Evaluation of digital terrain models in Poland in view of a cm geoid modelling

• Autorzy: Krynski J. , Mank M. , Grzyb M.

Warianty tytułu

PL

Ocena numerycznych modeli terenu na obszarze Polski w aspekcie modelowania centymetrowej geoidy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Calculation of the effect of topography on the observed gravity becomes particularly important when modelling high-precision geoid. It requires a digital terrain model of appropriate resolution and accuracy. Various global, regional and local digital terrain models of different accuracy and resolution are recently available. Evaluation of the DTM used is required for verification and validation of its quality as well as for estimating accuracy of geoid model derived with considering the effect of topographic masses. Two DTMs: the SRTM3 of 3"x3" resolution and the national DTM for Poland of l"x l" or l" x 2" resolution - called DTED2 - were evaluated with use of high-resolution local DTMs developed using digital photograrnmetry of 25 m x 25 m as well as the regional model in Tatra mountains of 10 mx 10 m. Then the heights of almost 1000 GPS/levelling stations of Polish geodetic control were compared with the heights from the DTED2 model. The heights of over a million of gravity stations from gravity database, that were the basis of previous geoid modelling in Poland, were also compared with the heights from the DTED2 model. The effect of uncertainty of a DTM on estimation of mean gravity anomalies was diseussed. In particular, the effect of replacing heights from gravity database with the heights from the DTED2 model in the process of calculating mean gravity anomalies, on the accuracy of geoid modelling was investigated. The use of the DTED2 model is at present recommended for determination of precise geoid model in Poland.

PL

W procesie modelowania precyzyjnej geoidy istotną rolę odgrywa znajomość topografii w punktach obserwacji grawimetrycznych. W tym celu wykorzystywane są dostępne obecnie numeryczne modele terenu o rożnej rozdzielczości przestrzennej i różnej dokładności pionowej i poziomej. W celu określenia wpływu jakości modelu terenu na dokładność geoidy niezbędne jest wcześniejsze sprawdzenie samego modelu, jego dokładności oraz wpływu błędów i rozdzielczości modelu na obliczane anomalie grawimetryczne i poprawki terenowe. Do przeprowadzenia badań wykorzystano następujące modele: model SRTM3 o rozdzielczości 3" x 3", model DTED2 o rozdzielczości l"x l" lub l"x2", modele regionalne wykonane metodą fotogrametrii cyfrowej o rozdzielczości 25 mx25 m oraz model Tatr wykonany metodami kartograficznymi o rozdzielczości 10 m x 10 m. Do oceny jakości modeli DTED2 oraz SRTM3 jako wzorcowe przyjęto modele regionalne. Zasadniczym elementem oceny tych modeli było porównanie wysokości z modeli topograficznych z wysokościami około 1000 punktów sieci POLREF, EUVN oraz WSSG. Wyinterpolowane wysokości z modelu DTED2 porównano także z wysokościami ponad l 000 000 stacji grawimetrycznych z bazy danych grawimetrycznych, które stanowiły dotychczas jedyną informację o terenie wykorzystywaną w modelowaniu geoidy na obszarze Polski. Dokonano analizy wpływu błędu wysokości na jakość obliczanych średnich anomalii grawimetrycznych. W szczególności przeanalizowano przydatność wysokości stacji grawimetrycznych z grawimetrycznej bazy danych do modelowania centymetrowej geoidy. Uzyskane wyniki świadczą o potrzebie zastąpienia wysokości stacji grawimetrycznych z grawimetrycznej bazy danych wysokościami z modelu DTED2. Wykazano również, że dla większości obszaru Polski stosowanie modelu SRTM3I w miejsce wysokorozdzielczego modelu DTED2 do obliczeń średnich anomalii grawimetrycznych nie pociąga za sobą błędów przekraczających kilku centymetrów w obliczanej undulacji geoidy.

Słowa kluczowe

EN

digital terrain model (DTM); DTED; SRTM; heights of gravity stations; DTM evaluation; mean gravity anomalies

PL

topografia; modele topograficzne; obserwacje grawimetryczne

• Wydawca: Komitet Geodezji PAN
• Czasopismo: Geodezja i Kartografia
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 54, no 4
• Strony: 155--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krynski J.

• Institute of Geodesy and Cartography 27 Modzelewskiego St., 02-679 Warsaw, Poland

autor

Mank M.

• Institute of Geodesy and Cartography 27 Modzelewskiego St., 02-679 Warsaw, Poland

autor

Grzyb M.

• Institute of Geodesy and Cartography 27 Modzelewskiego St., 02-679 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Bajracharya S., Sideris M.G., (2005): Terrain-aliasing effects on gravimetric geoid determination, Geodezja i Kartografia, Vol. 54, No 1, pp. 3-16.
• [2] 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.
• [3] Bilker M., (2004): Work on NKG2004 geoid in KMS, September 2004, Report to KMS, 9 pp.
• [4] Denker H., (2004): Evaluation of SRTM3 and GTOPO30 Terrain Data in Germany. Proceedings of the IAG Symposium “Gravity, Geoid and Space Missions - GGSM2004”, IAG Symposia, Vol. 129, (eds.) C. Jekeli, L. Bastos, J. Femandes, 30 August - 3 September 2004, Porto, Portugal, pp. 218-223.
• [5] DoD, (1996): Performance specification Digital Terrain Elevation Data (DTED)-STANAG 3809, Department of Defence, 19 April.
• [6] Duchnowski R., Baran L.W., (2005): Analiza danych geodezyjnych, grawimetrycznych, geologicznych i satelitarnych w aspekcie ich łącznego wykorzystania do komleksowego (zintegrowanego) modelowania geoidy, Report for the Institute of Geodesy and Cartography, Warsaw, 66 pp.
• [7] Heiskanen W.A., Moritz H., (1967): Physical Geodesy, W.H. Freeman and Company, San Francisco.
• [8] JPL, (2004): SRTM - The Mission to Map the World, Jet Propulasion Laboratory, Califomia Institute of Technology, http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/index.html.
• [9] Kryński J., Łyszkowicz A., (2004): New Results in Precise Geoid Modelling in Poland, Proceedings of the IAG Symposium “Gravity, Geoid and Space Missions - GGSM2004”, 30 August - 3 September 2004, Porto, Portugal (on a CD).
• [10] Kryński J., Łyszkowicz A., (2005): Study on choice ofglobal geopotential model for ąuasigeoid determination in Poland, Geodezja i Kartografia, Vol. 54, No 1, pp. 17-36.
• [11] LP DAAC, (2004): Global 30 Arc-Second Elevation Data Set GTOPOO30, Land Process Distributed Active Archive Center, http://edcdaac.usgs.gov/gtopo30/gtopo30.asp.
• [12] NGA, (1996): Performance specification Digital Terrain Elevation Data (DTED), National Geospatial- Intelligence Agency, Document MIL-PRF-89020A.
• [13] Novak P., Bruton A.M., Bayoud F.A., Kem M., Schwarz K.P., (2003): On numerical data reąuirements for topographical reduction ofairborne gravity in geoid determination and resource exploration, Bolletino di Geodesia e Science Affini, No 2, pp. 103-124.
• [14] Showstack R., (2003): Digital Elevation Maps Produce Sharper Image of Earth’s Topography, EOS, Transactions. American Geophysical Union, Vol. 84, No 37, 363 pp.
• [15] Tatry Polskie, (1992): Tatry Polskie szlaki turystyczne, objaśnienia, znaki umowne, skorowidz nazw do mapy topograficznej w skali 1:10000, Czasopisma Wojskowe, Warszawa.