Over the last two decades, repeat-pass Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) has been a widely used geodetic technique for measuring the Earth's surface, including topography and deformation, with a spatial resolution of tens of metres. Like other astronomical and space geodetic techniques, repeat-pass InSAR is limited by the variable spatial and temporal distribution of atmospheric water vapour. The purpose of this thesis is to seek to understand and quantify the spatial and temporal variations in water vapour and to reduce its effects on repeat-pass InSAR using independent datasets such as Global Positioning System (GPS), the NASA Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) and the ESA's Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) measurements. The performance of different techniques including radiosondes, GPS, MODIS and MERIS for measuring precipitable water vapour (PWV) is assessed through inter-comparisons. It is shown that MODIS appears to overestimate water vapour against GPS and radiosondes. For the first time a GPS-derived correction model has been developed to calibrate the scale uncertainty of MODIS near IR water vapour product, and regional 1 km x 1 km water vapour fields have been produced with a standard deviation of up to 1.6 mm using a GPS/MODIS integrated approach, from which a zenith-path-delay difference map (ZPDDM) can be derived with an accuracy of 5 mm and a spatial resolution of 2 km. Based on analyses of the spatial structure of water vapour using spatial structure function, a GPS topography- dependent turbulence model (GTTM) has been developed to produce ZPDDMs with a standard deviation of 6.3 mm. A water vapour correction approach has been successfully designed and incorporated into the ROI PAC (version 2.3) software using the ZPDDMs provided by the GTTM and GPS/MODIS integrated models. The application of both correction models to ERS data over the Southern California Integrated GPS Network (SCIGN) shows that the order of water vapour effects on interferograms can be reduced from 10 mm to 5 mm using the GTTM or the GPS/MODIS integrated models. It is also demonstrated that the application of both correction models can improve InSAR processing such as phase unwrapping.

Over recent years considerable advances have taken place in the field of space geodesy, resulting in a number of highly precise global positioning techniques. The increased resolution of many of the scientific products from the new observational techniques has stimulated the interest of not only geodesists but also geophysicists. Furthermore, their potential to determine the orientation of the earth's axis of rotation (polar motion) and the variations of the rate of rotation of the earth about that axis, was recognised by the scientific community. The result was the establishment of Project MERIT, to intercompare these new observational techniques. Satellite Laser Ranging, a method of measuring the distance from a point on the earth's surface to an artificial satellite by means of timing the flight of a short pulse of laser light, is currently the most accurate available means of tracking near earth satellites. However, in order to reach the accuracy requirements of current geodetic applications dedicated satellites, such as the NASA LAser GEOdynamic Satellite (LAGEOS), must be tracked and specialised processing software must be used. This Thesis describes the basic theory behind the analysis of Satellite Laser Ranging Observations, with a special emphasis on the determination of earth rotation parameters (the polar motion and the variations in the rate of rotation). The development and testing, at Nottingham, of the Satellite Orbit Determination and Analysis Package Of Programs, SODAPOP, for the processing of laser range data, is described. The thesis also presents and discusses the results of the analysis of laser range observations the LAGEOS satellite, from the short and main campaigns of project MERIT.

Orientadores: Marcelo Carvalho dos Santos e Camil Gemael / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: Como consequência das novas tecnologias tais como o GPS, a mudança de um sistema regional para um sistema geocêntrico produz grandes benefícios, principalmente a compatibilidade das informações no contexto internacional. O objetivo deste trabalho e estabelecer um novo referencial geodésico brasileiro, bem como desenvolver procedimentos de integração entre os referenciais internacionais (ITRF's) e nacional (SAD69). O primeiro passo dado foi a integração da Rede Geodésica Brasileira ao Sistema Geocêntrico de Referencia para a America do Sul (SIRGAS), desenvolvida através de um ajustamento global e simultâneo da rede planimetrica brasileira. O Sistema SIRGAS e considerado atualmente a mais precisa materialização do ITRF na America do Sul, e é um exemplo da integração de redes regionais baseados nos produtos ITRF/IGS. Neste ajustamento foi utilizado o software Geodetic Adjustment using Helmert Blocking o f Space and Terrestrial data (GHOST) que através da técnica de Helmert Blocking e da modelagem tridimensional e capaz de realizar ajustamentos combinados de redes GPS e clássicas, de abrangência continental. Em um segundo passo, estes resultados são integrados as versões dos HRF's. A implantação e operacionalização da Rede Brasileira de Monitoramento Continuo de Satélites GPS (RBMC), com 9 estações coletando dados desde 1997 (coincidentes com estações SIRGAS), fornece as informações necessárias para a integração do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) ao ITRF. Com este propósito, foram estimadas velocidades para as estações da RBMC. Para estimativa das velocidades foram processados no software Bemese, versão 4.0, dados GPS correspondentes a 5 épocas, compreendendo cada uma 15 dias. Em adição foram realizadas comparações entre os resultados GPS e outros modelos (geofísico - NNRNUVEL- 1A e geodésicos) de movimento de placas litosféricas. A proposta de integração entre SAD69 e SIRGAS, e um procedimento que prevê a combinação da transformação de similaridade a técnica de modelagem de distorções provenientes da materializações dos sistemas. Entretanto algumas restrições são feitas na aplicação deste procedimento. / Abstract: As a consequence of the new technologies, such as GPS, the change from local datum to geocentric reference systems is required, in order to make the information compatible on international level. The motivation for this work is establish a new geodetic reference frame to Brasil, as well as to develop integration procedures between international systems (ITRF's) and national ones(SAD69). To start with, a global and simultaneous adjustment of the Brazilian geodetic network into South American Geocentric Reference System (SIRGAS) was carried out. SIRGAS is considered as the most accurate realisation of ITRF in South America. It is an example of regional network integration based on ITRF/IGS products. This adjustment, was carried out using the software Geodetic Adjustment using Helmert Blocking of Space and Terrestrial data (GHOST), which has as main tools the Helmert Blocking technique and tridimensional modelling. It makes possible to realize combined adjustments of GPS and classical networks with continental covering. Regarding the integration between SAD69 - realization 1996 to SIRGAS, it was developed a procedure that combines similarity transformation between two data set and a distortion model. In addition some considerations/restrictions have been done about the aplication of this procedure. As a second step, these results are integrated into ITRF's versions. The establishment of the Brazilian Network for Continuous Monitoring of GPS (RBMC), with 9 stations in operation since 1997 (the same ones occupied during the SIRGAS campaign), has provided all information required for the integration of Brazilian geodetic system into ITRF. Taking this into account, it was estimated a velocity field for the RBMC stations, and some comparisons between GPS results and the global plate motion model (geophysical - recommended by the IAG, namely the NNR-NUVEL-1A and geodetic), were realized. For the estimation of velocity field, 5 epochs of GPS data comprising 15 days were processed using the software Bernese version 4.0.

Anexos / Orientadores: Cláudia Pereira Krueger e Gunter Seeber / Tese(doutorado)- Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciencias da Terra. Departamento de Geomática. Curso de Pós-graduaçao em Ciencias Geodésicas / Inclui bibliografia / Resumo: Desenvolveu-se e experimentou-se um formato que permite a disponibilização de um serviço de transmissão de correções diferenciais para DGPS, fazendo uso de emissoras de radiodifusão sonora em frequência modulada (FM), mediante a utilização do seu canal secundário para a radiotransmissão de dados (conhecida por RDS - Radio Data System). O método DGPS e eficaz para apoiar atividades nas quais se requer um posicionamento continuo, em tempo real, e onde acurácias na ordem do metro (1 a 3 m) sejam necessárias. Tendo em vista que para ele e necessário um meio de comunicação para transmitir as correções diferenciais, e que a disponibilidade deste meio nem sempre existe de forma fácil e/ou econômica no Brasil, escolheu-se o RDS para tal finalidade. A vantagem em utiliza-lo para um serviço de transmissão das correções diferenciais (para DGPS) esta no fato de que existe uma boa distribuição de emissoras FM, e aproveita-se a estrutura de transmissão já existente. Assim, pode-se ter, de forma econômica, uma boa cobertura geográfica. Por outro lado, o RDS e bastante restrito quanto a capacidade na taxa de transmissão dos dados. No formato desenvolvido, compactam-se as informações de correção diferencial do formato RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) para um formato compatível com o RDS. Ele foi desenvolvido porque não há um formato aberto para a aplicação desejada, sendo denominado DGPSBRDS (DGPS Brasileiro por RDS). Realizaram-se testes de avaliação do DGPSBRDS: em condições ideais, para validar os programas e avaliar a degradação do posicionamento causada pela compactação das informações; e em condições reais, para avaliar o funcionamento do sistema completo e as precisões obtidas em levantamentos DGPS. Implementou-se o sistema temporariamente numa emissora FM, na cidade de Curitiba, e efetuaram-se levantamentos DGPS estáticos em oito marcos, situados na cidade e região, com receptores GPS de três diferentes categorias: de navegação, de cadastro e geodésico. Observou-se que ele funcionou de forma satisfatória, obtendo-se acuracias no posicionamento variando entre 0,31}0,58 m e 0,72}1,13 m com o receptor de cadastro, entre 0,28}1,68 m e 1,64}3,88 m com o receptor de navegação e entre 0,31}0,49 e 2,25}2,72 m com o receptor geodésico. Realizaram-se também rastreios cinemáticos, no campus do Centro Politécnico da UFPR, com os receptores GPS instalados em um veiculo. O desenvolvimento do formato e os resultados obtidos com o uso do mesmo são apresentados ao longo deste trabalho. Palavras-chave: DGPS, RDS, posicionamento em tempo real. / Zusammenfassung: Es wurde ein Format entwickelt, mit dessen Hilfe ein Dienst zur Ubermittlung von DGPS-Korrekturdaten bereitgestellt werden kann, welcher das Radiodatensystem (RDS) von UKW-Sendern nutzt. Das DGPS-Verfahren wird zur Unterstutzung von Messungen, bei denen eine kontinuierliche Positionsbestimmung in Echtzeit und mit Metergenauigkeit (1 bis 3 Meter) erforderlich ist, eingesetzt. Da es ein Ubertragungsmedium erfordert, ein solches in Brasilien aber nicht allerorts einfach und kostengunstig zur Verfugung steht, hat man sich in der vorliegenden Untersuchung fur RDS entschieden. Sein Vorteil besteht darin, dass UKW-Sender bereits zahlreich und flachendeckend vorhanden sind, (was es ermoglicht, auf okonomische Weise ein grosses Gebiet abzudecken). Allerdings ist die Datenubertragungskapazitat des RDS sehr eingeschrankt. Das neue Format, DGPSBRDS (DGPS Brasileiro por RDS) genannt, komprimiert RTCMKorrekturdaten so, dass sie mit dem RDS kompatibel sind. Es wurde entwickelt, da es keinen offenen Standard fur DGPS mit RDS gibt. Leistungstests wurden durchgefuhrt. Das DGPSBRDS-System wurde fur ein bestimmten Zeitraum in einen UKW-Sender in Curitiba eingebaut und an acht Orten in der Stadt und der Region statische DGPSMessungen durchgefuhrt, mit drei verschiedenen GPS-Empfangerkategorien: fur Navigation, Kataster und Geodasie. Es wurden befriedigende Ergebnisse erzielt: Die Positionierungsgenauigkeit variierte zwischen 0,31 }0,58 m und 0,72}1,13 m (1 o) fur Kataster; zwischen 0,28}1,68 m und 1,64}3,88 m (lo) fur Navigations; zwischen 0,31 }0,49 und 2,25}2,72 m (lo) fur Geodetic GPS Empfanger. Auch fur kinematische Anwendungen wurden Daten erhoben. Die vorliegende Arbeit dokumentiert die Entwicklung des Formats sowie die Ergebnisse der Anwendungstests. Schlagworter: DGPS, RDS, Echtzeitpositionierung.