Wyznaczenie wspólnych oscylacji we współrzędnych środka mas Ziemi obserwowanych technikami SLR, GNSS i DORIS

Transkrypt

1 Wyznaczenie wspólnych oscylaci we współrzędnych środa mas Ziemi obserwowanych techniami SLR GNSS i DORIS W. Kose 12 W.Popińsi 3 A.Wnę 1 M. Zbylut 1 1 Wydział Inżynierii Środowisa i Geodezi Uniwersytetu Rolniczego w Kraowie 2 Centrum Badań Kosmicznych Polsie Aademii Nau Warszawa 3 Główny Urząd Statystyczny Warszawa Seminarium pt. "Współczesne problemy podstawowych sieci geodezynych a problemy definiowania raowych uładów odniesienia". Grybów X.2012

2 Ruch obrotowy Ziemi Uład odniesienia Pole grawitacyne Ziemi Przyszłość uładu odniesienia ITRF Kształt Ziemi Wymagania GGOS (2020: <1 mm doładność uładu odniesienia < 0.1 mm/yr stabilność

3 Z TRS / TRF P Począte: środe mas Ziemi O Y Sala: ednosta długości uładu SI X Orientaca: oś Z sierowana w przybliżeniu do północnego bieguna Ziemsiego oś X w ierunu południa Greenwich

4 Udział techni geodezi satelitarne i osmiczne w realizaci TRF Technii dynamiczne SLR GNSS i DORIS Technia VLBI Począte ta nie Sala ta ta Orientaca umowna umowna

5 ITRF2008 Począte SLR Sala średnia z SLR i VLBI Orientaca nawiązana do ITRF2005 przy wyorzystaniu 179 staci zloalizowanych w 131 miescach (104 na półuli północne oraz 27 na półuli południowe

6 Dlaczego obserwace GNSS i DORIS nie zostały użyte do wyznaczania początu i sali ITRF2008? Błędy modelowania orbit: niedoładność położenia początu uładu współrzędnych zwłaszcza w ierunu osi Z. Pomiar pseudoodległości w GNSS: mało precyzynie wyznaczona sala. Wyznaczenie sali z obserwaci DORIS ciągle wymaga dalszych udosonaleń ze względu na stosowanie różnych satelitów (SPOT T/P Jason Envisat ERS GFO.

7 Znaczenie początu uładu wpływ na wyznaczenie precyzynych orbit sztucznych satelitów wpływ na doładność wyznaczenia zmian poziomu oceanów na podstawie obserwaci altimetrycznych i mareograficznych wpływ na doładność wyznaczenia modeli ruchu płyt tetonicznych wpływ na doładność wyznaczania modeli GIA (Glacial Isostatic Adustment.

8 Różnica pomiędzy CM a CF CM centrum masy Ziemi z uwzgędnieniem atmosfery oceanów i wód ontynentalnych. CF - środe figury odniesiny do stałe powierzchni Ziemi. RUCH GEOCENTRUM ruch CM względem CF. Począte ITRF CF

9 Przyczyny ruchu środa mas Ziemi Przemieszczanie się mas w obrębie: stałe Ziemi oceanów atmosfery hydrosfery.

10 Współrzedne środa mas Ziemi wyznaczane są obecnie z następuący techni geodezi satelitarne: SLR (Satellite Laser Ranging GNSS (Global Navigation Satellite System DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite

11 DANE SLR weely geocenter time series GEOC94-12.GCC from Sos'nica K. D. Thaller A. Jäggi R. Dach G. Beutler; 2011: *Reprocessing 17 years of observations to LAGEOS-1 and -2 satellites.* Geodätische Woche 2011 Nürnberg Germany September aparent geocenter IGS weely combined solution from ftp://igs-rf.ign.fr/pub/sum/ DORIS IGN/JPL geocenter time series available at Crustal Dynamics Data Information System (CDDIS from ign09wd01.geoc.z ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/doris/products/geoc/

12 XY YZ ZX Sładowe współrzędnych środa mas Ziemi w płaszczyznach XY YZ i ZX wyznaczone techniami DORIS GNSS SLR

13 Odchylenia standardowe sośności oraz urtozy szeregów czasowych współrzędnych środa mas Ziemi X Y Z wyznaczonych z obesrwaci techniami DORIS GNSS i SLR Odchylenie standardowe [mm] Sośność Kurtoza X DORIS Y Z X GNSS Y Z X SLR Y Z

14 Współczynnii orelaci pomiędzy szeregami czasowymi współrzędnych środa mas Ziemi X Y Z wyznaczone z obserwaci DORIS GNSS i SLR X Y Z DORIS SLR DORIS GNSS SLR - GNSS Poziomy istotności współczynniów orelaci są ~ na przyętym poziomie ufności 0.90.

15 Zastosowanie analizy falowe do analiz zmian współrzędnych środa mas Ziemi Analiza falowa umożliwia badanie szeregów czasowych w czasie a i w częstotliwości poprzez wyznaczanie współczynniów transformaty falowe z tóre można wyznaczyć: zmienne w czasie amplitudy i fazy wybranych oscylaci falowe widma mocy itd. Ponadto dzięi zastosowaniu odwrotne transformaty falowe można doonać: deompozyci szeregu czasowego na sładowe częstotliwościowe filtraci falowe a w szczególności filtraci falowe oparte na funci semblanci.

16 Widma falowe współrzędnych środa mas Ziemi w płaszczyznach XY YZ i ZX wyznaczonych z obserwaci techni DORIS GNSS i SLR GNSS DORIS SLR

17 THE WAVELET BASED SEMBLANCE FILTERING x(t ( ( ( ( = = = = n t y n t x t t y S t t x S ϕ ϕ = R = y x y x xy S S S S e S / cos(θ function semblance y(t = = = ( ( p x S t t x ϕ = = = ( ( p S t t y y ϕ DWT DWT wavelet semblance filtering = > treshold cos( 0 treshold cos( x x if if S S θ θ Tresholding of WT coefficients = > treshold 0 treshold cos( cos( y if if S S y θ θ WT coefficients

18 Wspólne oscylace we współrzędnych środa mas Ziemi wyznaczonych techniami GNSS i SLR obliczone przy użyciu filtraci falowe oparte na semblanci (próg obcięcia 0.90

19 Wspólne oscylace we współrzędnych środa mas Ziemi wyznaczonych techniami GNSS i SLR obliczone przy użyciu filtraci falowe oparte na semblanci (próg obcięcia 0.99

20 Wspólne oscylace we współrzędnych środa mas Ziemi wyznaczonych techniami GNSS i DORIS obliczone przy użyciu filtraci falowe oparte na semblanci (próg obcięcia 0.99

21 Wspólne oscylace we współrzędnych środa mas Ziemi wyznaczonych techniami SLR - DORIS obliczone przy użyciu filtraci falowe oparte na semblanci (próg obięcia 0.99

22 Analiza danych modelowych n = 930 t = 7.0 [dni] 1 Model D lub G lub S σ n = 6.2 σ n = 3.7 σ n = 3.3 T i [dni] A i [mm] φ i

23 Widma falowe modelowych współrzędnych środa mas Ziemi Oresy: Amplitudy: 0.5 i 0.3 [mm] Oresy: Amplitudy: 1.0 i 0.6 [mm] Model G σ = 3.7 Model D σ = 6.2 Model S σ = 3.3

24 Wspólne oscylace w modelach G i S obliczone przy użyciu filtraci falowe oparte na semblanci (progi obcięcia 0.90 i 0.99 Próg obcięcia 0.90 Amplitudy: 1.0 oraz 0.6 [mm] Model G σ = 3.7 Model S σ = 3.3 Sygnał deterministyczny Próg obcięcia 0.99

25 Wspólne oscylace w modelach D i S obliczone przy użyciu filtraci falowe oparte na semblanci (progi obcięcia 0.90 i 0.99 Amplitudy: 1.0 oraz 0.6 [mm] Model D σ = 6.2 Próg obcięcia 0.90 Model S σ = 3.3 Próg obcięcia 0.99

26 Wniosi Współrzędne środa mas Ziemi wyznaczane z obserwaci DORIS zdominowane są przez szum w paśmie oscylaci rótooresowych zwłaszcza w ierunu osi Z ziemsiego uładu odniesienia. W szeregach czasowych współrzędnych środa mas Ziemi wyznaczanych techniami GNSS i SLR występue oscylaca roczna w płaszczyźnie równia ziemsiego. Zastosowanie filtraci falowe z wyorzystaniem semblanci umożliwia wyznaczenie wspólnych oscylaci w dwóch szeregach czasowych. Amplitudy wspólne oscylaci roczne we współrzędnych X Y środa mas Ziemi wyznaczonych z obserwaci GNSS i SLR metodą filtraci falowe z użyciem funci semblanci są zmienne w czasie i rzędu nawyże ilu mm.