Metodologia opracowania ruchów pionowych skorupy ziemskiej z użyciem danych niwelacyjnych, mareograficznych i GNSS

Transkrypt

1 Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie Wydział Geodezji Inżynierii Przestrzennej i Budownictwa Metodologia opracowania ruchów pionowych skorupy ziemskiej z użyciem danych niwelacyjnych, mareograficznych i GNSS Kamil Kowalczyk Seminarium Współczesne problemy podstawowych osnów geodezyjnych w Polsce Grybów, września 2016 r.

2 Oszacowanie prędkości reperów z danych niwelacyjnych Modele ruchów pionowych skorupy ziemskiej metodami geodezyjnymi można wyznaczać z danych niwelacyjnych, mareograficznych i GNSS. Każda grupa danych charakteryzuje się oczekiwanym błędem wyznaczenia takiego ruchu. Znajomość prędkości pionowych ruchów prócz znaczenia dla różnych nauk dla Ziemi, ma duże znaczenie dla pomiarów geodezyjnych wskazując, np. stopień dezaktualizacji wyników niwelacji precyzyjnej wraz z upływem czasu. Model kinematyczny sieci pozwala na badanie zmieniającej się funkcji w czasie, gdyż obiekt ( reper ) jest w ciągłym ruchu.

3 Model kinematyczny sieci W kinematycznym modelu pionowych deformacji, wysokość Hi,t reperu i w momencie t jest zapisywana w postaci następującego wzoru gdzie Hi,t0 jest wysokością reperu w momencie t0 natomiast Zi,t-t0 jest funkcją opisującą ruch reperu od momentu t0. Zazwyczaj za funkcje opisującą ruch reperu przyjmuje się funkcje wielomianową.

4 Model kinematyczny sieci Rozważmy bardzo prosty model, przyjmując, że każdy reper porusza się ze stałą, ale odrębną, charakterystyczną dla niego prędkością, czyli gdzie v jest prędkością ruchu reperu (np. w mm/rok). Wówczas V może być liczone w sposób przybliżony, lub wyznaczony w procesie wyrównania sieci ruchów pionowych.

5 Obserwowane, niwelacyjne i absolutne ruchy pionowe Jeśli w sieci niwelacyjnej przyjmiemy, że pewien reper jest stabilny i jego wysokość nie ulega zmianie w czasie, to ruchy pionowe vr wyznaczone względem takiego reperu nazywamy ruchami względnymi. Jeśli ruchy pionowe zostaną wyznaczone względem średniego poziomu morza, to nazywamy je obserwowanymi (KAKKURI 1987).

6 Obserwowane, niwelacyjne i absolutne ruchy pionowe Średni poziom morza nie jest stały. Globalne zmiany poziomu mórz i oceanów zwane są zmianami eustatycznymi. Ruchy pionowe skorupy ziemskiej - poprawione o zmiany eustatyczne - dają ruchy skorupy ziemskiej odniesione do geoidy zwany niwelacyjnym

7 Obserwowane, niwelacyjne i absolutne ruchy pionowe Masy w płaszczu ziemskim przemieszczają się, a tym samym powierzchnia geoidy podnosi się lub opada. Szacuje się (SJOBERG 1982), że zmiany jej powierzchni są, co najwyżej, dziesięć razy mniejsze niż zmiany wysokości skorupy ziemskiej. Całkowity ruch pionowy skorupy ziemskiej, zwany również absolutnym (odniesionym do elipsoidy), można zdefiniować następującym wzorem:

8 Ruchy względne vr pierwsze wyznaczenie w Polsce z danych niwelacyjnych (NIEWIAROWSKI, WYRZYKOWSKI 1961)

9 Ruchy obserwowane vo z danych niwelacyjnych w Polsce KOWALCZYK (2006) WYRZYKOWSKI (1985)

10 Ruchy względne vr wyznaczonie w Polsce z danych niwelacyjnych kilku kampanii jednocześnie KOWALCZYK RAPIŃSKI (2013) błąd wyznaczenia ruchu na punkcie nie przekroczył - kampanie and ,17mm/rok - kampanie and ,10mm/rok - kampanie and and ,10mm/rok

11 Model ruchów absolutnych z danych GNSS KONTNY and BOGUSZ (2012)

12 Względne i obserwowane ruchy pionowe z danych GNSS Kowalczyk, Bogusz, Figurski (2014)

13 Względne i obserwowane ruchy pionowe z danych GNSS Coraz dłuższe okresy obserwacji na stacjach permanentnych GNSS dają możliwość wyznaczenia prędkości zmiany wysokości na tych stacjach z dokładnością od 0.3 mm/y do 0.6 mm/y z trzyletniego okresu obserwacji (Ihde and Augath 2000, Kowalczyk 2015). Nieciągłość

14 Względne i obserwowane ruchy pionowe z danych GNSS Identyfikacji skoków Rapiński Kowalczyk (2016) Kowalczyk Rapiński (2016)

15 Względne i obserwowane ruchy pionowe z danych GNSS Analiza wyników obliczenia prędkości niewyrównanych

16 Względne i obserwowane ruchy pionowe z danych GNSS Wyrównanie sieci ruchów pionowych

17 Względne i obserwowane ruchy pionowe z danych GNSS Metoda odporna wyrównania 5 iteracji Względne ruchy pionowe KOWALCZYK (2016)

18 Względne i obserwowane ruchy pionowe z danych GNSS

19 Obserwowane ruchy pionowe z danych GNSS i niwelacji precyzyjnej Wyrównanie sieci ruchów pionowych metodą odporną

20 Wnioski Względne ruchy pionowe skorupy ziemskiej z danych GNSS można wyznaczać z dokładnością 0.1 do 0.2 mm/rok Względne ruchy pionowe z danych niwelacyjnych można wyznaczać także z dokładnością 0.1 do 0.2 mm/rok Istnieje możliwość jednoczesnego opracowania (wyrównania) ruchów pionowych skorupy ziemskiej z danych niwelacyjnych, mareograficznych i GNSS Opracowane modele mogą być istotnym wsparciem przy aktualizacji wysokości reperów bez konieczności pomiaru całej sieci