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
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
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
Wartości różnic w składowych horyzontalnych (n,e) dla analizowanych stacji EPN 4
Wartości różnic w składowej pionowej (u) dla analizowanych stacji EPN
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 2 1 1 - -1-1 -2-2 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BOGI N BPDL N BYDG N GWWL N KATO N KRAW N LODZ N REDZ N SWKI N ZYWI N USDL_N składowe e 4 3 2 1 - -1-1 -2-3 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BOGI U BPDL U BYDG U GWWL U KATO U KRAW U -1 148 1 12 14 16 18 16 162 164 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
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%. -1 148 1 12 14 16 18 16 162 164 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 4 3 2-1 -1-1 -2 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BUDP HOE2 KURE OSLS PULK SMID SODA TOIL TORA VIL -1 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BUDP HOE2 KURE OSLS PULK SMID SODA TOIL TORA VIL 7
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. -2-3 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 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 4 3 2 3 2 1 1 1 - -1-1 148 1 12 14 16 18 16 162 164-1 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 8 DENT DOUR EIJS TERS WARE DELF DELF_E DENT_E DOUR_E EIJS_E TERS_E WARE_E
składowe u obszar: Włochy 2 Włochy 2 1 1 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 - 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BZRG COMO IGMI MILO MOPS MSEL PRAT UNPG UNTR składowe e obszar: Włochy 3 2 1-1 -2-3 -4 - -6-7 -8-9 -1-11 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BZRG COMO IGMI MILO MOPS MSEL PRAT UNPG UNTR 1 - -1-1 -2 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BZRG COMO IGMI MILO MOPS MSEL PRAT UNPG UNTR 9
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. - 148 1 12 14 16 18 16 162 164 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 3 2 2 2 1 1 1-1 - -2 148 1 12 14 16 18 16 162 164-1 148 1 12 14 16 18 16 162 164 1 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
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. -2 148 1 12 14 16 18 16 162 164 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 4 2 3 2 1 1-1 -2-1 -3-4 148 1 12 14 16 18 16 162 164 ALBA BELL BORR CEU1 COBA CREU EBRE ESCO HUEL LEON LLIV MALA RIOJ SALA SONS TERU VIGO ZARA -2 148 1 12 14 16 18 16 162 164 11 ALBA BELL BORR CEU1 COBA CREU EBRE ESCO HUEL LEON LLIV MALA RIOJ SALA SONS TERU VIGO ZARA
skutek trzęsienia Ziemi : l Aquila (AQUI) 2 1-1 -2 składowa n Aquila -3-4 - 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 -6-7 148 1 12 14 16 18 16 162 164 AQUI_N trzesienie składowa u Aquila składowa e Aquila 2 2 2-2 1-4 1-6 -8-1 148 1 12 14 16 18 16 162 164 12 148 1 12 14 16 18 16 162 164 AQUI_U trzesienie AQUI_E trzesienie
składowa n CACE Zmiany anteny CACE 9 8 7 6 4 3 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. 2 1-1 148 1 12 14 16 18 16 162 164 CACE_N antena I antena III antena II składowa u CACE składowa e CACE 1 7 6 1 4 3 2 1 - -1-2 -1 148 1 12 14 16 18 16 162 164 CACE_U antena antena III antena II 13-3 148 1 12 14 16 18 16 162 164 CACE_E antena I antena III antena II
składowa n KATO - Stacje polskie - KATO -1-1 -2 KATO stacja w rejonie występowania szkód górniczych. W 1614 tygodniu GPS wymieniona antena. -2 148 1 12 14 16 18 16 162 164 kato(n) antena składowa u KATO składowa e KATO 4 3-2 -4 2-6 1-8 -1-1 148 1 12 14 16 18 16 162 164 14-12 148 1 12 14 16 18 16 162 164 KATO_U antena KATO_e antena
AUTN N 1 zmiana anteny AUTN AUTN kolejny przykład skutku zmiany anteny na zniekształcenie obrazu zmian współrzędnych stacji - 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 AUTN_N antena AUTN U AUTN E 1 4 3 2 1 - -1-2 -1 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 1-3 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 AUTN_U antena AUTN_E antena
składowa n GWWL 1 stacje polskie - GWWL -1-2 -3 GWWL przykład wystąpienia oscylacji rocznej we współrzędnych horyzontalnych w n bez trendu liniowego. Amplituda oscylacji poniżej 1 i nie pozostawia wątpliwości. -4 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 GWWL_N W składowej wertykalnej i harmonika roczna i trend liniowy. składowa u GWWL składowa e GWWL 2 2 1 1 1-1 - -2-1 -1-3 -2 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164-4 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 16 GWWL_U GWWL_E
składowa n ZYWI 1 stacje polskie ZYWI 12 9 6 ZYWI przykład stacji z praktycznie nieistniejącą oscylacją roczną we współrzędnych horyzontalnych 3 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 zywi_n składowa u ZYWI składowa e ZYWI 1 3 1 2 1 - -1-1 -1-2 -2 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 ZYWI_U 17-3 146 148 1 12 14 16 18 16 162 164 zywi_e
składowa n BOLG 3 nieciągłości szeregów BOLG 3 2 2 1 1 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 - 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BOLG_N składowa u BOLG składowa e BOLG 3 6 2 4 1 2-1 -2-2 -3-4 -4-6 - 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BOLG_U 18-8 148 1 12 14 16 18 16 162 164 BOLG_E
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
Dziękujemy za uwagę