Geoid

Das Geoid ist die hypothetische Fläche des Erdschwerefeldes, auf der das Gravitationspotential überall gleich groß ist. Es entspricht näherungsweise dem mittleren Meeresspiegel, gedanklich kontinuierlich unter die Kontinente fortgesetzt. Im Gegensatz zum glatten mathematischen Ellipsoid weist das Geoid eine unregelmäßige Form auf, die Schwankungen in der internen Massenverteilung der Erde widerspiegelt, mit Undulationen von bis zu 100 Metern oberhalb und unterhalb des Referenzellipsoids. Das Geoid ist die natürliche Bezugsfläche für die Messung physikalischer Höhen.

Das Verhältnis zwischen Geoid und Referenzellipsoid ist entscheidend für die Höhenbestimmung. GPSGPSThe Global Positioning System (GPS) is a satellite-based navigation system operated by the U.S. Space Force that prov...- und GNSSGNSSGlobal Navigation Satellite System (GNSS) is the umbrella term for satellite-based positioning systems that provide a...-Systeme messen Höhen relativ zum Ellipsoid (ellipsoidische Höhen), doch praktische Anwendungen wie Ingenieurwesen, Hydrologie und Kartierung benötigen orthometrische Höhen relativ zum Geoid, also im Wesentlichen Höhen über dem mittleren Meeresspiegel. Die Umrechnung zwischen diesen beiden Höhensystemen erfordert ein Geoidmodell, das die Geoidundulation (den Abstand) an jedem beliebigen Ort angibt. Modelle wie EGM2008 (Earth Gravitational Model 2008) liefern diese Information weltweit mit hoher Auflösung.

Geoidmodelle werden aus einer Kombination von Satellitenschweremessungen (aus Missionen wie GRACE und GOCE), terrestrischen Schweremessungen und topografischen Daten berechnet. Globale Modelle wie EGM2008 erreichen in gut vermessenen Regionen eine Genauigkeit im Zentimeterbereich. Regionale Geoidmodelle, die von nationalen geodätischen Behörden entwickelt werden, bieten für bestimmte Länder oder Regionen eine höhere Genauigkeit. Diese Modelle sind wesentliche Bestandteile von Definitionen vertikaler Bezugssysteme und werden regelmäßig verfeinert, sobald neue Beobachtungsdaten verfügbar werden.

Geoidmodelle werden von GNSSGNSSGlobal Navigation Satellite System (GNSS) is the umbrella term for satellite-based positioning systems that provide a...-Empfängern und Postprocessing-Software genutzt, um ellipsoidische Höhen für Vermessungs- und Ingenieuranwendungen in orthometrische Höhen umzurechnen. Die Hochwassermodellierung benötigt geoidbezogene Höhenangaben für eine genaue Vorhersage von Wasseroberflächen. Die Überwachung des Meeresspiegels nutzt das Geoid als Referenz zur Erkennung langfristiger Trends. Die geophysikalische Forschung analysiert Geoidanomalien, um die innere Struktur und Massenverteilung der Erde zu untersuchen.