Framväxande användning av Global Navigation Satellite System (GNSS) gör det möjligt att kontinuerligt mäta grunda förändringar i höjd av jordytan. En studie från universitetet i Bonn visar nu att kvaliteten på dessa mätningar kan ha förbättrats avsevärt under pandemin, åtminstone på vissa stationer. Resultaten visar vilka faktorer som bör beaktas i framtiden vid installation av GPS-antenner. Mer exakta geodetiska data är viktiga för att bedöma översvämningsrisker och för att förbättra system för tidig varning av jordbävningar. Journalen Geofysiska forskningsbrev rapporterar nu om detta.

Ett antal länder gick in i politiskt beslutad sen dvala i början av Covid-19-pandemin. Många av dem som drabbades av lockdown fick negativa ekonomiska och sociala konsekvenser. Geodesi, en gren av geovetenskapen för att studera jordens gravitationsfält och dess form, å andra sidan, har gynnats av den drastiska minskningen av mänsklig aktivitet. Det är åtminstone vad studien nu publicerade i Geofysiska forskningsbrev visar. Studien, som utfördes av geodesister från universitetet i Bonn, undersökte platsen för en exakt GNSS-antenn i Boston (Massachusetts) som ett exempel.

GNSS-mottagare kan bestämma sina positioner med en noggrannhet på några mm. De gör detta med hjälp av USA:s GPS-satelliter och deras ryska motsvarigheter, GLONASS. Sedan några år tillbaka, det har också varit möjligt att mäta avståndet mellan antennen och markytan med en ny metod. "Detta har nyligen gjort det möjligt för vår forskargrupp att mäta höjdförändringar i de översta jordlagren, utan att installera ytterligare utrustning, " förklarar Dr. Makan Karegar från Institutet för geodesi och geoinformation vid universitetet i Bonn. Forskare, till exempel, kan mäta den vågliknande utbredningen av en jordbävning och ett kustområdes uppgång eller fall.

Mätmetoden bygger på att antennen inte bara tar upp den direkta satellitsignalen. En del av signalen reflekteras av den omgivande miljön och föremål och når GNSS -antennen med några förseningar. Denna reflekterade del går därför en längre väg till antennen. När den överlagras på den direkt mottagna signalen, det bildar vissa mönster som kallas interferens. Den kan användas för att beräkna avståndet mellan antennen och markytan som kan förändras över tiden. För att beräkna risken för översvämning i låga kustområden, det är viktigt att känna till denna förändring – och därmed jordytans sättningar – exakt.

Denna metod fungerar bra om den omgivande marken är platt, som ytan på en spegel. "Men många GNSS-mottagare är monterade på byggnader i städer eller i industriområden, "förklarar professor Dr. Jürgen Kusche." Och de är ofta omgivna av stora parkeringsplatser - som är fallet med antennen vi undersökte i Boston. "

Bilar orsakar störningar

I deras analys, forskarna kunde visa att parkerade bilar avsevärt minskar kvaliteten på höjddata:Parkerade fordon sprider satellitsignalen och gör att den reflekteras flera gånger innan den når antennen, som en sprucken spegel. Detta minskar inte bara signalintensiteten, men också informationen som kan extraheras från den:Den är "bullrig". Dessutom, eftersom "mönstret" för parkerade bilar förändras från dag till dag, dessa data kan inte lätt korrigeras.

"Före pandemin, mätningar av antennhöjd hade en genomsnittlig noggrannhet på cirka fyra centimeter på grund av den högre ljudnivån, "säger Karegar." Under lockdownen, dock, det fanns nästan inga fordon parkerade i närheten av antennen; detta förbättrade noggrannheten till cirka två centimeter." Ett avgörande språng:Ju mer tillförlitliga värden, desto mindre höjdfluktuationer som kan detekteras i de övre jordlagren.

Förr, GNSS-stationer installerades företrädesvis i glest befolkade regioner, men detta har förändrats de senaste åren. "Exakta GNSS -sensorer installeras ofta i stadsområden för att stödja positioneringstjänster för teknik- och lantmäteriapplikationer, och så småningom för vetenskapliga tillämpningar som deformationsstudier och bedömning av naturfaror, " säger Karegar. "Vår studie rekommenderar att vi bör försöka undvika installation av GNNS-sensorer bredvid parkeringsplatser."