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Als Physikalische Geodäsie umfasst jene Teilgebiete der höheren Geodäsie, bei denen die geometrischen Aspekte gegen die physikalischen in den Hintergrund treten.
Ihre Hauptaufgaben sind neben Beiträgen zur Bestimmung der Erdfigur vor allem die Messung und Modellierung des Schwerefeldes. Die Methodik kann zwei oder dreidimensional sein (Skalar- oder Vektorfeld der Erdbeschleunigung).
Im Bereich der reinen Forschung trägt die physikalische Geodäsie zu besserer Kenntnis des Erdinneren bei (z. B. Dichte von Gesteinsschichten), aber auch zum Schwerefeld und den Bahnstörungen von Satellitenbahnen. Manche Themen überschneiden sich mit der Geophysik – bzw. kann eine wechselseitige Befruchtung eintreten.
Die Kenntnis über das Schwerefeld ist auch für die Praxis der Vermessung von Bedeutung, weil fast alle geodätischen Messungen mit dem Schwerefeld verknüpft sind. Beispielsweise werden die Messinstrumente vor der Messung entlang der wahren Lotlinie horizontiert, die prinzipiell von allen Massen in der Umgebung beeinflusst wird und daher bei näherer Betrachtung irregulär verläuft.
Die Differenzen zwischen Realität und einem einfachen mathematischen Modell zeigt sich z. B. in der Abweichung der wahren Lotlinie von der Ellipsoidnormalen, der sog. Lotabweichung (ξ, η, engl.: vertical deflection). In der Gravimetrie wiederum werden die Störungen in Form von Schwereanomalien (Δg, gravity anomalies) angegeben.
Lotabweichung und Schwereanomalie können im Gebirge eine Größenordnung von 10–50″ bzw. einige 10 − 4 erreichen. Auf ein Vermessungsnetz in rauem Gelände wirken sich diese Effekte des Schwerefeldes und der Geoid-„Undulationen“ mit bis zu 20 cm pro Kilometer aus.
Die Berechnungen der Vermessungspunkte müssen von diesen Unregelmäßigkeiten abstrahieren – also die Störungen „reduzieren“ – indem sie auf mathematisch definierten Flächen und Körpern wie Ebene, Kugel oder Rotationsellipsoid ausgeführt werden. Die Reduktion kann nur dann entfallen, wenn das Vermessungsgebiet kleiner als einige hundert Meter ist und nicht im Hochgebirge liegt.
Besonders sorgfältig hat die Physikalische Geodäsie bei größeren technischen Projekten (Kraftwerke, Tunnelbauten oder der Trassierung einer Hochgeschwindigkeitsstrecke) vorzugehen.
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