Wpływ niepływowych efektów obciążeniowych na współrzędne punktów i realizację układu odniesienia w regionalnej sieci gps (Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej)

Efekty obciążeniowe wywołane niepływowym naciskiem atmosfery, oceanów i wody kontynentalnej na powierzchnię Ziemi wywołują jej deformację. Przemieszczenia punktów z powodu tych efektów z zasady nie są uwzględniane w trakcie opracowania obserwacji GPS (ang.

Global Positioning System). Celem pracy było przeanalizowanie wpływu modelowania niepływowych efektów obciążeniowych podczas opracowania obserwacji GPS na współrzędne punktów i na realizację geodezyjnego układu odniesienia w regionalnej sieci GPS.

Analizy przeprowadzono na podstawie rozwiązań GPS, które otrzymano w wyniku spójnego opracowania ciągłych obserwacji dobowych GPS dla okresu 10 lat zarejestrowanych na 51 stacjach położonych w Europie.

W analizach zastosowano modele obciążeniowe, wytworzone i udostępniane przez trzy różnorodne instytucje, które stosowano na poziomie obserwacji (metoda a priori). W wyniku modelowania efektu niepływowego obciążenia powierzchni Ziemi atmosferą otrzymano średnią udoskonalenie powtarzalności dobowych szeregów czasowych składowej wysokościowej o 6.3%, oceanami o 0.9%, a wodą kontynentalną o 2.1%.

Łączne modelowanie wszelkich efektów spowodowało poprawę powtarzalności składowej wysokościowej o 9.8% dla rozwiązań dobowych i o 13.1% dla rozwiązań tygodniowych. Najlepszą zgodność współrzędnych pomiędzy rozwiązaniami, w których dla danego efektu użyto modele z przeróżnych instytucji, stwierdzono dla rozwiązań z modelowanym konsekwencją obciążeniowym z powodu atmosfery.

Dla większości stacji różnice współrzędnych nie przekraczały 1 mm w żadnej ze składowych. Niemniej, dla kilku stacji położonych w rejonie wybrzeża Morza Północnego i Morza Bałtyckiego, stwierdzono rozbieżności w dobowych szeregach czasowych współrzędnej wysokościowej dochodzące do 6 mm.

Modelowanie efektu z powodu obciążenia powierzchni Ziemi wodą kontynentalną usunęło sygnał roczny z szeregu czasowego współczynnika skali sieci regionalnej. Modelowanie efektów obciążeniowych nie wpłynęło na układ odniesienia realizowany na podstawie 10-letnich obserwacji.

Modelowanie wszystkich efektów łącznie spowodowało zmniejszenie błędów szybkości punktów GPS, które dla wszystkich składowych wyniosło 7% i aż 23%, jeśli podczas wyznaczania prędkości wyznaczano dopełniające wyrazy opisujące sygnały o okresie rocznym i półrocznym obecne we współrzędnych GPS.

W analizowanych szeregach czasowych współrzędnych punktów, oprócz sygnałów o okresie rocznym i półrocznym, stwierdzono także sygnały o okresie roku drakonicznego GPS (351.4 dni) i jego harmoniczne. Modelowanie efektów obciążeniowych nie wpłynęło znacząco na okresowości zawarte w szeregach czasowych współrzędnych i na amplitudy sygnałów rocznych i półrocznych.

Modelowanie efektu z powodu obciążenia powierzchni Ziemi wodą kontynentalną pozwoliło lepiej zinterpretować szeregi czasowe współrzędnej wysokościowej, w których dla kilku stacji pojawił się zbyt obfity (nienaturalny) sygnał roczny wynikający z drobnego rozmiaru analizowanej sieci regionalnej (efekt sieci).

Analiza szumowa szeregów czasowych współrzędnych GPS z modelowanym rezultatem obciążenia powierzchni Ziemi atmosferą wykazała zmniejszenie amplitud szumu potęgowego, a także rozszerzenie amplitud szumu białego i indeksów spektralnych (uwydatnienie pokaźniejszej korelacji czasowej).

Z kolei modelowanie efektu z powodu wody kontynentalnej spowodowało zmniejszenie wartości indeksów spektralnych (zmniejszenie korelacji czasowej). Modele obciążeniowe zastosowano jeszcze jako poprawki do uzyskanych w wyniku opracowania obserwacji GPS współrzędnych(metoda a posteriori).

Uzyskano bardzo dobrą zgodność powtarzalności współrzędnych z metodą a priori (różnice nieistotne statystycznie). Przy czym, w różnicach współrzędnych z modelowanym efektem z powodu wody kontynentalnej uzyskanymi w tych dwóch metodach zaobserwowano sygnał roczny o maksymalnej amplitudzie 0.2 mm.