Die Reflektometrie des globalen Navigationssatellitensystems (GNSS-R) entwickelt sich zu einer Schlüsseltechnologie in der Fernerkundung, da sie in der Lage ist, hochpräzise Daten in Echtzeit unter allen Wetterbedingungen bereitzustellen.
Traditionell wird GNSS zur Ortung, Navigation und Zeitmessung eingesetzt. Neuere Entwicklungen haben jedoch seine Wirksamkeit bei der Umweltüberwachung durch Scatterometrie und Reflektometrie bewiesen.
GNSS-R nutzt die von der Erdoberfläche reflektierten Signale und bietet Einblicke in Oberflächeneigenschaften wie Bodenfeuchtigkeit, Meeresspiegelhöhe, Windgeschwindigkeit und Eisdicke. Aufgrund dieser Herausforderungen ist es unerlässlich, eingehende Forschung zu betreiben, um GNSS-R-Techniken weiter zu verfeinern und ihre Anwendungsmöglichkeiten zu erweitern.
Wissenschaftler aus internationalen Institutionen haben sich zusammengeschlossen, um die neuesten Fortschritte im Bereich GNSS-R zu erforschen. veröffentlicht im Journal Satellitennavigation am 27. Mai 2024.
Das Dokument bietet einen umfassenden Überblick über den aktuellen Status von GNSS-R, die theoretischen Entwicklungen, die Signalverarbeitung, den Parameterabruf und seine Anwendungen bei der Erkennung von Änderungen der Meeresoberflächenhöhe, der Windgeschwindigkeit, der Vegetation, der Bodenfeuchtigkeit und der Eisdicke.
Die Studie bietet einen umfassenden Überblick über die Prinzipien, Methoden und neuesten Anwendungen von GNSS-R und betont seine wachsende Bedeutung in der Fernerkundung. GNSS-R nutzt reflektierte Signale von mehreren GNSS-Konstellationen (GPS, BDS, Galileo, GLONASS), um verschiedene Umweltparameter zu messen.
Zu den wichtigsten Fortschritten zählen die Entwicklung neuer GNSS-R-Empfänger und die Durchführung von Experimenten am Boden, in der Luft und im Weltraum. Diese Innovationen haben zu einer höheren Genauigkeit bei der Erfassung von Daten zu Bodenfeuchtigkeit, Meeresspiegelhöhe, Windgeschwindigkeit und Eisdicke geführt.
Zu den in der Studie hervorgehobenen wichtigen Anwendungen gehören die Auswertung der Meereshöhenmessung, die Schätzung des Bodenfeuchtigkeitsgehalts und die Messung der Eisdicke. Die Forschung befasst sich auch mit den Herausforderungen bei der Entwicklung von GNSS-R, wie etwa der Komplexität der Signalverarbeitung und dem Bedarf an verbesserter Empfängertechnologie.
Es werden Zukunftsaussichten diskutiert, darunter Multi-GNSS-Reflektometrie, neue Empfängerdesigns und aufkommende Anwendungen wie die Erkennung von Mikroplastik und die Überwachung von Naturgefahren.
Prof. Shuanggen Jin, der leitende Forscher, erklärt: „Unsere Forschung zeigt das unglaubliche Potenzial der GNSS-Reflektometrie bei der Revolutionierung der Umweltüberwachung. Durch die Nutzung reflektierter Signale von GNSS-Konstellationen können wir eine beispiellose Genauigkeit bei der Messung kritischer Parameter in der Atmosphäre, den Ozeanen, dem Land, der Vegetation und der Kryosphäre erreichen.
„Dies eröffnet neue Wege für wissenschaftliche Forschung und praktische Anwendungen im Umweltmanagement.“
Die Auswirkungen dieser Forschung sind weitreichend. Die möglichen Anwendungen reichen von der Verfolgung mesoskaliger Meereswirbel bis hin zur Erkennung von Mikroplastik im Meer. Die Fähigkeit der Technologie, Naturgefahren und Erdrutsche zu überwachen, könnte das Katastrophenmanagement revolutionieren. Darüber hinaus bietet das Potenzial von GNSS-R bei der Kartierung von Bodenfeuchtigkeit und Vegetation wertvolle Werkzeuge für die Agrarplanung und Umweltschutzbemühungen.
Die GNSS-R-Technologie bietet vielversprechende Möglichkeiten zur Zielerfassung in verschiedenen Bereichen. Ob im maritimen, städtischen oder Umweltbereich – GNSS-R-Signale liefern wertvolle Informationen über Zieleigenschaften. Mit zunehmender Weiterentwicklung der Technologie dürfte ihre Integration in bestehende Fernerkundungsplattformen unsere globalen Überwachungsmöglichkeiten deutlich verbessern.
Mehr Informationen:
Shuanggen Jin et al, Fernerkundung und ihre Anwendungen unter Verwendung von GNSS-reflektierten Signalen: Fortschritte und Perspektiven, Satellitennavigation (2024). DOI: 10.1186/s43020-024-00139-4