Роль систем припливів глобальних моделей геоїда у визначенні висот методом GNSS-нівелювання

https://doi.org/10.23939/istcgcap2022.96.005
Надіслано: Липень 01, 2022
1
Національний університет “Львівська політехніка”

При застосуванні методу GNSS-нівелювання існує багато чинників, які можуть суттєво позначитися на точності визначення висот. В загальному можна виділити ті, які пов’язані з процесом GNSS-спостережень та їх опрацюванням, та ті, які пов’язані з вибором моделі висот геоїда/квазігеоїда. В цій роботі увагу зосереджено на аспектах точності GNSS-нівелювання при виборі глобальних моделей геоїда. Зокрема, для кращого забезпечення точності важливо розуміти яку роль відіграє вибір системи припливів висот глобальних моделей геоїда. Мета роботи – проаналізувати вплив різних систем припливів глобальних моделей геоїда на точність визначення висот методом GNSS-нівелювання. У цій роботі розглянуто висоти глобальних моделей геоїда EGM08, EIGEN-6C4, GECO та XGM2019e_2159 високого ступеня/порядку обчислені у системах припливів “tide free”, “mean tide”, “zero tide”. Аналіз фактичної точності висот геоїда здійснено на основі стандартних та середніх квадратичних відхилень різниць висот глобальних моделей геоїда у відповідних припливних системах щодо даних GNSS-нівелювання. Дані GNSS-нівелювання отримано на 14 пунктах високоточного геометричного нівелювання 1-2 класу точності, що охоплюють центральну частину Львівської області. Аналогічно точність проаналізовано на основі різниць гравітаційних аномалій моделей геоїда щодо аномалій високої роздільної здатності моделі WGM2012. За даними різниць висот та гравітаційних аномалій здійснено коригування висот моделей за принципом середнього вагового та розраховано для них відповідні статистики. Проведений аналіз показує, що для моделі EGM08 оптимальною є система припливів “mean tide” з оцінкою точності на рівні σ=2-3 см та m=4 см. Для моделі EIGEN-6C4 найкраще підходить використання системи “zero tide”, що забезпечить точність до 4-5 см. Точність моделей EGM08 та EIGEN-6C4 підтверджується результатами аналізу статистичних характеристик різниць гравітаційних аномалій. Моделі GECO та XGM2019e_2159 дають неоднозначні результати в 3-9 см точності за обома параметрами та у всіх системах припливів. Лише після коригування висот їхня точність складає 2-5 см. З урахуванням оптимальної системи припливів та після коригування за ваговими коефіцієнтами, висоти моделі EGM08 та EIGEN-6C4 можуть забезпечити точність на рівні 1-3 см.

  1. Савчук С., Проданець І., Федорчук А., (2022), Застосування методики визначення координат за даними GNSS-спостережень із прив’язкою до мережі активних референцних станцій, Cучасні досягнення геодезичної науки та виробництва, вип. І(43), 48-54 с. www.doi.org/10.33841/1819-1339-1-43-48-54
  2. Bureau Gravimétrique International. WGM2012 GLOBAL MODEL. URL: http://bgi.obs-mip.fr/data-products/outils/wgm2012-maps-visualizationextraction/
  3. Ch, F., Bruinsma, S. L., Abrikosov, O., Lemoine, J. M., Schaller, T., Götze, H. J., Biancale, R. (2014). EIGEN-6C4 The latest combined global gravity field model including GOCE data up to degree and order 2190 of GFZ Potsdam and GRGS Toulouse. GFZ Data Services.  https://doi.org/10.5880/icgem.2015.1
  4. Denker H. (2015). A new European gravimetric (quasi)geoid EGG2015. Poster presented at XXVI General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG), Earth and Environmental Sciences for Future Generations, 22 June – 2 July 2015, Prague, Czech Republic. URL: https://www.isgeoid.polimi.it/Geoid/Europe/IUGG_2015_EGG2015.pdf
  5. Ellmann, A., Kaminskis, J., Parseliunas, E., Jürgenson, H., & Oja, T. (2009). Evaluation results of the Earth Gravitational Model EGM08 over the Baltic countries. Newton's Bulletin, 4, 110-121. URL: https://www.isgeoid.polimi.it/Newton/Newton_4/Report_EA2_Baltic.pdf
  6. Fedorchuk, A. (2022). The Potential Application of the GNSS Leveling Method in Local Areas by Means of Sector Analysis. Geomatics and Environmental Engineering, 16(3), 41–55.  https://doi.org/ 10.7494/geom.2022.16.3.41
  7. Gilardoni, M., Reguzzoni, M., Sampietro, D. (2016). GECO: a global gravity model by locally combining GOCE data and EGM2008. Studia Geophysica et Geodaetica, 60(2), 228-247.  https://doi.org/10.1007/s11200-015-1114-4
  8. Gruber, T., Zingerle, P., Pail, R., Oikonomidou, X. (2019). High resolution gravity field models as global reference surface for heights. In Simposio SIRGAS Sistema de Referencia Geocentrico para las Americas and 2019 GGOS Days. URL: https://mediatum.ub.tum.de/doc/1523939/file.pdf
  9. IAG. Resolutions adopted by the International Association of Geodesy: (1984). The XVIIIth General Assembly, Bulletin géodésique. vol. 58, pp. 309–323. https://doi.org/10.1007/BF02519005
  10. International Centre for Global Earth Models (ICGEM). URL: http://icgem.gfz-potsdam.de/
  11. Kim, K. B., Yun, H. S., & Choi, H. J. (2020). Accuracy evaluation of geoid heights in the national control points of south Korea using high-degree geopotential model. Applied sciences, 10(4), 1466.  https://doi.org/10.3390/app10041466
  12. Kostelecky, J., Klokocník, J., Bucha, B., Bezdek, A., & Förste, C. (2015). Evaluation of gravity field model EIGEN-6C4 by means of various functions of gravity potential, and by GNSS/levelling. Geoinformatics Fce Ctu, 14(1), 7-28.  https://doi.org/10.14311/gi.14.1.1
  13. Krynski, J., & Kloch, G. (2009). Evaluation of the performance of the new EGM08 global geopotential model over Poland. Geoinformation Issues, 1(1), 7-17.  https://doi.org/10.34867/gi.2009.1
  14. Mäkinen, J. (2021). The permanent tide and the International Height Reference Frame IHRF. Journal of Geodesy, 95(9), 1-19.  https://doi.org/10.1007/s00190-021-01541-5
  15. Mäkinen, J., & Ihde, J. (2009). The permanent tide in height systems. In Observing our changing earth (pp. 81-87). Springer, Berlin, Heidelberg.  https://doi.org/10.1007/978-3-540-85426-5_10
  16. Moritz, H. (1980). Geodetic reference system 1980. Bulletin géodésique, 54(3), 395-405.  https://doi.org/10.1007/BF02521480
  17. Moritz, H. (2000). Geodetic Reference System 1980. Journal of Geodesy. vol. 74. pp. 128–133 https://doi.org/10.1007/s001900050278
  18. Odumosu, J. O., Onuigbo, I. C., Nwadialor, I. J., Elegbede, D., & Kemiki, O. A. (2017). Analysis of some factors that affect accuracy in long wavelength geoid determination using GrafLab. URI: http://repository.futminna.edu.ng:8080/jspui/handle/123456789/10381
  19. Pavlis, N. K., Holmes, S. A., Kenyon, S. C., & Factor, J. K. (2012). The development and evaluation of the Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008). Journal of geophysical research: solid earth, 117(B4).  https://doi.org/10.1029/2011JB008916
  20. Reguzzoni, M., Carrion, D., De Gaetani, C. I., Albertella, A., Rossi, L., Sona, G., ... & Sansó, F. (2021). Open access to regional geoid models: the International Service for the Geoid. Earth System Science Data, 13(4), 1653-1666.  https://doi.org/10.5194/essd-13-1653-2021
  21. Vatrt, V. (1999). Methodology of testing geopotential models specified in different tide systems. Studia Geophysica et Geodaetica, 43(1), 73-77.  https://doi.org/10.1023/A:1023362109108
  22. Zingerle, P., Pail, R., Gruber, T., & Oikonomidou, X. (2020). The combined global gravity field model XGM2019e. Journal of Geodesy, 94(7), 1-12.  https://doi.org/10.1007/s00190-020-01398-0