Markus Rothacher: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021 |  |
| Name | Herr Prof. em. Dr. Markus Rothacher |
| Lehrgebiet | Mathematische und Physikalische Geodäsie |
| Adresse | I. f. Geodäsie u. Photogrammetrie ETH Zürich, HPV G 52 Robert-Gnehm-Weg 15 8093 Zürich SWITZERLAND |
| Telefon | +41 44 633 33 75 |
| markus.rothacher@ethz.ch | |
| Departement | Bau, Umwelt und Geomatik |
| Beziehung | Professor emeritus |
| Nummer | Titel | ECTS | Umfang | Dozierende | |
|---|---|---|---|---|---|
| 103-0126-AAL | Geodetic Reference Systems Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben. Alle anderen Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen. | 3 KP | 6R | M. Rothacher | |
| Kurzbeschreibung | Grundlagen und Theorie zu geodätischen Referenzsystemen. Einführung sowohl von aktuellen internationalen globalen Systemen als auch von Systemen der Schweizer Landesvermessung. | ||||
| Lernziel | Vermittlung des Grundwissens und der nötigen Theorie, um vertraut im Umgang mit geodätischen Referenzsystemen zu werden. Spezielles Augenmerk wird dabei sowohl auf internationale globale Systeme als auch auf die Systeme der Schweizer Landesvermessung gelegt. | ||||
| Inhalt | Verschiedene Koordinatensysteme und Transformationen; Bezugssysteme und -rahmen (raumfest, erdfest, topozentrisch) und zugehörige Transformationen zwischen den Systemen; Einführung in die Theorie der Erdrotation; Zeitsysteme; Landesvermessung der Schweiz | ||||
| Skript | Will be provided on ILIAS | ||||
| Literatur | Will be provided on ILIAS | ||||
| 103-0135-01L | Globale Satellitennavigationssysteme | 3 KP | 3G | M. Rothacher | |
| Kurzbeschreibung | GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS, QZSS als GNSS. Systemkomponenten, Signalstruktur, Referenz- und Zeitsysteme und Beobachtungsgleichungen. Differenzbildung, Linearkombinationen. Satellitenbahnen und -uhren, troposphärische und ionosphärische Refraktion, Antennenphasenzentren, Multipath und Messrauschen. Beobachtungsverfahren und Mehrdeutigkeitslösung. Referenzstationsnetze und Dienste. | ||||
| Lernziel | • Erlernen der theoretischen und praktischen Grundlagen der verschiedenen GNSS • Verstehen der wichtigsten Fehlerquellen und der unterschiedlichen Beobachtungsverfahren • Erkennen von Anwendungen der GNSS in der Vermessung, Positionierung, Navigation, GIS, im Geomonitoring und in den Erd- und Umweltwissenschaften | ||||
| Inhalt | • Überblick über die verschiedenen GNSS (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, QZSS und INRSS) • Systemkomponenten, Signalstrukturen, Referenz- und Zeitsystemen und Beobachtungsgleichungen für Pseudorange- und Phasenmessungen der GNSS • Bildung von Differenzen und Linearkombinationen der ursprünglichen Beobachtungen • Fehlerquellen: Satellitenbahnen und -uhren, troposphärische und ionosphärische Refraktion, Antennenphasenzentren, relativistische Einflüsse, Mehrwegeffekte und Messrauschen • Einblick in die Bedeutung der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie für die GNSS • Auswertestrategien und Beobachtungsverfahren sowie Methoden zur Lösung der Phasenmehrdeutigkeiten • Referenzstationsnetze und Dienste • Viele Anwendungsbeispiele • Praktische und rechnerische Übungen für die Erfassung und Auswertung der GNSS-Messungen | ||||
| 103-0157-00L | Physical Geodesy and Geodynamics | 4 KP | 3G | M. Rothacher | |
| Kurzbeschreibung | Newton's Laws and accelerated reference systems; gravitation and potential theory, gravity and normal gravity; linear model of the gravity field; gravity reductions, solution of the geodetic boundary value problem; geoid computation. | ||||
| Lernziel | Obtain knowledge in Physical Geodesy as a fundamental topic forming the basis for Geomatics and Geodynamics. Acquire skills in calculus covered in Physical Geodesy. | ||||
| Inhalt | Newton's laws and accelerated reference systems - Newton's laws - Inertial systems - Accelerated systems and fictitious forces Gravitation and potential theory - Newton’s law of gravitation - Integral and differential formulas of potential theory Gravity Normal gravity Linear model of the gravity field - Disturbances of the gravity field - Anomalies of the gravity field Gravity reductions Solution of the geodetic boundary value problem - Stokes’ formula - Vening-Meinesz formula - Series representation of gravity field functionals Geoid computation - Application of the integration formula by Stokes - Geoid computations with spherical harmonics functions - Gravity anomalies and spherical harmonics functions - Geoid computation using the combination method - Signal characteristics of geoid and gravity anomalies | ||||
| Skript | Script exists in English | ||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Pre-Requisite: Basics of Higher Geodesy | ||||
| 103-0178-00L | Geodetic Earth Monitoring | 4 KP | 3G | M. Rothacher, B. Soja | |
| Kurzbeschreibung | The three pillars of geodesy, i.e. the geometry, rotation and gravity field of the Earth contribute to Earth system monitoring and will be considered here. 1) Earth rotation: theory, estimation and interpretation; 2) Gravity field: satellite missions, theory, estimation and interpretation; 3) Geodynamics (geometry): plate tectonics, earthquake cycle, isostasy and uplift rates. | ||||
| Lernziel | Understand the basics of Earth rotation and gravity field theory, with what type of methods they are determined and what they contribute to monitoring the Earth system. Get familiar with the major geodynamic processes within the crust and mantle and how they are being observed and monitored. | ||||
| Inhalt | Part 1: Earth rotation - Kinematics of a solid body - Dynamic Eulerian equations of Earth rotation - Kinematic Eulerian equations of Earth rotation - Free rotation of the flattened Earth - Influence of Sun and Moon, Precession, Nutation - Earth as an elastic body - Determination of Earth rotation parameters - Mass distribution and mass transport affecting Earth rotation Part 2: Gravity field - Satellite missions - Gravity field determination from satellite data - Geoid computation from terrestrial data - Combination of satellite and terrestrial gravity fields - Precision of geoid computations - Mass distribution and transport affecting the Earth gravity field Part 3: Geodynamics: - Plate tectonics theory: including ocean bottom floor magnetism Curie temperature, age of the ocean bottom floor - Notions on crust material (oceanic/continental) - Concepts of mantle plumes, mantle convection and mantle flow and evidences supporting them - Earthquake cycle: elastic rebound theory, strain and stress measurements and measurements in the field during inter-, co- and post-seismic periods - Isostasy and strength models - Surface uplift rate applied to continental crust, volcanism, eroded areas. | ||||
| Skript | A script and slides will be made available | ||||
| Literatur | Beutler G., Methods of Celestial Mechanics. II: Application to Planetary System, Geodynamics and Satellite Geodesy, Springer, ISBN 3-540-40750-2, 2005. Hofmann-Wellenhof B. and Moritz H., Physical Geodesy, Springer, ISBN 13-978-3-211-33544-4, 2005/2006. Fowler C.M.R., The Solid Earth: An Introduction to Global Geophysics, Cambridge Univ. Press, ISBN 0-521-38590-3, 2005. | ||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Recommended: Basics of Higher Geodesy Of advantage: Basics of Geodetic Earth Observation | ||||
| 103-0184-AAL | Higher Geodesy Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben. Alle anderen Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen. | 5 KP | 11R | M. Rothacher | |
| Kurzbeschreibung | Modern methods of Higher Geodesy. Basics of Shape of the Earth: Geoid determination and deflection of the vertical. Introduction into the most important topics: Satellite Geodesy and Navigation; Physical Geodesy and gravity field of the Earth; Astronomical Geodesy and Positioning; Mathematical Geodesy and basics of Geodynamics. Reference systems and applications in National and Global Geomatics. | ||||
| Lernziel | Overview over the entire spectrum of Higher Geodesy | ||||
| Inhalt | Actual methods of Higher Geodesy. Basics of Shape of the Earth: Geoid determination and deflection of the vertical. Introduction into the most important topics: Satellite Geodesy (GPS) and Navigation; Physical Geodesy and gravity field of the Earth; Astronomical Geodesy and Positioning; Mathematical Geodesy and basics of Geodynamics. Reference systems and applications in National and Global Geomatics. | ||||
| Skript | Rothacher, M.: Höhere Geodäsie (deutsch) | ||||
| 103-0187-AAL | Satellite Geodesy Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben. Alle andere Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen. | 4 KP | 3R | M. Rothacher | |
| Kurzbeschreibung | Referenzsysteme, Referenzrahmen und Koordinatentransformationen. Erdrotation. Geodätische Weltraumverfahren GNSS, VLBI, SLR, DORIS und Altimetrie. Gravitation und Schwerefeld. Satellitenbahnberechnung. Schwerefeld-Satellitenmissionen. | ||||
| Lernziel | - Sicherheit im Umgang mit Koordinaten-, Referenz- und Zeitsystemen. - Beherrschen der Ephemeridenrechnung für ungestörte Satellitenbahnen. - Grundlegendes Verständnis der geodätischen Weltraumverfahren und deren Stärken und Schwächen. - Kenntnis der wichtigsten Prozesse, die für Änderungen in den drei Pfeilern der Satellitengeodäsie (der Geometrie, der Rotation und dem Schwerefeld der Erde) verantwortlich sind. - Erkennen der Anwendungsmöglichkeiten der Satellitengeodäsie für interdisziplinäre Aufgaben (System Erde). | ||||
| Inhalt | - Raumfeste und erdfeste Referenzsysteme und -rahmen, Zeitsysteme - Erdrotation als Transformation zwischen dem raumfesten und erdfesten Referenzsystem mit Präzession, Nutation, Sternzeit und Polschwankung - Transformation zwischen kartesischen und ellipsoidischen Koordinaten - Geodätische Weltraumverfahren: GNSS, VLBI, SLR, DORIS und Altimetrie - Gravitationsfeld und Schwerefeld der Erde, Geometrie des Schwerefeldes - Berechnung von ungestörten Satellitenbahnen - Bestimmung des Schwerefeldes der Erde mit Satellitenmissionen | ||||
| Skript | Skript M. Rothacher "Satellitengeodäsie" | ||||
| 103-0798-00L | Geodetic Project Course  Number of participants limited to 24. | 5 KP | 9P | M. Rothacher, K. Schindler, A. Wieser | |
| Kurzbeschreibung | Dreiwöchige Arbeit an einem geodätischen Projekt mit Praxisbezug | ||||
| Lernziel | Dreiwöchige Arbeit an einem geodätischen Projekt mit Praxisbezug | ||||
| Inhalt | Gruppenweise, selbständige Bearbeitung aktueller Vermessungsprojekte und Erstellung eines Technischen Berichtes (Projektbeschreibung, Auswertung, Resultate und Interpretationen), Möglichkeit der Weiterführung in Master- oder Projektarbeiten. | ||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Der Kurs findet zwischen 14.6. und 9.7.2021 statt. Innerhalb dieser Zeit finden voraussichtlich während ca. 2 Wochen Feldarbeiten in Graubünden statt. Darüber hinaus finden Vor- und Nacharbeiten in Zürich statt. | ||||
| 103-0838-00L | Geomonitoring and Geosensors | 4 KP | 3G | A. Wieser, M. Rothacher | |
| Kurzbeschreibung | This course provides an introduction to sensors, measurement techniques and analysis methods for geodetic monitoring of natural structures of local to regional scale like landslides, rock falls, volcanoes and tsunamis. Several case studies will highlight the application of the presented technologies. | ||||
| Lernziel | Understanding the core challenges and proven approaches to monitoring of local and regional deformation; gaining an overview of established measurement and data processing techniques for monitoring geometric changes. | ||||
| Inhalt | Introduction to geomonitoring; sensors and measurement technologies: GNSS, TPS, TLS, GB-SAR, geosensor networks, geotechnical monitoring sensors; areal and point-wise deformation monitoring; congruency tests, network deformation analysis, sensitivity, regression and jump detection; estimation of strain tensor, block analysis; case studies. | ||||
| Skript | The lecture slides and further literature will be made available on the course webpage. | ||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Students should be familiar with geodetic networks, parameter estimation, GNSS and Engineering Geodesy. Students who have not taken the related courses of the ETH curriculum (or equivalent courses at another university) but want to take this course should contact the lecturers beforehand. | ||||
| 103-0850-00L | Physikalische und kinematische Geodäsie | 6 KP | 4G | M. Rothacher | |
| Kurzbeschreibung | Schwerefeld der Erde, Normalschwere, Schwerereduktionen, Referenzflächen und Höhensysteme, Beschreibung des Gravitationsfeldes durch Kugelfunktion, schwerefeld-basierte Messmethoden, Geoidbestimmung, Raumkurven und Trajektorien, Raumkurven auf Flächen, Beschleunigte Bezugssysteme und bewegte Messplattformen, Trägheitsnavigation, Kalmanfilter | ||||
| Lernziel | Erkenntnis, dass ein erdfestes Bezugssystem ein beschleunigtes Bezugssystem darstellt, das alle Messprozesse beeinflusst; Beherrschen der Grundlagen der physikalischen Geodäsie; Fähigkeit, mit ellipsoidischen und physikalischen Höhen umzugehen und diese zu bestimmen; Kenntnis der Methoden der Geoidbestimmung; Wissen über die Effekte, die auf einer bewegten Messplattform zu beachten sind; Grundkenntnisse in der Trägheitsnavigation und in der Kalman-Filterung | ||||
| Skript | Vorlesungsskript ist verfügbar | ||||
| 103-1184-AAL | Physical and Kinematic Geodesy Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben. Alle andere Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen. | 6 KP | 4R | M. Rothacher | |
| Kurzbeschreibung | Modern methods of Higher Geodesy. Basics of Shape of the Earth: Geoid determination and deflection of the vertical. Introduction into the most important topics: Satellite Geodesy and Navigation; Physical Geodesy and gravity field of the Earth; Astronomical Geodesy and Positioning; Mathematical Geodesy and basics of Geodynamics. Reference systems and applications in National and Global Geomatics. | ||||
| Lernziel | Overview over the entire spectrum of Physical and Kinematic Geodesy | ||||