Density and gravity interpolation effects on Helmert geoid determination

• Autorzy: Bajracharya S. , Sideris M. G.

Warianty tytułu

PL

Efekty interpolacji gęstości i przyspieszenia siły ciężkości na wyznaczenie geoidy Helmerta

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main theme of this paper is to study two important aspects of precise geoid determination using Helmert's second method of condensation. This work illustrates via numerical investigations the importance of using actual density information of topographical bulk and the effects that different gravimetric reductions have on gravity interpolation in Helmert geoid computational process, in addition to the commonly used Bouguer scheme. A rugged area in the Canadian Rockies bounded by latitude between 49'N and 54'N and longitude between 236'E and 246'E is selected to carry out numerical investigations. The lateral density information is used in all steps of the Helmert geoid computational process. The Bouguer and residual terrain modelling (RTM) topographic reductions, the Rudzki inversion scheme, and the topographic-isostatic reductions of Pratt-Hayford (PH) and Airy-Heiskanen (AH) are for gravity interpolation. Results show that the density information should be applied in all steps of the Helmert geoid computational process and that the topographic-isostatics gravimetric reduction schemes like the PH or AH models or the RTM reduction, should be applied for smooth gravity interpolation instead of the commonly used Bouguer reduction scheme for precise Helmert geoid determination.

PL

Tematem pracy jest badanie dwóch istotnych aspektów wyznaczania geoidy przy zastosowaniu drugiej metody kondensacji Helmerta. Przy użyciu badań numerycznych zilustrowane zostało w pracy znaczenie wykorzystania aktualnej informacji o gęstości topografii terenu oraz efektów różnych rodzajów redukcji grawimetrycznych na interpolację przyspieszenia siły ciężkości w procesie obliczania geoidy Helmerta, uzupełniających powszechnie stosowaną procedurę opartą na anomaliach Bougera. Do przeprowadzenia testów numerycznych wybrano silnie pofałdowany obszar w kanadyjskiej części Gór Skalistych pomiędzy równoleżnikami 49'N i 54'N i pomiędzy południkami 236'E i 246'E. We wszystkich krokach procesu obliczania geoidy Helmerta używano informacji o rozkładzie gęstości warstwy topografii nad poziomem morza. Do interpolacji przyspieszenia siły ciężkości wykorzystano anomalie Bougerta, redukcje topograficzne w oparciu o residualny model terenu (RTM), redukcje Rudzkiego, redukcje topograficzno-izostatyczne Pratta-Hayforda (PH) i Airy-Heiskanena (AH). Uzyskane wyniki wskazują na to, że informacja o gęstości topografii powinna być używana we wszystkich krokach procesu obliczania geoidy Helmerta oraz, że topograficzno-izostatyczna redukcja grawimetryczna, taka jak PH, AH lub RTM, wygładzająca interpolację przyspieszenia siły ciężkości powinna byś stosowana do precyzyjnego wyznaczania geoidy Helmerta zamiast powszechnie stosowanej metody opartej na anomaliach Bouguera.

Słowa kluczowe

EN

geoid; gravity interpolation; actual density; terrain reduction

PL

geodezja; geoida; interpolacja grawitacyjna; redukcja terenu

• Wydawca: Komitet Geodezji PAN
• Czasopismo: Geodezja i Kartografia
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 54, no 2
• Strony: 51--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bajracharya S.

• Department of Geomatics Engineering University of Calgary 2500 University Drive N.W., Calgary, Alberta, T2N 1N4, Canada

autor

Sideris M. G.

• Department of Geomatics Engineering University of Calgary 2500 University Drive N.W., Calgary, Alberta, T2N 1N4, Canada

Bibliografia

• [1] Bajracharya S., Kotsakis C., Sideris M.G., (2002): Aliasing effects on terrain correction computation, International Geoid Service, Bulletin No 12, April 2002.
• [2] Bajracharya S., (2003): Terrain effects on geoid determination, MSc. Thesis, University of Calgary, Department of Geomatics Engineering, Report No 20181.
• [3] Forsberg R., (1984): A study of terrain reductions, density anomalies and geophysical inversion methods in gravity field modelling, OSU Report No 355, Department of Geodetic Science and Surveying, The Ohio State University, Columbus, Ohio.
• [4] Haagmans R., de Min E., van Gelderen M., (1993): Fastevaluation ofconvolution integrals on the sphere using ID FFT and a comparison with existing methods for Stokes’ integral, Manuscripta Geodaetica, Vol. 18, pp. 227-241.
• [5] Heck B., (2003): On Helmert’s methods of condensation, Journal of Geodesy, Vol. 77, No 3-4, pp. 155-170.
• [6] Heiskanen W.A., Moritz H., (1967): Physical geodesy, W.H. Freeman and Company, San Francisco.
• [7] Huang J., Vanicek P., Pagiatakis S.D., Brink W., (2000): Effect of topographical density on geoid in the Canadian Rocky Mountains, Journal of Geodesy, Vol. 74, No 11-12, pp. 805-815.
• [8] Kuhtrelber N., (1998): Precise geoid determination using a density \ariation model, Physics and chemistry of the Earth, Vol. 23, No 1, pp. 59-63.
• [9] Kuhn M., (2003): Geoid determination with density hypotheses from isostatic models and geological information, Journal of Geodesy, Vol. 77, No 1-2, pp. 50-65.
• [10] Li Y.C., Sideris M.G., Schwarz K.P., (2000): Unified terrain correction formulasfor vector gravity measurements, PINSA, 66, A, No 5, September 2000, pp. 521-535.
• [11] Li Y.C., Sideris M.G., Schwarz K.P., (1995): A numerical investigation on height anomaly prediction in mountainous areas, Bulletin Geodesique, Vol. 69, pp. 143-156.
• [12] Nagy D., (1966): The prism method for terrain corrections using digital computers, Pure Applied Geophysics, Vol. 63, pp. 31-39.
• [13] Omang O.C.D., Forsberg R., (2000): How to handle topography in practical geoid determination: three examples, Journal of Geodesy, Vol. 74, No 6, pp. 458-466.
• [14] Sideris M.G., She B.B., (1995): A new, high resolution geoids for Canada and part of the US by the 1D-FFT method, Bulletin Geodesiąue, Vol. 69, pp. 92-108.
• [15] Tziavos I.N., Featherstone W.E., (2000): First results of using digital density data in gravimetric geoid computation in Australia, IAG Symposia, Vol. 123, M.G. Sideris (ed.), GGG2000, ©Springer Verlag Berlin Heidelberg (2001), pp. 335-340.
• [16] Tziavos I.N., Sideris M.G., Stinkel H., (1996): The effect ofsurface density variation on terrain modelling -A case study in Austria, Proceedings, EGS Society General Assembly, The Hague, The Netherlands, May 1996, Report of the Finnish Geodetic Institute.
• [17] Wichiencharoen C., (1982): The indirect effects on the computation of geoid undulations, OSU Report No 336, Department of Geodetic Science and Surveying, The Ohio State University, Columbus, Ohio.