Budapest University of Technology and EconomicsFaculty of Civil Engineering - Since 1782

A műholdas technológiák megjelenése előtt a geodéziai helymeghatározáshoz használt vonatkoztatási rendszerek megvalósítását az országos léptékű, évtizedes munkával meghatározott, egymástól elkülönülő vízszintes- és magassági kerethálózatok statikus, egyetlen epochára vonatkozó koordinátái biztosították. 

Ha a két hálózat bármelyikére támaszkodva akár hagyományos, akár GNSS technológiával helymeghatározást végzünk, akkor azzal a feltételezéssel élünk, hogy a hálózatok pontjainak térbeliségét leíró adatok az időtől függetlenek, értékük a meghatározásuk óta változatlan. Ez a feltételezés azonban nyilvánvalóan nem igaz; lemeztektonikai-, geomorfológiai folyamatok, valamint a földi nehézségi erőtér időbeli változásai miatt a kerethálózati pontok koordinátái időben változó mennyiségek.

A mai mérnöki gyakorlatban a hazai hagyományos vízszintes kerethálózat jelentősége visszaszorult, szerepe többnyire a globális műholdas helymeghatározási rendszerekkel (GNSS) való kapcsolat megteremtésére korlátozódik. Ezzel szemben a magassági alaphálózat pontjai napjainkban is alapot szolgáltatnak a tengerszint feletti magasság nagy megbízhatóságú meghatározásához.

A magassági alaphálózat keretpontjait terhelő időbeli degradáció kiküszöbölésének hagyományos módja a teljes hálózat mintegy évtizedenkénti újramérése. Ez azonban rendkívüli idő- és erőforrás-igényes feladat. Ennek kiváltására korszerű megoldást jelenthet a nagy kiterjedésű országoknál alkalmazott módszer, mely során a magassági vonatkoztatási rendszer megvalósítása (a klasszikus magassági kerethálózat helyett) egy alkalmas geoid modell és a GNSS technológia segítségével történik.

A tervezett kutatás során egy olyan új matematikai, méréstechnikai és gyakorlati megközelítés meghatározása a cél, mely a fenti két módszer optimális ötvözésével garantálni tudja az időfüggő változást figyelembe vevő, nagy tér- és időbeli felbontással, homogén módon mindenki számára hozzáférhető, fenntarthatótó geodéziai kerethálózatot.

A kutatás során a jelölt megvizsgálja a napjainkban megjelenő korszerű műholdas és földi technológiák alkalmazási és integrálási lehetőségeit, ideértve a szélső pontosságú GNSS állomások mérési eredményeiből levezetett sebesség adatokat, az InSAR technológiával meghatározott felszínmozgásokat, valamint a magassági alapfelületet szolgáltató nehézségi erőtér időbeli változásainak vizsgálatát. Célszerű elemeznie a meglévő hálózatok szerepét, továbbá a különböző technológiák egy pontjelbe történő összevonásának lehetőségét, szükségességét, továbbá a különböző vonatkoztatási rendszerek matematikai és fizikai kapcsolatainak megteremtését.

 

***

 

Before the emergence of the satellite-borne geodetic positioning, distinguished reference networks were used for the realisation of the vertical and horizontal reference systems. These largescale reference networks were developed with decades long efforts, but nowadays they provide only a static spatial reference, referring to a given epoch.

Using either traditional surveying or Global Navigation Satellite Systems (GNSS) techniques for positioning, when we rely on vertical or horizontal reference networks, we implicitly assume that they have not been changed from their original state. This assumption is, however, not valid. Due to the plate tectonics, geomorphological processes and temporal variations of the Earth’s gravity field, the coordinates of the reference networks are constantly in change.

In recent times, the importance of the horizontal reference network in the engineering practice has been decreased. Its role is mostly limited to connecting the national and global geodetic datums. However, the vertical reference network still relevant, it provides a regionally a highly reliable basis for the determination of the height above the sea level.

There are several methods to prevent or eliminate the time-dependent degradation of the vertical reference network. It is rather power- and time consuming, since approximately in every 10 years, the re-measurement of the whole vertical reference network is unavoidable. In contrast, a more accessible, although less reliable solution is provided by the most recent interpretation and realization of a height datum (applied particularly for large, continental scale counties). In this interpretation of geodetic datum, ellipsoidal datum (related to GNSS) is integrated with a geoid model.

The objective of the proposed research is to define a proper methodology on rigorous mathematical basis with a pragmatic approach that can optimally combine the above mentioned two methods to provide a sustainable kinematic/dynamic geodetic reference network with high spatial and temporal resolution and homogeneous access.

In the proposed research, the applicant would examine applicability and integrability of the recent satellite-borne and terrestrial technologies with emphasis on precise GNSS station velocities, InSAR geodetic deformation analysis, and temporal variations of the Earth’s gravity field. It is worth to explore the future role of the existing national height reference networks, the necessity and feasibility of developing integrated geodetic reference stations, also to establish mathematical and physical connections between the different reference systems.