Centymetrowa geoida na obszarze Polski - realia i perspektywy

• Autorzy: Kryński J.

Warianty tytułu

EN

Centimetre geoid in Poland - reality and perspectives

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zgromadzone w wyniku współpracy krajowych i zagranicznych ośrodków naukowych w ramach projektu badawczego KBN w latach 2002-2005 dane geodezyjne, grawimetryczne, astronomiczne, geologiczne i satelitarne zostały poddane gruntownej analizie jakościowej. Zostały one również zgodnie z obowiązującymi standardami sprowadzone do jednolitych układów odniesienia, uporządkowane i zarchiwizowane w odpowiednich bazach danych. W wyniku przeprowadzonych analiz wskazano globalne modele geopotencjału najlepiej obecnie nadające się do wykorzystania w procesie modelowania metodą remove-compute-restore quasigeoidy na obszarze Polski. Opracowano metodologię i obliczono poprawki terenowe do punktowych danych grawimetrycznych z grawimetrycznej bazy danych. Wygenerowano także dla obszaru Polski nowy zbiór średnich anomalii Faye'a w siatce 1' x 1'. Zgromadzone dane posłużyły do opracowania modelu geoidy astronomiczno-geodezyjnej oraz precyzyjnych modeli quasigeoidy grawimetrycznej, satelitarno-niwelacyjnej, zintegrowanej oraz quasigeoidy wpasowanej w wysokości punktów sieci POLREF. Jakość obliczonych modeli quasigeoidy oceniono na podstawie wewnętrznej oceny oraz analiz porównawczych, w szczególności z wykorzystaniem danych z założonego w ramach projektu kontrolnego trawersu satelitarno-niwelacyjnego. Najlepsze spośród wygenerowanych modeli quasigeoidy na obszarze Polski osiągają dokładność 2 cm. Opracowane technologie modelowania quasigeoidy oraz zgromadzone i uporządkowane dane należy w najbliższej przyszłości wykorzystać do opracowania modelu quasigeoidy dla obszaru Polski; model ten powinien zastąpić stosowany powszechnie model GUGiK 2001. Dalszej znaczącej poprawy dokładności modelu quasigeoidy na terenie Polski można oczekiwać w wyniku przeprowadzenia szczegółowej weryfikacji danych grawimetrycznych i wysokościowych, dokładniejszego obliczenia poprawek terenowych z użyciem wszystkich dostępnych informacji, spożytkowania wyników wyrównania kampanii niwelacyjnej 1999-2002, łącznego wykorzystania odchyleń pionu z danymi grawimetrycznymi, dalszego udoskonalenia metodologii i technik obliczeniowych oraz wykorzystania nowych modeli geopotencjału z misji kosmicznych GRACE i GOCE. Istotną przeszkodą w wygenerowaniu na terenie Polski quasigeoidy wpasowanej o centymetrowej dokładności jest niezadowalająca jakość wysokości punktów oporowych (wpasowania) sieci POLREF, którą należy szacować na poziomie 3-4 cm.

EN

Geodetic, gravimetric, astronomical, geological and satellite data acquired in cooperation of national and foreign research centres within the project supported by the Polish State Committee for Scientific Research in 2002-2005 have been extensively qualitatively and quantitatively analysed. They have been transformed to unified reference systems in accordance with recent standards, and then archived in the respective databases. The analyses performed indicated global geopotential models recently most suitable for quasigeoid modelling in Poland with the use of "remove-compute-restore" method. Methodology for computing terrain corrections with the use of available data was developed. Terrain corrections were calculated for point gravity data from the gravity database. A new set of mean 1' x 1' Faye gravity anomalies was generated. The acquired data was further used for generating models of astro-geodetic geoid, and precise models of gravimetric, GPS/leveIling, integrated quasigeoid and quasigeoid best fitted to the heights of the sites of the POLREF network. Quality of quasigeoid models developed was estimated with the use of internal accuracy analysis as wen as data from the controI GPS/leveIling traverse established within the project. Accuracy of the best of obtained quasigeoid models in Poland is at the level of 2 cm. The elaborated methodology as well as the acquired and unified data should in the nearest future be used for developing a new quasi geoid model for Poland that would rep lace the GUGiK 2001 quasigeoid model, recommended by the Head Office of Geodesy and Cartography in Poland for the use in surveying practice. An extensive verification of gravity and height data, more rigorous and precise determination of terrain corrections with the use of all available information, the use of the results of adjustment of 1999-2002 levelling campaign, the integrated use of deflections of the vertical with gravity data, further improvement of methodology and computational techniques and the use of new global geopotential models from gravity field modelling-dedicated space missions GRACE and GOCE can contribute to substantial improvement of quality of quasigeoid models in Poland. The basic problem with generating a quasigeoid model of centimetre accuracy in Poland, best fitted to GPS/levelling data is an insufficient quality of heights of fitting stations of the POLREF network, that is estimated at the level of 3-4 cm.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie quasigeoidy; globalne modele geopotencjału; dane grawimetryczne; odchylenia pionu; dane satelitarno niwelacyjne; dane mareograficzne; numeryczne modele terenu; gęstość skorupy ziemskiej; poprawki terenowe; średnie anomalie grawimetryczne

EN

quasigeoid modelIing; global geopotential models; gravity data; deflections of the vertical; GPS leveIling data; tide gauge data; digital terrain model (DTM); terrain corrections; mean gravity anomalies

• Wydawca: Instytut Geodezji i Kartografii
• Czasopismo: Prace Instytutu Geodezji i Kartografii
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 53, z. 111
• Strony: 5--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kryński J.

• Instytut Geodezji i Kartografii

Bibliografia

• Bamler R., 1999, The SRTM Mission: A World-Wide 30 m Resolution DEM from SAR Interferometry in 11 Days, In: D. Fritsch, D. Spiller (eds.), Photorgammetric Week 99, Wichmann Verlag, Heidelberg, pp. 145-154.
• Bogdanov V. L., Medvedev M. Yu., Taybatorovl K. A., 1994, On the persistence of the oceanic background of apparent sea level changes in the Baltic Sea, Reports of the Finnish Geodetic Institute, 94:5.
• Bokun J., 1961, Zagadnienie wyznaczenia odstępów geoidy w Polsce od elipsoidy Krasowskiego biorąc pod uwagę posiadane materiały astronomiczno-geodezyjne i grawimetryczne, Prace Instytutu Geodezji i Kartografii, Warszawa, tom VIII, z. 1 (17), pp. 113-140.
• Bokun J., 1970: Mapa geoidy w Polsce, odstępy geoidy od elipsoidy Krasovskiego, skala l:l 000 000, Instytut Geodezj i i Kartografii, Warszawa.
• Bokun J., 1978: Mapa geoidy w Polsce, odstępy geoidy od elipsoidy Krasovskiego, skala l:1 000 000, Instytut Geodezji i Kartografii, Warszawa.
• Cisak J., Figurski M., 2005, Control GPS/levelling traverse, II Workshop on Summary of the project on a cm geoid in Poland, 16-17 November 2005, Warsaw (CD).
• Forsberg R., 2005, Terrain Effects in Geoid Computations, International School for the Determination and Use of the Geoid, Budapest, VI-V38.
• Gajderowicz L, 2005, Wykonanie wyrównania osnowy wysokościowej I klasy i przygotowanie danych niwelacyjnych dla Podkomisji EUREF, Raport dla Głównego Urzędu Geodezji i Kartografii, 27 s.
• Grzyb M., Kryński J., Mańk M., 2006, The effect of topography and quality of a digital terrain model on the accuracy of terrain corrections for centimetre quasigeoid modelling, Geodesy and Cartography, Vol. 55, No l, pp. 23-46.
• Hirvonen R. A., 1934, The Undulations of the Geoid, Veöff. Finn. Geod. Inst., No 19, Helsinki.
• Jaworski L., 2000, Wykonanie kontrolnych obliczeń współrzędnych i wysokości normalnych punktów zagęszczenia krajowej sieci EUVN, Raport dla Głównego Urzędu Geodezji i Kartografii z wykonania prac na podstawie umowy GD/13/2000 z 3.07.2000 r.
• JPL, 2004, SRTM - The Mission to Map the World, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, http://www2.jpl.nasa.gov/srtrn/index.html.
• Kearsley A. H. W., Sideris M., Kryński J., Forsberg R., Schwarz K. P., 1985: White Sands revisited - A comparison of techniques to predict deflections of the vertical, UCSE Report No. 30007, Division of Surveying Engineering, The University of Calgary, Alberta, Canada, 166 pp.
• Królikowski C., 2006, Zdjęcie grawimetryczne Polski - jego wartość i znaczenie dla nauk o Ziemi, Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 420, Warszawa 104 s.
• Królikowski C., Żółtowski Z., 2004, Analiza jakościowa i ilościowa istniejących danych geologicznych (gęstości), Państwowy Instytut Geologiczny, Raport dla Instytutu Geodezji i Kartografii, Warszawa, 43 s.
• Kryński J., 1987, The role of high degree spherical harmonic model in local gravity field prediction, Artificial Satellites, Planetary Geodesy, No 10, Vol. 22, No 3, Warsaw, Poland, pp. 5-22.
• Kryński J., 2005, Summary of the results of the project on a cm geoid in Poland, II Workshop on Summary of the project on a cm geoid in Poland, Warsaw, 16-17 November (CD).
• Kryński J., 2006, Końcowy raport merytoryczny z prac wykonanych w ramach projektu zamawianego PBZ-KBN-081/T12/2002 "Utworzenie modelu centymetrowej geoidy na obszarze Polski w oparciu o dane geodezyjne, grawimetryczne, astronomiczne, geologiczne i Satelitarne ", Instytut Geodezji i Kartografii, Raport dla Ministerstwa Nauki i szkolnictwa Wyższego, Warszawa, 132 s.
• Kryński J., Figurski M., 2006, Results of re-processing of GPS data from EUREF-POL, POLREF and EUVN campaigns using EPN standards, Symposium of the IAG Subcommission for Europe (EUREF) held in Riga, Latvia, 14-17 June 2006, EUREF Pub1ication No 16, Mitteilungen des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, Frankfurt am Main (in print).
• Kryński J., Cisak J., Żak Ł, Zanimonskiy Y. M., Sękowski M., Mańk M., Moskwinski M.,
• Bieniewska H., 2004, Opracowanie projektu założenia dwóch trawersów kontrolnych (południkowego i równoleżnikowego) dla weryfikacji oceny dokładności modelu centymetrowej geoidy, Instytut Geodezji i Kartografii, Raport dla Instytutu Geodezji i Kartografii, Warszawa, 28 s.
• Kryński J., Łyszkowicz A., 1988, The accuracy of geoid undulation by using modified Stokes' kernel function, Geodezja i Kartografia, T XXXVII, No l, Warsaw, Poland, pp. 3-12.
• Kryński J., Łyszkowicz A., 2005a, Study on choice of global geopotential model for quasigeoid determination in Poland, Geodesy and Cartography, Vol. 54, No 1, pp. 17-36.
• Kryński J., Łyszkowicz A., 2005b, The role of geopotential models in geoid modelling, Workshop II "Summary of the project on a cm geoid in Poland", Institute of Geodesy and Cartography, Warsaw, 16-17 November (CD).
• Kryński J., Łyszkowicz A., 2006a, Regional quasigeoid determination in the area of Poland, 5th FIG Regional Conference for Africa, Accra, Ghana, 8-11 March (CD).
• Kryński J., Łyszkowicz A., 2006b, The overview of precise quasigeoid modelling in Poland, 2nd Workshop on International Gravity Field Research 2006, 8-9 May 2006, Smolenice, Slovakia, Contributions to Geophysics and Geodesy, Special issue, WIGFR 2006, Geophysical Institute of Slovak Academy of Sciences, pp. 113-149.
• Kryński J., Łyszkowicz A., 2006c, Fitting gravimetric quasigeoid model to GPS/levelling data in Poland, IAG Proceedings from 1st International Symposium of the International Gravity Field Service (IGFS), 28 August - l September 2006, Istanbul, Turkey (in print); Seminarium "Wybrane problemy dynamiki Ziemi" Sekcji Dynamiki Ziemi Komitetu Geodezji PAN, 25-26 września 2006, Warszawa-Józefosław, Poland.
• Kryński J., Cisak J., Figurski M., Mańk M., Bieniewska H., Moskwiński M., Sękowski M., Zanimonskiy Y. M., Żak Ł, 2005a, Przeprowadzenie pomiarów GPS oraz ewentualnych niezbędnych nawiązań niwelacyjnych na trawersach kontrolnych i opracowanie wyników, Instytut Geodezji i Kartografii, Raport dla Instytutu Geodezji i Kartografii, Warszawa, 29 s.
• Kryński J., Mańk M., Petecki Z., 2005b, Opracowanie metodyki i obliczenie średnich anomalii grawimetrycznych dla obszaru Polski i rejonów przyległych w oparciu o ujednolicone krajowe dane grawimetryczne oraz sprowadzone do jednolitego układu dane grawimetryczne z rejonów przyległych, a także dane altimetryczne, Instytut Geodezji i Kartografii, Raport dla Instytutu Geodezji i Kartografii, Warszawa, 9 s.
• Kryński J., Mank M., Grzyb M., 2005c, Evaluation of digital terrain models in Poland in view of a cm geoid modelling, Geodesy and Cartography, Vol. 54, No 4, pp. 155-175.
• Kryński J., Osada E., Figurski M., 2005d, Quality of GPS/levelling data in Poland, Workshop II "Summary of the project on a cm geoid in Poland", Institute of Geodesy and Cartography, Warsaw, 16-17 November (CD).
• Łyszkowicz A., 1993, The Geoid for the Area of Poland, Artificial Satellites, Vol. 28, No 2, Planetary Geodesy, No 19, pp. 75-150.
• Łyszkowicz A., 1998, The Polish gravimetric quasi-geoid QUASI97b versus vertical reference system Kronstadt86, Reports of the Finnish Geodetic Institute, 98:4, pp. 271--276.
• Łyszkowicz A., 2004: Analiza jakościowa i ilościowa istniejących danych mareograficznych oraz zakup trzech zestawów komputerów PC wraz z oprogramowaniem graficznym, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Raport dla Instytutu Geodezji i Kartografii, Warszawa, 34 pp.
• NGA, 1996, Perjormance specification Digital Terrain Elevation Data (DTED), National Geospatial-Intelligence Agency, Document MIL-PRF89020A.
• Osada E., 2002: Geodezja, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2002.
• Osada E., Karsznia K., Owczarek M., 2003, Analiza jakościowa i ilościowa danych satelitarnych GPS., POLREF, EUVN i WSSG. Model geoidy satelitarno-niwelacyjno-grawimetrycznej, Politechnika Wrocławska, Raport dla Instytutu Geodezji i Kartografii, Warszawa, 178 s.
• Osada E., Kryński J., Owczarek M., 2005, A robust method of quasigeoid modelling in Poland based on GPS/levelling data with support of gravity data, Geodesy and Cartography, Vol. 54, No 3, pp. 99-117.
• Pażus R., (2001): Instrukcja Techniczna G-2, Szczegółowa pozioma i wysokościowa osnowa geodezyjna i przeliczenia współrzędnych między układami, Główny Geodeta Kraju, wydanie 5 zmienione, Główny Urząd Geodezji i Kartografii, Warszawa, 36 pp
• Pażus R., Osada E., Olejnik S., (2002): Geoida niwelacyjna 2001, Magazyn Geoinformacyjny Geodeta, Nr 5(84), maj 2002.
• Polechonska O., Krolikowski C., 2005, Quality of crustal density data in Poland, II Workshop on Summary of the project on a cm geoid in Poland, Warsaw, 16-17 November (CD).
• Rogowski J. B., Bogusz J., Kujawa L., Kłęk M., Barlik M., 2005, New astro-geodetic geoid in Poland, Workshop II "Summary of the project on a cm geoid in Poland" Institute of Geodesy and Cartography, Warsaw, 16-17 November.
• Showstack R., 2003, Digital Elevation Maps Produce Sharper Image of Earth 's Topography, EOS, Transactions. American Geophysical Union, Vol. 84, No 37, pp. 363.
• Tanni L., 1948, On the continental undulations of the geoid, as determined from the present gravity material, Publ. Intern. Isost. Inst., No 18, Helsinki; Annales Academiae Scientiarum Fennicae, Series A, III, Geologica-Geographica, 16.
• Tanni L., 1949, The regional rise of the geoid in Central Europe, Annales Academiae Scientiarum Fennicae, Series A, Helsinki; Annales Academiae Scientiarum Fennicae, Series A, III, Geologica-Geographica, 20.
• Zieliński J. B., Łyszkowicz A., Jaworski L., Świątek A., Zdunek R., Gelo S., 1997, POLREF-96 the New Geodetic Reference Frame for Poland, IAG Symposia, Symposium 118: Advances in Positioning and Reference Frames, IAG Scientific Assembly, Rio de Janeiro, Brazil, 3-9 September 1997, Springer-Verlag, pp. 161-166.