Tout positionnement global précis nécessite un repère de référence tel le repère international de référence terrestre (ITRF). La détermination de l’ITRF s’appuie sur des séries temporelles de positions d’instruments géodésiques, en particulier des stations GNSS permanentes. Les séries temporelles de positions de stations GNSS sont corrélées temporellement et spatialement. De nombreuses études ont caractérisé la dépendance temporelle de ces séries et son impact sur la détermination de repères de référence. En revanche, les corrélations spatiales (entre stations proches) des séries GNSS n’ont jusqu’à présent jamais été prises en compte dans le calcul de repères de référence. L’objectif de cette thèse est donc de proposer une méthodologie pour la prise en compte de ces corrélations spatiales et d’évaluer son apport.Les dépendances spatiales entre les séries de 195 stations GNSS sont tout d’abord évaluées à l’aide de variogrammes empiriques confirmant l’existence de corrélations jusqu’à des distances d’environ 5000 km. Des modèles de covariance exponentielle ne dépendant que de la distance inter-stations sont ajustés sur ces variogrammes empiriques.Une méthodologie basée sur un filtre de Kalman est ensuite développée pour prendre en compte les dépendances spatiales des séries GNSS dans le calcul d’un repère de référence. Trois modèles de dépendance spatiale sont proposés : un modèle ne tenant pas compte de la dépendance spatiale (cas actuel du calcul de l’ITRF), un modèle basé sur les covariances empiriques entre séries de différentes stations, et un modèle basé sur les fonctions de covariance exponentielle mentionnées ci-dessus. Ces différents modèles sont appliqués à trois jeux tests d’une dizaine de stations chacun situés en Europe, aux Caraïbes et sur la côte est des États-Unis. Les trois modèles sont évalués à l’aune d’un critère de validation croisée, c’est-à-dire sur leur capacité à prédire les positions des stations en l’absence de données. Les résultats sur les jeux tests d’Europe et des États-Unis montrent une amélioration considérable de cette capacité prédictive lorsque la dépendance spatiale des séries est prise en compte. Cette amélioration est maximale lorsque le modèle de covariance exponentielle est utilisé. L’amélioration est nettement moindre, mais toujours présente sur le jeu test des Caraïbes.Les trois modèles sont également évalués sur leur capacité à déterminer des vitesses de déplacement exactes à partir de séries temporelles de positions courtes. L’impact de la prise en compte de la dépendance spatiale des séries sur l’exactitude des vitesses estimées est significatif. Comme précédemment, l’amélioration est maximale lorsque le modèle de covariance exponentielle est utilisé.Cette thèse démontre ainsi l’intérêt de la prise en compte des dépendances spatiales entre séries GNSS pour la détermination de repères de référence. La méthodologie développée pourra être utilisée pour le calcul de futures versions de l’ITRF. / Any global and precise positioning requires a reference frame such as the International Terrestrial Reference Frame (ITRF). The determination of the ITRF relies on the position time series of various geodetic instruments, including in particular permanent GNSS stations. GNSS station position time series are known to be temporally and spatially correlated. Many authors have studied the temporal dependency of GNSS time series and its impact on the determination of terrestrial reference frames. On the other hand, the spatial correlations (i.e., between nearby stations) of GNSS time series have so far never been taken into account in the computation of terrestrial reference frames. The objective of this thesis is therefore to develop a methodology to account for the spatial correlations of GNSS time series, and evaluate its benefits.The spatial dependencies between the position time series of 195 GNSS stations are first evaluated by means of empirical variograms, which confirm the existence of correlations up to distances of about 5000 km. Exponential covariance models, depending only on the distance between stations, are adjusted to these empirical variograms.A methodology based on a Kalman filter is then developed to take into account the spatial dependencies of GNSS time series in the computation of a terrestrial reference frame. Three models of spatial dependency are proposed: a model which does not account for the spatial dependency between GNSS time series (current case of the ITRF computation), a model based on the empirical covariances between the time series of different stations, and a model based on the exponential covariance functions mentioned above.These different models are applied to three test cases of ten stations each, located in Europe, in the Caribbean, and along the east coast of the US. The three models are evaluated with regard to a cross-validation criterion, i.e., on their capacity to predict station positions in the absence of observations. The results obtained with the Europe and US test cases demonstrate a significant improvement of this predictive capacity when the spatial dependency of the series is taken into account. This improvement is highest when the exponential covariance model is used. The improvement is much lower, but still present with the Caribbean test case.The three models are also evaluated with regard to their capacity to determine accurate station velocities from short position time series. The impact of accounting for the spatial dependency between series on the accuracy of the estimated velocities is again significant. Like previously, the improvement is highest when the exponential covariance model is used.This thesis thus demonstrates the interest of accounting for the spatial dependency of GNSS station position time series in the determination of terrestrial reference frames. The developed methodology could be used in the computation of future ITRF versions.

La mise en oeuvre exacte et précise du repère international de référence terrestre (ITRF) est une exigence fondamentale pour le développement des Sciences du Système Terre. La réalisation du référentiel mondial, en fait, concerne directement de nombreux domaines allant de la détermination précise des orbites des satellites, à la calibration des altimètres, à l'évaluation des étalonnages absolus d'antennes satellites pour le Global Navigation Satellite System (GNSS) et la validation des corrections du vecteur du centre de masse pour les véhicules spatiaux portant à bord des rétro-réflecteurs pour la technique de télémétrie laser sur satellite (SLR). En conséquence, toutes les études portant sur les mouvements de la surface de la Terre, y compris les océans et les calottes glaciaires, dépendent étroitement de la disponibilité d'un repère de référence fiable qui est fondamental pour référencer les mesures pertinentes. La réalisation de l'ITRF doit alors être périodiquement mise à jour, afin d'intégrer des nouvelles observations et progrès dans les procédures d'analyse des données et/ou des méthodes de combinaison. Toutes les nouvelles stratégies de calcul doivent viser l'amélioration de la réalisation des paramètres physiques du repère, à savoir l'origine et l'échelle, sur lesquels se fondent de façon critique un grand nombre d'études scientifiques et d'applications civiles. Ce travail se concentre sur le potentiel de combiner les observations GNSS et SLR par leur liens à bord de satellites GPS / GLONASS. En fait, les satellites GNSS équipés de rétro-réflecteurs peuvent être observés par les stations SLR, ce qui permet de déterminer les orbites des satellites à travers les deux signaux : optiques et à micro-ondes. En principe, la connexion inter-technique si réalisée pourrait être exploitée pour le calcul de l'ITRF en place des liens terrestres actuellement utilisés. Ces derniers sont connus pour être aujourd'hui un facteur limitant de la précision du repère en raison de leur distribution inhomogène et de leurs divergences avec les estimations de la géodésie spatiale en conséquence des erreurs systématiques dans les observations. Dans cette étude, la force du lien alternatif en orbite a été soigneusement analysée afin d'évaluer les performances de l'approche de combinaison sélectionnée dans les conditions opérationnelles disponibles. L'investigation porte sur la caractérisation de la précision, de la fiabilité et de la pertinence des paramètres combinés du repère de référence. / The accurate and precise implementation of the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) is a fundamental requirement for the development of Earth System Sciences. The actual realization of the reference frame, in fact, directly impacts a number of different tasks ranging from precise satellite orbit determination to altimeter calibration, satellite antenna offset assessment for Global Navigation Satellite System (GNSS) and validation of center of mass corrections for spacecrafts carrying on board retro-reflectors for Satellite Laser Ranging (SLR). As a consequence, all the studies investigating motions of the Earth’s surface, including oceans and ice-sheets, strictly depend on the availability of a reliable TRF that is fundamental for geo-referencing the relevant measurements. ITRF realizations must then be periodically updated, in order to account for newly acquired observations and for upgrades in data analysis procedures and/or combination methods. Any innovative computation strategy should ameliorate the realization of the frame physical parameters, namely the origin and the scale, upon which a number of scientific applications critically rely. This work addresses the potential of combining GNSS and SLR observations via their co-location on board GPS/GLONASS satellites. GNSS vehicles equipped with retro-reflector arrays can be tracked by SLR ground stations, which allows determining the spacecraft orbits by means of both optical and microwave signals. In principle, the inter-technique connection so achieved could be exploited for the computation of the ITRF in place of terrestrial ties. These lasts are known to be currently a limiting factor of the frame accuracy because of their inhomogeneous distribution and of their discrepancies with space geodesy estimates due to technique systematic errors. In this study, the strength of the alternative link in orbit has been thoroughly investigated in order to evaluate the performances of the selected space tie approach under the available operational conditions. The analysis focuses on the characterization of the precision, the accuracy and the pertinence of the combined frame parameters.

Deux techniques complémentaires coexistent aujourd'hui pour observer les variations du niveau des mers. L'altimétrie par satellite permet une observation quasi globale avec un échantillonnage temporel et spatial régulier. Cependant, cette technique n'a pas plus de quelques décennies d'existence. A cause des variations inter-décennales du niveau des mers, elle ne donne donc pas accès aux signaux de longue période ou aux variations séculaires. Les variations du niveau des mers à long terme sont accessibles aujourd'hui que grâce aux mesures marégraphiques, certains marégraphes fournissant des enregistrements continus depuis le XIXème siècle. Cette technique constitue donc le seul moyen d'estimer, à partir de la mesure directe, les variations du niveau des mers pendant le XXème siècle, donnée qui représente un bon indicateur du changement climatique. Cependant, les estimations marégraphiques sont contaminées par des mouvements verticaux à long terme de la croûte terrestre. Afin d'obtenir les variations absolues à long terme du niveau des mers, les mouvements verticaux des marégraphes peuvent maintenant être déterminés par la technique GPS. Cette approche est explorée en pratique depuis 2001 par le projet pilote TIGA (Tide Gauge benchmark monitoring) du Service International des GNSS (IGS). Dès 2002, le Consortium ULR (Université de La Rochelle et Institut Géographique National) contribue à ce projet en tant que Centre d'Analyse TIGA. Actuellement, plus de 300 stations GPS globalement reparties sont traitées, parmi lesquelles plus de 200 sont co-localisées avec un marégraphe. Mes travaux de thèse s'inscrivent dans l'étude méthodologique visant à améliorer l'estimation des vitesses verticales des stations GPS. Une première étape de mes travaux a donc consisté en l'étude de la meilleure stratégie de traitement des données GPS. Différentes modélisations ont été testées comme, par exemple, les effets de variation de phase des antennes et du retard troposphérique. A cause du grand nombre de stations du réseau, une répartition en sous-réseaux est imposée pour le traitement. Une répartition optimale des stations GPS selon une approche dynamique a été élaborée et testée. Les résultats ont montré que cette procédure améliore grandement la qualité du traitement GPS. A l'issue de l'application de cette nouvelle stratégie de calcul, on a obtenu et exporté des produits dérivés comme les positions des stations, les orbites des satellites, les paramètres d'orientation de la Terre, et le mouvement apparent du géocentre, pour être combinés dans le cadre de la première campagne de retraitement des données GPS de l'IGS. La confrontation de ces produits avec les produits d'autres analyses de très haute qualité (la grande majorité des Centres d'Analyse IGS y participent) on fourni une validation de la stratégie de traitement GPS implémentée et aussi des indications pour de futures améliorations. La participation à cette campagne a permis en plus de densifier et d'étendre le repère international de référence terrestre (ITRF) aux marégraphes. La deuxième étape de mes travaux a consisté en l'étude de l'estimation de vitesses verticales GPS. L'effet couplé des signaux périodiques et des discontinuités sur les vitesses estimées a été mis en évidence, montrant la nécessité d'estimer ces paramètres d'une manière cohérente et rigoureuse. Particulièrement, l'effet des discontinuités a été signalé comme la source d'erreur la plus importante aujourd'hui pour l'estimation de vitesses. Les incertitudes réalistes des vitesses estimées ont été analysées en profondeur en prenant en compte le contenu de bruit corrélé dans les séries temporelles. En comparant rigoureusement les résultats de cette analyse avec la précédente solution ULR, on constate une réduction significative du contenu du bruit corrélé. Ceci est dû principalement à l'amélioration du traitement des données. Cette analyse du bruit a abouti à la démonstration que la corrélation temporelle des données retraitées de façon homogène dépend de l'époque des données. De cette façon, il a été démontré que le contenu du bruit dans les séries temporelles GPS longues s'explique principalement par le niveau de bruit des données les plus anciennes. Toutefois, pour obtenir l'incertitude formelle de vitesse la plus petite possible, il est nécessaire d'incorporer toutes les données disponibles. Il a été montré qu'en utilisant le modèle de bruit le plus approprié pour la série temporelle de chaque station, l'incertitude formelle du champ de vitesse estimé est en accord avec les différences de vitesse obtenues par rapport à la prochaine réalisation du repère international de référence terrestre, l'ITRF2008.

Space geodesy is one of the disciplines that contributes uniquely to the global society; its applications have grown to such an extent that system Earth is better understood today. The current accuracy of the Global Navigation Satellite Systems (GNSS) technique is below centimetre level and this allows very accurate determination of velocity field parameters. This study focused on utilizing GNSS to determine the inter-continental plate velocity field for Africa in support of the African Geodetic Reference Frame (AFREF). Data spanning 12.4 years were processed in the International Terrestrial Reference Frame (ITRF2008) using GAMIT/GLOBK 10.4 (developed at the Massachusetts Institute of Technology). Primarily, processing of data focused on International GNSS Service (IGS) stations with a few non-IGS stations (which are of geodetic quality) included, such as Hamburg (HAMB) and Matjiesfontein (MATJ). The same data set was analysed using the Combination and Analyses of Terrestrial Reference Frame (CATREF) software developed at Institut National de l’Information Géographique et Forestière (IGN). Validation of the results was achieved through comparison of the velocity solution from this study with a solution obtained from a core of IGS GNSS stations processed by the Jet Propulsion Laboratory (JPL). No significant differences were evident between the GAMIT/GLOBK 10.4, CATREF and JPL solutions. The results from the Matjiesfontein station indicated that the proposed Matjiesfontein Observatory site shows no significant vertical or horizontal local motion; this information is valuable in that there is no obvious local site instability. The velocity field as derived by GNSS displays no unexpected deviations and supports current understanding of the motion of the Nubian, Somalian and Arabian plates. Furthermore, the comparison of the velocity vectors derived from the IGS station HRAO, Satellite Laser Ranging (SLR) MOBLAS-6 station and 26 m Very Long Baseline Interferometry (VLBI) telescope, which are collocated at the Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory (HartRAO) indicated good agreement and both techniques exhibit no significant vertical motion. This study also contributed to the first computation of the AFREF solution. It is envisaged that as more stations are added to the sparsely distributed current network, more accurate results and better tectonic models can be derived. The availability of station velocities will facilitate adjustments within the AFREF. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2013. / gm2014 / Geography, Geoinformatics and Meteorology / unrestricted

Globale terrestrische Referenzsysteme und deren Realisierungen, die sogenannten Referenzrahmen, sind die Grundlage für die Beschreibung der Figur der Erde und ihrer Orientierung im Weltraum sowie für die Referenzierung von Vorgängen auf der Erdoberfläche und im nahen Umfeld der Erde. Die Realisierung des Internationalen Terrestrischen Referenzsystems ist eine der zentralen Aufgaben der Geodäsie. Sie erfolgt durch Kombination von Beobachtungsdaten geodätischer Raumbeobachtungsverfahren. Besondere Bedeutung kommen dabei dem Verfahren der Interferometrie auf sehr langen Basislinien, der Laserentfernungsmessung zu Satelliten sowie dem Globalen Positionierungssystem zu. Jedes dieser Verfahren weist besondere Stärken bei der Bestimmung geodätischer Parameter auf und trägt wesentlich zur Realisierung des Referenzsystems bei. In dieser Arbeit werden Methoden zur Berechnung einer zeitabhängigen und einer zeitunabhängigen Realisierung aus den Beobachtungen der genannten Verfahren entwickelt. Beide Ansätze basieren auf der Kombination bedingungsfreier Normalgleichungen, die aus der homogenen Auswertung der Beobachtungen resultierenden. Diese Vorgehensweise kann als gute Approximation der direkten Kombination der Beobachtungen angesehen werden, die bisher nicht erfolgreich umgesetzt werden konnte. Vom Internationalen Erdrotations- und Referenzsystemdienst (IERS) werden Referenzrahmen basierend auf zeitlich hochaufgelösten Eingangsdaten berechnet. Für die jüngste Lösung des IERS, den ITRF2005, wurden Stationskoordinaten und Erdrotationsparameter (Polkoordinaten und UT1-UTC) erstmalig konsistent ausgeglichen. Entsprechend diesem IERS-Standard werden auch in dieser Arbeit Eingangsdaten mit einer zeitlichen Auflösung von einem Tag beziehungsweise einer Woche verwendet. Zusätzlich zu den genannten Parametern werden Nutations- und bei der zeitunabhängigen Realisierung Troposphärenparameter berücksichtigt. Die zeitabhängige und die zeitunabhängige Realisierung unterscheiden sich hinsichtlich des Zeitraums, aus welchem Beobachtungen berücksichtigt werden und damit hinsichtlich ihrer Parametrisierung, ihres Informationsgehalts, ihres Gültigkeitsbereichs und ihrer Genauigkeit. Es werden spezifische Kombinationsmodelle entwickelt, die diese Eigenschaften berücksichtigen. Da sich Beobachtungen verschiedener Raumbeobachtungsverfahren in aller Regel nicht auf gemeinsame Referenzpunkte beziehen, müssen zur Kombination der Stationsnetze Differenzvektoren zwischen dicht beieinander liegenden Referenzpunkten verschiedener Verfahren eingeführt werden. Die gemessenen Differenzvektoren weisen teilweise große Diskrepanzen zu den Koordinatendifferenzen auf, die aus den Raumbeobachtungsverfahren bestimmt werden. Deshalb müssen geeignete gemessene Differenzvektoren für die Kombination ausgewählt werden. Zwei Kriterien werden für die Auswahl formuliert: Die Konsistenz der kombinierten Lösung soll maximal sein, und die Geometrie der verfahrensspezifischen Stationsnetze soll in der Kombination erhalten bleiben. Zur Quantifizierung der Konsistenz werden die Polkoordinaten herangezogen. Es wird gezeigt, dass diese sich in ihrer Eigenschaft als globale Parameter, die aus allen genannten Beobachtungsverfahren geschätzt werden können, hervorragend zur Beurteilung der Konsistenz eignen. Für beide Realisierungen wird nachgewiesen, dass die Kombination der verschiedenen Beobachtungsverfahren für die Mehrzahl der Parameter zu einer Genauigkeitssteigerung im Vergleich zu den verfahrensspezifischen Lösungen führt. Für einige der Parameter wird eine Verbesserung von 10\% und mehr erreicht. Es wird eine Methode zur Kombination von Troposphärenparametern entwickelt und für die Realisierung des zeitunabhängigen Referenzrahmens getestet. Die Kombination der Troposphärenparameter führt zu einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit der kombinierten Lösung. Eine Gegenüberstellung des zeitabhängigen und des zeitunabhängigen Referenzrahmens zeigen die unterschiedlichen Potentiale beider Lösungen. Anhand der Ergebnisse der Arbeit werden Empfehlungen zur Verbesserung öffentlich bereitgestellter Kombinationsprodukte formuliert. Hervorzuheben ist dabei, dass die Kombination der Beobachtungsverfahren auf der Ebene der Normalgleichungen oder - wenn möglich - auf Ebene der Beobachtungsgleichungen durchgeführt werden sollte, und dass die speziellen Eigenschaften der Parameter im Kombinationsprozess besser genutzt werden sollten. / Global terrestrial reference systems and their realizations, the so called reference frames, are fundamental for the description of the Earth's shape and its orientation in space and for referencing changes on the Earth's surface and its planetary environment. The Realization of the International Terrestrial Reference System is one of the main tasks of geodesy. It is achieved by the combination of observation data of different space geodetic techniques. The most important techniques are the Very Long Baseline Interferometry, Satellite Laser Ranging and the Global Positioning System. Each of these techniques has individual strengths with respect to the estimation of geodetic parameters and contributes significantly to the realization of the terrestrial reference system. In this thesis methods are developed, which allow for the realization of a time-dependent as well as for a time-independent reference frame from space observation data. Both methods are based on the combination of free normal equations which result from the homogeneous analysis of the different observation types. This approach is a good approximation for the direct combination of observations, which has not yet been implemented successfully. The International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) computes reference frames from input data with high temporal resolution. For the most recent solution, the ITRF2005, station coordinates and Earth rotation parameters (pole coordinates and UT1-UTC) were estimated consistently for the first time. In analogy to the IERS standards, input data with daily and weekly resolution are used in this work. In addition to the above mentioned parameters, nutation and troposphere parameters are considered. The time-dependent and the time-independent reference frame are based on observation data of different time spans (two years and one day respectively). Consequently, they are characterised by a different parameterisation and show discrepancies with respect to information content, validity, and accuracy. This requires the development of individual combination models for both realizations. Usually, observations of different space geodetic techniques do not refer to a common reference point. Neighbouring reference points of different techniques are combined by introducing terrestrial difference vectors. In some cases the comparison of the terrestrial difference vectors and the coordinate differences computed from the solutions of the space geodetic techniques show large discrepancies. Thus, the selection of difference vectors which are suitable for the combination is essential. Two criteria for the selection are formulated: The consistency of the combined solution shall be maximal and the geometry of the technique specific station networks shall not be changed by the combination. The consistency is quantified on the basis of the pole coordinates. It is demonstrated, that the pole coordinates are qualified to describe the consistency, since they are global parameters that can be estimated from the observations of all techniques. For both realizations it is shown, that the combination leads to an improvement of accuracy for most of the parameters compared to the technique specific solutions. For some parameters an improvement of 10\% or more is achieved. Additionally, a method for the combination of troposphere parameters is developed and tested for the computation of the time-independent reference frame. The computation of the troposphere parameters leads to a further increase of the accuracy of the combined solution. The comparison of the time-dependent and the time-independent reference frame discloses the individual potentials of both frames. Based on the results, recommendations for the improvement of official combination products are formulated. The most important suggestions are, that the combination of space geodetic techniques shall be performed on the level of normal equations, or if possible on the level of observations. Furthermore, the individual characteristics of the parameters should be used more effectively in the combination process.

Globale terrestrische Referenzsysteme und deren Realisierungen, die sogenannten Referenzrahmen, sind die Grundlage für die Beschreibung der Figur der Erde und ihrer Orientierung im Weltraum sowie für die Referenzierung von Vorgängen auf der Erdoberfläche und im nahen Umfeld der Erde. Die Realisierung des Internationalen Terrestrischen Referenzsystems ist eine der zentralen Aufgaben der Geodäsie. Sie erfolgt durch Kombination von Beobachtungsdaten geodätischer Raumbeobachtungsverfahren. Besondere Bedeutung kommen dabei dem Verfahren der Interferometrie auf sehr langen Basislinien, der Laserentfernungsmessung zu Satelliten sowie dem Globalen Positionierungssystem zu. Jedes dieser Verfahren weist besondere Stärken bei der Bestimmung geodätischer Parameter auf und trägt wesentlich zur Realisierung des Referenzsystems bei. In dieser Arbeit werden Methoden zur Berechnung einer zeitabhängigen und einer zeitunabhängigen Realisierung aus den Beobachtungen der genannten Verfahren entwickelt. Beide Ansätze basieren auf der Kombination bedingungsfreier Normalgleichungen, die aus der homogenen Auswertung der Beobachtungen resultierenden. Diese Vorgehensweise kann als gute Approximation der direkten Kombination der Beobachtungen angesehen werden, die bisher nicht erfolgreich umgesetzt werden konnte. Vom Internationalen Erdrotations- und Referenzsystemdienst (IERS) werden Referenzrahmen basierend auf zeitlich hochaufgelösten Eingangsdaten berechnet. Für die jüngste Lösung des IERS, den ITRF2005, wurden Stationskoordinaten und Erdrotationsparameter (Polkoordinaten und UT1-UTC) erstmalig konsistent ausgeglichen. Entsprechend diesem IERS-Standard werden auch in dieser Arbeit Eingangsdaten mit einer zeitlichen Auflösung von einem Tag beziehungsweise einer Woche verwendet. Zusätzlich zu den genannten Parametern werden Nutations- und bei der zeitunabhängigen Realisierung Troposphärenparameter berücksichtigt. Die zeitabhängige und die zeitunabhängige Realisierung unterscheiden sich hinsichtlich des Zeitraums, aus welchem Beobachtungen berücksichtigt werden und damit hinsichtlich ihrer Parametrisierung, ihres Informationsgehalts, ihres Gültigkeitsbereichs und ihrer Genauigkeit. Es werden spezifische Kombinationsmodelle entwickelt, die diese Eigenschaften berücksichtigen. Da sich Beobachtungen verschiedener Raumbeobachtungsverfahren in aller Regel nicht auf gemeinsame Referenzpunkte beziehen, müssen zur Kombination der Stationsnetze Differenzvektoren zwischen dicht beieinander liegenden Referenzpunkten verschiedener Verfahren eingeführt werden. Die gemessenen Differenzvektoren weisen teilweise große Diskrepanzen zu den Koordinatendifferenzen auf, die aus den Raumbeobachtungsverfahren bestimmt werden. Deshalb müssen geeignete gemessene Differenzvektoren für die Kombination ausgewählt werden. Zwei Kriterien werden für die Auswahl formuliert: Die Konsistenz der kombinierten Lösung soll maximal sein, und die Geometrie der verfahrensspezifischen Stationsnetze soll in der Kombination erhalten bleiben. Zur Quantifizierung der Konsistenz werden die Polkoordinaten herangezogen. Es wird gezeigt, dass diese sich in ihrer Eigenschaft als globale Parameter, die aus allen genannten Beobachtungsverfahren geschätzt werden können, hervorragend zur Beurteilung der Konsistenz eignen. Für beide Realisierungen wird nachgewiesen, dass die Kombination der verschiedenen Beobachtungsverfahren für die Mehrzahl der Parameter zu einer Genauigkeitssteigerung im Vergleich zu den verfahrensspezifischen Lösungen führt. Für einige der Parameter wird eine Verbesserung von 10\% und mehr erreicht. Es wird eine Methode zur Kombination von Troposphärenparametern entwickelt und für die Realisierung des zeitunabhängigen Referenzrahmens getestet. Die Kombination der Troposphärenparameter führt zu einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit der kombinierten Lösung. Eine Gegenüberstellung des zeitabhängigen und des zeitunabhängigen Referenzrahmens zeigen die unterschiedlichen Potentiale beider Lösungen. Anhand der Ergebnisse der Arbeit werden Empfehlungen zur Verbesserung öffentlich bereitgestellter Kombinationsprodukte formuliert. Hervorzuheben ist dabei, dass die Kombination der Beobachtungsverfahren auf der Ebene der Normalgleichungen oder - wenn möglich - auf Ebene der Beobachtungsgleichungen durchgeführt werden sollte, und dass die speziellen Eigenschaften der Parameter im Kombinationsprozess besser genutzt werden sollten. / Global terrestrial reference systems and their realizations, the so called reference frames, are fundamental for the description of the Earth's shape and its orientation in space and for referencing changes on the Earth's surface and its planetary environment. The Realization of the International Terrestrial Reference System is one of the main tasks of geodesy. It is achieved by the combination of observation data of different space geodetic techniques. The most important techniques are the Very Long Baseline Interferometry, Satellite Laser Ranging and the Global Positioning System. Each of these techniques has individual strengths with respect to the estimation of geodetic parameters and contributes significantly to the realization of the terrestrial reference system. In this thesis methods are developed, which allow for the realization of a time-dependent as well as for a time-independent reference frame from space observation data. Both methods are based on the combination of free normal equations which result from the homogeneous analysis of the different observation types. This approach is a good approximation for the direct combination of observations, which has not yet been implemented successfully. The International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) computes reference frames from input data with high temporal resolution. For the most recent solution, the ITRF2005, station coordinates and Earth rotation parameters (pole coordinates and UT1-UTC) were estimated consistently for the first time. In analogy to the IERS standards, input data with daily and weekly resolution are used in this work. In addition to the above mentioned parameters, nutation and troposphere parameters are considered. The time-dependent and the time-independent reference frame are based on observation data of different time spans (two years and one day respectively). Consequently, they are characterised by a different parameterisation and show discrepancies with respect to information content, validity, and accuracy. This requires the development of individual combination models for both realizations. Usually, observations of different space geodetic techniques do not refer to a common reference point. Neighbouring reference points of different techniques are combined by introducing terrestrial difference vectors. In some cases the comparison of the terrestrial difference vectors and the coordinate differences computed from the solutions of the space geodetic techniques show large discrepancies. Thus, the selection of difference vectors which are suitable for the combination is essential. Two criteria for the selection are formulated: The consistency of the combined solution shall be maximal and the geometry of the technique specific station networks shall not be changed by the combination. The consistency is quantified on the basis of the pole coordinates. It is demonstrated, that the pole coordinates are qualified to describe the consistency, since they are global parameters that can be estimated from the observations of all techniques. For both realizations it is shown, that the combination leads to an improvement of accuracy for most of the parameters compared to the technique specific solutions. For some parameters an improvement of 10\% or more is achieved. Additionally, a method for the combination of troposphere parameters is developed and tested for the computation of the time-independent reference frame. The computation of the troposphere parameters leads to a further increase of the accuracy of the combined solution. The comparison of the time-dependent and the time-independent reference frame discloses the individual potentials of both frames. Based on the results, recommendations for the improvement of official combination products are formulated. The most important suggestions are, that the combination of space geodetic techniques shall be performed on the level of normal equations, or if possible on the level of observations. Furthermore, the individual characteristics of the parameters should be used more effectively in the combination process.