Метод виявлення короткотривалих зміщень земної поверхні за статистичним аналізом часових серій ГНСС станцій

https://doi.org/10.23939/istcgcap2021.93.027
Надіслано: Квітень 04, 2021
1
Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет “Львівська політехніка”
2
Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет “Львівська політехніка”

Короткотривалі геодинамічні зміщення земної поверхні на сьогодні недостатньо вивчені, адже їх однозначна ідентифікація є досить складною задачею. Такі геодинамічні процеси можна помітити розглядаючи ряди спостережень GNSS станцій тривалістю до 2 місяців, а при порівнянні річних рядів ці зміщення координат візуально практично непомітні. З метою пошуку таких короткотривалих геодинамічних зміщень земної поверхні у цій роботі розроблений метод їх виявлення за статистичним аналізом часових серій GNSS станцій. Запропонований метод, який полягає у пошуку ковзаючих кореляційних і коваріаційних зв’язків між часовими рядами двох GNSS станцій за короткі періоди, які зміщуються вздовж усієї часової серії. Такий підхід дозволяє за виділенням аномальних зміщень окремих GNSS станцій показати характер зміщень на усій досліджуваній території. Високий коефіцієнт кореляції між рядами станцій свідчить про наявність одночасних та однакових за абсолютною величиною зміщень. Високе значення коваріації свідчить про синхронність та однонаправленість таких зміщень. У результаті за представленою методикою досліджено часові ряди 8-ми GNSS станцій мережі Geoterrace за період з кінця 2017 до початку 2021 року. Досліджено ймовірний аномальний висотний зсув на цій території на епоху 185 дня 2018 року. За результатами опрацювання GNSS станцій побудовано карти просторового розподілу коефіцієнтів кореляції та коваріації. Запропоновану методику доцільно вдосконалювати та застосувати для дослідження кінематичних процесів на територіях з густою мережею GNSS станцій та тривалими часовими рядами спостережень. Це можуть бути GNSS мережі, призначені для моніторингу великих інженерних об’єктів, таких як ГЕС, ГАЕС.

  1. Третяк, К. Р., Краненброек, Д. Ж., Балан, А. Ю., Ломпас, О. В., & Савчин, І. Р. Апостеріорна оптимізація точності та надійності активної геодезичної мережі моніторингу Дністровської ГЕС. Геодезія, картографія і аерофотознімання. 2014. Вип. 79, С. 1-14
  2. Третяк, К. Р., Савчин, І. Р., Заяць, О. С., Голубінка, Ю. І., Ломпас, О. В., & Бісовецький, Ю. А. Встановлення та супровід автоматизованих систем контролю просторових зміщень інженерних споруд українських гідроелектростанцій. Гідроенергетика України, 2017. Вип.(1-2). С. 33-41.
  3. Geoterrace. Мережа активних перманентних GNSS станцій. Режим доступу: https://geoterrace.lpnu.ua
  4. Blewitt, G., Kreemer, C., Hammond, W. C., & Gazeaux, J. (2016). MIDAS robust trend estimator for accurate GPS station velocities without step detection. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 121(3), 2054-2068.
  5. Bos, M., Fernandes, R., & Bastos, L. (2019). Hector user manual version 1.7. 2.
  6. Brusak, I., & Tretyak, K. (2020, December). About the phenomenon of subsidence in continental Europe in December 2019 based on the GNSS stations data. In International Conference of Young Professionals «GeoTerrace-2020» (Vol. 2020, No. 1, pp. 1-5). European Association of Geoscientists & Engineers.
  7. Dach, R., Lutz, S., Walser, P., & Fridez, P. (2015). Bernese GNSS software version 5.2.
  8. He, X., Yu, K., Montillet, J. P., Xiong, C., Lu, T., Zhou, S., ... & Ming, F. (2020). GNSS-TS-NRS: An Open-Source MATLAB-Based GNSS Time Series Noise Reduction Software. Remote Sensing, 12(21), 3532.
  9. Montillet, J. P., & Bos, M. S. (Eds.). (2019). Geodetic Time Series Analysis in Earth Sciences. Springer.
  10. Santamaría-Gómez, A. (2019). SARI: interactive GNSS position time series analysis software. GPS solutions, 23(2), 1-6.
  11. Savchyn, I., Tretyak, K., Petrov, S., Zaiats, O., & Brusak, I. (2019, June). Monitoring of mine fields at Stebnyk potassium deposit area by a geodetic and geotechnical method. In First EAGE Workshop on Assessment of Landslide and Debris Flows Hazards in the Carpathians (Vol. 2019, No. 1, pp. 1-5). European Association of Geoscientists & Engineers.
  12. Tian Y. (2011) iGPS: IDL tool package for GPS position time series analysis., GPS Solution, Vol. 15, No. 3, 299-303
  13. Wu, D., Yan, H., & Shen, Y. (2017). TSAnalyzer, a GNSS time series analysis software. Gps Solutions, 21(3), 1389-1394.