Опрацювання результатів GNSS-спостережень некласичною теорією похибок вимірів

https://doi.org/10.23939/jgd2020.01.019
Надіслано: Квітень 14, 2020
1
Національний університет “Львівська політехніка”
2
Національний університет “Львівська політехніка”
3
Національний університет “Львівська політехніка”

Мета дослідження: показати необхідність використання сучасних методів опрацювання часових рядів GNSS–спостережень некласичною теорією похибок вимірів (НТПВ), що характеризується великими обсягами вибірок n>500. Такі похибки високоточних спостережень, здебільшого, не можуть бути представлені класичним законом розподілу Гаусса. Із збільшенням обсягу вибірок, емпіричний розподіл похибок все більше буде відхилятися від класичної теорії похибок вимірів (КТПВ) за Гауссом. Методика досліджень. Для проведення досліджень попередньо опрацьовані GNSS-спостереження на п’яти перманентних станціях України (SULP, GLSV, POLV, MIKL та CRAO). Після застосування «очищених» процедур на основі програмного пакету iGPS отримано часові ряди GNSS-спостережень за 2018–2020 роки. Перевірка емпіричних розподілів похибок забезпечувалася процедурою некласичної теорії похибок вимірів на основі рекомендацій, запропонованих Г. Джеффрісом і на принципах теорії перевірок гіпотез за критерієм Пірсона. Основний результат дослідження. Встановлено, що отримані із високоточного опрацювання GNSS-спостережень часові ряди координат перманентних станцій не підтверджують гіпотезу про їх підпорядкування нормальному закону розподілу Гаусса. Проведення НТПВ-діагностики точності високоточних GNSS-вимірів, який грунтується на використанні довірчих інтервалів для оцінок асиметрії і ексцесу значної вибірки із наступним застосуванням – тесту Пірсона, підтверджує наявність слабких, не вилучених із GNSS-опрацювання, джерел систематичних похибок. Наукова новизна. Авторами задіяна можливість НТПВ для вдосконалення методики опрацювання високоточних GNSS-вимірів та необхідністю врахування джерел систематичних похибок. Неврахування окремих факторів породжують ефект зміщення часового координатного ряду, що, у свою чергу, зумовлює суб’єктивні оцінки швидкостей руху станції, тобто їх геодинамічну інтерпретацію. Практична значущість полягає в застосуванні НТПВ-діагностики ймовірнісної форми розподілу топоцентричних координат перманентних станцій та вдосконаленню методики їх визначень. Дослідження причин відхилень розподілу похибок від встановлених норм забезпечує метрологічну грамотність проведення високоточних GNSS-вимірів великого обсягу.

  1. Двуліт П. Д., Джунь Й. В. Застосування методів некласичної теорії похибок для абсолютних вимірювань галілеєвого прискорення. Геодинаміка: науковий журнал, 2017 (1 (22)), 7-15.
  2. Джунь И. В. Неклассическая теория погрешностей измерений. Видавничий дім: «Естеро», Рівне. 2015.— 168 с.
  3. Bogusz, J., & Klos, A. (2016). On the significance of periodic signals in noise analysis of GPS station coordinates time series. GPS Solutions, 20(4), 655–664. https://doi.org/10.1007/s10291-015-0478-9.
  4. Bos, M.S., Fernandes, R.M.S., Williams, S.D.P., Bastos, L.( 2013). Fast error analysis of continuous GNSS observations with missing data. J. Geod., 87, 351–360.
  5. Dvulit, P., & Dzhun, J. (2019). Diagnostics of the high-precise ballistic measured gravity acceleration by methods of non-classical errors theory. Geodynamics, (1 (26)), 5-16.
  6. GIPSY X Software [Electronic resource]. – Access mode: https://gipsy-oasis.jpl.nasa.gov/
  7. GNSS Time Series [Electronic resource]. – Access mode:https://sideshow.jpl.nasa.gov/post/series.html
  8. Héroux, P., & Kouba, J. (1995). GPS precise point positioning with a difference. Natural Resources Canada, Geomatics Canada, Geodetic Survey Division
  9. Herring, T. (2003). MATLAB Tools for viewing GPS velocities and time series. GPS Solut., 7, 194–199.
  10. Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H., & Wasle, E. (2007). GNSS–global navigation satellite systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more. Springer Science & Business Media.
  11. Jiang, W, He, X., Montillet, J.-P., Fernandes, R., Bos, M., Hua, X., Yu, K., et al. (2017). Review of current GPS methodologies for producing accurate time series and their error sources. Journal of Geodynamics, 106, 12–29. https://doi.org/10.1016/j.jog.2017.01.004
  12. Karaim, M., Elsheikh, M., Noureldin, A., & Rustamov, R. B. (2018). GNSS error sources. Multifunctional Operation and Application of GPS; Rustamov, RB, Hashimov, AM, Eds, 69-85.
  13. Leandro, R. F., Santos, M. C., & Langley, R. B. (2011). Analyzing GNSS data in precise point positioning software. GPS solutions, 15(1), 1-13.
  14. Li, G., Wu, J., Zhao, C., & Tian, Y. (2017). Double differencing within GNSS constellations. GPS Solutions, 21(3), 1161-1177. doi.org/10.1007/s10291-017-0599-4.
  15. Ostini, L., Dach, R., Meindl, M., Schaer, S., Hugentobler, U.( 2008). FODITS: A New Tool of the Bernese GPS Software. In Proceedings of the 2008 European Reference Frame (EUREF), Brussels, Belgium, 18–21 June 2008; Torres, J.A., Hornik, H., Eds.
  16. Ray, J., Griffiths, J., Collilieux, X., Rebischung, P. (2013). Subseasonal GNSS positioning errors. Geophysical research letters. Vol 40, Num 22, pp 5854-5860.
  17. Savchuk S., Dockich S. (2017)  Monitoring of crustal movements in Ukraine using the network of reference GNSS-station. Geodynamics, V.2(23), pp. 7-13, DOI: 10.23939/jgd2017.02.007
  18. Tian Y.( 2011). iGPS: IDL tool package for GPS position time series analysis. GPS Solutions., 15(3), 299-303. DOI: 10.1007/s10291-011-0219-7
  19. Williams, S.D.P.( 2008). CATS: GPS coordinate time series analysis software. GPS Solut., 12, 147–153.