Порівняння підходів до визначення зенітної тропосферної затримки на основі даних радіозондування атмосфери і ГНСС- спостережень

https://doi.org/10.23939/istcgcap2018.02.024
Надіслано: Вересень 09, 2018
Переглянуто: Листопад 22, 2018
Прийнято: Грудень 20, 2018
1
Національний університет “Львівська політехніка”
2
Кафедра міського будівництва і господарства, Ужгородський національний університет
3
Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет «Львівська політехніка»

Глобальні навігаційні супутникові системи (GNSS) на даний час все частіше використовуються в задачах моніторингу атмосфери. Для визначення тропосферних затримок найчастіше застосовують два підходи: обчислення даних радіозондування атмосфери та опрацювання даних GNSS-спостережень. GNSS-опрацювання, зазвичай, виконуються двома методами: абсолютним методом точного позиціонування (Precise Point Positioning, PPP) і методом подвійних різниць (Double Differences, DD). PPP - це потужний інструмент для аналізу даних, що чутливий до різних параметрів. Дана публікація показує, що PPP метод може використовуватися не тільки для позиціонування та навігації, але й для інших завдань, а саме моніторингу атмосфери. Мета. Проведення порівняльного аналізу різних підходів визначення тропосферних затримок за результатами опрацювання GNSS-спостережень PPP і DD методами, та за даними радіозондування атмосфери. Методика. В роботі використовувалися дані спостережень з таких GNSS-станцій:  BUCU (Бухарест, Румунія), GANP (Гановце, Словаччина) і GLSV (Київ, Україна), а також дані радіозондування, розташованих неподалік, аерологічних станцій 15420 (Бухарест, Румунія), 11952 (Попрад-Гановце, Словаччина), 33345 (Київ,Україна). Визначення зенітної тропосферної затримки (Zenith Tropospheric Delay, ) проводилося за даними GNSS-спостережень абсолютним PPP методом за допомогою програмного пакету GIPSY-OASIS і відносним методом DD із програмними пакетами Bernese GNSS Software і GAMIT-GLOBK. Отримані результати порівнювалися з відповідними даними  радіозондування. Результати. Значення  отримані з використанням різних підходів, відповідають субсантиметровому рівню точності відносно даних радіозондувань, при цьому найкращі результати були отримані методом РРР на словацьких станціях (міліметровий рівень), де відстань між розташуванням аерологічної і GNSS-станції є менше 1 км, тобто вони знаходяться в однакових атмосферних умовах. Це дозволяє стверджувати, що  PPP метод забезпечує кращий рівень точності і може використовуватися саме для визначення тропосферних затримок. Наукова новизна, практична значущість. Технологія проведення неперервного моніторингу атмосфери з використанням GNSS станцій та методика опрацювання даних спостережень з цих станцій на основі абсолютного позиціонування РРР. Отримані результати, при їх доповненні, можуть використовуватись для вирішення багатьох задач моніторингу атмосфери і замінити у перспективі дорого вартісне радіозондування.

  1. Архів даних радіозондування Відділу атмосферних досліджень Університету Вайомінга (США) [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (дата доступу: січень 2016 – грудень 2017).
  2. Каблак Н., Савчук С. Дистанційний моніторинг атмосфери / Н. Каблак, С. Савчук // Космічна наука і технологія, 2012. - Т. 18, № 2. - С. 20–25
  3. Пазяк, М. Порівняння вологої складової зенітної тропосферної затримки, виведеної із GNSS вимірювань, з відповідною величиною із радіозондування / М. Пазяк, Ф. Заблоцький // Геодезія, картографія і аерофотознімання. - 2015. - Вип. 81.- С. 16–24.
  4. Савчук М. Оцінювання гідростатичної складової зенітної тропосферної затримки за даними радіозондування / М. Савчук, Ф. Заблоцький // Вісник геодезії та картографії. - 2014. - Вип. 6 (93). - С. 3–5.
  5. Сервер Європейської GNSS мережі [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://epncb.oma.be/ftp/obs/, (дата доступу: січень 2016 – грудень 2017).
  6. Система космічного захисту від надзвичайних ситуацій в карпатському регіоні [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://meteognss.net/ (дата доступу: січень 2016 – грудень 2017).
  7. Турчин Н. Сучасні підходи до визначення тропосферної затримки та її складових / Н. Турчин, Ф. Заблоцький // Геодезія, картографія і аерофотознімання. - 2015. - Вип. 78. - C. 155–159.
  8. Alberding GNSS Status Software[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://194.42.206.27/cgi-bin/beacon.cgi?mod=show_map&lang, (дата доступу: січень 2016 – грудень 2017).
  9. Bernese GNSS Status Software[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.bernese.unibe.ch/download/ ,(дата доступу: січень 2016 – грудень 2017).
  10. Dach, R., Lutz, S., Walser, P., Fridez, P. (2015). Bernese GNSS Software Version 5.2. User manual, Astronomical Institute, Universtiy of Bern.
  11. GAMIT/GLOBK, [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www-gpsg.mit.edu/~simon/gtgk/, дата доступу: січень 2016 – грудень 2017).
  12. GPS Time Series [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://gipsy-oasis.jpl.nasa.gov/ (дата доступу: січень 2016 – грудень 2017).
  13. Gregorius, T. (1996). Gipsy-Oasis II: How it works. USA: Department of Geomatics, University of Newcastle upon Tyne.
  14. Herring, T. A., King, R.W, Floyd, M.A., McClusky, S.C. (2016). Introduction to GAMIT/GLOBK – Release 10.6. USA: Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences,Massachusetts Institute of Technology.
  15. Kablak, N., Reity, O., Ştefan, O., Rădulescu, A., & Rădulescu, C. (2016). The Remote Monitoring of Earth’s Atmosphere Based on Operative Processing GNSS Data in the UA-EUPOS/ZAKPOS Network of Active Reference Stations, Sustainability, 8(4), 391. doi:10.3390/su8040391.
  16. Niell, A. E. (1996). Global mapping functions for the atmosphere delay at radio wavelenghth. Journal of Geophysical Research, 101(B2), 3227-3246. doi: 10.1029/95JB03048
  17. Nistor, S., & Buda, A. S. (2016). The influence of zenith tropospheric delay on PPP-RTK, Journal of Applied Engineering Sciences, 6(19), 71-76. doi:10.1515/jaes-2016-0010.
  18. Ries, P, Bertiger, W., Desai, S., & Miller K. (2015). GIPSY 6.4 Release Notes. Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. – Режим доступу: https://gipsy-oasis.jpl.nasa.gov/docs/index.php
  19. Saastamoinen, J. (1972). Contribution to the theory of atmospheric refraction. Journal of Geodesy, 105(1), 279–298. doi:10.1007/BF02521844
  20. Zumberge, J., Heflin, M., Jefferson, D., Watkins, M., & Webb, F. (1997). Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks. Journal of Geophysical Research, 102(B3), 5005–5017. doi:10.1029/96JB03860.