Engl. Akronym für (Three) Global Observing Systems; zusammenfassendes Kürzel für die drei globalen Umweltbeobachtungsprogramme GCOS, GOOS, GTOS der UN-Organisationen UNESCO, ICSU, UNEP und WMO.

Wissenschaftliche Mission der ESA zur Astrometrie; Ziel von GAIA ist die dreidimensionale Kartierung der Sterne unserer Galaxis. Diese Mission wird die wissenschaftlichen und technischen Erfahrungen der Hipparcos-Mission nutzen. Als Starttermin ist Januar 2012 vorgesehen.

Weitere Informationen:

• ESA's 'billion-pixel' camera (esa bulletin 137, 2009)
• Gaia - Startseite (ESA)

1. Bezeichnung für die Raumsondenmission der NASA zum Jupiter. Die Raumsonde wurde 1989 vom Space Shuttle Atlantis ausgesetzt, reiste 6 Jahre durch das Sonnensystem zum Jupiter, umkreiste ihn nahezu 8 Jahre lang und verglühte am 21. September 2003 in seiner dichten Atmosphäre. Insgesamt legte sie 4.631.778.000 km zurück.
Galileo bestand aus einem Orbiter und einer von ihm abtrennbaren Eintauchsonde (Jupiter Orbiter Probe), die 1995, kurz nach Erreichen einer Umlaufbahn um den Saturn in dessen Atmosphäre eindrang, Messungen vornahm und programmgemäß verglühte.
Die zehn Instrumente von Galileo lieferten hochaufgelöste Oberflächenbilder und darüber hinaus eine Vielfalt neuer Erkenntnisse. Man versteht den differenzierten Aufbau und die unterschiedliche Entwicklung der Eismonde Europa, Ganymed und Callisto wesentlich besser als nach den Vorbeiflügen von Voyager. Unter den eisigen Oberflächen der Monde Europa, Ganymed und möglicherweise auch Callisto wurden salzige Wasserozeane entdeckt, verbunden mit Spekulationen über mögliche einfache Lebensformen in diesen Meeren. Ferner stellte man bei dem größten Jupitermond Ganymed ein eigenes Magnetfeld fest. Galileo bestätigte, dass Io der vulkanisch aktivste Mond im Sonnensystem ist und sein silikatisch-schwefeliger Vulkanismus so heiß ist, wie es auf der Erde vor zwei bis drei Milliarden Jahren der Fall gewesen sein könnte.

Galileo beim Anflug auf Jupiter Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/galileo/

Weitere Informationen: Galileo, Journey to Jupiter - Startseite (NASA)

2. Im Aufbau befindliches europäisches Satellitennavigations- und Positionsbestimmungssystem unter geplant rein ziviler Kontrolle, das gemeinsam von ESA und Europäischer Union finanziert wird. Weitere Staaten, darunter China und Indien beteiligen sich, bzw. verhandeln über eine Teilnahme.
Die vorgesehene Flotte von 30 Satelliten wird mit hochpräzisen Rubidium- und Wasserstoffmaser-Atomuhren ausgestattet. Der einzelne Satellit sendet ein Signal, mit dem er seine genaue Position übermittelt, und die Zeit, zu der das Signal gesendet wird. Der Empfänger - ob im Ruhezustand oder in Bewegung - kann nun die Zeit bestimmen, die das Signal benötigt hat, um ihn zu erreichen und so seine Entfernung zum Satelliten errechnen (Einweg-Laufzeitmessung). Dazu sind Signale von mindestens vier Satelliten nötig, da es vier Unbekannte gibt: Position (x, y, z) und die Empfängerzeit (t). Die Position der Satelliten ist dem Empfänger durch Ephemeriden bekannt.

Das System wird Informationen bezüglich der Position von Nutzern aus bestimmten Sektoren liefern können, z.B. dem Verkehrswesen (Fahrzeugortung, Geschwindigkeitskontrolle, Verkehrsleitsysteme), Sozialdiensten (Hilfe für Behinderte oder Senioren), Justiz- und Zollkontrollwesen (Aufspüren von Verdächtigen, Grenzüberwachung), Rettungswesen oder Freizeitbereich. In der Kombination von mobiler Telekommunikation, Informationsdiensten und Navigation liegen außerordentliche Marktpotenziale.

Galileo wird mit dem bestehenden amerikanischen (NAVSTAR-GPS) und dem russischen (GLONASS) System kompatibel sein (Interoperabilität). Künftige Geräte sollen beide Signale kombinieren können und damit eine noch genauere Positionsbestimmung zu ermöglichen.
Das europäische System ist vorwiegend auf die Bedürfnisse ziviler Nutzer zugeschnitten. Im Gegensatz zum amerikanischen NAVSTAR-GPS kann mit Galileo zukünftig die Verfügbarkeit eines Signals garantiert werden, mit dem sich die Position bis auf wenige Meter genau bestimmen lässt. Beim amerikanischen System funktionierte dies in Kriegszeiten nicht, da die Militärs dann das Signal entweder stark vergröberten oder ganz ausschalteten.

Dennoch ist Galileo nicht alleine als Konkurrenzprodukt zum GPS zu verstehen. Vielmehr sollen sich GPS und Galileo zum Globalen Navigationssatellitensystem (GNSS-2) ergänzen. Zukünftige Endgeräte werden in der Lage sein, die Signale beider Satellitensysteme zu verarbeiten und ermöglichen so auch eine Positionsbestimmung unter schwierigen Bedingungen, beispielsweise in engen Hochgebirgstälern oder in den Häuserschluchten der Großstädte.

Die verschiedenen Galileo-Dienste im Überblick:

• Der Open Service (OS) zielt auf die Massenanwendungen, etwa auf Navigationssysteme in PKW. Die Signale des OS können kostenlos empfangen werden, von jedem der über ein geeignetes Endgerät verfügt. Bereits dieses kostenlose Signal wird eine weitaus genauere Positionsbestimmung ermöglichen, als sie derzeit mit GPS-Endgeräten möglich ist.
• Der Safety-of-Life Service (SoL) soll vor allem für sicherheitskritische Transportanwendungen zur verfügung gestellt werden, beispielsweise für die Steuerung des Flug- oder Bahnverkehrs. Der zertifizierte SoL-Service wird nur mit speziellen ebenfalls zertifizierten Endgeräten nutzbar sein. Der Galileo-Betreiber wird die ständige Verfügbarkeit und hohe Präzision des SoL-Signals garantieren.
• Der Commercial Service (CS) zielt auf Anwender, die eine höhere Präzision benötigen als sie der Open Service erbringt. Mithilfe zweier zusätzlicher codierter Korrektursignale, die kostenpflichtig sind, soll eine extrem genaue Positionsbestimmung ermöglicht werden.
• Der Public Regulated Service (PRS) für hoheitliche Anwendungen zeichnet sich durch ein extrem robustes und störsicheres Signal aus.
• Der Search and Rescue Service (SAR) dient der Übertragung von Positions- und Zeitinformationen eines Notrufsenders an eine Rettungsleitstelle, sowie der Rückbestätigung der Leitstelle an den Empfänger.

Ursprünglich sollte Galileo 2008 zum Probebetrieb mit vier Satelliten einsatzbereit sein, gegen Ende 2010 das gesamte System. Inzwischen wird das Jahr 2013 angestrebt. Bereits im Dezember 2005 startete der erste Testsatellit (Giove A) ins All, der zweite (Giove B) erst im April 2008. Giove A diente als Einfachversion dazu, zunächst einmal die zugeteilten Frequenzen zu belegen. Seine Signale können weltweit empfangen werden. Giove B ist die erste Vollversion, die weitgehend jenen 30 Satelliten entspricht, die das Gesamsystem bilden sollen. Er hat eine Lebensdauer von zwei Jahren, während die regulären Satelliten zwölf Jahre ihren Dienst verrichten sollen. Die ersten vierzehn Satelliten für das Galileo-System wurden von der EU-Kommission am 7. Januar 2010 beim deutschen Raumfahrtkonzern OHB Technology, Bremen, für rund 566 Mio. Euro in Auftrag gegeben.
Als Kosten für den Aufbau von Galileo waren ca. 3,5 Milliarden Euro veranschlagt, für den Betrieb des Systems rund 220 Mio €/a. Die Einhaltung dieser Summen ist zweifelhaft.
Zwischenstaatliche Unstimmigkeiten und Konflikte zwischen politischer Ebene und Herstellerkonsortium verzögern den Zeitplan und bedingen andere Kalkulationen (2007), z.B. über Restgelder aus dem EU-Agrarhaushalt.

Satelliten der Galileo-Flotte Quelle: ESA

Technische Daten Satellit: - Anzahl: 30, davon 27 operationell, 3 Reserve - Dimensionen: 2,7 m x 1,2 m x 1,1 m - Masse: 675 kg - Stromversorgung: 1500 W - Orbithöhe: 23.616 km - Inklination: 56 Grad - Orbitebenen: 3 mit je 9 Satelliten und 1 Reservesatellit - Abstand der Satelliten: 40°, entsprechend 1.000 km - Lebensdauer Satelliten: 15 Jahre Navigations-Nutzlast: - Masse: 80 kg - Energieverbrauch: 850 W Träger: - Ariane 5, Sojus, Proton, Zenit Bodeninfrastruktur: - 3 Kontrollzentren (Oberpfaffenhofen / Fucino bei Rom / Spanien) - rd. 30 Mess-Stationen (Empfang der Nutzersignale, Prüfung der Signalintegrität) - 5 TT&C-Stationen (Telemetry, Tracking & Control) - 10 Uplink-Stationen (für Integrität, Navigationsdaten, Satellitenkontrolle)

Galileo-Konstellation Quelle: ESA

Weitere Informationen:

• Galileo - Die Zukunft der Satellitennavigation (DLR-Nachrichten)
• Galileo - Europas Satellitennavigationssystem (EADS Astrium)
• Galileo - Möglichkeiten aus Sicht der Industrie (Peter Loef, E.ON Ruhrgas AG)
• Galileo - The European Programme for Navigation Services (ESA u.a.)
• The first Galileo Satellites (ESA)
• Galileo - Guiding your Way (Galileo Industries)
• Galileo - Wissenschaft & Präzisionsanwendungen (Christoph Reigber, GFZ Potsdam)
• Mit Galileo in die mobile Zukunft (ESA)

Syn. (Gaußsche) Normalverteilung, nach C.F. Gauß (1777-1855) benannte, aber schon früher definierte Häufigkeitsverteilung bzw. Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion, welche die Form einer symmetrischen Glockenkurve besitzt und dieser Funktion folgt:

µ=Mittelwert σ=Standardabweichung des betreffenden Datensatzes

Für µ=0 und σ=1 geht die Gauß-Kurve in die standardisierte Normalverteilung über, die man in der Statistik-Literatur tabelliert vorfindet. Die Gauß-Kurve findet allgemein und speziell in den Geowissenschaften häufige Anwendung, u.a. bei der Fehlerrechnung.

Gauß-Kurve     Gaußsche Normalverteilung bei verschiedenen Werten der Standardabweichung σ. Die gepunktete Linie ist hinsichtlich der Gauß-Kurve σ=1 jeweils die Tangente an den Wendepunkten (kleine ausgefüllte Kreise), sie schneidet die Abszisse jeweils im Abstand 2σ vom Mittelwert µ.       Quelle: Lexikon der Geowissenschaften

s. Global Climate Observing System

Zwei oder mehr Prozesse, die sich gegenseitig beeinflussen.

s. ground truth

1. Engl. Akronym für Geostationary Earth Orbit, geostationäre Umlaufbahn; Typ von Umlaufbahn für Satelliten in 35.768 km Höhe über dem Äquator, die für den Betrachter auf der Erde über dem Horizont feststehen (geostationär erscheinen), da die Satelliten auf dieser Bahn die Erde genauso schnell umrunden, wie sie sich selber dreht. Satellitenantennen, die auf einen Satelliten auf dieser Umlaufbahn gerichtet sind, brauchen daher diesem Satelliten nicht zu folgen und können starr montiert werden. Diese Bahn wird auch Clarke-Orbit genannt. Mit drei Satelliten auf einer GEO ist daher eine Versorgung nahezu der gesamten Erdoberfläche möglich. Eine Ausnahme bilden die Pole, da zur Funkversorgung eine Elevation von ca. 10 Grad notwendig ist. Diese Art von Bahn wird z.B. von den aktuellen Inmarsat-Systemen genutzt. Aktuell umkreisen ca. 320 Satelliten die Erde auf der GEO. Die Position eines Satelliten auf der Umlaufbahn wird auch Slot oder Orbital-Slot genannt. Die Positionen werden durch die internationale Organisationen wie der ITU zusammen mit nationalen Organisationen verwaltet. Eine Position wird durch eine Angabe in Grad definiert. Dabei gilt, dass die gesamte Bahn einen Umfang von 360 Grad hat. Durch die wachsende Zahl von Satelliten zusammen mit verbesserter Technik ist es notwendig und möglich geworden, den von einem Satelliten benötigten Platz auf der GEO immer weiter zu verringern. Für moderne Satelliten werden nur noch 2 Grad benötigt. Die Inklination liegt (weil Kreisbahn) bei 0 Grad.
   
   
2. Engl. Akronym für Group on Earth Observations; zwischenstaatliche Organisationstruktur zur Koordinationsoptimierung von Strategien und Systemen zur Erdbeobachtung. Beteiligt sind z.Z. (2007) 69 Länder, die Europäische Kommission und 46 Organisationen. Entwicklungsländern soll der Zugang zu Erdbeobachtungsdaten erleichtert und ihre Nutzungskompetenz ausgebaut werden. Ziel ist, bestehende in situ-Beobachtungsnetze mit luftgetragenen und weltraumbasierten Plattformen zu verbinden, um letzlich ein globales Erdbeobachtungssystem der Systeme (GEOSS) zu schaffen.

Weitere Informationen:

• GEO brochure (GEO Secretariat Office)
• Der Planet im Spiegel seiner selbst (FTE info Nr. 44 Februar 2005)
• Group on Earth Observations - Startseite

Griech. Erdteilung; eine Disziplin der Geowissenschaften mit umfangreichen Anwendungen (angewandte Geodäsie) in der Praxis von Wirtschaft (Ingenieurgeodäsie), Verwaltung und Gesellschaft (Vermessungs-, Karten-, Liegenschaftswesen, Geographische Informationssysteme), das bergmännische Vermessungswesen (Markscheidewesen) und das Seevermessungswesen.
Ein großer Teil der praktischen Aufgaben wird am besten wiedergegeben durch die Definition von F. R. Helmert (1880): "Die Geodäsie ist die Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche", worin auch die kartographische Darstellung und Geoinformationssyteme eingeschlossen sind. Die physikalischen Aspekte kommen besonders in der Aussage von E. H. Bruns (1878) zum Ausdruck: "Das Problem der wissenschaftlichen Geodäsie ist die Ermittlung der Kräftefunktion der Erde", womit das Vektorfeld der Erdschwerkraft, der Resultierenden aus Anziehungs- und Fliehkraft, gemeint ist. Eine wichtige Aufgabe der Geodäsie ist die "Bestimmung der Erdfigur", wobei definiert werden muss, was unter "Erdfigur" verstanden werden soll. Man kann darunter die topographische Oberfläche in ihrer Gesamtheit und Detailliertheit des Reliefs verstehen oder das Geoid als eine ausgewählte Äquipotentialfläche (Niveaufläche) des Erdschwerefeldes. Weitere Möglichkeiten vorwiegend geometrischer Art sind Ellipsoide mit unterschiedlichen Eigenschaften oder Sphäroide als vorwiegend physikalische Modelle.

Das geodätische Meßwesen ist Jahrtausende alt. Es entwickelte sich hauptsächlich aus der Geometrie und schuf selbst viele ihrer Grundlagen; eine andere Wurzel liegt in der mathematischen Geographie. Zu unterscheiden sind bei den metrologischen Aspekten der Geodäsie zwei Grundrichtungen: die mehr physikalische bei der Bestimmung der Parameter des Erdschwerefeldes und die mehr geometrische bei der Ausmessung der Erdoberfläche. Die Methoden zur Bestimmung von Schwerefeldparametern sind Methoden der Gravimetrie, die in ihrer Genauigkeit gesteigert und für globale Anwendung weiterentwickelt wurden. Neue Möglichkeiten erschlossen sich mit der Entwicklung von Absolutgravimetern und Gradiometern sowie von Geräten zum Einsatz in Flugzeugen und auf Schiffen. Äquipotentialflächen der Schwerkraft lassen sich als inverses Problem durch die Lösung von Randwertaufgaben aus geeignet reduzierten gemessenen Schwerewerten ableiten, heutzutage insbesondere auch mit Hilfe der Methoden der Satellitengeodäsie, da die Bahnen der künstlichen Erdsatelliten sowohl Anomalien des Erdschwerefeldes als auch die Lage des Massenmittelpunktes der Erde widerspiegeln und damit dessen Nutzung als Ursprung des globalen geozentrischen Koordinatensystems möglich machen.

Die Erkenntnisse der Geodäsie werden in verschiedener Form abgebildet: als mathematisch-physikalische Modelle, mit Ausdrucksmitteln der Kartographie, zunehmend auch in Dateien und Geographischen Informationssystemen, für die sie zugleich die Raumordnung bereitstellen. Damit bieten sie die Grundlage für räumliche Zuordnungen von Erkenntnissen und Daten zahlreicher Zweige von Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung. Geodätische Erkenntnisse sind Eingangsgrößen in weitere Erkenntnisprozesse einerseits der Geodäsie selbst und andererseits der benachbarten Geowissenschaften, z.B. Geologie: globale Plattentektonik, Intraplattentektonik, lokale Erdkrustenbewegungen, Geophysik: Massen- und Dichteverteilungen in Erdmodellen, Festerdegezeiten und deren räumliche Anomalien (Viskosität), Erdkrustenbewegungen, Erdrotationsschwankungen und Schwereänderungen als Vorboten bzw. Konsequenzen von Erdbeben, Koppelung zwischen Erdkern- und -mantelrotation, Ozeanographie: Struktur von Äquipotentialflächen der Schwerkraft und Relief in Meeresgebieten.

Weitere Informationen:

• Geodäsie und Geoinformatik: die Kerndisziplin für eine moderne Erdbeobachtung (J. Müller u.a., IPI, Hannover)
• Weltraummethoden revolutionieren Erdbeobachtung (J. Müller u.a., IPI, Hannover)

Raumbezogene Daten der Erdoberfläche, der Lithosphäre und Atmosphäre bis hin zu fachthematischen Sachverhalten aus Wirtschaft, Recht, Verwaltung u.ä. Sie beschreiben Objekte der Realität durch geometrische und inhaltliche Attribute. Geodaten lassen sich z.B. mit Geographischen Informationssystemen erfassen, speichern und weiterverarbeiten. Wichtigstes Kriterium von Geodaten ist der Raumbezug, der i.d.R. auf zwei- oder dreidimensionalen Koordinaten beruht. Grundlage für Geodaten ist in Deutschland u.a. das Amtliche Topographisch-Kartographische Informationsssystem (ATKIS).

Weitere Informationen: Geoinformation - Neue Medien für die Einführung eines neuen Querschnittsfaches (BMBF)

Im Januar 2006 gegründete Firma als Ergebnis der Übernahme von Space Imaging durch ORBIMAGE mit Sitz in Dulles, Virginia. Damit ist GeoEye die weltgrößte Firma im Bereich der Satellitenfernerkundung. Zur Zeit besitzt und betreibt GeoEye drei Erdbeobachtungssatelliten: OrbView-2, IKONOS und OrbView-3. 2007 wird mit GeoEye-1 ein weiterer hochauflösender Satellit hinzukommen. Der größte Einzelkunde von GeoEye ist die National Geospatial-Intelligence Agency (NGA).

Weitere Informationen: GeoEye - Startseite

Ursprünglich als Orbview-5 bezeichneter, kommerzieller Erdbeobachtungssatellit der Firma GeoEye mit Start am 6. September 2008. Die räumliche Auflösung seiner Sensoren beträgt 0,41 m im panchromatischen und 1,65 m im multispektralen Bereich. Da die panchromatischen und die multispektralen Daten gleichzeitig aufgenommen werden, ist die Betreiberfirma durch die Kombination beider Datensätze in der Lage, Farbbilder mit 0,41 m Auflösung anzubieten ('pan-sharpened'). Auch stereoskopische Bilder sind möglich.
GeoEye-1 befindet sich auf einer 681 km hohen sonnensynchronen Umlaufbahn mit einer Inklination von 98°. Die Schwadbreite beträgt dabei 15,2 km wobei die Kameras bis zu 60° außerhalb der Senkrechten Bilder aufnehmen können. GeoEye-1 wird täglich eine Fläche doppelt so groß wie Deutschland erfassen und die Daten zur Verarbeitung an die Bodenstationen schicken. Dazu verfügt der 1.955 kg schwere Satellit über eine interne Speicherkapazität von 1 Terabit und einen Übertragungskanal mit 150 oder 740 MBit/s im X-Band. Kunden sind unter anderem das US-Landwirtschaftsministerium, Google und die National Geospatial-Intelligence Agency. Als Lebensdauer des Satelliten sind mehr als sieben Jahre geplant, wobei der Treibstoffvorrat für 15 Jahre ausgelegt ist.

Weitere Informationen: GeoEye-1 - Startseite

Syn. Geoinformationssystem, gelegentlich auch Rauminformationssystem (RIS), raumbezogenes Informationssystem (RBIS); im engeren Sinne eine Software, die Geodaten erfasst, verwaltet und ausgibt. Sie verfügt darüber hinaus umfangreiche Funktionen zur Datenanalyse. Im weiteren Sinne wird ein Geoinformationssystem als ein System aus Software, Hardware, Daten und den Anwendungen verstanden, wobei letztere immer die Abbildung von Realität in einem Modell bedeuten. Danach besteht ein GIS in der praktischen Anwendung aus den Bestandteilen Dateneingabe, Datenverwaltung, Datenanalyse, Datenausgabe und Datenbestand.

GIS unterscheiden sich von anderen Zeichenprogrammen oder einfachen Download-Bildern dadurch, dass sie geographische Bezüge (Geometriedaten) der dazustellenden Objekte oder Erscheinungen (Sach- oder Attributdaten) verwenden.
EDV kann ortsgebundene Informationen nicht direkt in ihrem räumlichen Zusammenhang speichern, wie es z.B. eine konventionelle Karte erlaubt. Daher werden Konzepte (Modelle) zur Speicherung des Raumbezuges in ein GIS eingeführt. Die wichtigsten sind die Vektorform und die Rasterdarstellung.

GIS ist in einem engen Zusammenhang zu sehen mit den Methoden der Fernerkundung. FE mit ihren Luft- und Satellitenbildern ist eine unverzichtbare Informationslieferantin für viele GIS-Aufgabenstellungen.

Äquipotentialfläche des Schwerefeldes der Erde, welche den mittleren Meeresspiegel bestmöglich approximiert. Betrachtet man das Meerwasser als frei bewegliche Masse, welche nur der aus Gravitation und Zentrifugalkraft zusammengesetzten Schwerkraft unterworfen ist, so bildet sich die Oberfläche der Ozeane nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes als Niveaufläche des Schwerepotentials aus. Diesen idealisierten Meeresspiegel kann man sich (etwa durch ein System kommunizierender Röhren) unter den Kontinenten fortgesetzt denken, so daß eine geschlossene Fläche entsteht, die das Geoid veranschaulicht. Mit dem auf einen Raumpunkt mit dem Ortsvektor x bezogenen Schwerepotential W(x) lautet die Gleichung des Geoids: W(x)=W_o= const.
Das Geoid als eine teilweise im Innern der Erdmasse verlaufende Fläche ist stetig und stetig differenzierbar, besitzt jedoch Unstetigkeiten in der Flächenkrümmung an allen Unstetigkeitsstellen der Massendichte und ist somit keine analytische Fläche. Aufgrund der unregelmäßigen Verteilung der Massendichte im Erdkörper kann das Geoid nicht durch eine algebraische Flächengleichung beschrieben werden, sondern muß mit terrestrischen oder satellitengestützen Methoden der Geodäsie bestimmt werden. Das Geoid ist Bezugsfläche für die orthometrischen Höhen.

Form der Erde Geoid im Vergleich zu Kugel und Erdellipsoid	Potsdamer Kartoffel Variationen des Erdschwerefelds ausgedrückt durch Geoidundulationen (blau:-100m... gelb:0m... violett:+80m)
Bild anklicken zu größerer Darstellung! Quelle: BMI	Bild anklicken zu größerer Darstellung! Quelle: GFZ Potsdam

Weitere Informationen:

• Das Potsdamer Geoid. Beitrag von Peter Schwintzer und Christoph Reigber, GFZ (Sterne und Weltraum 8/2002)
• Das Schwerefeld der Erde. Beitrag von Christoph Reigber und Peter Schwintzer, GFZ (Physik in unserer Zeit 5/2003)
• Most Changes in Earth's Shape Are Due to Changes in Climate (NASA)

Geoinformationen beschreiben Objekte und Erscheinungsformen der realen Welt mit ihrem Raumbezug. Sie helfen dem Menschen, seine Umwelt, in der er lebt und arbeitet, zu organisieren, zu verwalten und zu erhalten. Für Wirtschaft Wissenschaft und Verwaltung stellen Geoinformationen eine unverzichtbare Informationsquelle dar, um Planungen und Entscheidungen zu beschleunigen.

Weitere Informationen: Deutscher Dachverband für Geoinformation - Startseite

Geometrische Rektifizierung eines digitalen Bildes in bezug auf ein Koordinatensystem, das meist dem Landeskoordinatensystem entspricht, bzw. in bezug auf eine vorgegebene Kartenprojektion. Die mittels Fernerkundungssensoren aufgenommenen Bildelemente müssen so umgeordnet werden, dass die Bildelemente der rektifizierten Bilder im Landeskoordinatensystem angeordnet sind.
Die Geokodierung ist ein grundlegender Aufbereitungsschritt bei Satellitendaten zur Beseitigung von aufnahmebedingten Verzerrungen. Das Material wird dabei in eine einheitliche Projektion transformiert, so dass es sich mosaikartig zu flächendeckenden Karten zusammensetzen lässt. Erst nach der Geokodierung können die Datensätze verschiedener Typen von Sensoren untereinander korreliert werden.

Die Methoden der geometrischen Rektifizierung hängen davon ab, ob photographische oder digitale Bilder, von Flugzeug- oder Satellitenplattformen aufgenommen, vorliegen und welche mathematischen Ansätze zur Anwendung kommen. Die Rektifizierung der durch Digitalisierung von Photographien gewonnenen digitalen Bilder erfolgt durch Definition einer Bildmatrix im Landeskoordinatensystem und durch Transformation der Mittelpunkte der Bildelemente im Landeskoordinatensystem in das Bildkoordinatensystem. Die Zuordnung von Grauwerten zu den i.d.R. zwischen den Bildelementmittelpunkten des digitalisierten Bildes liegenden transformierten Mittelpunkten erfolgt über Algorithmen nach dem "Prinizp der nächsten Nachbarschaft" (Nearest-Neighbour-Verfahren), durch bilineare Interpolation oder Interpolation höherer Ordnung. Die Methodenwahl der Rektifizierung von originären Scannerbildern hängt davon ab, ob die Datengewinnung vom Flugzeug oder vom Satelliten aus erfolgt.

Nach der Korrektur der Panoramaverzerrung und Elimination des Einflusses der Zeilenschiefe ist für jede Bildzeile des optomechanischen Scanners exakte Zentralprojektion hergestellt. Diese Bedingung ist bei zeilenweiser Datengewinnung mit optoelektronischen Scannern erfüllt. Die nichtparametrische Rektifizierung stellt die Beziehung zwischen dem Scannerbild und dem rektifizierten Bild im Landeskoordinatensystem durch einen zweidimensionalen Interpolationsansatz her, dessen Koeffizienten aus Passpunkten ermittelt werden. In einer ersten Stufe wird durch ebene Ähnlichkeitstransformation oder Affintransformation ein näherungsweiser Zusammenhang zwischen Bildkoordinaten und (zweidimensionalen) Landeskoordinaten hergestellt. In einer zweiten Stufe werden die an den Paßpunkten auftretenden Residuen durch Polynominterpolation (Polynomentzerrung) für jede Koordinatenrichtung oder durch Interpolation nach kleinsten Quadraten weitgehend minimiert. Die nichtparametrische Rektifizierung wird v.a. für die Geocodierung von Scannerbildern, die von Satellitenplattformen aus aufgenommen werden, benutzt.

Die geometrische Rektifizierung von Radaraufnahmen wird im Falle geringer Höhenunterschiede nach Umwandlung von Schrägentfernungen in Grundrißentfernungen mittels nichtparametrischer Rektifizierung durchgeführt. Geringe Höhenunterschiede verursachen jedoch im Radarbild bereits große Bildversetzungen, so dass auch in diesem Fall die Nutzung eines digitalen Geländemodelles unerläßlich ist. Im allgemeinen erfolgt die Geocodierung von Radarbildern nach der Methode der parametrischen Rektifizierung, die in etwas abgewandelter Form dem Ansatz bei der geometrischen Rektifizierung von Scannerbildern entspricht.

Daten über Lage und Form der in einem GIS abgebildeten Objekte, z.B. die Lage einer Siedlungsfläche oder der Verlauf einer Küstenlinie.
Nahezu jedes Objekt auf der Erdoberfläche kann auf einfache geometrische Formen (Punkt, Linie, Fläche) reduziert werden. Das ist notwendig, um Informationen in gängigen Datenbanken speichern zu können. Jede dieser geometrischen Formen kann lokalisiert werden, d.h. mit den entsprechenden x/y-Koordinaten versehen werden.

• Beispiele für Punkte sind Bergspitzen, Quellen, Bohrungen, Hydranten, Vermessungspunkte, Kunden
• Beispiele für Linien sind Flüsse, Straßen, Höhenlinien, Grenzen
• Beispiele für Flächen sind Seen, Ackerparzellen, Gemeinden, Dächer.

Geometriedaten können als mathematische Vektoren oder als Rasterbilder dargestellt werden. In GIS werden häufig Vektorgrafiken verwendet, da diese dem natürlichen Erscheinungsbild z.B. eines Flusses entsprechen. Rasterbilder werden vor allem im Zusammenhang mit wissenschaftlichen Untersuchungen (Modellbildungen) und der Verwendung von Satellitenbildern genutzt.
Grundlage für die Interpretation geographischer Objekte ist die mathematische Topologie. Diese beschreibt die räumlichen Beziehungen zwischen geometrischen Objekten mit Begriffen wie "innerhalb", "außerhalb", "Kante von-bis", "kreuzend/nicht kreuzend" usw. Die Festlegung, ob die Straße eine Linie oder Fläche ist, obliegt zuallererst dem Benutzer bzw. ist beim Kauf der Daten vorgegeben. Alle weiteren Eigenschaften dieser Objekte werden über Attribut- oder Sachdaten vergeben, also jene Daten, mit denen die gespeicherten geometrischen Daten beschrieben werden, z.B. die Höhe der Bergspitze, der Verschmutzungsgrad eines Flusses, das Alter eines Kunden, die Fläche eines Bundeslandes die Tiefe des Sees usw. Sie machen aus neutralen geometrischen Formen ein Sinn-volles geographisches Objekt.

Engl. spatial resolution, syn. räumliche Auflösung; die geometrische Auflösung kennzeichnet allgemein die Fähigkeit eines Sensorsystems, Signale von benachbarten Objektstrukturen getrennt zu erfassen. Es werden verschiedene Maße für die Auflösung benutzt, insbesondere die in der Optik und Photographie gebräuchlichen Linien je Millimeter (L/mm). Bei photographischen Aufnahmesystemen wird die geometrische Auflösung durch die Körnung des Films, die Brennweite und die Flughöhe beim Bildflug bestimmt.

Die Ergebnisse der Aufnahme mit Scannersystemen oder Radar-Systemen liegen in der Regel in Form digitaler Bilddaten vor. Dasselbe gilt entsprechend für digitalisierte photographische Bilder. Digitale (bzw. digitalisierte Bilder) liegen in Rasterformat vor. Dieses Raster besteht aus quadratischen Bildelementen (picture elements = Pixel). Die geometrische Auflösung gibt hier die Größe (Kantenlänge) eines einzelnen Bildelements (Pixels) an. Dabei kann entweder auf die Bildgröße oder auf die Objektgröße Bezug genommen werden (sofern auf Objektgrößen Bezug genommen wird, werden die Angaben in m auch als Bodenauflösung bezeichnet).
Bei digitalen Scannerdaten ergibt sich die geometrische Auflösung aus der Abtastoptik des Sensors, der Brennweite und der Flughöhe.

Geometrische Auflösung bei digitalen Rasterdaten Quelle: http://www.uni-graz.at/geowww/geo/

Die Erkennbarkeit topographischer Details wird mit der Verkleinerung der Bildelemente und somit auch die geometrische Auflösung drastisch verbessert. Jene Bildteile, die mit einer Belichtung im Idealbelichtungsbereich entstehen, haben die beste geometrische Auflösung.
Die erreichten Bodenauflösungen liegen bei flugzeuggetragenen Systemen zwischen 10 und 20 cm (Luftbilder und Flugzeugscanner) und mehreren Metern (abbildende Spektrometer). Hochauflösende kommerzielle Erdbeobachtungssatelliten erreichen heute geometrische Auflösungen im Submeterbereich, während Systeme für andere Anwendungen (z.B. Wettersatelliten) im Kilometerbereich liegen.

Anpassung der Geometrie von Fernerkundungsmessungen an die Geometrie der Erdoberfläche.

Beseitigung von Verzerrungen, die auf Grund von Geländehöhenunterschieden und Bildneigungen auf zentralperspektivisch aufgenommenen Luftbildern auftreten. Dies erfolgt durch Bestimmung der Elemente der äußeren Orientierung durch räumlichen Rückwärtsschnitt aus Passpunkten oder durch Bildtriangulation und anschließender Transformation der Rastereckpunkte eines digitalen Geländemodelles im Landeskoordinatensystem in das Meßbild mittels der Kollinearitätsbeziehungen. Das deformierte Raster im Bild kann nun durch digital gesteuerte Differentialumbildung in ein quadratisches Raster und damit in ein Orthophoto umgewandelt werden. Die Rektifizierung von Satellitenbildern bedarf eines etwas komplexeren Prozesses der Umwandlung von Landeskoordinaten, die in großräumigen Gebieten komplizierte mathematische Eigenschaften aufweisen, in ein für die Orthophotoherstellung taugliches Referenzsystem. Nach Transformation der Landeskoordinaten (Gauß-Krüger-Koordinaten) eines Quadratrasters in geographische Koordinaten auf Basis des jeweils genutzten Ellipsoids und unter Integration der entsprechenden Ellipsoidhöhen in ein dreidimensionales geozentrisches Koordinatensystem erfolgt schlußendlich die Umwandlung in ein dreidimensionales System kartesischer Koordinaten, dessen x,y-Ebene das Ellipsoid im Mittelpunkt des überdeckten Gebietes berührt. Die folgenden Schritte entsprechen dem Vorgehen im Falle der Rektifizierung von Luftbildern. Das Satelliten-Orthophoto wird durch Umbildung des verzerrten Rasters in dem photographischen Satellitenbild in ein im Landeskoordinatensystem referenziertes quadratisches Raster entstehen.

s. Entzerrung, geometrische Rektifizierung

Einsitziges Höhenforschungsflugzeug M-55 "Geophysica" des Myasishev Design Bureau, ursprünglich als militärischer Höhenaufklärer konzipiert. Das mittlerweile ausschließlich zivil genutzte zweistrahlige Flugzeug (Länge 22,86 m / Spannweite 37,46 m, Doppelleitwerk) kann eine Instrumentenlast von rund einer Tonne transportieren und operiert dank seiner überdimensionierten Tragflügel mit großer Streckung in einer Höhe von bis zu 21 Kilometer, mithin doppelt so hoch wie kommerzielle Linienflugzeuge. Die "Geophysica" besitzt somit die Fähigkeit, in die Ozonschicht hineinzufliegen und dort direkt die Zusammensetzung der Atmosphäre zu messen. Mit Hilfe der neuen Interessengemeinschaft "Geophysica EEIG" haben europäische Forschungseinrichtungen nunmehr die Möglichkeit, das Flugzeug für eine ganze Serie von Forschungsprojekten zu nutzen. So werden die Einflüsse von Klimaänderungen und Verschmutzungen auf die Ozonschicht untersucht. Die Messkampagnen werden mit Hilfe von Forschungsprojekten der Europäischen Union, der Europäischen Weltraumbehörde ESA sowie des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert.

In den Jahren 2002-05 wurde die "Geophysica" für folgende Projekte eingesetzt:

• Validierung und Ergänzung von Messdaten des europäischen Umweltsatelliten ENVISAT,
• Erforschung der Entstehung großer Eispartikel in der Stratosphäre und ihrer Wirkungen auf die Aktivierung von Chlor- und Bromverbindungen und damit auf den Ozonabbau,
• Messungen in den Tropen zur Entstehung von Stickoxiden aus Gewitter-Blitzen, zur Bildung dünner Zirrus-Wolken sowie zum Eintrag von Spurenstoffen über die tropische Tropopause (die Obergrenze der Troposphäre) in die Stratosphäre.

Die deutschen Institute haben für diese Messkampagnen spezielle Messinstrumente entwickelt, mit denen Stickoxide, Wasserdampf, Ozon, Chlor und Bromgas sowie eine Vielzahl von Treibhausgasen und Partikeln gemessen werden können. Ein Teil dieser Instrumente, beispielsweise das Experiment MIPAS (Michelson Interferometer für passive atmosphärische Sondierung) des Forschungszentrums Karlsruhe, war bereits bei früheren Kampagnen (in den Tropen und in der Antarktis) auf der "Geophysica" im Einsatz. Für die bevorstehenden Messprogramme wurden im Rahmen eines HGF-Vernetzungsfonds-Projektes zwei neue Instrumente erst kürzlich neu integriert. Der künftige deutsche Anteil an der internationalen Nutzlast der "Geophysica" beläuft sich damit auf insgesamt sechs Messsysteme.

Das russische Höhenforschungsflugzeug Geophysica Unter dem "Buckel" ist das Messinstrument MIPAS zur Messung von Spurengasen eingebaut Quelle: http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/learn/terms/glossary/glossary_e.html

Weitere Informationen:

• TROCCINOX-Kampagne
• MIPAS-STR: ein Fernerkundungsinstrument für Stratosphärenflugzeuge
• Rapider Ozonabbau - Höhenforschungsflugzeug "Geophysica" misst in Polarwirbel
• Geophysica - Startseite

Syn. Geoinformationen; Informationen, die die Zustände und Relationen des Georaumes betreffen. Als Georaum ist hier der die gesamte Erde umhüllende, die Erdoberfläche und die oberflächennahen Bereiche einschließende Raum zu verstehen.

Einordnen von Karteninhalten in ein georäumliches Koordinatensystem durch Zuordnung von Koordinatenwerten. Speziell wird dies erforderlich, wenn digitalen Karten ein Bezug zu einem georäumlichen Koordinatensystem fehlt (z.B. geographisches Koordinaten-System, UTM-System). Technisch werden bestimmten Bildpunkten in Karten im Rasterformat Koordinatenwerten zugeordnet. Bei Karten im Vektorformat, die z.B. in sog. Tischkoordinaten digitalisiert wurden, werden dem Nullpunkt des zugrunde liegenden Systems georäumliche Koordinatenwerte zugeordnet.
Die Zuordnung von Koordinaten geodätischer Koordinatensysteme zu Luftbildern oder Satellitenbildern wird häufiger als Geokodierung bezeichnet. Allgemein ist jede Einbindung von in Karten abgebildeten Punkten und Relationen in ein georäumliches Koordinatensystem ein Vorgang der Georeferenzierung.

Siehe Geostationary Operational Environmental Satellite

Engl. Akronym für Geodynamics Experimental Ocean Satellite; von 1975-1978 operierender geophysikalischer Forschungssatellit der NASA mit dem ersten Instrument (13.9 GHz Radaraltimeter), das brauchbare Messungen der Höhe des Meeresspiegels und ihrer zeitabhängigen Variabilität lieferte.

Geodätischer Satellit der US Navy zur Messung der Höhe des Meerespiegels mit einer Genauigkeit von unter 5 cm. Die zivile Nutzung von Geosat mit seinem Radaraltimeter dauerte von November 1986 bis Januar 1990.

s. Global Earth Observation System of Systems

Engl. geostationary (earth orbit, GEO); Eigenschaft einer Umlaufbahn, bei der ein Satellit immer die selbe Position in Bezug zur sich drehenden Erde behält, und von der aus stets das gleiche Gebiet der Erdoberfläche zu sehen ist. Diese Bahn wird auch Clarke-Orbit genannt. Die Richtung des Umlaufkurses und die Dauer einer Erdumrundung sind mit der Richtung der Erddrehung und ihrer Dauer identisch. Die Physik lässt dies mit geringem energetischem Aufwand nur am Äquator zu, wo Zentrifugalkraft (abhängig von der Drehgeschwindigkeit) und Erdanziehungskraft (abhängig vom Gewicht) im Gleichgewicht stehen. Die Bahnebene liegt dabei in der Äquatorialebene (Äquatorialbahn, Inklination 0°).
Sehr genau arbeitende Antriebssysteme begrenzen das unvermeidliche Abdriften auf maximal ±1 Grad in Länge und Breite. Das entspricht einem Quadrat von ca. 150 km x 150 km.

Ein Satellit auf einer geostationären Umlaufbahn legt dort eine Kreisbahn in einer Höhe von 35.768 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von ca. 3 km/sec zurück. Die Winkelgeschwindigkeit des Satellitenumlaufs ist mit derjenigen der Erdrotation synchron, daher auch die Bezeichnung erdsynchrone oder geosynchrone Satelliten.

Geostationäre Umlaufbahn Quelle: www.ccrs.nrcan.gc.ca

Ein Umlauf dauert 24 Stunden, also genau die Zeit, die die Erde für eine Umdrehung benötigt. Von der Erde aus gesehen scheint der Satellit stillzustehen (stationär), obwohl er sich in Richtung der Erdrotation bewegt. Nur auf diese Weise ist eine kontinuierliche Beobachtung derselben Gebiete (ca. 1/3 der Erdoberfläche) und ein ununterbrochener Kontakt mit den Bodenstationen möglich. Bilder von der gleichen Bodenfläche können so in kurzen Zeitintervallen aufgenommen werden, was sinnvoll für die Wetterbeobachtung ist. Nachteilig ist der große Abstand zur Erdoberfläche, der die technisch machbare Raumauflösung erheblich einschränkt.

Satellitenantennen in Bodenstationen, die auf einen Satelliten auf dieser Umlaufbahn gerichtet sind, brauchen daher diesem Satelliten nicht zu folgen und können starr montiert werden (Kostenersparnis). Mit drei Satelliten auf einer GEO ist daher eine Versorgung nahezu der gesamten Erdoberfläche möglich. Eine Ausnahme bilden die Pole, da zur Funkversorgung eine Elevation von ca. 10 Grad notwendig ist.

Die Positionen der Satelliten werden durch die internationale Organisationen wie der ITU zusammen mit nationalen Organisationen verwaltet. Eine Position wird durch eine Angabe in Grad definiert. Dabei gilt, dass die gesamte Bahn einen Umfang von 360 Grad hat. Durch die wachsende Zahl von Satelliten zusammen mit verbesserter Technik ist es notwendig und möglich geworden, den von einem Satelliten benötigten Platz auf der GEO immer weiter zu verringern. Für moderne Satelliten werden nur noch 2 Grad benötigt. Die Inklination liegt (weil Kreisbahn) bei 0 Grad. Für die mobile Kommunikation mit Handys ist diese Bahn ungeeignet, da sie zu hoch ist und die Sendeleistung der Handys nicht ausreicht, um die Distanz zu überbrücken. Ferner sorgt die lange Signallaufzeit (250 ms für eine Strecke) für eine niedrige Dienstqualität. Alternativen zu GEOs sind MEOs oder LEOs. Zu den Vorteilen der GEO gehört die einfache Konfiguration, da mit nur wenigen Satelliten fast die gesamte Erde erreicht werden kann. Das technische System des Netzes dahinter (Bodensegment) kann, falls es für Satellitenmobilfunk genutzt werden soll, ebenfalls einfach ausfallen, da es wegen der sehr großen Footprints nur sehr selten zu Übergängen von Nutzern zwischen ihnen kommt (Handover). Die Positionierung von Kommunikationssatelliten auf einer GEO erfolgt häufig über eine andere Umlaufbahn um die Erde.

In Ergänzung zu ihren polumlaufenden Varianten befinden sich insbesondere  Wettersatelliten auf geostationären Orbits. Gleichmäßig und in ausreichender Zahl um die Erde verteilt liefern sie einen globalen Überblick. Beispiele dafür sind GOES, METEOSAT, GMS. Auch die meisten kommerziellen Telekommunikationssatelliten nutzen GEOs. Aktuell umkreisen über 300 Satelliten die Erde auf der GEO.

Erderkundungssatelliten, die einen Großteil der Erdoberfläche abdecken sollen, müssen nicht-geostationäre Orbits benutzen.

Weitere Informationen: Theory for GOES Orbit (Lyndon State College)

Bezeichnung für eine frühere Serie japanischer geostationärer Wettersatelliten. Der erste GMS wurde 1977 vom Kennedy Space Center gestartet, der letzte 1995 vom Tanegashima Space Center aus. Die GMS-Serie wurde durch die MTSAT-Serie ersetzt.

Weitere Informationen: GMS (Jaxa)

Bezeichnung für die von der NASA entwickelte und von der NOAA betriebene Serie von geostationären Satelliten. GOES gehört zum gleichen weltumspannenden System wie Meteosat.
GOE-Satelliten

• liefern ganztägig Wetterdaten
• überwachen bedrohliche Wetterereignisse wie Wirbelstürme oder Gewitter
• übermitteln Umweltdaten von Bodenbeobachtungsstationen zu Verarbeitungszentren
• ermöglichen die Bildfunkübertragung von verarbeiteten Wetterdaten zu Niedrigpreis-Empfangsstationen
• überwachen das Erdmagnetfeld, den energetischen Teilchenfluss in der Satellitenumgebung und Röntgenstrahlung von der Sonne
• spüren Notsignale von Schiffen und notgelandeten Flugzeugen auf (Search and Rescue).

GOES beobachten die USA und benachbarte Ozeane aus einer Höhe von 35.790 km über dem Äquator. Die beiden Hauptinstrumente der aktuellen Satelliten sind eine Kamera und ein Radiometer, die hochauflösende Bilder sowohl im sichtbaren, als auch im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liefern. Zudem können Temperatur- und Feuchtigkeitsverteilungen in der Atmosphäre gemessen werden. Die Auflösung im sichtbaren Bereich beträgt 1 km, im infraroten Bereich 4 km.
Im März 2010 befanden sich GOES-11 (GOES-West, bei 135° W über dem Pazifik) und GOES-12 (GOES-East, bei 75° W über dem Amazonas) im operativen Betrieb. Der am 24. Mai 2006 gestartete GOES-N (GOES-13) dient als Reserve, ebenso der am 27. Juni 2009 gestartete baugleiche GOES-O (GOES-14).

Meeresoberflächentemperaturen im Golfstrom am 6.9.2003 ermittelt mit NOAAs GOES Echtzeitnahe Daten zu den Meeresoberflächentemperaturen sind per ftp abrufbar von NASAs Physical Oceanography Distributed Active Archive Center (s.u.). Die Daten besitzen eine Auflösung von 6 km. Quelle: http://podaac.jpl.nasa.gov/noaa_goes/images/gulf1.gif

GOES-N (Satellit der neuen Generation) im Reinraum Quelle: http://www.boeing.com/news/.../q1/pr_050309m.html

Weitere Informationen:

• GOES Project Science (NASA)
• The CIMSS GOES Sounder and Imager Page (University of Wisconsin-Madison Space Science and Engineering Center)
• Goes Project Timeline (NASA GSFC)
• Theory for GOES orbit

Bezeichnung für eine Satellitenumlaufbahn, deren Winkelgeschwindigkeit mit derjenigen der Erde synchron ist.

Die geowissenschaftliche Fernerkundung ist eine junge Fachdisziplin der Geowissenschaften, die seit dem Start des ersten Erdbeobachtungssatelliten im Jahr 1972 zunehmend Bedeutung innerhalb der Geowissenschaften gewinnt. Sie beschäftigt sich mit der Gewinnung von Daten der Erdoberfläche mit Hilfe von abbildenden Beobachtungssystemen. Diese überwinden das Problem der Punktmessungen und erzeugen flächendeckende (synoptische) Datenfelder der elektromagnetischen Eigenschaften der Oberfläche, aus denen dann auf den Zustand bzw. die Eigenschaften der erfassten Oberflächen geschlossen werden kann.

Im geowissenschaftlichen Sinn ermöglicht die FE in verschiedensten Bereichen die Entwicklung neuer Modellvorstellungen. Dies gilt beispielhaft für hochpräzise flächendeckende Vermessung mit Hilfe der Interferometrie, die die Dynamik von Oberflächenveränderungen z.B. in aktiven Störungszonen, vor Erdbeben erst beobachtbar machen. Weitere Bereiche sind die Erfassung und Beobachtung von Verteilungsmustern von Gesteinsoberflächen, Böden und Vegetation und deren Veränderung im Hinblick auf Katastrophenmanagement, Bodendegradation, Erosion und Desertifikation.

Weitere Informationen: Die Anwendung von Satellitenbilddaten zur tektonischen Analyse der Schwarzwaldes und des angrenzenden Oberrheingrabens (Franzke, H.J. u.a.)

Engl. Akronym für Geostationary Earth Radiation Budget; Instrument an Bord von MSG-1 zur Bestimmung der Strahlungsbilanz der Erde. GERB ist ein abtastendes Radiometer mit zwei Breitband-Kanälen, von denen einer die gesamte von der Erde ausgehende Strahlung und der andere lediglich einen kurzen Wellenbereich erfasst. Durch die Differenz der auf den beiden Kanälen ermittelten Werte kann die von der Erde in den Weltraum reflektierte Strahlung geschätzt und damit die das Klimasystem der Erde beeinflussende Energie gemessen werden. Das in Synergie mit dem Hauptabbildungsgerät auf MSG-1, SEVIRI, verwendete GERB gibt Wissenschaftlern die Möglichkeit, die Rolle von Wolken und Wasserdampf in der Strahlungsbilanz festzustellen, was unmittelbare Auswirkungen auf Klimamodelle haben wird.

Weitere Informationen: Scientific Justification for GERB (Rutherford Appleton Laboratory)

Aufzeichnende Erkundung von Objekten aus der Ferne, ohne mit ihnen direkten Kontakt zu haben, besitzt eine lange Tradition und ist mit unterschiedlichen Motiven verbunden. Das interessierende Objekt (Erdoberfläche, Atmosphäre, Weltraum) ist dabei möglicherweise nicht erreichbar oder der Beobachter will unbemerkt bleiben und hält Distanz. Die Qualität von Fernerkundungsergebnissen war und ist stark abhängig vom jeweiligen Stand der Technik. Bezieht man ihre Vorformen mit ein, so reichen die Technologien der Fernerkundung von der Schaffung erhabener Beobachtungspunkte und dem Gebrauch einfacher Ferngläser bis zu hochkomplexen Satellitensystemen.

DieTechnologie der modernen Fernerkundung begann vor über 180 Jahren mit der Erfindung der Photographie (Joseph Nicéphore Nièpce). Auch wenn die ersten, noch recht einfachen Photos vom Boden aus aufgenommen wurden, machte man bereits in den 40er Jahren des 19. Jahrhunderts Aufnahmen zu Kartierungszwecken von Fesselballons aus. Revolutionär war die berühmte bayerische Taubenflotte gegen Ende des Jahrhunderts. Im ersten Weltkrieg leisteten auf Flugzeugen montierte Kameras unschätzbare Dienste für die militärische Aufklärung.

Satellitenbasierte Fernerkundung kann auf die Frühzeit des Weltraumzeitalters mit russischen und amerikanischen Programmen zurückgeführt werden. Beispielsweise wurden 1946 ehemals deutsche V2-Raketen von White Sands (New Mexico) in große Höhe abgefeuert. Diese Raketen trugen automatische Still- oder Fimkameras, die während des Aufstiegs Aufnahmen machten. Sie erreichten aber nie eine Umlaufbahn.

Anfang der 60er Jahre des vorigen Jh. begann nach einigen Dekaden der Luftbildnutzung die Ära der satellitenbildgestützten Fernerkundung mit den vor allem die Meteorologen interessierenden täglichen Bildern amerikanischer Wettersatelliten. Zur gleichen Zeit machten Kosmonauten und Astronauten bei ihren Erdumrundungen Aufnahmen aus ihren Raumkapseln. Für nicht an wetterkundlichen Informationen interessierte begann diese Ära - und damit auch bald die allgemeine Verwendung der Begriffe "Remote Sensing" bzw. "Fernerkundung" - 1972 mit dem ersten für zivile Zwecke der Erfassung von Landoberflächen gestarteten ERTS-1 (syn. Landsat-1).

Aber ohne Zweifel spielte schon sehr früh der militärische Einsatz von Fernerkundungsdaten eine wichtige Rolle bei der technologischen Entwicklung. Die Beobachtung und Einschätzung gegnerischer Streitkräfte, die Überwachung eigener, im Ausland stationierter Truppen, die Kontrolle von Abrüstungsvereinbarungen beeinflussten taktisch-strategische, wie auch politische Entscheidungen.

Auf eine Phase euphorischer Überschätzung der Möglichkeiten der damaligen FE folgte zunächst eine Ernüchterung angesichts der tatsächlich noch vorhandenen Nutzungsprobleme. Bald folgte jedoch eine sich steigernde Weiterentwicklung von Auswertungstechniken, vor allem durch die auch weiterhin nicht abgeschlossene Verbesserung und Vielfalt der Sensoren, einschließlich des Radars. Hinzu traten die Verknüpfungsmöglichkeiten verschiedener FE-Daten untereinander und mit anderen Daten in geographischen Informationssystemen sowie die Schaffung abgeleiteter Produkte. Gleichzeitig erfolgte der Übergang von experimenteller zu operationeller und damit wirtschaftlicher Datennutzung. Aktuell sind zwei Trends auszumachen, die einen zunehmend vielseitigen Einsatz erlauben:

• einerseits die Entwicklung zu immer feinerer spektraler Differenzierung und höherer räumlicher Auflösung,
• andererseits die Entwicklung zu großräumiger Erfassung für globales Monitoring.

Engl. field of view; der quer zur Flugrichtung gemessene Winkel, unter dem die von einem Sensor aufgenommene Fläche von der Flugbahn aus erscheint.

Engl. Akronym für Global Energy and Water Cycle Experiment; Programm innerhalb des WCRP zur Beobachtung und Modellierung des Wasserkreislaufes und der Energieflüsse in der Atmosphäre, auf der Landoberfläche und in den oberen Ozeanschichten. GEWEX nutzt in starkem Maße die Informationen von aktuellen, wie auch künftigen Umweltsatelliten (u.a. Terra, Aqua, TRMM, ADEOS I und II).

Weitere Informationen: GEWEX - Startseite (WCRP)

Differentielle Veränderung des Gravitationsfeldes an einem ausgedehnten Himmelskörper wie der Erde - zu beobachten mittels einer Probemasse - durch eine 'dritte Masse'. So sind die Flieh- und Anziehungskräfte der sich gegenseitig umlaufenden Erde, Sonne, Mond insgesamt im Gleichgewicht, variieren jedoch über die Erde und wegen des Umlaufes auch mit der Zeit (Lunisolargezeiten); dabei treten etwa halbtägige und ganztägige Gezeitenwirkungen hervor. Eine quantitative Beschreibung bedient sich insbesondere des Gezeitenpo-tentials und der spezifischen Gezeitenkräfte in Schwereeinheiten. Der Mond hat zwar eine kleinere Masse als die Sonne, dafür ist sein Abstand zur Erde geringer. Ihre jeweilige mittlere Wirkung auf das Gezeitenpotential auf der Erde wird in den Doodson-Konstanten erfaßt, diese ist für den Mond gut doppelt so groß wie für die Sonne. Die Wirkung der Planeten ist demgegenüber um mehrere Größenordnungen kleiner. Die Gezeitenwirkung kann man direkt aus der Position der Himmelskörper relativ zum Ort auf der Erde zu einem Zeitpunkt berechnen, meist benutzt man jedoch Kugelfunktionsentwicklungen in Gezeitenmodellen. Als Erdgezeiten bezeichnet man die Systemantwort der deformierbaren Erde auf das gezeitenerzeugende Potential, die Meeresgezeiten des freien Ozeans werden sehr stark durch Küsten, Meeresbodengestalt, Strömungen, Winde und Luftdruck beeinflußt. Über die gravitative Kopplung von Mond und Erde bzw. die Drehimpulserhaltung im Erde-Mond-System, verbunden mit der irdischen Gezeitenreibung wird die Rotation der Erde verlangsamt mit der Folge wachsender Tageslänge.

Siehe Global Fire Monitoring Center

Niedrigfliegender passiver Kleinsatellit des GeoForschungszentrums Potsdam zur Erfassung des Erdschwerefeldes. GFZ-1 wurde 1995 von der russischen MIR-Station in seine 400 km hohe Umlaufbahn gebracht. In diesem niedrigen Orbit reagierte seine Flugbahn sehr empfindlich auf Änderungen der Anziehungskraft. Seine Positionsbestimmung erfolgte mit dem hochempfindlichen SLR. Nach 24.000 Erdumrundungen verglühte er 1999 in der oberen Atmosphäre.

Erste, 1985 mit einer Ariane-Rakete gestartete Raumsonde der ESA für den tieferen Raum. Sie vollzog Vorbeiflüge an den Kometen Halley (1986) und Grigg-Skjellerup (1992) in 596 km bzw. in 200 km Entfernung und machte die ersten Nahaufnahmen eines Kometenkerns (Halley). Andere Experimente maßen das Magnetfeld, die Zusammensetzung und die Konzentration von Gasen und Staub.

Weitere Informationen:

• GIOTTO - Startseite (ESA)
• GIOTTO - Startseite (NASA GSFC)

Engl. Akronym für Geoscience Laser Altimeter System; Hauptinstrument auf NASAs ICESat. Seine Aufgabe ist die Vermessung der Landtopographie, somit auch der Eis/Schneeoberflächen, sowie die Ermittlung von Wolkenoberflächen und von Aerosolwolkenhöhen.

Schematische Darstellung der Messvorgänge mit GLAS Quelle: http://glas.gsfc.nasa.gov/about.html

Weitere Informationen:

• Imaging Laser Altimetry (GeoLas Consulting)
• GLAS - Startseite (NASA GSFC)
• IceSat - Startseite (NASA GSFC)

Die (Langzeit-)Beobachtung von Gletschern, insbesondere ihrer Veränderungen (Dynamik) hinsichtlich der Parameter Länge, Fläche, Volumen und Masse mit Hilfe direkter (Feldmessungen) und indirekter Methoden (Fernerkundung).
Aus zunächst staatlichen oder regionalen Initiativen zum Gletschermonitoring besonders in der Schweiz und Österreich entwickelten sich im 20. Jahrhundert globale Programme. Vor allem die großen Bergsteigerverbände, der Schweizer Alpenclub, sowie der Österreichische und Deutsche Alpenverein haben sich um diese Aufgabe große Verdienste erworben. Staatliche Einrichtungen und geowissenschaftliche Institute komplettieren heute die Beobachtungsnetzwerke.
Bezüglich der Längenmessungen werden beispielsweise von über 900 österreichischen Gletschern vom Österreichischen Alpenverein auch heute noch an rd. 100 Gletschern jährlich die Längenmessungen koordiniert und ausgewertet. Die Methode ist einfach und erfordert keine aufwändigen Instrumente. Von Marken im festen Gelände wird in jedem Sommer die Entfernung zum Eisrand in einer bestimmten Richtung mit dem Maßband festgestellt.
Gletscher sind durch Änderungen ihres Massenhaushaltes im Zeitrahmen von wenigen Jahren bis zu einigen Dekaden gute Indikatoren für Klimaveränderungen. Sie sind daher ein wichtiger Forschungsgegenstand der Klimaforschung. Um jedoch globale Aussagen treffen zu können, ist eine genaue Kenntnis aller Gletscher der Erde sowie ihrer wichtigsten Kenngrößen dringend gefordert. Eine vollständige Inventarisierung der Landeismassen und eine systematische Beobachtung des Gletscherverhaltens hat bislang jedoch nur in einigen Teilen der Welt (Europa, Nordamerika und Grönland) stattgefunden.
Die weltweite Sammlung von Informationen über Gletscheränderungen wurde 1894 mit der Gründung der Commission Internationale des Glaciers beim 6. Internationalen Geologie-Kongress in Zürich begonnen.
Heute setzt der World Glacier Monitoring Service (WGMS) die Sammlung und Veröffentlichung von standartisierten Informationen über die globale Verbreitung von Gletschern und Eiskappen sowie deren Veränderungen fort. Der WGMS ist ein Dienst der International Association of the Cryospheric Sciences innerhalb der International Union of Geodesy and Geophysics (IACS, IUGG) und der Federation of Astronomical and Geophysical Data Analysis Services des International Council for Science (FAGS, ICSU). Er unterhält ein Netz von lokalen Beobachtern und nationalen Korrespondenten in allen Ländern, die sich mit Gletschermonitoring befassen.
In Zusammenarbeit mit dem US National Snow and Ice Data Center (NSIDC) in Boulder und der Global Land Ice Measurements from Space (GLIMS) Initiative ist der WGMS verantwortlich für das Global Terrestrial Network for Glaciers (GTN-G) innerhalb des Global Climate/Terrestrial Observing System (GCOS/GTOS).
Ein erster Versuch ein weltweites Gletscherinventar zusammenzustellen begann in den siebziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts vor allem auf der Basis von Luftaufnahmen und Karten. Bis heute erwuchs daraus ein detailliertes Inventar von mehr als 100.000 Gletschern mit einer Gesamtfläche von ca. 240.000 km². Die nicht erfasste Fläche wird auf ca. 445.000 km² geschätzt. Heute wird die Inventurarbeit vornehmlich mit Hilfe von Satellitenbildern fortgesetzt.
Das Hauptinteresse im Gletscher-Monitoring liegt dabei nicht nur auf der räumlichen Ausdehnung eines Gletschers, sondern auch auf dessen Topographie. Ein Schwerpunkt der Gletscher-Fernerkundung ist daher die Erstellung eines digitalen Modells der Gletscheroberfläche. Digitale Geländemodelle können aus diversen Daten abgeleitet werden, wie z.B. terrestrischen oder Luftaufnahmen, digitalen Kameradaten, Laserscannerdaten (terrestrisch oder flugzeuggetragen), Flugzeug- und Satellitenradardaten sowie hochauflösenden optischen Satellitendaten.
Das GLIMS-Programm ist dazu ausgelegt, die Gletscher der Erde vorrangig mit Hilfe der Daten von optischen Satelliteninstrumenten zu beobachten, wie z.B. dem Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER, Japan/USA), einem Instrument, das an Bord des NASA-Satelliten Terra eingesetzt ist. Die Datensätze von WGMS und GLIMS werden ergänzt durch Erhebungen des GlobGlacier-Projektes und des Internationalen Polarjahres.
Die synergistische Nutzung der ASTER-Daten in Kombination mit aktuellen und historischen Datensätzen anderer Fernerkundungssensoren (LANDSAT, SPOT; ERS-1/2; RADARSAT, etc.), Luftbildern, topographischen Karten, digitalen Geländemodellen und Geländeinformationen ermöglicht die Ableitung zusätzlicher Parameter sowie die Erstellung mehrjähriger Datenreihen. Die Projektergebnisse werden als Grundlage für ein zukünftiges Gletschermonitoring und statistische Auswertungen dienen und über eine Datenbank beim „National Snow and Ice Data Center“ (NSIDC) in Boulder, Colorado, öffentlich zugänglich gemacht. Die Daten finden Eingang in Geographische Informationssysteme (GIS).
Der ASTER-Sensor misst im sichtbaren Bereich in zwei Bändern (grün und rot), mit einem Band im nahen Infrarot, sechs Bändern im kurzwelligen Infrarot und mit fünf Bändern im thermischen Infrarot. Die wichtigsten Bänder für glaziologische Anwendungen sind die im sichtbaren Bereich, im nahen und im kurzwelligen Infrarot. Sie ermöglichen die automatisierte Kartierung von Eis- und Schneeflächen. Diese Technologie nutzt die große Differenz der Eis- und Schneereflektivität, die zwischen dem sichtbaren Bereich, dem nahen und kurzwelligen Infrarot besteht, und sie erlaubt die schnelle Zusammenstellung einer großen Zahl von Gletscherumrissen und ihre zeitlichen Veränderungen. Zusätzlich zu diesen Bändern, die im Senkrechtaufnahme-Modus arbeiten, hat ASTER auch einen rückwärts blickenden Stereosensor, der zusammen mit den Daten der Senkrechtaufnahmen eine photogrammetrische Darstellung der Gletschertopographie und ihre zeitliche Entwicklung ermöglicht.

Engl. Akronym für Global Imager; optischer Sensor an Bord von ADEOS-II, der die von der Erdoberfläche und von Wolken reflektierte Sonnenstrahlung beobachtet. Seine Fähigkeit, auch Infrarotstrahlung zu erfassen, erweitert die Arbeitsbereiche auf Chlorophyllgehalt, organische Substanz, Vegetationsindex, Temperatur, Schnee- und Eisbedeckung und Wolkenverteilung. Diese Daten dienen dem Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufes und von Klimaänderungen.

Engl. Akronym für Global Land Ice Measurements from Space; ein internationales Projekt (ca. 100 Institutionen aus 23 Ländern) zum Monitoring der irdischen Gletscher unter Federführung des USGS Astrogeology Research Program. Das Monitoring erfolgt mit Hilfe von hochauflösenden Satelliteninstrumenten wie Landsat ETM+ mit seinem panchromatischen Band in 15m-Auflösung und vor allem mit ASTER (15m im sichtbaren und nahen Infrarot-Bereich). Diese vermögen wichtige Einzelheiten von Naturgefahren darzustellen, z.B. Lawinen- und Schuttstromspuren, Gletscherspalten, Seen und die zeitlichen Veränderungen dieser Erscheinungen. Die satellitengestützten Beobachtungen werden durch flugzeuggetragene Systeme und in situ-Beobachtungen z.B. von Massenveränderungen der Gletscher ergänzt. Die aktuellen Satellitenbilder werden verglichen mit topographischen Karten und anderen Dokumenten über Gletscherstände. Die Aufnahmen erfolgen vorwiegend vom mittleren bis zum späteren Teil der Abschmelzsaison, dann ist das permanente Eis exponiert und dokumentierbar.

Das Verständnis von Gletschern führt uns zu einem größeren Verständnis unseres Klimasystems, des Klimawandels, des Zustandekommens von Kaltzeiten und der Auswirkung der globalen Erwärmung.

Junge Gletscherseen vor Rückzugsgletschern im Himalaya von Bhutan Zu höherer Auflösung hier klicken

Das nebenstehende Satellitenbild aus ASTER-Daten zeigt junge Gletscherseen im unteren Bereich der Gletscherzungen. Die Gletscherseen sind Beleg für den alarmierend raschen Rückgang der Himalayagletscher. Sie bilden sich auf schuttbedeckten Gletscheroberflächen, am Ausfließen gehindert durch Moränen. Die Seen haben für den Schmelzvorgang einen selbstverstärkenden Effekt: Eis reflektiert die Sonnenstrahlen, wohingegen das Wasser die Wärme absorbiert, zum unterliegenden Eis überträgt und so weiteres Abschmelzen bedingt. Quelle: http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/ Images/aster_bhutan_glaciers_lrg.jpg

Veränderungen der Gletscher können Gefahren für nahegelegene menschliche Gemeinschaften darstellen. Ausbrüche von Gletscherseen, Erdrutsche, Schuttströme und Schuttlawinen können mit ihren plötzlichen Fluten aus Wasser, Eis, Sedimenten, Felsblöcken, Bodenmaterial, und Schuttmassen Sach- und Personenschäden verursachen. Es ist noch ungeklärt ob einige dieser Gefahren zum normalen Verhalten von Gletschern gehören oder ob sie dramatische neue Bedrohungen von Seiten einer sich verändernden Kryosphäre ankündigen.

Weitere Informationen: GLIMS - Startseite (USGS)

s. Globaler Wandel

1992 eingerichtetes System zur besseren Verfügbarmachung von Klimadaten für alle potentiellen Nutzer. Das System betreibt kein eigenes Beobachtungsnetz, sondern besitzt eher Impuls gebenden und koordinierenden Charakter. Es wird getragen von WMO, UNESCO, UNEP und ICSU und ist eines von insgesamt drei miteinander verbundenen Programmen von UN-Organisationen zur Umweltbeobachtung. Die beiden weiteren sind das Global Ocean Observing System (GOOS) und das Global Terrestrial Observing System (GTOS).

Im GCOS ist eine Liste von wesentlichen Klimavariablen (Essential Climate Variables, ECVs) definiert, mit denen man weltweit operationell arbeiten kann, und die gleichzeitig den Anforderungen von UNFCCC und IPCC entsprechen. Es gibt weitere Klimavariablen, die für das umfassende Verständnis des Klimasystems nötig sind, und die auch Gegenstand aktueller Forschung sind, die aber noch nicht auf systematischer Basis in die weltweite Datenerhebung eingebunden werden können.

Weitere Informationen:

• GCOS-Poster (WMO u.a.)
• GCOS - Startseite (WMO)

Internationales Gremium zur Koordinierung verschiedener boden-, ozean- und satellitenbasierter Erdbeobachtungsprogramme, einschließlich Ozeanbojen, Wetterstationen und Atmosphärensonden. Die von 61 Staaten und 40 Internationalen Organisationen getragene Gründung des Gremiums folgt der Einsicht, dass einzelne Staaten, Agenturen oder Programme den Bedürfnissen der Erdsystemforschung und deren gesellschaftsorientierter Nutzanwendung nicht getrennt entsprechen können. Ein zehnjähriges Umsetzungsprogramm wurde im Februar 2005 auf dem 3. Erdbeobachtungsgipfel in Brüssel beschlossen.
Der erwartete gesellschaftliche und wirtschaftliche Nutzen von GEOSS umfasst folgende Punkte:

• reduzierte Verluste an Menschenleben und an Eigentum bei Katarstrophen
• besseres Verständnis für die Wirkung von Umweltfaktoren auf die menschliche Gesundheit
• Verstehen des Klimawandels und Umgang mit seinen Folgen
• verbessertes Ressourcenmanagement, z.B. bezüglich Energie und Wasser
• besseres Management von Ökosystemen und Biodiversität, sowie
• Unterstützung von nachhaltiger Landwirtschaft und Kampf gegen Desertifikation

Wesentlicher europäischer Beitrag zu GEOSS ist die Initiative zum Globalen Monitoring von Umwelt und Sicherheit (GMES).

Weitere Informationen:

• The Global Earth Observation System of Systems - 10-Year Implementation Plan
• GEOSS - Startseite (U.S. EPA)
• Group on Earth Observations - Startseite

Das Zentrum zur globalen Beobachtung von Vegetationsbränden wurde von UN-Gremien initiiert und mit Unterstützung der Bundesregierung 1998 gegründet. Es ist organisatorisch mit der Arbeitsgruppe Feuerökologie des Max-Planck-Instituts für Chemie, Abteilung Biochemie (Mainz) verbunden, die als Forschungseinrichtung an der Forstwissenschaftlichen Fakultät der Universität Freiburg angesiedelt ist.

Weitere Informationen: Global Fire Monitoring Center - Startseite

Im Aufbau befindliches, koordinierendes Programm von EU und ESA zur globalen Überwachung von Umwelt und Sicherheit auf der Grundlage von Satellitenfernerkundung und mit Hilfe von direkten Messungen. Für GMES wird mit Gesamtkosten von € 2,4 Mrd gerechnet.
Die drei Hauptziele von GMES lauten:

• Aufbau eines tragfähigen Dialogs zwischen Daten- / Informationsanbietern und -nutzern zur optimalen Verwertung,
• Schaffung eines European Shared Information System, nicht als Datenbasis sondern als Internet-ähnliche Informationsplattform mit leichtem Zugang zu Daten und Informationen,
• Aufbau einer eigenen GMES-Behörde und eines Finanzierungsrahmens

Die EU, die bisher von den Erdbeobachtungssatelliten der Amerikaner abhängig ist, erhält mit GMES die notwendige Informationshoheit gegenüber den USA. Zur Erreichung der Ziele ist der Aufbau eines Systems von ca. 30 Erdbeobachtungssatelliten für die zivile und militärische Nutzung vorgesehen, das 2014 voll einsatzfähig sein soll. Zunächst werden die Daten bestehender Satelliten (ERS-2, Envisat, Meteosat, MSG-1 und Spot) zunehmend vernetzt ausgewertet. Dies führt zu einem effektiveren und umfassenderen Informationsgewinn. Darüber hinaus werden neue Satelliten, aber auch erd- und luftgebundene Kapazitäten, mit unterschiedlichen Spezialfähigkeiten für die Erdbeobachtung entwickelt. Die politische Konzeption erfolgt hierbei durch die EU, die ESA übernimmt die technologische Verantwortung.
Die GMES-spezifischen Missionen umfassen mindestens fünf Satelliten der Sentinel-Serie:

• Sentinel-1: Radar-Aufnahmen nach dem SAR-Prinzip im C-Band
• Sentinel-2: hochauflösende, multispektrale Aufnahmen im optischen Bereich
• Sentinel-3: Infrarot-Radiometrie (hochgenaue Temperaturmessung), Altimetrie (Höhenmessung über Radar) und multispektrale Aufnahmen mit 500-1000 m Bodenauflösung. Diese Kombination von Messungen sind wichtig für Küstenüberwachungen, Vorhersagen über Strömungen und Wellengang auf den Meeren und für Umweltdaten auf dem Land.
• Sentinel-4 & 5: Gasanalysen der Atmosphäre mit verschiedenen Messkonzepten

Zu den weiteren europäischen Erdbeobachtungssatelliten, die in GMES eingebunden sind oder nach ihrem Start eingebunden werden, gehören ENVISAT, Meteosat, MetOp, Spot, COSMO-Skymed/Pleiades, TerraSAR, Tandem-X, RapidEye, Topsat, sowie die ESA-Earth Explorer Missions, wie CryoSat, SMOS, GOCE, ADM-Aeolus.

Ab 2008 werden zur Umsetzung von GMES zunächst innerhalb kurzer Zeit drei Vorläuferdienste ausgelegt und operativ umgesetzt:

• Reaktion auf Krisensituationen
• Überwachung der Landflächen
• Dienste für die Schifffahrt

Diese GMES-Dienste sollen das Krisenmanagement z. B. bei Umweltkatastrophen unterstützen. Sie sollen ferner dazu beitragen, die Landvermessung zu vereinfachen und die Stadtplanung in Europa zu unterstützen. Durch routinemäßige Meeresbeobachtungen sollen Vorhersagen über Strömungen, Wassertemperaturen, Wellengang und Wellenhöhen ermöglicht werden, analog zu den heute üblichen Wetterprognosen.

Weitere Informationen:

• Entwurf von Leitlinien für die Globale Umwelt- und Sicherheitsüberwachung (GMES)
• Providing GMES services at the ends of the Earth
• Globales Monitoring für Umwelt und Sicherheit – Lösungen „Made in Bremen“ (GOB)
• The Roadmap for a GMES Operational Oceanography Mission (esa bulletin 124 - november 2005)
• Global Monitoring for Environment and Security: The Second European Flagship in Space (esa bulletin 130 - may 2007)
• Wie ist die Lage? Erdbeobachtung für Umwelt und Sicherheit - Das europäische Programm GMES (DLR Nachrichten 119 - 2008)
• GMES, The Living Planet Programme - Startseite (ESA)
• GMES - Startseite (GENACS Consortium)
• Sentinel Family Definition Studies (ESA)

Allgemeine Bezeichnung für ein weltweit verfügbares System zur Positions- und Zeitbestimmung, das aus einer oder mehreren Satellitenkonstellationen sowie weiteren Komponenten besteht. Die erste Stufe (GNSS 1) basiert auf den vorhandenen Systemen GPS und GLONASS und bezieht ergänzende zusätzliche Maßnahmen ein, um für eine bestimmte Region die Situation für die zivile Navigation zu verbessern. In Europa werden dazu unter dem Namen EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) Transponder auf geostationären Kommunikationssatelliten (INMARSAT) installiert, um vorrangig Sicherheits- und Zuverlässigkeitsinformationen über den Systemzustand zu übermitteln. Im Jahre 2002 wurde beschlossen, im Rahmen von GNSS 2 ein eigenständiges ziviles europäisches Satellitennavigationssystem unter der Bezeichnung Galileo aufzubauen.

Globales meteorologisches Beobachtungssystem mit den Komponenten bodengestützte Fernerkundung, mobile Plattformen, Satelliteneinsatz und GPS (GPS-MET).

Komponenten des Systems Für höhere Auflösung hier anklicken
Bodennahe Wetterbeobachtung in ca. 11.000 Stationen als Rückgrat des Systems. Die roten Punkten stehen für Messungen an Land, die blauen für Beobachtungen von Schiffen aus.	Beobachtungen des oberen Luftraums mit Ballonaufstiegen bis in 30 km Höhe
Wetterbeobachtung auf den Ozeanen erfolgt von Schiffen aus, sowie von verankerten oder frei treibenden Bojen und stationären Plattformen.	Über 3000 Flugzeuge liefern Daten zu Druck, Wind und Temperatur
Quelle: http://www.wmo.ch/web/www/OSY/GOS.htm

Weitere Informationen: Global Observing System (WMO)

Satellitengestütztes Ortungssystem zur Positionsbestimmung eines beliebigen Punktes auf der Erdoberfläche. GPS wird unter der vollständigen Bezeichnung NAVSTAR (NAVigation System with Time and Ranging) GPS vom U.S.-amerikanischen Verteidigungsministerium seit der Mitte der 70er Jahre aufgebaut, unterhalten und weiterentwickelt. Die Endausbaustufe wurde 1994 erreicht. Die Lebensdauer der Satelliten ist auf 10 Jahre ausgelegt, sie werden bei Bedarf ersetzt. Für zivile Nutzer ist eine ständige Verfügbarkeit im Rahmen des Standard Positioning Service (SPS) garantiert. Das Messprinzip ermöglicht den Einsatz sowohl für feste Beobachtungsaufstellung, als auch für bewegte Messträger wie Personen, Fahrzeuge und Satelliten.

Die 24 in 6 Orbitalebenen angeordneten Satelliten des GPS-Systems Quelle: http://www.garmin.com/aboutGPS/

Die Satellitenkonfiguration besteht nominell aus 24 Satelliten in einer Bahnhöhe von 20.200 km und ist so gestaltet, dass von jedem Punkt der Erde aus gesehen jederzeit mindestens vier Satelliten über dem Horizont stehen. Die Satelliten vollziehen zwei komplette Erdumläufe in weniger als 24 h.
Das Navigationsprinzip beruht auf der gleichzeitigen Messung sog. Pseudoentfernungen zwischen mindestens vier Satelliten und einem GPS-Empfänger auf der Nutzerseite. Dazu senden die Satelliten auf zwei Trägerfrequenzen kodierte Signale sowie die vom Kontrollsegment bestimmten Broadcastephemeriden zur Berechnung der Satellitenpositionen aus. Aus den jeweiligen Satellitenpositionen und den aus der Laufzeitmessung durch Multiplikation mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit ermittelten Pseudoentfernungen wird empfängerintern in Echtzeit oder durch nachträgliche Bearbeitung der aufgezeichneten Daten die Nutzerpositionen berechnet.

GPS-Satellit (Block II) des aktuellen, zwischen 1989 und 1994 ins All gebrachten Systems. Quelle: http://www.aero.org/publications/GPSPRIMER/Satellites.html

Wegen der Bedeutung der genauen Laufzeitmessung der Satellitensignale sind die Satelliten mit hochpräzisen Uhren ausgestattet, die eine Genauigkeit von unter 3 Nanosekunden besitzen.
Je nach Messanordnung, Satellitenkonfiguration, Signalnutzung und Fehlermodellierung lassen sich sehr unterschiedliche Genauigkeiten erzielen. Wesentliche Fehlerquellen sind die verfügbaren Bahninformationen, die Signalausbreitung in der Atmosphäre sowie in der Antennenumgebung und die aus militärischen Gründen eingeführte Signalverschlechterung.
Mit einem einzelnen Empfänger wird für zivile Nutzer (Handgerät) meist eine Genauigkeit von ca. 10-20 m erzielt. Durch Relativmessungen (Differenzial-GPS, DGPS) zu bestehenden oder gesondert eingerichteten GPS-Referenzstationen lässt sich eine Genauigkeit von 2 bis 5 m, erzielen, mit professionellen Geräten auch darunter.

Prinzip des differenziellen GPS (DGPS) bei der Fahrzeugnavigation Quelle: http://ikmcip1.e-technik.tu-ilmenau.de/~traut/gps_www/dgps_prz.htm

Weitere Informationen:

• GPS Basics (Federal Aviation Administration)
• Was ist GPS? Die Lösung eines alten Problems. (allnav, Trimble)
• About GPS (Garmin)
• Satellitengeodäsie 1, GPS (M. Rothacher, TU München)
• Sondierung der Atmosphäre mit GPS (GeoForschungszentrum Potsdam)
• GPS and Navigation (Uni ZH)

Das Weltzentrum für Niederschlagsklimatologie (WZN) liefert globale Niederschlagsanalysen für die Klimaüberwachung und Klimaerforschung. Das Zentrum ist ein deutscher Beitrag zum Weltklimaforschungsprogramm (WCRP) und zum globalen Klimabeobachtungssystem (GCOS).

Weitere Informationen:

• Global Precipitation Analysis Products of the GPCC (Rudolf, B. et al., DWD)
• Globale Niederschlagsanalysen des Weltzentrums für Niederschlagsklimatologie für den Zeitraum ab 1951 (DWD)
• Global Precipitation Climatology Centre (DWD)

Internationales Programm, das weltweit Pegelstationen zur Messung des Meeresspiegels vernetzt. Die standardisierten Informationen über die Meeresspiegelhöhe sind ein wichtiger Indikator für den Wärmegehalt des Ozeans, der seinerseits das Weltklima beeinflusst. Die Stationen sind verbunden mit dem globalen geodätischen Referenzsystem, das vom International Earth Rotation Service (IERS) vorgehalten wird. Dieses bedient sich neuer geodätischer Techniken, wie der Very Long Baseline Interferometry (VLBI), dem Global Positioning System (GPS) und absoluten Schwerefeldmessungen. GLOSS ist ein Teil des globalen Meeresbeobachtungssystems (GOOS) der Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC).

Weitere Informationen:

• GLOSS-Flyer (engl.)
• Die Zukunft der Meere - zu warm, zu hoch zu sauer (WBGU)
• GLOSS - Startseite

Programm zur Erforschung und Dokumentation der terrestrischen Ökosysteme in ihrer Dynamik. Es hat das Ziel, Wissenschaft und Politik die für eine nachhaltige Entwicklung nötigen Informationen bereit zu stellen.

Weitere Informationen: GTOS - Startseite

Gesamtheit der in den 1980er Jahren von mehreren UN-Organisationen angeregten Programme zur umfassenden und globalen Langzeitbeobachtung von klimabezogenen Phänomenen. Sie sind in Kooperation mit der Wissenschaftsgemeinde und nationalen Regierungen Hauptbestandteil der UN-Earthwatch. Als Partner mit satelliten- und bodengestützten Systemen zur globalen Umweltbeobachtung von Atmosphäre, Meeren und Land sind die Programme in der Integrated Global Observing Strategy (IGOS) zusammengefasst.

Weitere Informationen:

• The Changing Earth (ESA)
• Global Observing Systems - Startseite (UNEP)

1. Im engeren Sinne: Syn. Globale Umweltveränderungen, Global Change; durch Eingriffe des Menschen in die natürliche Umwelt bedingte Veränderungen mit globalem Ausmaß. Besonders der Klimawandel, der Verlust biologischer Vielfalt, die Bodendegradation sowie die Verknappung und Verschmutzung von Süßwasser zählen zu den weltweit voranschreitenden kritischen Veränderungen der natürlichen Umwelt. Beschleunigt werden diese Eingriffe in die natürliche Umwelt durch die anhaltende Ausbreitung nicht nachhaltiger Lebensstile, die anhaltende absolute Armut sowie das Bevölkerungswachstum. Eine Folge globaler Umweltveränderungen ist die wachsende Verwundbarkeit vor allem der Entwicklungsländer gegenüber Naturkatastrophen,  Nahrungskrisen und Erkrankungsrisiken. Umweltzerstörung ist daher auch zu einer Sicherheitsfrage geworden. Die Herausforderung für Wissenschaft und Politik liegt in der neuen Qualität dieser weltweit wirksamen Eingriffe des Menschen in das System Erde. Mit globaler Umwelt- und Entwicklungspolitik, die sich am Leitbild der nachhaltigen Entwicklung orientiert, sollen diese Probleme bewältigt werden.

Das Monitoring des globalen Wandels ist ein ideales Einsatzfeld für Fernerkundungsverfahren (s. Umweltmonitoring und Fernerkundung):

2. Im weiteren Sinne: International übergreifendes Phänomen, welches globale Umweltveränderungen, ökonomische Globalisierung, kulturellen Wandel und ein zunehmendes Nord-Süd-Gefälle umfasst.

Weitere Informationen:

• Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung "Globaler Wandel" - Startseite
• Global Change Master Directory - A Directory to Earth Science Data and Services (NASA GSFC)

Syn. Insolation (von engl. incoming solar radiation), engl. auch global radiation; die bei der photogrammetrischen Aufnahme von Satellitenbild und Luftbildern wirksame Beleuchtung der Erdoberfläche als Summe der gerichteten (direkten) Sonnenstrahlung (Q) und der durch Absorption und Streuung in der Atmosphäre entstehenden diffusen Himmelsstrahlung (q).
Um diese Energie zu bestimmen, beginnt man mit dem Strahlungsangebot außerhalb der Atmosphäre. Die sog. Solarkonstante gibt die Strahlungsleistung an, die außerhalb der Erdatmosphäre senkrecht auf eine Fläche trifft. Ihr Wert liegt bei etwa 1,35 kW/m². 90% dieser Solarstrahlung liegt im Bereich des sichtbaren Lichts (Tageslicht) und des nahen Infrarots.
Auf dem Weg durch die Atmosphäre bis zur Erdoberfläche gehen 53% der Solarleistung verloren. Die verbleibenden 47% setzen sich zusammen aus direkter Solarstrahlung und diffuser Himmelsstrahlung, die Summe beider Komponenten wird als Globalstrahlung bezeichnet. Sie unterliegt starken regionalen Unterschieden, da die diffuse Reflexion und selektive Absorption von der Ausprägung unterschiedlicher Faktoren gesteuert wird. Wesentliche Parameter sind die breitenabhängige Länge des Strahlungsweges, der unterschiedliche Gehalt an Wasserdampf und Aerosol in der Atmosphäre sowie der wechselnde Bewölkungsgrad.

Obwohl sich beide Komponenten mit atmosphärischen Bedingungen und Bewölkung stark ändern, ist das Spektrum ihrer Summe für wolkenfreien und bewölkten Himmel relativ konstant.

Engl. Akronym für Global Ocean Colour for Carbon Cycle Research; dieses ESA-Projekt beinhaltet die Entwicklung eines 10 Jahre umfassenden globalen Datensatzes zur Ozeanfarbe durch die Mischung der Informationen von Sensoren unterschiedlicher Satelliten:
MERIS auf ENVISAT, MODIS auf Aqua und SeaWiFS auf OrbView-2 (syn. SeaStar).

Weitere Informationen:

• GlobColour - A Precursor to the GMES Marine Core Service Ocean Colour Thematic Assembly Centre, (esa bulletin 132, November 2007)
• Projektseite (ESA)

GlobCover ist ein Zwei-Jahresprojekt mit dem Ziel, die mit 300 m Bodenauflösung detaillierteste, frei verfügbare Karte der globalen Landbedeckung zu entwickeln. Das Projekt liefert Daten, die für die Bereiche Landnutzung, Ökosysteme und Klimawandel bedeutsam sind. Der europäische Satellit Envisat liefert mit seinen Sensoren MERIS und ASAR den Großteil der Daten zu GlobCover. Man rechnet mit einer Datenmenge von ca. vierzig Terabyte (1.000 Gigabyte), die im Zeitraum vom Januar 2005 bis zum Juni 2006 aufgenommen wurden. GlobCover ist Teil des Earth Observation Data User Element der ESA, und es ist mit dem UN Land Cover Classification System kompatibel. Die Daten werden seit September 2008 der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Engl. Akronym für Global Learning and Observations to Benefit the Environment; weltweites Programm, das Forschung und Bildung im Bereich Umwelt miteinander verknüpft. Schüler, Lehrer sowie Wissenschaftler arbeiten gemeinsam daran, durch langfristige Beobachtung umweltrelevanter Parameter ein tieferes Verständnis über das Zusammenwirken der einzelnen Umweltkompartimente Klima, Gewässer, Boden und Vegetation zu erreichen.
GLOBE geht auf eine Initiative des ehemaligen US-amerikanischen Vizepräsidenten Al Gore zurück, der GLOBE am 24. Earth Day (22.4.1994) ankündigte und alle Länder zur Teilnahme einlud. Die politische Zusage Deutschlands erfolgte im gleichen Jahr. Inzwischen beteiligen sich ca. 1.000 Schulen in 97 Ländern an GLOBE.
Ursprünglich vom DLR betreut, liegt die Koordination von GLOBE Deutschland inzwischen beim Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN) an der Universität Kiel.
Die Erhebung und Auswertung von Umweltdaten erfolgen nach genau definierten Protokollen. Diese wurden von den beteiligten Wissenschaftlern für die Schüler ausgearbeitet. Künftig wird auch Fernerkundung eine wesentliche Rolle bei den Beobachtungsmethoden spielen.

Weitere Informationen:

• GLOBE Deutschland, Poster (IPN)
• GLOBE Projekt Deutschland

Russ. Akronym für Global'naya Navigatsionnaya Sputnikova Sistema, ein dem NAVSTAR GPS sehr ähnliches globales Satelliten-Navigationssystem der früheren UdSSR, das jetzt von der russischen Föderation weiter betrieben wird.

Weitere Informationen: Russian Space Agency, Information-Analytical Centre

Siehe Global Sea Level Observing System

Siehe Global Monitoring for Environment and Security

Engl. Akronym für Global Monitoring for Security and Stability; ein integrierendes Netzwerk aus dem Bereich wissenschaftlicher und technologischer Forschung, das die Sicherheitsaspekte der EU-Initiative zu globalem Umwelt- und Sicherheitsmonitoring auf Satellitenbasis unterstützt. Das 2004 etablierte Netzwerk soll die diesbezüglichen autonomen Fähigkeiten Europas aufbauen und stärken.

Die relevanten wissenschaftlichen und technologischen Bereiche umfassen:

1. die generischen Methoden, Algorithmen und die Software, die für die automatische Interpretation und Visualisierung von Bilddaten nötig sind, einschließlich der Objekterkennung und der Veränderungserkennung (change detection),
2. die spezifischen Wissenschaftszweige und Technologien zur Gewährleistung von:
   a) effektivem Monitoring internationaler Verträge gegen die Weiterverbreitung von Massenvernichtungswaffen
   b) besserer Abschätzung von Bevölkerungsentwicklungen auf globaler Basis
   c) besserem Monitoring von Infrastrukturen und Grenzen
   d) rascher Schadensbilanzierung,
3. die Untersuchung von aktuellen und zukünftigen Bedrohungen und die Notwendigkeit zum Informationsaustausch während Krisensituationen.

GMOSS besitzt eine Laufzeit von vier Jahren und besteht in der Anfangsphase aus 25 Organisationen aus dem öffentlichen und dem privaten Sektor.

Weitere Informationen:

• GMOSS Flyer
• A Secure Europe in a Better World - European Security Strategy
• GMOSS - Startseite (Europäische Kommission, GD Unternehmen und Industrie)

Siehe Geostationary Meteorological Satellite

Engl. Akronym für Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer; Satellit der ESA zur präzisen Modellierung des irdischen Schwerefeldes und des Geoids. Der Start erfolgte am 17. März 2009 mit einer russischen Rockot-Rakete vom russischen Weltraumbahnhof Plesetsk aus.
Das Hauptinstrument des Forschungssatelliten ist ein 3-Achsen-Schweregradiometer, bestehend aus je 2 hochempfindlichen Beschleunigungssensoren pro Achse im Abstand von je 0,5 m. Die differentielle Beschleunigungsmessung ergibt die 2. Ableitung des Schwerepotentials (Eötvös-Tensor, Schweregradienten). Die sonnensynchrone polare Umlaufbahn des 5,3 Meter langen und ca. 1.100 kg schweren Satelliten wird mit Hilfe einer GPS-Antenne auf wenige cm genau bestimmt (satellite to satellite tracking). Sie verläuft extrem niedrig in etwa 260 km Höhe und besitzt eine Neigung von 96,5 Grad.

Durch die drei Schwerefeldsatellitenmissionen CHAMP, GRACE und GOCE zeichnet sich ein Qualitätssprung ab hinsichtlich Genauigkeit, Auflösung und globaler Überdeckung. Damit wird die Einbeziehung von Schwerefeldinformation auch für eine wachsende Zahl von geowissenschaftlichen Anwendungen interessant werden. Gute Beispiele sind die Bestimmung der dynamischen Meerestopographie zur Erfassung der Ozeanzirkulation oder die Beschreibung der Lithosphärenstruktur durch die Kombination von seismischen Ergebnissen mit Schwerefelddaten. Weitere Anwendungsbereiche sind die Bestimmung der Topographie des Meeresbodens und der Dicke des Eises auf den Polarmeeren sowie die Rekonstruktion der Dichte der großen Eisschilde.
Von den drei Missionen wird GOCE die höchste räumliche Auflösung erreichen und Strukturen ab ca. 70 km Größe erfassen können. GRACE hingegen zielt eher auf die Messung von zeitlichen Variationen im Schwerefeld.

Untersuchungsobjekte der GOCE-Mission Quelle: http://www.goce-projektbuero.de/

GOCE ist die erste Kernmission der ESA im Rahmen ihres Erderkundungsprogramms „Living Planet“. Eine Serie hochspezialisierter Satelliten wird gesicherte Daten über die in der Atmosphäre, in den Ozeanen und auf dem Festland ablaufenden Prozesse liefern sowie neue Erkenntnisse globaler Umweltveränderungen gewinnen. Diese dienen als Grundlage politischer, wirtschaftlicher, wissenschaftlicher und technologischer Entscheidungen.
41 europäische Unternehmen arbeiteten bei der Realisierung des Satelliten zusammen. Die Führung hat die italienische Thales Alenia Space. In Deutschland ist EADS Astrium (Immenstaad) der Hauptauftragnehmer für die Satellitenplattform.

Weitere Informationen:

• Mass Transport and Mass Distribution in the Earth System (Programmschrift des GOCE Projektbüros)
• ESA's Schwerkraftmission GOCE (ESA)
• Die ESA startet mit GOCE ihren ersten Erdforschungssatelliten (ESA)
• GOCE - Startseite (ESA)
• Die Schwerkraft-Mission GOCE - Special - (ESA)
• GOCE Projektbüro Deutschland (TU München)

Engl. Akronym für Global Ocean Data Assimilation Experiment; internationales Experiment mit der Vision eines globalen Systems von Beobachtungen, Informationsflüssen, Modellierungen und Datenintegration, das regelmäßig und in Echtzeit umfassende Informationen über den Zustand der Ozeane in drei Dimensionen liefert.

Weitere Informationen:

• GODAE - Startseite (BOM)
• USGODAE Argo Page (U.S. Navy)

Teilorganisation der NASA mit der Aufgabe, das Wissen über die Erde und ihrer Umgebung, über das Sonnensystem und das Universum durch weltraumbasierte Beobachtungen zu erweitern.

Weitere Informationen:

• NASA Goddard Space Flight Center
• Goddard Space Flight Center - Startseite

s. Geostationary Operational Environmental Satellite

Engl. Akronym für Global Ozone Mapping Experiment; Nutzlastinstrument auf ERS-2 und METOP. GOME ist ein Spektrometer, das die von der Atmosphäre gestreute Sonnenstrahlung im ultravioletten und im sichtbaren Spektralbereich (240 bis 790 nm) misst. Es kann eine Reihe von atmosphärischen Spurenbestandteilen messen mit dem Schwerpunkt auf der globalen Ozonverteilung.

Weitere Informationen:

• GOME - Startseite (DLR)
• GOME fast delivery service (KNMI)
• Ozonmessung mit GOME (G. Rampe)

Engl. Akronym für Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars, ein Sensor auf ENVISAT der der sehr genauen Messung von Ozon in der Stratosphäre sowie Profilmessungen von Spurengasen in der oberen Troposphäre und der Mesosphäre dient. Mit seinem UV-VIS-Spektrometer (250 - 675 nm) und seinem Infrarot-Spektrometer (756 - 773 nm / 926 - 952 nm) nimmt GOMOS untergehende Sterne gegen den dunklen Himmel ins Visier und misst deren Lichtspektrum durch die Atmosphäre hindurch. GOMOS wiederholt diese Messungen bis zum Verschwinden der Sterne hinter dem Horizont. Die Spektren ändern sich wegen der unterschiedlichen Absorption durch Ozon und Spurengase in der Atmosphäre in Abhängigkeit von der relativen Sternenposition.

Zu der Ausstattung von GOMOS gehören zwei weitere Photometer und ein sog. "star tracker" zur Identifizierung und Verfolgung der scheinbaren Sternenbahnen. Aus den Messwerten kann die Menge an Ozon und Wasserdampf in der Atmosphäre in Höhen von 20 bis 100 km ermittelt werden.

Die GOMOS-Mission ist vor dem Hintergrund der während der letzten Dekaden offensichtlich gewordenen Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre zu sehen. Diese Veränderungen vollziehen sich in globalem Maßstab und sie sind teilweise anthropogen bedingt. Ozon spielt in der Atmosphärenchemie eine zentrale Rolle. Es ist durch die Absorption von schädlicher UV-Strahlung weitgehend für die Erwärmung der Stratosphäre verantwortlich, es bestimmt in hohem Maße die oxidative Kapazität der Troposphäre, und es ist ein wichtiges Treibhausgas. Auch hat die Entdeckung des "Ozonlochs" über der Antarktis die Aufmerksamkeit auf den globalen Ozonhaushalt gelenkt.

Die wichtigsten Ziele der GOMOS-Mission sind:

• die Erstellung von Messprofilen bzgl. Ozon, NO₂, NO₃, OClO, Temperatur and Wasserdampf,
• die Fähigkeit zur Messung auf der Tag- wie auf der Nachtseite,
• weltweite Messungen mit typischerweise über 600 Messprofilen pro Tag,
• die Fähigkeit zu Messungen in Bereichen zwischen der Tropopause und 100 km Höhe,
• die Erzielung einer Höhenauflösung von unter 1,7km.

Weitere Informationen: GOMOS (ESA Missions Earth Observation)

Engl. Akronym für Geostationary Operational Meteorological Satellite; Programm russischer Wettersatelliten, mit Alternativbezeichnung Elektro; GOMS-1, inzwischen inaktiv, befand sich seit Oktober 1994 auf einer geostationären Umlaufbahn in 36.000 km Höhe über 76°50' E .

GOMS-Wettersatellit Quelle: http://sputnik.infospace.ru/goms/engl/goms_e.htm

Messgerät zur Erfassung von Einfallswinkel und Intensität reflektierter Strahlung. Mit einem Goniometer kann Information über die Strahlungscharakteristiken innerhalb eines Pflanzenbestandes abgeleitet werden.

Engl. Akronym für Global Ocean Observing System; im Aufbau befindliches internationales Beobachtungssystem der Ozeane, zur Ermittlung von Daten, die von Regierungen, Industrie, Wissenschaft und der Öffentlichkeit im Zusammenhang mit ozeanbezogenen Fragen, einschließlich der Wechselwirkungen Ozean-Atmosphäre benötigt werden. Die Datenbereitstellung dient insbesondere der Entwicklung von globalen und regionalen Modellen. GOOS ist ein Programm der UN-Organisationen UNESCO, WMO, UNEP und ICSU. Die deutschen GOOS-Aktivitäten werden vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie koordiniert.

Die GOOS-Ziele im einzelnen sind:

• Klimaüberwachung, -beurteilung und -vorhersage
• Überwachung und Abschätzung der marinen Lebendressourcen
• Beurteilung und Vorhersage des Qualitäts- und Gesundheitszustandes, insbesondere der Küstenmeere.

Weitere Informationen:

• GOOS - Startseite (UNESCO)
• GOOS - Startseite (TAMU)

Engl. Akronym für Greenhouse Gases Observing Satellite, japan. Ibuki (Atem); Erdbeobachtungssatellit der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA zur Messung des Kohlendioxid- und Methangehalts in der Erdatmosphäre. GOSAT ermöglicht die flächendeckende Erfassung von Daten und schließt damit eine große Beobachtungslücke, die durch das weitmaschige und ungleich verteilte Netz an bodengebundenen Messpunkten bedingt ist. GOSAT-Daten werden künftig mit Daten von Bodenmesspunkten und Flugzeugen sowie denen von Simulationsmodellen kombiniert, bzw. in diese einfliessen.

GOSAT wurde am 23.1.2009 vom japanischen Weltraumbahnhof der Insel Tanegashima aus gestartet und ist für eine Betriebszeit von ca. fünf Jahren ausgelegt. Der Satellit bewegt sich in ca. 660 km Höhe auf einem polnahen Orbit um die Erde. Er ist mit zwei Sensoren ausgestattet. Einer von ihnen verfolgt die Infrarotstrahlen der Sonne, die von der Erdoberfläche oder der Atmosphäre reflektiert werden. So soll die Dichte der Treibhausgase gemessen werden. Der andere Sensor soll Wolken und Schwebstoffe beobachten, deren Präsenz oft zu Fehlern bei den Messungen führen.

Klimasatellit GOSAT / Ibuki Quelle: http://www.jaxa.jp/countdown/f15/overview/ibuki_e.html

Weitere Informationen: GOSAT-Homepage (JAXA)

Engl. Akronym für The Global Precipitation Measurement; für 2013 geplante Mission von NASA/JAXA zur genaueren Erfassung der weltweiten Niederschläge mit Hilfe eines abbildenden Mikrowellensensors. Dadurch sollen Modelle zur numerischen Wettervorhersage, Klimamodelle sowie die Möglichkeiten zur Vorhersage von Hochwässern und die Abschätzung von Süßwasserverfügbarkeit verbessert werden. Die Durchführung der Mission erfordert den Einsatz mehrerer Satelliten mit passiven und aktiven Mikrowelleninstrumenten. Der europäische Satellit EGPM soll die internationale GPM-Mission unterstützen.
Die Realisierung der Mission ist wegen Budgetproblemen der NASA unsicher.

Weitere Informationen: GPM -Startseite (NASA GSFC)

s. Global Positioning System

Engl. Akronym für Gravity Recovery and Climate Experiment; gemeinsame Mission von DLR und NASA mit Hilfe von 2 baugleichen Kleinsatelliten zur Bestimmung des irdischen Schwerefeldes und zur Beschreibung von Austauschvorgängen zwischen Land, Ozean und Atmosphäre als Nachfolgeprojekt zu CHAMP. Erreicht wird dieses Ziel über eine deutlich verbesserte Darstellung des Geoids, jener imaginären Fläche, die ein im Ruhezustand (Ausschluß von Ozeanströmungen, Winden, Tiden) befindlicher, die gesamte Erde vollständig bedeckender Weltozean unter Einfluss der Schwerkraft besäße. Diese Fläche ist als Normal-Null geläufig. Sie variiert global um ±100 m.

Karte des Gravitationsfeldes aufgrund jahrzehntelanger Messungen Schwerkraftanomalie (mGal*) *Einheit zur Beschreibung von Schwerkraftvariationen über der Erdoberfläche. 1 milligal (mGal) = 0,00001 m/s2, was mit der gesamten Schwerkraft an der Erdoberfläche von 9,8 m/s2 vergleichbar ist.	Vorläufige Karte des Graviationsfeldes auf- grund von Grace-Daten über 111 Messtage Schwerkraftanomalie (mGal)
Quelle: http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA04652

Wie CHAMP wurden die im März 2002 im russischen Plessetsk gestarteten Zwillingssatelliten von Astrium, Immenstaad, gebaut. Die wissenschaftliche Auswertung obliegt auf deutscher Seite dem GFZ Potsdam. Die beiden in 485 km Höhe mit einem Abstand von 220 km auf gleichem, nicht-sonnensynchronen Orbit hintereinander her fliegenden Grace-Satelliten besitzen eine Inklination von 89° und eine Umlaufzeit von 94 Minuten. Sie reagieren empfindlich auf kleinste Änderungen in der Gravitationsbeschleunigung, wie sie durch die räumliche Verteilung der unterschiedlichen Massen verursacht werden. Kommt beispielsweise der "vorausfliegende" Satellit in einen Bereich erhöhter Schwerkraft, wird er beschleunigt und der Abstand zu dem zweiten Satelliten nimmt zu. Gerät auch der zweite Satellit in den Bereich stärkerer Schwerkraft, während der erste bereits aus ihm "herausklettert", verringert sich die Distanz wieder. Diese Änderungen werden über eine hochgenaue Distanzmessung zwischen den beiden Satelliten bestimmt.

Als Folge können mit den Grace-Daten klimatisch bedingte Massenumlagerungen erkannt werden, Prozesse, die bisher messtechnisch unzugänglich waren. Beispielsweise wurde mit ihnen das Muster der jahreszeitlichen Veränderungen im Wasserbudget der Kontinente erfasst. Ihre Analyse zeigt, dass die größten saisonalen Schwankungen in den Einzugsgebieten der großen tropischen und sibirischen Flüsse auftreten, beispielsweise Amazonas, Kongo, Ganges sowie Ob und Lena. Ferner können auf dieser Grundlage großräumige klimatologische Modelle der globalen und kontinentalen Wasserbilanz verbessert werden.

Herstellung der GRACE-Zwillinge bei Astrium Quelle: http://www.csr.utexas.edu/grace/gallery/other/Astrium/Astrium-043.html
GRACE-Zwillinge und Breeze-Raketenoberstufe Quelle: http://www.dlr.de/grace	GRACE-Zwilllinge im Tandemflug Quelle: http://www.csr.utexas.edu/grace/gallery/other/ misc/GRACE_Litho.html

Messungen der Massenbilanz ermöglichen auch das Monitoring der festländischen Eismassen, deren Veränderungen eine wesentliche Bedeutung für das Niveau des Meeresspiegels haben. Grönland z.B. hat von 2002 bis 2005 pro Jahr durchschnittlich 162 km³ Eis verloren. Im gleichen Zeitraum ist die Eisdecke der Antarktis um 150 km³ geschrumpft. Diese letzte Angabe widerspricht den weniger präzisen Radar-Messungen von ERS-2 und ENVISAT.

Eismassenverlust in Grönland 2002-05   Die Grafik links zeigt den Eismassenverlust in Grönland, wie er mit GRACE im Zeitraum von 2002-2005 gemessen wurde. Die Angaben sind in km³/Jahr. Der beobachtete Eismassenverlust trägt mit ca. 0,4 mm/a zum weltweiten Meeresspiegelanstieg bei.     Für größere Darstellung auf Bild klicken.   Quelle: http://www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/grace-20051220.html

Weitere Informationen:

• GRACE Brochure (NASA, GSFC)
• Grace - Eine Schwerefeld- und Klimamission (GFZ Potsdam)
• Die Wasserspeicher Mitteleuropas – beobachtet aus dem Weltall (Michael Schmidt und Florian Seitz, Deutsches
  Geodätisches Forschungsinstitut 2008)
• GRACE - Startseite (DLR)
• GRACE - Startseite (University of Texas CSR)
• GRACE - Video and Computer Animations (University of Texas CSR)
• GRACE Project (GFZ)
  

Gerät z.B. zur Erfassung feiner vertikaler Änderungen des Erdmagnetfeldes. Mit zwei Sonden misst es die Stärke des anliegenden Magnetfeldes an zwei benachbarten Orten und bildet die Differenz beider Werte. Ein Messort liegt nah an der zu messenden Quelle, der andere ist weiter davon entfernt. Den Abstand beider Messpunkte voneinander bezeichnet man als Basislänge.

Auf GOCE befinden sich Gradiometer-ähnliche Geräte zur Messung des Gradienten des Erdschwerefeldes aus dem Orbit. Sie messen die Schweregradienten indirekt nach einer Differenzial-Methode ("Gravitationsgradiometrie"). Es sind hochpräzise Accelerometer (Beschleunigungsmesser), die auf ultra-stabilen Strukturen und Auslegern montiert werden und in der Umlaufbahn ununterbrochen alle 9 Werte des Schwere-Tensors messen sollen. Damit erhofft man sich eine Bestimmung des globalen Geoids mit mindestens cm-Genauigkeit und einer Auflösung von etwa 100 km. Aus den Messungen lassen sich mit hochkomplexen Algorithmen Schwerefeldanomalien und Ozeanströmungen extrahieren.

Weitere Informationen: GOCE Mission Payload (ESA)

Gradiometrie ist die Messung von Schweregradienten. Die Analyse solcher horizontaler oder vertikaler Gradienten wurde theoretisch schon vor etwa 80 Jahren entwickelt, doch Messinstrumente hoher Präzision können erst in den letzten Jahren gebaut werden.

Die ersten terrestrischen Messungen erfolgten in den 1920ern mit der von Roland Eötvös erdachten und konstruierten Drehwaage; ihr Hauptzweck war die geophysikalische Prospektion von Lagerstätten. Die Messungen mit solchen langsam schwingenden Probemassen sind äußerst schwierig durchzuführen und zeitaufwändig, weshalb man bald statt Gradienten die Schwerkraft selbst zu messen begann.

Vor etwa 25 Jahren begann man die Entwicklung neuer, kreisel-gestützter Meßsysteme, um mit niedrig fliegenden Satelliten das Schwerefeld automatisch erfassen zu können. Wegen der technisch höchst anspruchsvollen Methodik war man allerdings erst Ende der 1990er erfolgreich.

Eines der wichtigsten dieser Projekte ist der Bau und späterer Betrieb des Satelliten GOCE, der seit etwa 1995 in Kooperation der Raumfahrtbehörden ESA und NASA entwickelt wurde. Seine Gradiometer bestehen aus hochpräzisen Beschleunigungsmessern. Damit erhofft man sich eine Bestimmung des globalen Geoids mit mindestens cm-Genauigkeit und einer Auflösung von etwa 100 km.

In Kombination mit anderen Messungen (v.a. Ortsbestimmung/GPS, Meeresspiegel/Satelliten-Altimetrie und Meeresoberflächen-temperatur/div. Verfahren) sind auch wichtige Beiträge zur Ozeanographie und anderen Geowissenschaften zu erwarten. Fast wichtiger als die Daten zum Geoid werden dessen langsame zeitliche Änderungen sein, die mit GOCE erstmals erfassbar werden.

Engl. Akronym für GNSS Receiver for Atmospheric Sounding; ein GPS-Empfänger an Bord der Satelliten MetOp 1, 2 und 3, der zur Atmosphärensondierung (Temperatur- und Feuchteprofile) eingesetzt wird. Die Daten finden Verwendung bei der Entwicklung von Modellen zur numerischen Wettervorhersage.

Weitere Informationen: MetOp Instruments (ESA)

Engl. grey value/level; die einem Bildpunkt (Pixel) zugeordnete Zahl, z.B. in Rasterdaten oder in der digitalen Bildverarbeitung. Die dabei verwendeten ganzzahligen positiven Zahlenwerte repräsentieren die Helligkeit eines Bildpunktes.
Je nach Anzahl der Bits, die ein Grauwert einnehmen kann, unterscheidet man Binärbild (1 Bit, Zustände 0 und 1), Grauwertbild (8 Bit, Zustände zwischen 0 und 255) und Farbbild (3x8 Bit mit jeweils Zuständen zwischen 0 und 255). Diesen Werten sind zur Darstellung auf einem Bildschirm Einträge einer Farbtabelle zugeordnet, d.h. die Werte werden als Indizes einer Farbtabelle interpretiert.

Engl. grey value/level image; Bild belegt mit potentiell 256 verschiedenen diskreten Grauwerten. Über eine Farbtabelle mit RGB-Werten werden dem Grauwertbild die Graustufen oder aber auch Farben (unterschiedliche RGB-Anteile) zugeordnet. Beispiele für Grauwertbilder sind:
- 1 Bit: gescannte Katasterkarte
- 8 Bit: gescanntes Schwarz-Weiß-Luftbild
- 24 Bit: gescanntes Farbluftbild.

Engl. tone; eine unterscheidbare Grauschattierung auf einem Bild zwischen Schwarz und Weiß.

Räumliche Verteilung der einzelnen Grauwerte im Bild, die zu charakteristischen Verteilungsmustern, sog. Texturen, im Bild führen. Die Oberflächenstrukturen sind im Bild nicht mehr wahrnehmbar, bewirken jedoch die charakteristischen Grauwertverteilungen.

In vielen Fällen nutzen Fernerkundungssysteme nur einen kleinen Teil des verfügbaren Grauwertspektrums aus. Daher sind Verarbeitungstechniken notwendig, die redundante oder störende Information unterdrücken, und dafür wichtige Bildinhalte deutlich hervorheben können. Diese Verfahren dienen der besseren visuellen Interpretierbarkeit, und basieren auf Übertragungs- oder Transferfunktionen.

Wissenschaft von den Verfahren und Geräten zur Ausmessung des Schwerefeldes der Erde, einschließlich der Weiterverarbeitung und z.T. auch der Analyse und Interpretation der Messwerte. Als Hilfswissenschaft dient die Gravimetrie z.B. der physikalischen Geodäsie, der Geophysik einschließlich der Lagerstättenerkundung, der Metrologie (Lehre von den Maßsystemen) sowie der Geologie. Je nach Ausdehnung und Anforderungen erfolgt sie als terrestrische, Flug-, See- oder Satellitengravimetrie.

Universelle Wechselwirkungserscheinung der gegenseitigen Anziehung zwischen zwei beliebigen Massenpunkten. Das Newtonsche Gravitationsgesetz besagt, daß die auftretenden Gravitationskräfte (Anziehungs- oder Attraktionskräfte) dem Produkt der Massen m₁ und m₂ direkt und dem Quadrat des Abstandes r der Massenpunkte indirekt proportional sind. Die Proportionalitätskonstante G wird als Gravitationskonstante bezeichnet. Die Gravitation wirkt in der Verbindungslinie der beiden Massenpunkte. Betrachtet man das Gravitationsfeld eines Massenpunktes der (aktiven) schweren Masse M, so kann aus dem Gravitationsgesetz die Gravitationsfeldstärke in vektorieller Form als Feldfunktion dargestellt werden.

Anziehungsfeld von Anordnungen (aktiver) schwerer Massen. Das Gravitationsfeld wird durch die Gravitationsfeldstärke beschrieben.

Teilgebiet der Satellitengeodäsie. Betrachtet man zunächst den Satelliten als Probemasse im Gravitationsfeld der Erde, so kann man die in der Bewegungsgleichung wirkenden Kräfte parametrisieren, z. B. durch eine Kugelfunktionsentwicklung des Gravitationspotentials. Unter Nutzung von Messungen (z. B. Entfernungen oder Entfernungsänderungen) können im Zuge einer differentiellen Bahnverbesserung die Parameter der Kugelfunktionsentwicklung als Unbekannte bestimmt werden. Als Messungen kommen dabei z. B. solche von der Erde zum Satelliten (SLR, GPS) oder auch zwischen Satelliten (SST) in Betracht. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, im Satelliten spezielle Meßgeräte mitzuführen, die Funktionale des Gravitationsfeldes entlang der Satellitenbahn messen. Das können einerseits Gradiometer sein, die die Komponenten des Gravitationstensors messen. Andererseits kann mittels Altimeter die Meereshöhe bestimmt werden, die eine Näherung des Geoids als Äquipotentialfläche des Schwerepotential der Erde darstellt.

Engl. für ein leicht identifizierbares Objekt (Passpunkt) mit einer bekannten Lage, die verwendet wird, um einem Punkt auf einer Karte oder in einem Fernerkundungsbild eine geographische Referenz zu geben. Dies wird häufig verwendet bei der geometrischen Korrektur von räumlichen Datensätzen.

Syn. flight line above ground, engl. für Flugweg über Grund; scheinbare Linie am Boden, die durch die Aneinanderreihung der Subsatellitenpunkte gebildet wird. Die Subsatellitenpunkte ergeben sich aus der Aneinanderreihung der Schnittpunkte von gedachten Linien zwischen Satellit und Erdmittelpunkt mit der Erdoberfläche. Die Linie entsteht durch die Erdrotation und die Bewegung des Satelliten auf seiner Bahn. Bei geostationären Satelliten ist der Flugweg über Grund auf einen Punkt auf dem Äquator reduziert.

Engl. für Feld-, Geländedaten, Geländeinformation; Beobachtungen, Messungen und gesammelte Informationen über den aktuellen Zustand im Gelände, die zur Stützung und Validierung der Klassifikation von durch Fernerkundung gewonnenen Bilddaten (Luftaufnahmen und Satellitenbildern) dienen. Damit stellen sie für die Bildverarbeitung wichtige Zusammenhänge zwischen Fernerkundungsdaten und den beobachteten Objekten her.

Geländedaten sollten grundsätzlich zu der Zeit erfasst werden, zu der die Datenaufnahme durch Fernerkundung erfolgt. Tolerierbare Zeitunterschiede hängen von der jeweiligen Aufgabenstellung ab.

Ground truth-Daten können der Entwicklung, Kalibrierung und Bewertung von Sensoren dienen. Oft werden spektrale Eigenschaften mit Spektrometern gemessen, z.B. zur Bestimmung von optimalen Wellenlängen und Bandbreiten. Zusätzlich werden Daten zur Art des Objekts, dessen Zustand, über Rahmenbedingungen, Oberflächentemperatur usw. erhoben. Aufgabenabhängig werden auch weitere Informationen benötigt, wie Sonnenazimut und -höhe, Sonnenstrahlung, atmosphärische Trübung, Lufttemperatur, Feuchte, Windparameter, Bodenbedingungen, Tau, Niederschlag usw. benötigt.

Durch Ground-Truth-Daten ist es möglich, Fernerkundungsdaten präziser zu klassifizieren. Wenn man nur mit Fernerkundungsdaten arbeitet, können diese Daten mehrdeutig sein. Zum Beispiel könnte es Probleme bei der Unterscheidung von Mais-Feldern und Sonnenblumen-Feldern geben, weil beide in Fernerkundungsdatensätzen ähnliche Merkmalsausprägungen haben. Die aufgezeichneten Informationen lassen sich erst besser zuordnen, wenn man an einigen Stellen im Gelände Ground-Truth-Daten erhoben hat und mit diesen zusätzlichen Informationen die Fernerkundungsdaten besser klassifizieren kann.

Eine wichtige Methode zur Erhebung von Geländedaten sind die Trainingsgebiete zur überwachten Klassifizierung. Trainingsflächen für jede Klasse setzen die Identifizierung des Objektes voraus durch Ortserkundung, visuelle Interpretation von Luftbildern, Kartenauswertung, Durchsicht von Literatur und Statistiken usw.

Eine weitere Art von Geländedaten sind die Passpunkte zur geometrischen Korrektur der Fernerkundungsdaten.

Engl. Bezeichnung für die Gesamtheit verschiedener Verfahren, mit denen Messinstrumente, die auf Satelliten die Erde umkreisen, kalibriert, mögliche zeitliche Veränderungen erkannt werden, und die Langzeitmessreihen über verschiedene Satelliten-Generationen ermöglichen.

Weitere Informationen:

Permanente Ground-Truthing-Station "Zugspitze/Garmisch" (IMK-IFU)

Siehe Global Terrestrial Observing System

Engl. Akronym für Global Vegetation Index; globaler Vegetationsindex.