Heft 1/2012

Kurzfassung
Die Bodenfeuchtigkeit – das gespeicherte Wasser in der Wurzelzone – ist ein entscheidender Parameter für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten. Die Ableitung der Bodenfeuchtigkeit aus Mikrowellendaten ist seit den 1970er Jahren ein wichtiger Forschungsbereich innerhalb der Fernerkundung, aber erst in den letzten Jahren hat es bedeutende Fortschritte hin zu operationellen Anwendungen gegeben. Dies wurde ermöglicht durch Entwicklungen im Bereich der Auswertungsalgorithmen und der Sensortechnologie. In diesem Vortrag werden die technischen Eigenschaften der ersten beiden Satelliten, die speziell für den Zweck der Messung der Bodenfeuchtigkeit entwickelt wurden, vorgestellt und mit denen operationeller Mikrowellensensoren verglichen. Beide Satelliten arbeiten bei einer etwas längeren Wellenlänge (21 cm) als bei vergleichbaren operationellen Mikrowellensensoren verwendet wird. Die ersten umfangreichen Validierungsstudien zeigen, dass der erste der beiden neuen Satelliten gute Ergebnisse liefert, aber noch nicht den erwarteten Qualitätssprung im Vergleich zu den bestehenden Sensoren gebracht hat. Erst durch weitere Forschungsarbeiten, und vor allem durch den Start des zweiten neuartigen Satelliten, wird die Frage zu beantworten sein, ob die Genauigkeit der Bodenfeuchtigkeitsmessungen durch den Einsatz langwelliger, und somit auch kostspieliger, Mikrowellensensoren signifikant verbessert werden kann.

Abstract
Soil moisture – the water content of the soil with the reach of the plant roots – is an important parameter in a number of application areas. The retrieval of soil moisture from microwave remote sensing measurements has hence been an important topic in the field of remote sensing since the 1970s. But only within in the last decade significant progress towards the establishment of operational services has been made. This progress became possible thanks to the development of innovative sensor technologies, and because of improvements in the retrieval algorithms. In this paper the two first satellites, which were designed solely for the purpose of soil moisture retrieval over land, are presented. Both satellites use a longer wavelength (21 cm) compared to comparable operational microwave sensors. The first few comprehensive validation studies show that the first of the two dedicated soil moisture satellites delivers good results. However, it has not yet surpassed the quality of soil moisture data retrieved from operational sensors. Further research is therefore necessary to determine of how much better the new satellites perform compared to the operational systems.

Kurzfassung
Die ESA-Schwerefeldmission GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) vermisst seit Oktober 2009 das globale Schwerefeld der Erde. Die wissenschaftliche Datenauswertung und Schwerefeldmodellierung wird im Rahmen des ESA-Projektes „GOCE High-Level Processing Facility (HPF)“ durchgeführt. Die bislang veröffentlichten drei GOCE-Schwerefeldmodelle, die auf ca. 2/6/12 Monaten GOCE-Daten beruhen und unter Anwendung der „time-wise“-Methode berechnet wurden, zeigen kontinuierlich verbesserte Genauigkeiten. Die dritte Version erreicht globale Genauigkeiten von ca. 4.5 cm in Geoidhöhe und ca. 1.35 mGal hinsichtlich Schwereanomalien bei einer räumlichen Auflösung von 100 km räumlicher Wellenlänge. Eine weitere Verbesserung ist durch einen gesicherten Missionsbetrieb bis Dezember 2012 gewährleistet. Neben diesen ausschließlich auf GOCE-Daten basierenden Modellen führt eine im Rahmen der GOCO-Initiative durchgeführte konsistente Kombination mit komplementärer Schwerefeldinformation zu weiteren Verbesserungen sowohl im langwelligen Bereich (durch GRACE und SLR) als auch in hohen Frequenzen durch terrestrische Schwerefeldinformation und Daten der Satellitenaltimetrie über den Ozeanen. Viele Anwendungen im Bereich der Geodäsie, Ozeanographie und Geophysik profitieren schon jetzt von dem sich durch die neuen GOCE-Modelle ergebenden Erkenntnisgewinn. Am Beispiel der Ableitung globaler Transportprozesse in den Ozeanen durch Kombination von Satellitenaltimetrie und Schwerefeld kann demonstriert werden, dass GOCE signifikant zu einem besseren Verständnis von Prozessen im System Erde beitragen kann.

Abstract
Since October 2009 ESA’s dedicated satellite gravity mission GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) observes the global gravity field of the Earth. The scientific data processing and gravity field modelling is performed in the frame of the ESA project „GOCE High-Level Processing Facility (HPF)“. Up to now, three releases of GOCE gravity field models, which are based on approximately 2/6/12 months of GOCE data, have been processed applying the time-wise method. The third release achieves global geoid height accuracies of 4.5 cm and gravity anomaly accuracies of 1.35 mGal at a spatial wavelength of 100 km. Further improvement is expected, because the operation of the GOCE mission has been extended to at least December 2012. In addition to these pure GOCE-only models, in the frame of the GOCO initiative consistent combined gravity field models are processed by including GRACE and SLR data (improving the long wavelengths), as well as terrestrial gravity information and satellite altimetry (improving the high-frequency component). Numerous fields of applications in geodesy, oceanography and geophysics can benefit already now from the new GOCE models. As an example, the derivation of global ocean transport processes from a combination of satellite altimetry and global gravity information demonstrates that GOCE can contribute significantly to an improved understanding of processes in system Earth.

Kurzfassung
In den letzten 10 Jahren hat sich die terrestrische Mikrowelleninterferometrie zu einem wichtigen Instrument bei der Beobachtung von Massenbewegungen und Bauwerken entwickelt. Das Messverfahren ermöglicht sowohl das wiederholte Erfassen von langfristigen Deformationen flächenhafter Objekte (2D), als auch die Bestimmung von hochfrequenten Bewegungen eines Profils (1D). Dieser Vortrag stellt die technischen und physikalischen Grundlagen des Mess- und Auswerteverfahrens dar und zeigt drei Anwendungsbeispiele. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technik sind vielfältig und reichen von der Bestimmung von modalen Parametern (Eigenfrequenz, Eigenform, Dämpfung) von Bauwerken wie Brücken und Türmen bis hin zu Monitoring von Bewegungen im Bergbau, an Hangrutschungen, Gletschern, Vulkanen und Staudämmen. Die wesentlichen Vorteile der Technik gegenüber herkömmlichen Verfahren sind das berührungslose Messen (d.h. kein Zugang zum Objekt ist erforderlich), sowie die Unabhängigkeit von Tageslicht und Wetterverhältnissen.

Abstract
Terrestrial microwave interferometry has become an important instrument for displacement monitoring in the past ten years. Here, the principles of the microwave interferometer IBIS (Image by Interferometric Survey) are presented, as well as its advantages and disadvantages compared to common monitoring techniques. IBIS can be operated in two modes: IBIS-S is a microwave interferometer capable of high frequency displacement monitoring of buildings and structures (up to 200 Hz); IBIS-L is a ground-based SAR for long-term displacement monitoring of buildings and natural phenomena as landslides, glaciers, etc. Exemplary three applications are presented, to show the achievable accuracies and resolution, as well as the variety of possible applications of this technology.

Kurzfassung
Das amerikanische GPS funktioniert seit dem Jahr 1995 ohne Unterbrechung, das russische GLONASS folgte 1996, war allerdings über viele Jahre nicht voll verfügbar, das chinesische COMPASS wird mit unglaublicher Geschwindigkeit aufgebaut, diese und alle weiteren Systeme und deren Erweiterungen werden mit dem Begriff GNSS (Global Navigation Satellite Systems) erfasst. Brauchen wir trotzdem Galileo, obwohl andere Systeme verfügbar sind? Nach den beiden Testsatelliten GIOVE A und B mit Startdatum in den Jahren 2005 und 2008 wurden am 21. Oktober 2011 vom Raumfahrtgelände Kourou in Französisch-Guayana die beiden ersten Galileo-Satelliten von einer russischen Trägerrakete in ihre Umlaufbahnen gebracht. Im Sommer 2012 sollen die beiden nächsten Satelliten folgen. Im Jahr 2015 sollen 18 von insgesamt 30 Satelliten verfügbar sein. Es dauert also noch eine Weile, bis Galileo immer und überall zur Verfügung stehen wird. Läuft die Zeit davon? Der gegenwärtige Stand von GNSS sowie die zukünftigen Entwicklungen sollen einerseits einen Überblick geben und schließlich auch die Frage beantworten, ob wir Galileo brauchen, ob Galileo sinnvoll ist.

Abstract
Since 1995, the US GPS has been working continuously. In 1996, the Russian GLONASS reached the same status; however, due to the lack of satellites, the system was not fully available for many years. Currently, the Chinese COMPASS is being developed rapidly. These and additional systems together with respective augmentations are covered by the term GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Under those circumstances, is there any need for Galileo despite the (free) availability of the other systems? After the two successful launches of the two testing satellites GIOVE A and B in 2005 and 2008, a milestone as seen from the European perspective occurred on 21. October 2011: the first two Galileo satellites were successfully launched from the European Space Center Kourou in French-Guiana onboard a Russian Soyuz launch vehicle. In this summer, two more satellites are scheduled. In 2015, 18 out of the total of 30 satellites ought to be available. In other terms, there will flow some water in the river before Galileo will become a global system being available anywhere and at any time. Is this sufficient to compete with the other systems? The current status of GNSS and future developments are described to answer the questions for the need of Galileo and its usefulness.

Kurzfassung
Seit Jahren sind Laserscanner in der Landvermessung etabliert. Um sie auch für die Geländeerfassung und -überwachung im alpinen Raum effizient einsetzen zu können, sind vor allem hohe Reichweiten und Messraten erforderlich. Mit dem neu entwickelten terrestrischen Laserscanner RIEGL VZ-4000 steht nun erstmalig ein Messgerät zur Verfügung, das diese Kriterien erfüllt und dabei auch noch einen augensicheren Laser nutzt. Der Scanner weist eine Reichweite von vier Kilometer und eine Messrate von bis zu 147.000 Messungen pro Sekunde auf. Die Integration von GPS-Empfänger, Kompass und Neigungssensoren ermöglicht die Registrierung der Scandaten ohne den Einsatz künstlicher Zielmarken, was Planung und Durchführung von Feldeinsätzen signifikant erleichtert. Das Einfärben der erzeugten Punktwolke erfolgt mittels der eingebauten kalibrierten Kamera. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der zugrundeliegenden Messtechnik, wie der Digitalisierung der Echosignale und dem dadurch ermöglichten „Online Waveform Processing“. Dieses Verfahren bietet dem Anwender neben einer höheren Genauigkeit auch die Möglichkeit der Mehrzielfähigkeit, was die Durchdringung von Vegetation erlaubt. Weiters wird neben der kalibrierten Amplitude mit dem Reflexionsgrad eine entfernungsabhängige Eigenschaft der Zielobjekte bestimmt. Wir diskutieren das Potential von digitalisierenden Laserscannern für verschiedene Vermessungsaufgaben und geben einen Ausblick auf zukünftige Weiterentwicklungen dieser Geräteserie.

Abstract
Laser scanners have been well established in surveying applications since several years. For the realization of efficient surveying and monitoring missions in alpine regions long range instruments with high scanning rates are obligatory. With the new RIEGL VZ-4000 there is a laser scanner available fully satisfying these requirements using an eye safe laser. The scanner is capable of up to 4,000 m range and 147,000 measurements per second. On-board inclination sensors, integrated compass and GPS receiver with antenna allow for scan data registration without the use of artificial reflective targets, thus reducing the expense for field missions significantly. A built-in calibrated digital camera provides additional information required for true colour representation of the scandata. This article gives an insight into the applied state-of-the-art measuring technique, like echo digitization and online waveform processing, which result in an increased accuracy as well as an excellent multi target capability for high penetration of obstructions (e.g. vegetation). Furthermore additional attributes of the targets like calibrated amplitude and reflectance can be derived. We will discuss the potential of digitizing laser scanners for various surveying applications and provide an outlook to further developments such as measuring on snow and ice.

Kurzfassung
In diesem Beitrag wird argumentiert, dass die Kartographie als Disziplin vielleicht mehr denn je von technologischen Impulsen und Entwicklungen beeinflusst und vorangetrieben wird. Wesentliche neue Möglichkeiten der Akquisition räumlicher Daten, deren Verarbeitung und Modellierung und schließlich deren Verbreitung stehen zur Verfügung. Im Kontext neuer Technologien ist eine Vielzahl von Anwendungen verfügbar und in Entwicklung, die sich auf Karten bzw. kartographische Ausdrucksformen beziehen und zu einem neuen Bild der Kartographie beitragen. Es wird in diesem Beitrag argumentiert, dass es notwendig ist, die theoretisch-methodischen Fundamente der Kartographie offensiv zu definieren und mit technologischen Entwicklungen zu integrieren. Einige Aspekte technologischer Entwicklungen und kartographischer Implikationen werden im Folgenden in diesem Kontext diskutiert.

Abstract
In this contribution it is argued, that cartography as discipline may be more than ever affected and advanced by technological innovations and developments. In the context of new technologies there is a great variety of innovative cartographic forms of expression possible and can therefore lead to a new role of cartography. In this article it is argued, that it is necessary to define the theoretical basis of cartography in a way that technological developments can be integrated.