GEODEZYJNE TECHNIKI SATELITARNE W REALIZACJI UKŁADU ODNIESIENIA

Transkrypt

1 GEODEZYJNE TECHNIKI SATELITARNE W REALIZACJI UKŁADU ODNIESIENIA Jarosław Bosy Instytut Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

2 Systemy i układy odniesienia System odniesienia (reference system) stanowi zbiór ustaleń i zaleceń wraz z opisem modeli niezbędnych do zdefiniowania początku, skali (metryki) i orientacji osi oraz zmienności tych parametrów w czasie. Układ odniesienia (reference frame) stanowi praktyczna realizacje systemu odniesienia. Na układ odniesienia składają się wyznaczone z obserwacji wartości parametrów opisujących początek układu, skalę i orientacje osi oraz ich zmienność w czasie.

3 Systemy i układy odniesienia niebieski system odniesienia ziemski system odniesienia ICRF układ odniesienia statyczny - zdefiniowany przez zbiór współrzędnych punktów kinematyczny - zdefiniowany przez współrzędne punktów realizujących system odniesienia oraz zmiany w czasie współrzędnych tych punktów (prędkości) ITRF

4 Międzynarodowy Ziemski System Odniesienia International Terrestrial Reference System (ITRS) ITRS został zdefiniowany przez przestrzenny obrót względem nie obracającego się systemu geocentrycznego ICRS (Międzynarodowy Niebieski System Odniesienia) przy zachowaniu następujących warunków (Konwencja IERS (2003), rozdział 4 ): 1. Jest układem geocentrycznym o początku w centrum mas Ziemi (łącznie z oceanami i atmosferę); 2. Jednostką długości jest metr (SI). Skala systemu jest spójna z czasem współrzędnych geocentrycznych TCG zgodnie z rezolucjami Międzynarodowej Unii Astronomicznej IAU i Międzynarodowej Unii Geodezji i Geofizyki IUGG z roku 1991; 3. Orientacja ITRS jest zgodna z orientacją Międzynarodowego Biura Czasu (Bureau International de l Heure) BIH dla epoki ; 4. Zmienność orientacji w czasie jest określana poprzez zastosowanie warunku, iż globalna suma poziomych ruchów tektonicznych nie zawiera składowych obrotu. ITRS jest pierwszym systemem kinematycznym. ITRS jest realizowany poprzez estymację współrzędnych i prędkości (wraz z pełną macierzą wariancyjnokowariancyjną) stacji w oparciu o obserwacje VLBI, LLR, GPS, SLR i DORIS prowadzone na tych stacjach. Realizacje te noszą nazwę: Międzynarodowy Ziemski Układ Odniesienia ITRF.

5 Międzynarodowa Służba Ruchu Obrotowego Ziemi International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) Realizacje ITRF jako układu kinematycznego definiują współrzędne stacji służby IERS podane na epokę i ich pochodne względem czasu (prędkości). Do zadań służby IERS należą: 1. definicja Międzynarodowego Niebieskiego Systemu Odniesienia ICRS i jego realizacja w postaci układu odniesienia ICRF; 2. definicja Międzynarodowego Ziemskiego Systemu Odniesienia ITRS i jego realizacja w postaci układu odniesienia ITRF; 3. Wyznaczanie parametrów orientacji Ziemi (Earth Orientation Parametres, EOP) i ich zmian na potrzeby transformacji między ICRF i ITRF; 4. Analiza przestrzenno-czasowa danych geofizycznych do interpretacji zmian ICRF, ITRF i EOP oraz ich modelowania; 5. Określanie standardów, stałych i modeli (konwencje). IERS zrzesza następujące służby obserwacyjne: 1. Międzynarodową Służbę VLBI IVS; 2. Międzynarodową Służbę SLR i LLR ILRS; 3. Międzynarodową Służbę GNSS (GPS/GLONASS) IGS; 4. Międzynarodową Służbę DORIR IDS.

6 Międzynarodowa Służba VLBI International VLBI Service for Geodesy and Astrometry (IVS)

7 Międzynarodowa Służba VLBI International VLBI Service for Geodesy and Astrometry (IVS)

8 Międzynarodowa Służba VLBI International VLBI Service for Geodesy and Astrometry (IVS) ICRF ITRF EOP s ICRF: Radio Source Positions ITRF: Station Positions Velocities EOP s: Celestial Pole (d, dψ) Polar Motion (x P, y P ) UT1-UTC (DUT1)

9 Międzynarodowa Służba SLR i LLR International Laser Ranging Service (ILRS)

10 Międzynarodowa Służba SLR i LLR International Laser Ranging Service (ILRS) BOR1

11 Międzynarodowa Służba GNSS International GNSS Service (IGS)

12 Międzynarodowa Służba GNSS International GNSS Service (IGS)

13 Międzynarodowa Służba GNSS International GNSS Service (IGS)

14 Międzynarodowa Służba GNSS International GNSS Service (IGS)

15 Międzynarodowa Służba GNSS International GNSS Service (IGS)

16 Międzynarodowa Służba GNSS International GNSS Service (IGS) North Residuals East Residuals Height Residuals Usage in IGS products during the past 90 days (details) BOR1 Final Orbit: Rapid Orbit: Ultra Orbit: Final Clock: Rapid Clock: Final Trop: NRT Trop: CODE NRCan ESOC GFZ GOP JPL MIT NOAA/NGS SIO USNO X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

17 Międzynarodowa Służba DORIS International DORIS Service (IDS) Dionysos - Doris Station Toulouse - Doris Station

18 Międzynarodowa Służba DORIS International DORIS Service (IDS) Ruch bieguna Jonosfera

19 Międzynarodowa Służba Ruchu Obrotowego Ziemi International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) SLR VLBI GNSS DORIS International Terrestrial Reference Frame (ITRF)

20 Międzynarodowy Ziemski Układ Odniesienia International Terrestrial Reference Frame (ITRF) ITRF2005 definicje: 1. Skala układu i jej zmienność w czasie: średnia ważona z rozwiązań centrów analiz dla VLBI i SLR; 2. Początek układu (przesunięcie i jego zmienność w czasie): średnia ważona z rozwiązań centrów analiz dla SLR; 3. Orientacja układu: wyznaczona na podstawie wybranych stacji ITRF charakteryzujących się wysoką jakością : rotacja ITRF2000 na epokę zmienność rotacji w czasie - nie zawiera składowych obrotu, model: No Net Rotation model NNR-NUVELL1A;

21 ITRF2005 : dane wejściowe

22 Międzynarodowy Ziemski Układ Odniesienia International Terrestrial Reference Frame (ITRF) Kryteria wyboru stacji do realizacji układu ITRF2005: Ciągłe obserwacje okresie w 3 ostatnich latach; Położenie na stabilnych płytach poza strefami deformacji lokalnych; Błąd średni wyznaczonych prędkości (jako wynik rozwiązania kombinowanego ITRF) lepszy niż 3 mm/rok; Residua prędkości lepsze niż 3 mm/rok dla ostatnich 3 rozwiązań ITRF.

23 Międzynarodowy Ziemski Układ Odniesienia International Terrestrial Reference Frame (ITRF) ITRF88 ITRF2000

24 Międzynarodowy Ziemski Układ Odniesienia International Terrestrial Reference Frame (ITRF) parametry transformacji między realizacjami ITRF a ITRF2000 X t X t V t t ITRF c ITRF 0 ITRF c 0 XS X T1 D R3 R2 X YS Y T 2 R3 D R1 Y ZS Z T 3 R2 R1 D Z TRANSFORMATION PARAMETERS AND THEIR RATES FROM ITRF2000 TO PREVIOUS FRAMES SOLUTION T1 T2 T3 D R1 R2 R3 UNITS cm cm cm ppb.001".001".001" EPOCH ITRF ITRF ITRF ITRF ITRF ITRF ITRF ITRF ITRF

25 ITRF2005 : dane wejściowe TC - AC Time span Type of constraints/solution IVS Normal equation ILRS Loose; variance-covariance IGS Minimal/Inner; variance-covariance IDS-IGN-JPL Loose; variance-covariance IDS-LCA Loose; variance-covariance

26 ITRF2005 : strategia opracowania

27 SLR ITRF2005 : skala i geocentrum

28 DORIS ITRF2005 : skala i geocentrum

29 ITRF2005 : prędkości stacji

30 Prędkości płyt kontynentalnych

31 Europejski Ziemski System Odniesienia European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89) Definicja Zgodnie z Rezolucją nr 1 Podkomisji EUREF Międzynarodowej Asocjacji Geodezji IAG ziemski system odniesienia EUREF jest zgodny z ITRS na epokę przy założeniu stałości Płyty Euroazjatyckiej i nazywa się Europejski Ziemski System Odniesienia 89 (European Terrestrial Reference System 89 - ETRS89) Dla zapewnienia zgodności z układem ITRS do jego zdefiniowania wykorzystano sieć europejsckich stacji SLR (8 stacji) i VLBI (7 stacji), które brały udział w rozwiązaniu układu ITRF89. Realizacja Układ ETRF jest realizacja systemu ITRS na epokę t0 = (ITRF89), przy założeniu stałości płyty euroazjatyckiej. Rozwiązanie to nosi nazwę ETRF89 i stanowi układ odniesienia dla większości państw europejskich. Od roku 1997 układ ETRF jest realizowany przez sieć stacji permanentnych (EUREF Permanent Network : EPN Obecnie stosowanym rozwiązaniem układu ETRF jest ETRF2000 ale dla współrzędne wszystkich stacji są wyznaczane także w rozwiązaniu ETRF89 na epokę obserwacji.

32 Europejski Ziemski System Odniesienia European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89) ITRF ITRF-APKIM

33 Europejski Ziemski Układ Odniesienia European Terrestrial Reference Frame (ETRF) V ETRF X X t V t ETRF ETRF c ETRF c

34 ITRS time series Europejski Ziemski Układ Odniesienia EUREF Permanent Network (EPN): WROC CLEANED time series ETRS89 time series

35 Europejski Ziemski Układ Odniesienia EUREF Permanent Network (EPN) 75 nowych stacji referencyjnych, w tym 67 zawierających moduł GPS i 8 zawierających moduł GPS/GLONASS 23 istniejące stacje referencyjne, w tym 17 z modułem GPS i 6 z modułem GPS/GLONASS 20 zagranicznych stacji referencyjnych położonych w strefie przygranicznej, działających w ramach systemu EUPOS. Krajowe Centrum Zarządzające Lokalizacja: Warszawa, Katowice 17 stacji włączonych do sieci European Permanent Network w tym 9 GUGiK