Efekty systematyczne we współrzędnych nieglobalnych stacji permanentnych w rozwiązaniach MIT IGS AC Marek Lehmann, Leszek Jaworski

Transkrypt

1 SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI WROCŁAW 2 4 czerwca 211 Efekty systematyczne we współrzędnych nieglobalnych stacji permanentnych w rozwiązaniach MIT IGS AC Marek Lehmann, Leszek Jaworski 1

2 Materiał źródłowy Materiałem źródłowym są raporty IGS serii MIT T2 RNAAC. Aktualnie tygodniowy raport: -obejmuje stacje z sieci regionalnych : EUR (EUREF), GRG (Groupe de Reserche Geodesie Spatiale, CNES), GSI (Geographical Survey Institute Japan), SIR (Geocentric Reference Frame for South America, SIRGAS). -podaje tygodniowe n,e,u dla stacji nie włączonych w inne sieci globalne W sieci EUR uwzględniono m.in. 11 stacji polskich. Niniejsze opracowanie: - obejmuje okres od 1486 do 1623 tygodnia GPS ( 28, 211,1) - przeprowadzono dla stacji z obszarów: rejon Morza Bałtyckiego, Polski, Beneluksu, Francji, Hiszpanii i Włoch ( ok. 6 stacji dla 3 składowych). 2

3 założenia i przebieg analizy Badane efekty systematyczne w niniejszym opracowaniu : -zmiany o charakterze skokowym spowodowane gwałtownym naruszeniem stanowiska obserwacyjnego, - zmiany dające się opisać za pomocą wzoru funkcji. Dla szeregów każdej składowej n, e, u stacji został określony prosty model jej zmian: y(t) = a + a 1 t + Acos(ωt + φ) gdzie: a wyraz wolny, a 1 wyraz liniowy = trend, A amplituda wyrazu rocznego, t - podane w latach, trend w /rok. Skokowe zmiany współrzędnych stacji powodują nieciągłości szeregów. Dla fragmentów krótszych od 6 tygodni nie była wykonana estymacja współczynników równania. Zdecydowana większość zmian skokowych została spowodowana zmianami sprzętowymi (wymiana anten) zgodnie z zapisami w sitelog u danej stacji. 3

4 Wartości różnic w składowych horyzontalnych (n,e) dla analizowanych stacji EPN 4

5 Wartości różnic w składowej pionowej (u) dla analizowanych stacji EPN

6 składowe n stacje polskie 11 stacji. Szeregi współrzędnych zrealizowane prawie w 1%. Jedyna zmiana skokowa KATO w 1614 tygodniu: szczegóły na oddzielnej planszy. Istotniejsze trendy liniowe: - KATO składowa n: a 1 = -,4 /rok - GWWL składowa u: a 1 =-,2 /rok Amplitudy roczne: - BPDL składowa n A= 2,3, e A=1,4 (,2) - KRAW składowa n A= 1,9, e A=,6 (±,1) składowe u BOGI N BPDL N BYDG N GWWL N KATO N KRAW N LODZ N REDZ N SWKI N ZYWI N USDL_N składowe e BOGI U BPDL U BYDG U GWWL U KATO U KRAW U BOGI_E BPDL_E BYDG_E GWWL_E KATO_E KRAW_E 6 LODZ U REDZ U SWKI U USDL U ZYWI U LODZ_E REDZ_E SWKI_E USDL_E ZYWI_E

7 składowe n kraje nordyckie 1 wokół morza Bałtyckiego 1 - Pierwotnie 12 stacji. 1 odrzucona (VARS) : 2 zmiany anteny i w efekcie zbyt krótkie szeregi. Pozostałe wypełnione od 8 do 1% Istotniejsze trendy liniowe: - OSLS składowa u : a 1 =6, /rok, BUDP HOE2 KURE OSLS PULK SMID SODA TOIL TORA VIL Amplitudy oscylacji rocznych: - TOIL składowa n A=1,7, składowa e A=1,4 (±,1) - TORA składowa n A=1,4, składowa e A=1,1 (±,1) składowe u kraje nordyckie składowe e kraje nordyckie BUDP HOE2 KURE OSLS PULK SMID SODA TOIL TORA VIL BUDP HOE2 KURE OSLS PULK SMID SODA TOIL TORA VIL 7

8 składowe n obszar: Beneluks 2 kraje Beneluksu 1-1 Przypisano 6 stacji. Prawie komplet danych w szeregach czasowych. Zmiany skokowe nie wystąpiły. Istotne trendy liniowe stacji : - TERS składowa n a 1 = -1,4 /rok, składowa e a 1 = 7,2 /rok, składowa u a 1 =, /rok DELF_N DENT_N DOUR_N EIJS_N TERS_N WARE_N Amplitudy oscylacji rocznych we współrzędnych horyzontalnych znikome. składowe u obszar: Beneluks składowe e obszar: Beneluks DENT DOUR EIJS TERS WARE DELF DELF_E DENT_E DOUR_E EIJS_E TERS_E WARE_E

9 składowe u obszar: Włochy 2 Włochy Na 1 pierwotnie przypisanych stacji do modelowania zmian zakwalifikowano 9 stacji. Dla 6 stacji: AQUI, BOLG, ELBA, IGMI, ROVE, TORI i ZOUF wystąpiły skokowe zmiany w szeregach uniemożliwiające przypisanie modelu zmian współrzędnych. 7 stacji ma prawie 1% wypełnione szeregi czasowe. Istotne trendy liniowe: UNPG składowa u a 1 = -44,3 /rok Amplitudy oscylacji (około) rocznych istotne we wszystkich szeregach współrzędnych składowe u obszar: Włochy BZRG COMO IGMI MILO MOPS MSEL PRAT UNPG UNTR składowe e obszar: Włochy BZRG COMO IGMI MILO MOPS MSEL PRAT UNPG UNTR BZRG COMO IGMI MILO MOPS MSEL PRAT UNPG UNTR 9

10 składowe n obszar: Francja 1 Francja Przypisano 9 stacji. Do oszacowań przyjęto 8, 1 stacja (PUYV) odrzucona z uwagi na skok powodujący zbyt krótkie szeregi. 1 Tylko 2 stacje mają prawie pełne pokrycie przedziału szeregów (CHIZ i VFCH), na pozostałych nastąpiły zmiany anten i można było wybrać części szeregów o długościach od %do 88% szeregu pierwotnego Istotniejsze trendy liniowe we współrzędnych horyzontalnych: - AUTN składowa n a 1 = 1,4 /rok, AUTN_N BSCN_N CHIZ_N EGLT_N ENTZ_N GUIP_N MLVL_N VFCH_N Amplitudy wyrazu rocznego małe, ale b. dobrze wyznaczone prawie we wszystkich współrzędnych horyzontalnych składowe u obszar: Francja składowe e obszar: Francja AUTN_U BSCN_U CHIZ_U ENTZ_U GUIP_U VFCH_U MLVL_U' AUTN_E BSCN_E CHIZ_E EGLT_E ENTZ_E GUIP_E MLVL_E VFCH_E

11 składow e n obszar: Hiszpania 2 Hiszpania 1-1 Obszar z największą ilością stacji. W początkowej wersji było ich 21. Z szacowań wypadły 3 stacje: ALME, CACE i CANT z uwagi na niską jakość szeregów (skoki, luki obserwacyjne). Dla stacji :ALBA, LEON, MALA, RIOJ, SONS przyjęto najdłuższe części szeregów sprzed lub po odnotowanym skoku współrzędnych. Wszędzie wystąpiła oscylacja roczna również w składowych horyzontalnych, nieraz z małą ale dokładną amplitudą ALBA BELL BORR CEU1 COBA CREU EBRE ESCO HUEL LEON LLIV MALA RIOJ SALA SONS TERU VIGO ZARA składow e u obszar: Hiszpania składow e e obszar: Hiszpania ALBA BELL BORR CEU1 COBA CREU EBRE ESCO HUEL LEON LLIV MALA RIOJ SALA SONS TERU VIGO ZARA ALBA BELL BORR CEU1 COBA CREU EBRE ESCO HUEL LEON LLIV MALA RIOJ SALA SONS TERU VIGO ZARA

12 skutek trzęsienia Ziemi : l Aquila (AQUI) składowa n Aquila Przykład skokowej zmiany współrzędnych spowodowanej trzęsieniem Ziemi w okolicach stacji. Informacje o momencie czasowym zjawiska znaleziono w archiwum. Powrót do stanu sprzed trzęsieniem trudny do wyjaśnienia AQUI_N trzesienie składowa u Aquila składowa e Aquila AQUI_U trzesienie AQUI_E trzesienie

13 składowa n CACE Zmiany anteny CACE Przykład zmian skokowych wywołanych zmianami anten. Momenty zmian odczytane z sitelg u stacji. -I widoczna we współrzędnej n, - II w składowej e, - III poprzedzona luką obserwacyjną. Części szeregów za krótkie aby modelować oscylację o długości roku CACE_N antena I antena III antena II składowa u CACE składowa e CACE CACE_U antena antena III antena II CACE_E antena I antena III antena II

14 składowa n KATO - Stacje polskie - KATO KATO stacja w rejonie występowania szkód górniczych. W 1614 tygodniu GPS wymieniona antena kato(n) antena składowa u KATO składowa e KATO KATO_U antena KATO_e antena

15 AUTN N 1 zmiana anteny AUTN AUTN kolejny przykład skutku zmiany anteny na zniekształcenie obrazu zmian współrzędnych stacji AUTN_N antena AUTN U AUTN E AUTN_U antena AUTN_E antena

16 składowa n GWWL 1 stacje polskie - GWWL GWWL przykład wystąpienia oscylacji rocznej we współrzędnych horyzontalnych w n bez trendu liniowego. Amplituda oscylacji poniżej 1 i nie pozostawia wątpliwości GWWL_N W składowej wertykalnej i harmonika roczna i trend liniowy. składowa u GWWL składowa e GWWL GWWL_U GWWL_E

17 składowa n ZYWI 1 stacje polskie ZYWI ZYWI przykład stacji z praktycznie nieistniejącą oscylacją roczną we współrzędnych horyzontalnych zywi_n składowa u ZYWI składowa e ZYWI ZYWI_U zywi_e

18 składowa n BOLG 3 nieciągłości szeregów BOLG Szeregi zawierające skoki, których nie udało się powiązać z ustalonymi działaniami przy stanowisku obserwacyjnym. Na ok. 6 omawianych stacji, przypadek tego typu zaszedł tylko przy 4 punktach: BOLG, OSLS, RIOJ i ZOUF BOLG_N składowa u BOLG składowa e BOLG BOLG_U BOLG_E

19 wnioski Szeregi zmian współrzędnych stacji regionalnych generowane przez IGS AC przy MIT i publikowane w raportach serii MIT T2 RNAAC : - dokładnie odzwierciedlają efekty sprzętowe (n.p. zmiany anteny) oraz naturalne (przemieszczenia wskutek trzęsienia Ziemi), - wykazują wyraz okresowy o długości roku we współrzędnych horyzontalnych większości stacji. Jest on prawdopodobnie efektem geometrycznym związanym ze zmianą konstelacji satelitów GPS, która ma długość roku smoczego (ok. 31 dni) [King M.A., Watson C.S., J.Geophys.Res. 11, (21)] 19

20 Dziękujemy za uwagę