Le modèle de nutation de référence (MHB2000) et le repère céleste international (ICRF2) ont été établis en 2000 et en 2009 respectivement. Les observations VLBI s’étant accumulées depuis, ce sont autant de nouvelles données permettant d’affiner la nutation et de mieux caractériser l’instabilité des radiosources constituant le repère céleste. L’allongement des données disponibles révèle des défauts dans la nutation de référence comme des fluctuations dans la position des radiosources. Il importe donc de réajuster les termes de nutation, tout en évaluant l’impact de l’instabilité du repère de référence céleste sur celle-ci. Dans un premier temps, nous déterminons des corrections significatives des termes de nutation du modèle MHB2000 jusqu'à 50 micro-seconde d'arc sur la base des séries opérationnelles de l'IVS. Nous en évaluons aussi l'incertitude. Notre intérêt s’est focalisé sur la nutation libre du noyau et un terme spectralement proche, le terme annuel rétrograde. Nous tentons de caractériser leur variabilité multi-annuelle, en amplitude, phase et fréquence, malgré la corrélation qui les affecte.Dans un second temps, nous avons étudié la stabilité du repère céleste par une étude approfondie des sources susceptibles de définir ce repère. De telles sources sont sélectionnées par analyse de variance d'Allan de leurs déplacements astrométriques. Cette analyse donne la « couleur » du bruit aléatoire qui affecte leurs positions en fonction des différentes échelles de temps correspondant à 30 ans d’observations VLBI. Plus précisément, nous sélectionnons les radiosources présentant un bruit blanc. Il en résulte que sur 123 sources parmi celles choisies pour l'ICRF2 en 2009, seules 40 respectent ce critère de stabilité sur la période 1985-2016. Ce nombre est insuffisant pour construire un repère céleste stable et des compromis sont nécessaires. Enfin, la propagation des erreurs des positions des radiosources sur la nutation a été caractérisée, expliquant le bruit anormalement grands de certaines séries de nutation diffusées par l'IVS. / The reference nutation model (MHB2000) and the International Celestial Reference Frame (ICRF2) was established in 2000 and 2009 respectively. VLBI observations are being accumulated since and these are all new data to refine the nutation and better characterize the instability of radio sources constituting the celestial frame. The lengthening of the available data reveals defects in the reference wobble and fluctuations in the position of radio sources.It is important to adjust the nutation terms while assessing the impact of the instability of the celestial reference frame on it. Initially, we obtain significant corrections in terms of nutation model MHB2000 up to 50 micro-seconds of degree on the basis of IVS operational nutation time series. We also evaluate their uncertainty. Our interest is focused on the the free core nutation and a term closed in frequency, the retrograde annual term. We try to characterize the multi-annual variability, on amplitude, phase and period, despite correlation that affects both terms.Secondly, we study the stability of the celestial reference frame by a comprehensive study of the potential sources to define the frame. Such defining sources are selected by analysis using Allan variance of their astrometric displacements. This analysis gives the "color" of the random noise that affects positions based on different time scales corresponding to 30 years of VLBI observations. Specifically, we select radio sources with white noise. It follows that on 123 sources from those chosen for ICRF2 in 2009, only 40 meet this criterion of stability over the period 1985-2016. This number is too small to build a new celestial reference frame and compromises are necessary. Finally, errors propagation of radio position on nutation has been characterized, explaining the noise unusually large of some nutation time series diffused by the IVS.

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This thesis details work undertaken in the field of radio astronomy instrumentation. Specific components of the data collection and processing systems used by radio astronomers have been implemented using non-traditional approaches. Traditionally, the correlation of radio astronomy data has taken place on dedicated, specific hardware. This thesis deals with the implementation of equivalent correlators using software running on generic clusters of personal computers - the software approach to radio astronomy. Toward this end a system has been developed that records the raw telescope output onto computer hard drives, allowing easy access to the data on cluster supercomputers. Part of this thesis describes the design, construction, testing and utilisation of these data recording systems. The correlator software used to process these data on supercomputers is also fully described, including extensive tests of the software and a detailed comparison between its output and the output of an existing hardware correlator. The software correlator is shown to produce output that agrees extremely well with the hardware correlator, verifying its accuracy and performance. Finally, results of on-going scientific investigations that use the software correlators described in this thesis are outlined, illustrating the flexibility and usefulness of the software approach to radio astronomy.

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

En esta memoria se ha estudiado, por primera vez y de manera exhaustiva, los efectos de la inconsistencia dinámica que está bien demostrado que existe entre las teorías oficiales de precesión y nutación, denominadas IAU2006 e IAU2000 respectivamente. Se ha cuantificado sus efectos en el análisis de datos de observación reales así como las interacciones que se inducen entre las dos componentes de las desviaciones del polo celeste, clasificadas de manera tradicional como precesión y nutación dependiendo fundamentalmente de su origen y de la longitud de su periodo. Se ha examinado los tres modelos de correcciones de las series de nutación que fueron propuestos a principios de 2018 por Escapa y Capitaine para su consideración por la comunidad científica y por los órganos correspondientes de la Unión Astronómica Internacional. Dichas correcciones se basan en todos los resultados previos obtenidos independientemente por ambos autores y sus respectivos colaboradores con el fin de lograr la consistencia dinámica completa de ambas teorías. La terna de modelos de corrección analizada incluye el antiguo modelo recogido en la Convenciones del IERS que ignora los efectos debidos a la diferencia de los valores de referencia de la oblicuidad de la eclíptica y la velocidad de precesión en longitud usados en las teorías IAU2000 e IAU2006, denominado (a) en el documento de trabajo citado de Escapa y Capitaine, otro modelo denominado (c) en este documento, que es el único que proporciona consistencia dinámica completa, así como un modelo simplificado, el (b) que está formado solo por todos los términos seculares mixtos del (c). Se ha realizado experimentos numéricos extendidos a diferentes intervalos de tiempo. Uno coincide con el periodo de ajuste de la teoría IAU2006, aproximadamente 1984-2003 ya que la versión en vigor se publicó en 2003. Otros se extienden hasta casi la actualidad, de 1984 a septiembre de 2018 y también de 1990 a 2018 si se suprimen las observaciones de la época inicial del VLBI que adolecían de mayores errores. Finalmente, se analizan los tres modelos en intervalos temporales de mayor longitud para los que no existen observaciones VLBI, por lo que en este caso los métodos no pueden ponderarse con los pesos asociados a las observaciones. La metodología fundamental procede analizando los residuales de las series originales y ajustando a cada modelo polinomios con grados que varían desde el 1 hasta el 5, ya que este último es el grado de los polinomios del modelo IAU2006, cuya obtención se basa en procedimientos empíricos. En los ajustes se emplean métodos de mínimos cuadrados ponderados, se calculan los valores de las desviaciones cuadráticas medias o WRMS de los datos originales y los residuales de cada ajuste, así como los errores formales de los coeficientes: También se realizan pruebas de significación estadística tanto para los ajustes individuales como para la comparación de modelos regresivos encajados, aunque suelen tener escaso poder de discriminación ya que casi siempre resultan muy significativas. Se obtiene que, aunque el efecto de las tres correcciones de la teoría de nutación sobre la varianza de los residuales es pequeño, pues solo reducen los valores del WRMS en pocos microsegundos de arco cuando se aplican a las series oficiales de datos de observación del IERS, existe un efecto sobre el propio modelo de precesión que podría denominarse “indirecto” y que es de mucha mayor trascendencia. Puede este resumirse diciendo que, mientras que la presencia de los términos seculares mixtos en los modelos de corrección implica que no pueden aproximarse por polinomios de grados hasta el 5 (salvo el idénticamente nulo) en intervalos de tiempo suficientemente largos, aunque insignificantes cuando se comparan con los 25.000 años del periodo de la precesión, como por ejemplo dos siglos, en cambio en intervalos de tiempo más cortos, particularmente en todos aquellos comprendidos dentro del periodo de observaciones VLBI dichos polinomios son capaces de aproximar las correcciones con gran precisión. Así, en el intervalo de ajuste 1984-2003, los polinomios absorben más del 90% de la varianza de los tres modelos estudiados. La cifra disminuye al aumentar la longitud del intervalo, de modo que en el periodo 1984-2018 baja al 60% y en las simulaciones del intervalo 1990-2030 solo absorbe un 50% de la varianza, de modo que el modelo IAU2006 se va deteriorando de manera clara aunque no alarmante y sus efectos serán más notorios en poco más de diez años. La consecuencia más directa de este hecho es que los coeficientes del actual modelo IAU2006 contienen contribuciones espurias que no se deben realmente al movimiento de precesión sino a la falta de aplicación de las correcciones del modelo de nutación en el periodo de ajuste 1984-2003. Los experimentos muestran también que ya es posible determinar correcciones al modelo de precesión que no se limiten a calcular desviaciones y tendencias, y que pueden efectuarse ajustes de los datos de la serie IERS EOP 14 C04 hasta los grados tercero y cuarto de manera que todos los coeficientes son muy significativos y el WRMS de los residuales de dichos ajustes es menor que para el grado 1. Además, los resultados para polinomios de grado superior al dos son más estables en cuanto a los valores de sus coeficientes. Por otra parte, los órdenes de magnitud de los términos de grados 0 y 1 son similares a los obtenidos en otros estudios de las series de datos que limitan su análisis al grado 1, por supuesto sin contemplar efectos de las correcciones aquí analizadas.

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.

The mildly active nuclear region in the galaxy M81 (henceforth, M81‹) is one of the nearest low-luminosity active galactic nuclei (LLAGN) whose structure is marginally resolved when probed with Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Motivated by the way resolved radio sources usually appear on the smallest scales, i.e., a core with a one- sided jet structure, we developed a strictly one-sided, asymmetric triangular model, which we call ASYM, with brightness distribution along a line segment on the sky, with maximum brightness at one end of the segment fading linearly to zero at the other end. The ASYM model is compared and contrasted with an elliptical Gaussian model (hereafter, GAUS), by fitting existing VLBI data of M81‹ at 39 epochs between 1993 and 2003 at 8.4 and 5.0 GHz with the two models. Contrary to what we envisioned, we find that for 77% of our epochs, a simple GAUS model fits the visibility data of M81‹ at 8.4 GHz better (i.e., has a lower reduced 2) than the ASYM model. We conclude that M81‹ is not strictly a one-sided, asymmetric jetted source; as is thought to be the case for the majority of AGN observed at VLBI scales. Our results imply that M81‹ is mostly symmetrical with a significant jet counterpart which cannot be overlooked. / School of Interdisciplinary Research and Graduate Studies (SIRGS) / M. Sc. (Astronomy)

Les travaux presentés dans cette thèse portent essentiellement sur l'étude des régions de formation d'étoiles massives. Pour cela nous avons etudié l'émission Maser des deux transitions principales du premier état excite du radical hydroxyl (A 6031 et 6035 mhz). Nous avons conduit un relevé sur toutes les régions HII ayant une forte luminosité dans l'infrarouge lointain, plus quelques autres sources connues pour leur émission maser dans l'état fondamental de OH. Sur les 256 sources de notre catalogue, 15 nouvelles sources furent découvertes en émission et 3 en absorption. Nous avons pu mesurer l'intensité du champ magnétique de ces régions par l'intermédiaire de l'effet Zeeman qui d'une manière globale semble en accord avec le sens de rotation de la galaxie. Nous avons etudié 6 de ces sources grâce à la technique VLBI. Nous avons obtenu des franges d'interférence pour toutes les sources et cartographie W3(OH). Les cartes laissent apparaitre une structure complexe et certains points d'émission maser apparaissent résolus. Notre résolution de 5 milliarcsecondes nous a permis de déduire sans ambiguité possible des paires Zeeman qui montrent un champ magnétique variant entre 1 et 10 milligauss. Nous avons également observé avec l'interférométre du plateau de Bure une étoile de faible masse en formation, L1551, obtenant ainsi la première carte millimétrique ayant une résolution inférieure à l'arc seconde. Nous calculons une masse à partir de nos observations de C170 mais surtout cela nous a permis de quantifier la qualité du site de l'interféromètre en nous permettant d'en estimer le seeing.

La Relativité Générale n'est probablement pas la théorie ultime de la gravitation. Cette affirmation est motivée par des considérations théoriques liées à la recherche d'une théorie quantique de la gravitation et aux tentatives d'unification des interactions fondamentales. Une autre motivation provient des observations cosmologiques expliquées par l'introduction de matière noire et d'énergie sombre non observées directement à ce jour. Cette thèse se propose de déduire des signatures observables expérimentalement provenant de théories alternatives de la gravitation. Dans cette optique, nous avons développé des outils qui permettent de simuler des observations dans des théories alternatives de la gravitation pour deux échelles différentes: dans le cadre du Système Solaire et dans le cadre de la cosmologie. Dans le cadre du Système Solaire, nous avons développé des logiciels qui permettent de simuler des observations spatiales de Range, Doppler et de type astrométrique. Au niveau cosmologique, nous avons développé un logiciel qui permet de simuler des observations de distance-luminosité de Supernovae Ia. Ces outils permettent de dériver les signatures caractéristiques des théories alternatives. Nous avons appliqué ces différents outils à quelques théories alternatives de la gravitation et nous avons pu répondre à la question : quel est l'impact d'une modification de la théorie de la gravitation sur des observations et est-il possible de la détecter ?