Refined astrogravimetric geoid in Poland – Part I

• Autorzy: Łyszkowicz A.

Warianty tytułu

PL

Ulepszony astrograwimetryczny model geoidy dla obszaru Polski

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Deflections of the vertical were traditionally used for modelling geoid on local and regional scale. First astrogeodetic geoid model for Poland was developed in 1961 while the last was calculated in 2005 in the framework of the project on precise geoid modelling. That model was developed using the improved deflections of the vertical, both astronomic and gravimetric. There are several effects, that were not fully considered, and problems that were not completely solved. They concern quality of archival astrogravimetric data, problem of weighting, the effects of plumb line curvature and elimination of outlying observations. In addition, all those geoid models were determined with the use of simplified astronomical levelling approach. The aim of this study was to improve the astrogravimetric geoid model in Poland by improving the procedure of astrogravimetric geoid modelling and by using improved data. In the part I of this paper theoretical background of astronomic levelling and least squares collocation methods are given. Then the accuracy of the components of the deflections of the vertical was estimated and the weights of astrogeodetic and astrogravimetric deflections of the vertical were determined. After that in the part II (“Geomatics and Environmental Engineering”, Vol. 4, No. 2, in print) the astrogeodetic and astrogravimetric geoid models were determined from improved deflections of the vertical with the use of astronomical levelling. Other astrogeodetic and astrogravimetric geoid models were determined by least squares collocation with additional use of gravity anomalies. All models were compared with the GPS/levelling geoid of the satellite POLREF network. The results obtained indicate that both astrogeodetic and astrogravimetric geoid models determined from the same input data using least squares collocation approach is by factor 5 to 7 more accurate than the ones obtained using classical astronomical levelling.

PL

Tradycyjnie odchylenia pionu są wykorzystywane do wyznaczenia przebiegu geoidy w skali lokalnej lub regionalnej. Pierwszy astrogeodezyjny model geoidy dla obszaru Polski został opracowany w 1961 roku, a ostatni model geoidy opracowano w 2005 roku w ramach grantu zamawianego dotyczącego wyznaczenia precyzyjnego modelu geoidy. Ostatni modelu geoidy został opracowany na podstawie poprawionych o błędy systematyczne astrogeodezyjnych i astrograwimetrycznych odchyleń pionu. Istnieje szereg czynników, które do końca nie zostały uwzględnione, oraz szereg problemów, których nie wzięto pod uwagę przy opracowywaniu kolejnych modeli geoidy. Problemy te dotyczą jakości danych archiwalnych, zagadnienia wagowania obserwacji, redukcji odchyleń pionu na geoidę, eliminacji obserwacji odstających. Ponadto, wszystkie te modele geoidy były opracowane z użyciem uproszczonej metody, jaką jest metoda niwelacji astronomicznej. Celem niniejszej pracy było opracowanie ulepszonego astrograwimetrycznego modelu geoidy dla obszaru Polski dzięki użyciu udoskonalonych danych i lepszego algorytmu obliczeniowego. W części I publikacji przedstawiono, w dużym skrócie, podstawy teoretyczne niwelacji astronomicznej i kolokacji najmniejszych kwadratów. Następnie oszacowano dokładność składowych odchyleń pionu i określono sposób wagowania obserwacji. W części II („Geomatics and Environmental Engineering”, t. 4, z. 2, w druku) opracowano metodą niwelacji astronomicznej dwa modele geoidy, a mianowicie jeden model z poprawionych astrogeodezyjnych danych, a drugi model z astrograwimetrycznych danych. Kolejne dwa modele geoidy opracowano metodą kolokacji najmniejszych kwadratów: jeden model z danych astrogeodezyjnych, a drugi z astrogeodezyjnych odchyleń pionu i anomalii grawimetrycznych. Modele te zostały porównane z odstępami geoidy na punktach satelitarnej sieci POLREF. Wyniki porównania wskazują, że modele geoidy opracowane metodą kolokacji są od 5 do 7 razy lepsze niż modele opracowane klasyczną metodą niwelacji astronomicznej.

Słowa kluczowe

EN

geoid modelling; deflection of vertical; gravity anomaly; astronomical levelling; least squares collocation

PL

modelowanie geoidy; odchylenia pionu; anomalia grawimetryczna; niwelacja astronomiczna; kolokacja metodą najmniejszych kwadratów

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 4, no. 1
• Strony: 57--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łyszkowicz A.

• University of Warmia and Mazury, Olsztyn (Poland),

Bibliografia

• [1] Arnold K.: Astrogravimetric levelling. [in:] International Dictionary of Geophysics. Pergamon Press, Oxford 1967, pp. 84–87.
• [2] Bokun J.: Analysis and conclusions resulting from the utilization of gravimetric data in geodetic measurements in Poland. Proceedings of the Institute of Geodesy and Cartography, t. VIII, z. 1 (17), 1961 (in Polish).
• [3] Bokun J.: Geoid determination in Poland on the base of astrogravimetric and gravity data. Proceedings of the Institute of Geodesy and Cartography, t. VIII, z. 1 (17), 1961 (in Polish).
• [4] Ecker E.: A refined solution of the Austrian geoid using modified astronomical and gravimetric levelling. Paper presented at the XIX General Assembly of IAG, Vancouver (Canada) 1987.
• [5] Fisher I., Slutsky M., Campbell J.: New pieces in the Picture puzzle of an astrogeodetic geoid map of the Word. Bull. Géod, No. 88, 1968.
• [6] Kamela Cz.: Report of experts on the improvement of horizontal control network in Poland. Główny Urząd Geodezji i Kartografii, Warszawa 1975 (in Polish).
• [7] Catalogue of deflections of the vertical in Poland. Institute of Geodesy and Cartography, Warsaw 1981 (in Polish).
• [8] Kryński J.: Precise quasigeoid modelling in Poland – results and accuracy estimation. Institute of Geodesy and Cartography, Monographic Series No. 13, 2007 (in Polish).
• [9] Lachapelle G.: Determination of the geoid using heterogeneous data. Mitteilungen der geodätischen Institute der Technischen Univesität Graz, Folge 19, 1975.
• [10] Levallois J., Monge H.: Le géoide astrogéodésique Européen: version 1978. Proceedings of the International Symposium on the geoid in Europe and Mediterranean area, Ancona – Numana 25–29.09.1978.
• [11] Łyszkowicz A.: Gravimetric vertical deflections for the area of Poland. Artificial Satellites, Journal of Planetary Geodesy, Vol. 38, No. 4, 2003, pp. 107–118.
• [12] Marti U.: Geoid der Schweiz. Geod. geophysik. Arbeiten in der Schweiz 56, Schweiz. Geod. Komm., Zürich 1997.
• [13] Moritz H.: Advanced Physical Geodesy. Herbert Wichmann Verlag, Karlsruhe 1980. 66 A. Łyszkowicz
• [14] Rogowski J.B., Kłęk M.: The unification of astrogeodetic data and inserting them into the database. Warsaw University of Technology (report for the Institute of Geodesy and Cartography), Warsaw 2003 (in Polish).
• [15] Rogowski J.B., Barlik M., Kujawa L., Kurka W., Kłęk M.: Qualitative and quantitative analysis of the existing deflections of the vertical. Warsaw University of Technology (report for the Institute of Geodesy and Cartography), Warsaw 2003 (in Polish).
• [16] Rogowski J.B., Barlik M., Kujawa L., Kurka W., Kłęk M.: The study of the method of unification of existing astrogeodetic data (points position, height, reference ellipsoid, reductions, systematic error of star position, time scales, polar motion). Warsaw University of Technology (report for the Institute of Geodesy and Cartography), Warsaw 2003 (in Polish).
• [17] Rogowski J.B., Hefty J., Bogusz J., Moskwiński M., Kłęk M.: The realization of supplementary astronomical measurements, their study and introduction to the base of the data. Warsaw University of Technology (report for the Institute of Geodesy and Cartography), Warsaw 2004 (in Polish).
• [18] Rogowski J.B., Bogusz J., Kujawa L., Kłęk M., Barlik M.: New astro-geodetic geoid in Poland. II Workshop “Summary of the project on a cm geoid in Poland”, Warsaw 16–17.11.2005 (CD).
• [19] Torge W.: Geodesy. 3rd edition, de Gruyter, Berlin – New York 2001.