Die Zielsetzung dieser Thesis ist die Integration physikalischer Beobachtungen mit der geometrischer Beobachtungen und die Implementierung dieses Ansatzes in die DFHBF Software zur Berechnung einer Digitalen Finiten Höhenbezugsfläche, um die Berechnung von Höhenbezugsflächen zu ermöglichen. Die Schwerpunkte liegen insbesondere auf (i) der Verwendung von Adjusted Spherical Cap Harmonics (ASCH) zur Modellierung des lokalen Potenzials, (ii) der Berechnung einer Kleinste-Quadrate-Ausgleichung zur Bestimmung der ASCH-Koeffizienten und (iii) einer zur Berechnung notwendigen, optimalen Datenfusion unterschiedlicher Beobachtungkomponenten, die sich aus terrestrischen Schweremessungen, Höhenpasspunkten mit bekannter, ellipsoidischer Höhe und Normalhöhe und der aus globalen Schwerefeldmodellen in die regionalen ASCH-Modelle abgebildeten apriori Information. Die Motivation zu dieser Arbeit besteht in der Notwendigkeit, ein integriertes Modell zu entwickeln und daraus alle Komponenten, die sich auf das Potenzial W beziehen abzuleiten. Diese sind u. a. die Gravitationsbeschleunigung , Quasigeoidhöhen , die Geoidhöhe ,und die Lotabweichungen in Nord und Ost ( ) und die Höhenpasspunkte .

Die Thesis stellt einige der weit verbreiteten Methoden für lokale und globale Schwerefeld- und Geoidmodellierung vor. Im Anschluss werden Spherical Cap Harmonics (SCH) zur Modellierung des Schwerepotentials und ihre Beziehung zu normalen Spherical Harmonics im Detail präsentiert. Die verschiedenen Arten für Spherical Harmonics wie Adjusted Spherical Cap Harmonics (ASCH), Translated-Origin Spherical Cap Harmonics (TOSCH) und die Revised Spherical Cap Harmonics (RSCH) werden diskutiert. Die ASCH werden deshalb für die Modellierung des lokalen Schwerepotentials favorisiert, weil sie einem einfacheren Algorithmen und Design unterliegen und Legendre-Funktionen mit ganzzahliger Grad und Ordnung verwenden. Mithilfe der ASCH werden globale Schweremodelle wie EGM 2008 und EIGEN05c zu einem lokalen Schweremodell transformiert, sodass eine deutlich geringere Anzahl an Koeffizienten bestimmt werden muss und die Berechnung vereinfacht und beschleunigt werden kann.

Verschiedene Tests werden herangezogen, um die Verwendung von ASCH zur lokalen Schwerefeld- und Schwerepotentialmodellierung zu validieren. Dabei werden die ASCH-Koeffizienten in den Testbereichen berechnet. Diese Koeffizienten werden dazu verwendet, Potential- und Schwerewerte für neue Punkte zu generieren, die mit den realen gemessenen Werten als Referenzwerte und mit den globalen Modellen verglichen werden konnten. Die Tests beziehen sich auf einem neuen Ansatz zur Transformation globaler Schweremodelle, wie EGM2008 und EIGEN05c, in ASCH-Modelle zur Integration hybrider Datentypen wie terrestrische Schweredaten, Höhenpasspunkte und lokal transformierter globaler Schweremodelle.

Zur Verifizierung des Konzepts wurde in Rahmen dieser Arbeit das Bundesland Baden-Württemberg in Deutschland als Testgebiet ausgewählt, in dem nahezu 15000 terrestrisch gemessene Schwerebeobachtungen mit Grad und Ordnung von 300 parametrisiert wurden, um eine der Messgenauigkeit entsprechende Auflösung von 0.01 mGal zu erreichen.