A robust method of quasigeoid modelling in Poland based on GPS/levelling data with support of gravity data

• Autorzy: Osada E. , Krynski J. , Owczarek M.

Warianty tytułu

PL

Odporna metoda wyznaczenia quasigeoidy na podstawie danych wysokości quasigeoidy w punktach POLREF, EUVN i WSSG oraz siatki anomalii grawimetrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An increased use of global navigation techniques for positioning, and in particular for height determination, led to a growing need for precise models of height reference surface, i.e. geoid or quasigeoid. Geoid or quasigeoid heights at a cm accuracy level, provided on growing number of GPS/levelling sites, can not only be used for quality control of gravimetric geoid but they also can be integrated with gravity data for geoid/quasigeoid modelling. Such a model is of particular use for surveying practice. A method of quasigeoid modelling based on GPS/levelling data with support of geopotential model and gravity data was developed. The components of height anomaly are modelled with the deterministic part that consists of height anomaly based on EGM96 geopotential model and Molodensky's integral, as well as the polynomial representing trend, and from the stochastic part represented by the isotropic covariance function. Model parameters, i.e. polynomial coefficients and covariance function parameters are determined in a single process of robust estimation, resistant to the outlying measurements. The method was verified using almost a thousand height anomalies from the sites of the EUREF-POL, POLREF, EUVN'97 and WSSG (Military Satellite Geodetic Network) networks in Poland as well as geopotential model refined with gravity data in 1'x1' grid. The estimated average mean square error of quasigeoid height is at the level of 0,01 m. The outlying measurements were efficiently detected.

PL

Wraz ze wzrostem zastosowań precyzyjnych satelitarnych technik wyznaczania pozycji, w szczególności wyznaczania wysokości wzrosło zapotrzebowanie na precyzyjne modele powierzchni odniesienia dla wysokości, tj. Geoidy lub quasigeoidy. Wysokości geoidy lub quasigeoidy nad elipsoidą z centymetrową dokładnością znane na coraz większej liczbie stacji GPS o dokładnie wyznaczonej wysokosci ortometrycznej lub normalnej mogą być wykorzystane nie tylko do kontroli jakości geoidy grawimetrycznej, ale również w połączeniu z danymi grawimetrycznymi mogą być wykorzystane do modelowania geoidy/quasigeoidy. Model taki ma szczególne znaczenie dla praktyki geodezyjnej. W opracowanej metodzie modelowania quasigeoidy opartej na danych satelitarno-niwelacyjnych wykorzystywane są również dane grawimetryczne. Przyjęty model wysokości quasigeoidy składa się z części deterministycznej, która zawiera długofalową składową pochodzącą od modelu geopotencjału EGM96 i składową grawimetryczną wyrażoną całką Molodenskiego oraz części stochastycznej opisanej izotropową funkcją kowariancji, a także wielomianowego trendu. Parametry modelu - współczynniki wielomianu oraz parametry funkcji kowariancji są wyznaczane w jednym procesie estymacji, odpornej na odstające punkty pomiarowe GPS. Metoda została zweryfikowana przy użyciu niemal tysiąca anomalii wysokości na punktach krajowych sieci satelitarno-niwelacyjnych GPS: POLREF, EUVN i WSSG, modelu potencjału EGM96 oraz danych grawimetrycznych w siatce 1'x1' z obszaru Polski. Błąd średni wysokości obliczonej quasigeoidy szacowany jest na poziomie 0,01 m. Opracowana metoda stwarza możliwość efektywnej detekcji odstających obserwacji wysokości na punktach satelitarno-niwelacyjnych.

Słowa kluczowe

EN

quasigeoid; GPS levelling; collocation; robust estimation

PL

geodezja; poziomowanie GPS; geoida

• Wydawca: Komitet Geodezji PAN
• Czasopismo: Geodezja i Kartografia
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 54, no 3
• Strony: 99--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Osada E.

• Wroclaw University of Technology, Institute of Geotechnics and Hydrotechnics, 27 Wybrzeże Wyspianskiego St., 50-370 Wroclaw, Poland

autor

Krynski J.

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

autor

Owczarek M.

• Wroclaw University of Technology, Institute of Geotechnics and Hydrotechnics, 27 Wybrzeże Wyspianskiego St., 50-370 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• [1] Benahmed Daho S.A., Fairhead J.D., Kohlouche S., (2004): A procedurę for modelling the dijferences between the gravimetric geoid model and GPS/leveling data with an example in the north part ofAlgeria, Procee- dings of the GGSM 2004 IAG International Symposium, 30 August - 3 September 2004, Porto, Portugal.
• [2] Bilker M., Poutanen M., Ollikainen M., (2002): Comparison of geoid models over Fennoscandia, Proceedings of the 14th General Meeting of the Nordic Geodetic Commission, Espoo, Finland, 1-5 October 2002, pp. 131-137.
• [3] Blaząuez E.B., Gil A., Rodriguez-Caderot G., de Lacy C., (2001): A New Geoid Computation from Gra- vity GPSAevelling Data in Andalusia, IAG 2001 Scientific Assembly, 2-7 September, Budapest, Hungary.
• [4] Denker H., Torge W., Wenzel G., (2000): Investigation of different methods for the combination of gravity and GPSAeveling data, Geodesy Beyond 2000 - The Challenges of the First Decade, IAG General Assembly, Birmingham, 19-30 July 1999, Springer Verlag Berlin-Hedelberg, (ed.) K.P. Schwarz, IAG Symposia Vol. 121, pp. 137-142.
• [5] Duąuenne H., Everaets M., Lambot P., (2004): Merging a grawimetrie model of geoid with GPS/leweling data: an example in Belgium, Gravity, Geoid and Space Missions, IAG Symposia, GGSM 2004 IAG International Symposium, Porto, Portugal, 30 August - 3 September 2004, Springer Verlag Berlin - Heidelberg, (eds.) C. Jekeli, L. Bastos, J. Fernandes, Vol. 129, pp. 131-136.
• [6] Featherstone W.E., (2004): A critiąue offitting gravimetric ąuasi/geoid to GPS/leveling data, with examples from Australia, Proceedings of the GGSM 2004 IAG International Symposium, 30 August - 3 September 2004, Porto, Portugal.
• [7] Forsberg R., (1998): Geoid Tayloring to GPS - with Example ofl-cm Geoid of Denmark, Reports of the Finnish Geodetic Institute, 98:4.
• [8] Haagmans R., de Min E., (1999): Improving local grawimetńc geoid models with extemal data, Bolletino di Geofisica Teoretica ed Applicata, Vol. 40, No 3-4, pp. 603-608, Proceedings of the 2nd Joint Meeting of the International Gravity Commission and the International Geoid Commission, 7-12 September 1998, Trieste, Italy.
• [9] Heiskanen W.A., Moritz H., (1967): Physical Geodesy, W.H. Freeman and Company, San Francisco.
• [10] Ihde J., (1994): Geoid determination by GPS and levelling, in: H. Siinkel, I. Marson (eds.), Gravity and Geoid, Joint Symposium on the International Gravity Commission and the International Geoid Commission, Graz, Austria, 11-17 September 1994, Springer Verlag Berlin Heidelberg NewYork, IAG Symposia, Vol. 113, pp. 519-528.
• [11] Kryński J., Lyszkowicz A., (2005): Study on choice ofglobal geopotential model for ąuasigeoid determination in Poland, Geodezja i Kartografia, Vol. 54, No 1, pp. 17-36.
• [12] Khtreiber N., (2001): Steps to theAustrian Geoid 2000, IAG 2001 Scientific Assembly, 2-7 September, Budapest, Hungary.
• [13] Lyszkowicz A., (1996): Tests ofnew grawimetrie geoid in GPS network, Reports of the Finnish Geodetic Institute, 96:2, pp. 77-80.
• [14] Milbert D.G., (1995): Improwement ofa High Resolution Geoid Height Model in the United States by GPS Heights on NAVD 88 Benchmarks, Buli. d’Informations 77 and IGeS Buli. 4, Special Issue, New Geoids in the World, 13-16 Milan, Toulouse.
• [15] de Min E., (1993): A Comparison ofThree Geoid Computation Methods, XVIII General Assembly of the European Geophysical Society, Wiesbaden.
• [16] Moritz H., (1972): Adwanced Least-Squares Methods, Reports of the Department of Geodetic Science, report No 175, The Ohio State University, Columbus, Ohio, June 1972.
• [17] Moritz H., (1980): Adwanced Physical Geodesy, Herbert Wichmann Verlag, Karlsruhe, West Germany.
• [18] Moritz H., (1984): Geodetic Reference System 1980, The Geodesisf s Handbook 1984, Bulletin Geodesiąue, Vol. 58, No 3, pp. 388-398.
• [19] Ollikainen M., (2002): The Finnish geoid model FIN2000, Proceedings of the 141*1 General Meeting of the Nordic Geodetic Commission, Espoo, Finland, 1-5 October 2002, pp. 111-116.
• [20] Osada E., (1998): Analysis, adjustment and modelling of Geo-Data (in Polish), Wyd. AR Wrocław 1998,410 pp., CD.
• [21] Osada E., (2002): Geodesy (in Polish), Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2002.
• [22] Osada E., Karsznia K., Owczarek M., (2003): Qualitatiwe and ąuantitatiwe analysis of GPS data of POLREF, EUVN, WSSG networks. GPSAewelling/grawity geoid model (in Polish). Raport ser. PRE nr 6/2003, Instytut Geotechniki i Hydrotechniki, Politechnika Wrocławska.
• [23] Pażus R., Osada E., Olejnik S., (2002): Lewelling geoid 2001 (in Polish), Magazyn Geoinformacyjny Geodeta, No 5.
• [24] Scharroo R., Schrama E.J.O., Haagmans R.H.N., (2000): Combination of Space Techniąues lnto One Integrated Processing Model, in: R. Rummel, H. Drewes, W. Bosch, H. Hornik (eds.), Towards an Integrated Global Geodetic Observing System (IGGOS), IAG Section II Symposium, Munich, Germany, 5-9 October 1998, Springer, IAG Symposia, Vol. 120, pp. 13-18.
• [25] Schódelbauer A., Glasmacher H., Heister H., Krack K., Scherer B., (1991): Height Transfer Across the Storebelt (Eastem Channel) Using Geometrie Lewelling, Trigonometric Heighting and Astronomie Methods in Combination with GPS (GPS lewelling), First International Symposium on Applications of Geodesy to Engineering, Stuttgart.
• [26] Shimbirev B.P., (1975): Theory of the figurę of the Earth (in Russian), Moscow, Nedra.
• [27] Sideris M.G., Li Y., (1992): Improwed Geoid Determination for Lewelling by GPS, Proceedings of the 6th International Geodetic Symposium on Satellite Positioning, Vol. II, Columbus, Ohio, pp. 873-882.