Dynamische Netzausgleichung – zeitvariante Koordinaten für GNSS-Referenzstationen

Florian Schäfer, Wolfgang Niemeier, Jürgen Rüffer, Michael Schulz, Volker Spreckels, Dieter Tengen

Die geometrische Überwachung der Tagesoberfläche in den vom untertägigen Steinkohlenbergbau beeinflussten Gebieten ist eine Aufgabe der RAG Aktiengesellschaft (­RAG). Dabei kommen verschiedene Sensoren und Verfahren, wie Nivellement, GNSS, Aerophotogrammetrie und InSAR zum Einsatz. Diese Messverfahren benötigen einen stabilen Referenzrahmen, um auf Basis von Folgemessungen auf Bodenbewegungen schließen zu können. Dabei besteht das grundsätzliche Problem, dass sich die Geometrie der Tagesoberfläche weiterhin großräumig verändert und auch vermeintlich stabile Referenzpunkte Bewegungen unterworfen sind. Unter diesen Gesichtspunkten wurde 2019 ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt durch die RAG gestartet, welches sich mit dem Aufbau und der Einrichtung eines hochgenauen GNSS-Monitoringnetzes für die Bereiche des Grubenwasseranstiegs und des Altbergbaus beschäftigt. Ein Schwerpunkt des Projekts war und ist die Realisierung und Aufrechterhaltung eines konsistenten, stabilen Referenzrahmens. Um die Gruppe der stabilen Referenzpunkte über die Jahre nicht stetig aufgrund der Bodenbewegungen zu reduzieren, wurde ein methodischer Ansatz entwickelt, der Bewegungsmuster für instabile Referenzstationen ableitet und diese somit weiterhin für den Referenzrahmen nutzbar macht. Eine Erprobung dieser Konzepte erfolgte mit Realdaten von SAPOS- und RAG-Stationen in Nordrhein-Westfalen für einen Zeitraum von ca. drei Jahren. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Einführung von zeitlich veränderlichen (­zeitvarianten) Koordinaten für die GNSS-Stationen. Diese Methode ersetzt das seit Jahrzehnten im Vermessungs- und Markscheide­wesen gebräuchliche Konzept von festen (­zeitinvarianten) Koordinatenwerten für Referenzpunkte, welche üblicherweise für einige Jahre oder sogar Jahrzehnte festgeschrieben werden. Die Beschreibung der zeitvarianten Koordinaten erfolgt durch Bewegungsfunktionen, die aus einer mehrstufigen Analyse langjähriger GNSS-Zeitreihen abgeleitet werden. Die im Rahmen des FuE-Projekts durch die GEOTEC GmbH entwickelten Methoden wurden in das aktive GNSS-Monitoring eingebunden, welches mithilfe des GLOMON-Portals der ALLSAT GmbH bereits seit 2017 erfolgt.

Schlüsselwörter: Monitoring, GNSS, Bodenbewegungen, Referenzpunkte, Monitoring, GNSS, ground movement, reference points
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