einheitlichen europäischen Ansatz erfolgt schrittweise, wobei verschiedene Ebenen der Implementierung unterschieden werden. In der vollen Ausbaustufe werden die streckenseitigen (track-side) Einrichtungen durch mobile Lösungen (on-board) in den Zugsgarnituren ersetzt. Eine jener Anwendungen, die davon betroffen sein wird, ist die Steuerung von automatischen Bahnübergängen. Die Vorteile, die sich aus der Implementierung des neuen Systems ergeben, liegen für diese Anwendung in der Kostenreduktion für den Eisenbahnbetreiber, in der Förderung des Verkehrsflusses und in der Reduktion von Fahrzeug-Schadstoffemissionen. Die Europäische Weltraumbehörde und die Europäische Kommission haben mehrere Projekte ins Leben gerufen, die das ETCS/ERTMS System noch einen Schritt weiter entwickeln, um die Unabhängigkeit von streckenseitigen Einrichtungen zu vergrößern. Dabei geht es um die Einführung des Global Navigation Satellite Systems (GNSS) in den Bereich des Eisenbahnwesens. Ein Projekt, das sich mit der Verbindung von GNSS mit der Steuerung von Eisenbahnübergängen beschäftigt, ist das "EGNOS Controlled Railway Equipment - ECORAIL".

Abstract
The European Train Control and Rail Traffic Management System (ETCS/ERTMS) shall strengthen the competitiveness and attractiveness of railway transportation. Additionally it intends to facilitate the inter-European passenger and freight traffic. The evolution from conventional systems to a standardised solution will be carried out by a stepwise approach. On the highest level, most of the track-side installations will be replaced by on-board equipment. One of the applications, which will benefit from this development, is the control of automatic level crossings. The key advantages of the new system for this application are cut-back costs for operators, increasing traffic flow, and reduction of emissions. The European Space Agency and the European Commission fund several projects which further develop the ETCS/ERTMS system. These projects investigate the feasibility and potential benefit of introducing the Global Navigation Satellite Systems (GNSS) into the railway domain. The project which deals with the combination of GNSS with automatic level crossing control is the "EGNOS Controlled Railway Equipment - ECORAIL".

Kurzfassung
Heutzutage werden zur Übertragung von Höhen hauptsächlich Digitalnivelliere verwendet. Bei Präzisionsanwendungen ist die Kenntnis über das Verhalten des verwendeten Nivelliersystems notwendig, um unverfälschte Höhenwerte zu erhalten. Um das Verhalten von Digitalnivellieren bestimmen und untersuchen zu können, wurde an der TU Graz ein Vertikalkomparator entwickelt. Die Methode der Systemkalibrierung wird angewendet, bei der im Kalibrierprozess das Nivellier und die Latte gemeinsam verwendet werden. In der Arbeit wird über die Entwicklung des Komparators und die Erfahrungen mit diesem berichtet. Die Messunsicherheit des Komparators beträgt ±3µm (bestimmt nach GUM mit k=2). Mit dieser hohen Genauigkeit eignet sich der Komparator für die Qualitätskontrolle von Digitalnivellieren, aber auch für die Routinekalibrierung, in der auch der Maßstab des Systems ableitbar ist.

Abstract
Today, digital levels are commonly used in precise levelling. Every level at the market has its specific error pattern, and knowledge about this is essential to obtain precise height readings. To identify and investigate the error pattern of digital levels, a vertical comparator was developed at the Graz University of Technology. System calibration is used to calibrate the level and the staff together. This paper reports about the design of and experiences with the vertical comparator. The standard uncertainty of this comparator is ±3µm (computed in accordance with GUM, k=2). The vertical comparator can be used for both, the quality control of digital levels and the routine system calibration which also yields the scale value of the system.

Kurzfassung
Bewegungen von Windkraftwerken außerhalb und während des Betriebes sind bisher noch wenig erforscht. Außerdem gibt es noch kaum Erfahrung für die Lebensdauer der Stahltürme. In Zusammenarbeit mit einem Energieunternehmen sind daher umfangreiche Messungen durchgeführt worden um hier zu neuen Forschungsergebnissen zu kommen. Die Bauwerks-bewegungen an hohen schlanken Windgeneratortürmen werden durch eine Kombination von Beschleunigungssensoren und der Positionsbestimmung mittels Satellitenverfahren (RTK-GPS) kontinuierlich und automatisiert erfasst. Bei der Erfassung von Vibrationsspektren einer Windkraftanlage sind streng genommen verschiedene Betriebsphasen zu unterscheiden. Die Phase 1 ist gekennzeichnet durch den Stillstand der Rotorblätter, d.h., die Anlage ist abgeschaltet. In dieser Phase können vor allem die durch äußere Einflüsse (Sonne, Wind) hervorgerufenen Turmbewegungen, unabhängig von Anregungen durch die drehenden Rotorblätter, studiert werden. Es sind kurzperiodische Schwingungen auf Grund von Windeinflüssen und langperiodische Verformungen, die durch thermische Einflüsse (Stand der Sonne) hervorgerufen werden, zu unterscheiden. Von besonderem Interesse sind die Turmbewegungen während des Hochlaufes (Bremsens) des Rotors, welche als Phase 2 bezeichnet wird. Sie gilt als besonders kritisch, weil unter anderem dabei die sogente Eigenfrequenz des Turmes durchlaufen wird. Ein zusätzlicher Effekt kann eintreten, wenn vor dem Hochlaufen des Rotors oder während des Betriebes (Phase 3) die Gondel in eine neue Windrichtung nachgestellt werden muss. Dabei werden ja immerhin 63 Tonnen bewegt. Die Phase 3 betrifft den Arbeitsbetrieb. Durch die drehenden Rotorblätter ist eine Vielzahl von Vibrationen nachweisbar. Diese meist hochfrequenteren Schwingungen überlagern sich der Eigenschwingung des Turmes. Dank einer PC-Messelektronik, welche den Messablauf, die gesamte Signalkonditionierung und ein umfangreiches Auswerteprogramm bereitstellt, werden die Daten auf einem Laptop bearbeitet und ausgewertet.

Abstract
To date, the movements of wind turbines during operational or idle periods have hardly been investigated at all. There is also little knowledge of the service lifespan of steel towers. Therefore extensive measurements were made, in cooperation with a power company, to arrive at new research results. The vibrational spectrum of high slim windmill towers were continuously and automatically recorded by a combination of accelerometer systems and point-positioning by satellite (RTK-GPS). Of particular interest were the movements of the tower during the rotor startup and braking phases and during full operation. An electronic measuring system, based on a PC, managed the signal conditioning, the measuring sequences and the evaluation.

Kurzfassung
In diesem Beitrag wird dargestellt, wie geotechnisches Wissen für die Analyse geodätisch hergeleiteter Deformationen genutzt werden kann. Der Beitrag behandelt eine wichtige Thematik der Neuen Österreichischen Tunnelbaumethode. Die Deformationsanalyse stützt sich auf heuristische Regeln, welche in ein Wissensbasiertes System implementiert wurden.

Abstract
The paper presents how geotechnical knowledge can be used for the analysis of geodetic deformation data. With this contribution the application field of NATM-tunnelling (New Austrian Tunnelling Method) is addressed. The deformation analysis is based on heuristic rules which are implemented in a knowledge-based system.

Kurzfassung
Meist können Hangrutschungsgebiete in einzelne Bereiche mit verschiedenen Bewegungsrichtungen und –geschwindigkeiten eingeteilt werden. Wenn mit Hilfe geodätischer Überwachungsmessungen diese einzelnen Teilblöcke des Rutschhanges ermittelt werden, kann über diese Blockgrenzen hinweg mit lokal messenden geotechnischen Sensoren permanent und hochgenau die Relativbewegung der Blöcke zueider registriert werden. Daraus können wichtige Informationen über das zukünftige Bewegungsverhalten des gesamten Bereiches gewonnen werden. Ein Teilbereich dieser Aufgabenstellung ist die Detektion der Grenzen zwischen den einzelnen Blöcken des Rutschhanges. Die Idee ist, dass geodätisch überwachte Punkte, die gemeinsam auf einem dieser Teilbereiche liegen, ähnliche Bewegungen ausführen. Mittels einer überbestimmten Affintransformation werden aus den Verschiebungsvektoren sowohl Starrkörperbewegungen (Translation und Rotation) als auch die Verzerrungen der verschiedenen möglichen Teilbereiche ermittelt. Anhand von Kenngrößen der Transformationen (z.B. Residuen, Strainparameter) können in einem Fuzzy System die einzelnen Teilblöcke des Rutschhanges bestimmt werden. Anhand eines Beispiels werden die Komponenten des Fuzzy Systems vorgestellt.

Abstract
In many cases landslide areas can be divided into several blocks, which are moving with different velocities in different directions. So, in case we are able to detect block boundaries, landslide monitoring can be performed more efficiently. The information about the relative movement of these blocks is a very important indicator for future movement behavior, if monitored very precisely at the block boundaries with continuously measuring geotechnical sensors. To detect the boundaries of the blocks the following algorithm is used: the displacement vectors of the observed points (out of a geodetic deformation analysis) will be analysed by an affine coordinate transformation. The assignment of the observed points to the different blocks is done by an iterative algorithm; the thresholds for the several steps of the algorithm are calculated by a fuzzy system. The input parameters for this fuzzy system are e.g. the residuals of the transformations and strain parameters calculated from these transformation steps. Finally, an example for application of this fuzzy system will be given.

Kurzfassung
In der Vergangenheit hat es bereits viele Projekte gegeben, Hangrutschungen zu beobachten. In den meisten Fällen war dies jedoch mit dem Nachteil verknüpft, dass nur eine Disziplin beteiligt war, wie die Geodäsie mit GPS oder die Geologie. Es wurde daher ein internationales Projekt organisiert. Die Teilnehmer des Projektes, welches von der Europäischen Union fiziert wird, sind überzeugt, dass eine multidisziplinäre Integration verschiedener Methoden den größten Fortschritt für das Katastrophenmanagement bringt. Ziel des Projektes ist, Methoden zu entwickeln, die es erlauben: 1. regional Rutschungsgebiete zu detektieren 2. kritische Gebiete kontinuierlich mit hoher Genauigkeit zu beobachten 3. Echtzeitinformationen für das Abschätzen von Risiken zu gewinnen.

Abstract
In the past there has already been done a wide range of research work on landslides. Most of this research, however, had a bias towards one discipline, like GPS or geology. Therefore an international and interdisciplinary project was started. The proponents of the project, sponsored by the European Union, believe that a multidisciplinary integration of different methods has the greates potential for substantial progress in natural hazards management. The goal of the project is the development of methods that allow: 1. to detect potential landslides 2. an efficient and continuous observation of critical areas 3. the devivation of real time information about actual risks.