Globalny system i układ wysokościowy stan obecny i perspektywy

Transkrypt

1 Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Wydział Geodezji i Gospodarki Przestrzennej Katedra Geodezji Szczegółowej Globalny system i układ wysokościowy stan obecny i perspektywy Adam Łyszkowicz, Joanna Kuczyńska-Siehień

2 Powody podjęcia tematu i cele Powody: Od trzydziestu lat trwają prace nad zdefiniowaniem i zrealizowaniem globalnego układu wysokościowego, Tematyka ta jest umiarkowanie znana w Polsce, Polska z zasadzie nie uczestniczy w tych pracach. Cele: Zapoznanie ze stanem obecnym, Sformułowanie wniosków. 2

3 Systemy wysokościowe Fizyczny parametry: W 0, C P Elipsoidalny parametry: U 0, h h N H 3

4 Problemy Wyznaczenie globalnej wartości W 0. Unifikacja układów lokalnych. Wyznaczanie liczb geopotencjalnych C P. 4

5 Wyznaczenie globalnej wartości W 0 z obserwacji GNSS i modelu EGM Dokonanie wyboru stacji mareograficznych na których zostaną wykonane pomiary GNSS; Wybór modelu pola siły ciężkości; Wyznaczenie potencjału siły ciężkości W 0 odpowiadającemu średniemu poziomowi morza na każdej stacji; Obliczenie W 0 jako średniej wartości ze wszystkich stacji mareograficznych. H H SL N h m 5

6 Unifikacja układów lokalnych Z danych GNSS, niwelacji i modelu geoidy; Z danych grawimetrycznych (zagadnienie brzegowe, GBVP); Niwelacji oceanicznej (mareografy altimetria, modele oceanu). 6

7 Wyznaczanie liczb geopotencjalnych C P Z niwelacji precyzyjnej i pomiarów grawimetrycznych C(g, dn); Z kombinacji potencjału zakłócającego i potencjału referencyjnej elipsoidy C(U 0,T); Z modelu pola siły ciężkości; Z porównania częstotliwości zegarów: 2 f f0 C f c f 7

8 Organizacja badań IAG Inter-Commission Project 1.2 Vertical Reference Frames (IAG ICP1.2), lata GGOS-Theme 1: Unified Global Height System, lata : Joint Working Group 0.1.1: Vertical Datum Standardisation ESA projekt STSE GOCE+: Height System Unification with GOCE Canada (GSD), Mexico (INEGI), USA (NGS) - NA vertical datum unification plans (BKG i DGFI) + EVRF/EUREF Unifikacja europejskich układów wysokościowych Raport: STATUS REPORT April 6, 2013 Difficulty in attracting broad international participation in the work of Theme 1 8

9 Inter-Commission Project 1.2 Vertical Reference Frames Projekt ten został zaakceptowany na IUGG General Assembly w Saporo w 2003 roku, Przewodniczący: Johannes Ihde (Niemcy), Główny cel: zbadanie zgodności wyznaczania parametrów geometrycznych i grawimetrycznych, zapewnienie podstaw w celu zrealizowania ujednoliconego globalnego układu odniesienia. Po czterech latach ( ) opracowano ogólne pojęcie definicji i realizacji systemu globalnego odniesienia (zwanego również World Heigt System - WHS). Główne aspekty są udokumentowane w Conventions for the Definition and Realization of a Conventional Vertical Reference System (CVRS) Na General Assembly w Perugi w 2007 roku podłużono projekt na drugi okres ( ) z głównym celem wszczęcia pilotażowego projektu w celu realizacji WHS (WHS-PP). Na początku 2010 roku działalność z ICP1.2 została zintegrowana w GGOS jako Theme 1 (Unified Global Height System) 9

10 Joint Working Group 0.1.1: Vertical Datum Standardisation Przewodnicząca: Laura Sanchez, Globalna wartość W o liczona przez cztery różne grupy, Wyniki bardzo zbliżone, istnieją różnice około 0.5 m 2 s -2 (~ 5 cm), Należy rozpocząć definiowanie norm i konwencji w celu formalnych zaleceń dla wyznaczania wartości W o. Website: 10

11 Projekt ESA: Height System Unification with GOCE Dotyczy unifikacji układów wysokościowych: Ameryki Północnej, Europy i Północnego Atlantyku, Wyniki opublikowane w specjalnym wydaniu online w Regional and Global Geoid-based Vertical Datums of the Journal of Geodetic Science, Issue 4 (Dec. 2012), Raport: STATUS REPORT April 6, 2013 Website: 11

12 Uzyskane wyniki Projekt ESA: Height System Unification with GOCE (1) Naukowe rekomendacje w celu zrealizowania globalnego systemu wysokościowego, skierowane do IAG. Rekomendacje Unifikacja układów wysokościowych składają się z trzech niezależnych części: Globalna unifikacja układów wysokościowych, Nowa generacja regionalnych/krajowych systemów wysokościowych, Niwelacja oceaniczna vice versa niwelacja GNSS/levelling. 12

13 Globalna unifikacja układów wysokościowych Utworzenie sieci punktów (globalnej, kontynentalnej, regionalnej), na których zostaną wyznaczone liczby geopotencjalne: punkty definiujące lokalne układy wysokościowe, geodezyjne fundamentalne stacje (IERS), wybrane mareografy, obserwatoria czasu (IERS). Podstawową metodą wyznaczania wysokości będzie metoda GNSS-levelling. To wymaga: Precyzyjnego wyznaczenia pozycji (GNSS, SLR, DORIS), Najlepszego modelu GRACE/GOCE uzupełnionego informacjami z danych naziemnych. 13

14 Globalna unifikacja układów wysokościowych Przewidywana dokładność unifikacji wysokości powinna wynosić 10 cm 2 s -2 (1 cm). Obecnie osiąga się 4 6 cm. W celu osiągnięcia dokładności 1 cm, pozycja z GNSS-levelling powinna być wyznaczona z dokładnością Wyznaczone liczby geopotencjalne nie będą wyrównywane. 14

15 Globalna unifikacja układów wysokościowych W 0 może być związane z: potencjałem siły ciężkości średniego poziomu morza wyznaczonego na wybranym mareografie, średnią wartością wybranych mareografów, średnią wartością powierzchni oceanów z altimetrii. Dalsze studia nad najlepszym wyborem W 0 muszą być kontynuowane. 15

16 Nowa generacja regionalnych/krajowych systemów wysokościowych Przyszłe systemy wysokościowe będą oparte na GNSSlevelling, W przypadku regionów i kontynentów zastąpią tradycyjną niwelację precyzyjną, Z powodów praktycznych lub prawnych korzystnym może być utrzymywanie sieci wysokościowych w ich klasycznym wydaniu, W przypadku GNSS-levelling pozycja musi być wyznaczana z wysoką precyzją. 16

17 Podsumowanie i wnioski Zbliżamy się do realizacji globalnego systemu i układu wysokościowego, Intenational Height System (IHS) i International Height Frame (IHF). Zaleca się okresowe powtarzanie unifikacji i do IHS i IHF dodana zostanie epoka, czyli IHSxx, ITFxx. IAG podejmie odpowiednie działania w celu zrealizowania globalnego układu wysokościowego Opracuje zasady utworzenia sieci globalnej, Powoła grupę roboczą doradców. Podejmie szereg innych niezbędnych czynności. W Polsce: Zainicjować projekt pilotażowy dotyczący włączenia krajowego układu wysokościowego do układu globalnego. 17

18 Główne punkty projektu Teoretyczne zagadnienia dotyczące układu globalnego, Regionalne (krajowe) kampanie GNSS w celu implementacji układu wysokościowego, Monitorowanie zmian poziomu morza i innych elementów związanych z definicją układu wysokościowego, Różnego typu dane wykorzystane w modelowaniu układu wysokościowego, Stabilność skorupy ziemskiej w funkcji czasu i jej wpływ na modele układu wysokościowego, Instytucja odpowiedzialna za wdrożenie i utrzymanie układu wysokościowego. 18

19 Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Wydział Geodezji i Gospodarki Przestrzennej Katedra Geodezji Szczegółowej Dziękuję za uwagę