Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

On the estimation of physical height changes using GRACE satellite mission data – A case study of Central Europe

Godah W., Szelachowska M., Krynski J.

Geodesy and Cartography

|

2017

|

Vol. 66, no. 2

211--226

EN

The dedicated gravity satellite missions, in particular the GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) mission launched in 2002, provide unique data for studying temporal variations of mass distribution in the Earth’s system, and thereby, the geometry and the gravity fi eld changes of the Earth. The main objective of this contribution is to estimate physical height (e.g. the orthometric/normal height) changes over Central Europe using GRACE satellite mission data as well as to analyse them and model over the selected study area. Physical height changes were estimated from temporal variations of height anomalies and vertical displacements of the Earth surface being determined over the investigated area. The release 5 (RL05) GRACE-based global geopotential models as well as load Love numbers from the Preliminary Reference Earth Model (PREM) were used as input data. Analysis of the estimated physical height changes and their modelling were performed using two methods: the seasonal decomposition method and the PCA/ EOF (Principal Component Analysis/Empirical Orthogonal Function) method and the differences obtained were discussed. The main fi ndings reveal that physical height changes over the selected study area reach up to 22.8 mm. The obtained physical height changes can be modelled with an accuracy of 1.4 mm using the seasonal decomposition method.

2

Estimation of height changes of GNSS stations from the solutions of short vectors and PSI measurements

Krynski J., Zak L., Ziolkowski D., Cisak J., Lagiewska M.

Geodesy and Cartography

|

2017

|

Vol. 66, no. 1

73--88

EN

Time series of weekly and daily solutions for coordinates of permanent GNSS stations may indicate local deformations in Earth’s crust or local seasonal changes in the atmosphere and hydrosphere. The errors of the determined changes are relatively large, frequently at the level of the signal. Satellite radar interferometry and especially Persistent Scatterer Interferometry (PSI) is a method of a very high accuracy. Its weakness is a relative nature of measurements as well as accumulation of errors which may occur in the case of PSI processing of large areas. It is thus beneficial to confront the results of PSI measurements with those from other techniques, such as GNSS and precise levelling. PSI and GNSS results were jointly processed recreating the history of surface deformation of the area of Warsaw metropolitan with the use of radar images from Envisat and Cosmo-SkyMed satellites. GNSS data from Borowa Gora and Jozefoslaw observatories as well as from WAT1 and CBKA permanent GNSS stations were used to validate the obtained results. Observations from 2000–2015 were processed with the Bernese v.5.0 software. Relative height changes between the GNSS stations were determined from GNSS data and relative height changes between the persistent scatterers located on the objects with GNSS stations were determined from the interferometric results. The consistency of results of the two methods was 3 to 4 times better than the theoretical accuracy of each. The joint use of both methods allows to extract a very small height change below the level of measurement error.

3

A new superconducting gravimeter station in Central Europe: the iGrav-027 at the Borowa Gora Geodetic-Geophysical Observatory – installation and first results

Sekowski M., Dykowski P., Krynski J.

Geoinformation Issues

|

2016

|

Vol. 8, no. 1(8)

5--17

EN

The gravimetric infrastructure of the Borowa Gora Geodetic-Geophysical Observatory of the Institute of Geodesy and Cartography, Warsaw, Poland, equipped so far with four LaCoste&Romberg model G gravimeters (3 of them with modern feedback systems) and the A10-020 field absolute gravimeter was enhanced in 2016 with a new iGrav-027 superconducting gravimeter. The iGrav-027 field gravimeter was delivered to the Observatory at the beginning of February 2016 and became fully operational late April 2016. The paper describes major aspects of the installation of the instrument as well as some technical issues faced during its installation. It also presents results of the initial analysis of data collected during the first month of operation of the instrument. The iGrav-027 records have been compared with 2.5 day simultaneous records of the A10-020 gravimeter, as well as with data obtained from three LaCoste&Romberg gravimeters which are used at the Borowa Gora Observatory for acquiring tidal records. Initial analysis also includes the first attempt to determine the scale factor (part of the transfer function) for the iGrav-027 superconducting gravimeter.

PL

W 2016 roku infrastruktura grawimetryczna Obserwatorium Geodezyjno-Geofizycznego Borowa Góra – wyposażonego do tej pory w cztery grawimetry LaCoste&Romberg, model G (3 z nowoczesnym systemem odczytowym „feedback”) oraz przenośny grawimetr absolutny A10-020 – została rozszerzona o nowy grawimetr nadprzewodnikowy iGrav-027. Grawimetr iGrav-027 został dostarczony do Obserwatorium na początku lutego 2016 roku i pomyślnie uruchomiony pod koniec kwietnia 2016 roku. Artykuł przedstawia najważniejsze aspekty instalacji instrumentu, jak również problemy techniczne napotkane podczas procesu instalacji. Przedstawiono także wyniki wstępnej analizy danych zebranych podczas pierwszego miesiąca pracy urządzenia. Zapisy grawimetru iGrav-027 zostały porównane z 2.5 dniowym ciągiem jednoczesnych zapisów grawimetrem A10-020 oraz z danymi uzyskanymi z grawimetrów LaCoste&Romberg, które są wykorzystywane w Obserwatorium Borowa Góra do rejestracji danych pływowych. W ramach analizy danych dokonano również wstępnego wyznaczenia współczynnika skali (jako część funkcji przejścia) grawimetru iGrav-027.

4

On the selection of GRACE-based GGMs and a filtering method for estimating mass variations in the Earth system over Poland

Godah W., Szelachowska M., Krynski J.

Geoinformation Issues

|

2015

|

Vol. 7, no. 1(7)

5--14

EN

Since the launch of the GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) satellite mission in 2002, significant progress in the knowledge regarding the temporal variations of the Earth’s gravity field has been achieved. The main objectives of this contribution are to define a suitable filter to reduce the noise contained in the latest release, i.e. RL05, of GRACE-based GGMs as well as to select the most suitable GRACE-based GGM time series for estimating mass variations in the Earth system over Poland. The performance of the Gaussian filter with different radii and the de-correlation filters (DDK1–DDK5) applied to reduce the noise contained in those GGMs was examined. First, they were investigated globally. Then, they were examined over the area of Poland, in particular, over two basins, i.e. the Vistula river basin and the Odra river basin. Moreover, both the internal and external accuracy of RL05 GRACE-based GGMs were assessed. Error degree variances of geoid heights were calculated on the basis of these models. Equivalent water thickness variations obtained from GRACE-based GGMs were compared with the corresponding ones obtained from the hydrology model. The obtained results were analysed and discussed. Finally the filtering method and the GGM time series most suitable for estimating mass variations in the Earth system over Poland were selected.

PL

Satelitarna misja GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment zapoczątkowana w 2002 roku znacząco przyczyniła się do rozwoju wiedzy o zmianach w czasie pola siły ciężkości Ziemi. Głównym celem niniejszego opracowania jest zdefiniowanie odpowiedniego filtru do redukcji szumu zawartego w ostatniej wersji, tj. wersji 5. globalnych modeli geopotencjału opracowanych na podstawie danych z misji GRACE, jak również wybór najbardziej odpowiedniego szeregu czasowego globalnych modeli geopotencjału wyznaczonych na podstawie danych z misji GRACE, do określenia zmian rozkładu mas w systemie Ziemia dla obszaru Polski. W szczególności badano wpływ filtrów Gaussa o różnych promieniach oraz filtrów dekorelacyjnych (DDK1–DDK5) na redukcję szumu zawartego w globalnych modelach geopotencjału. Na początku wpływ użycia filtru był badany w ujęciu globalnym. Następnie wpływ ten został zbadany dla obszaru Polski – oddzielnie dla dorzeczy Wisły i Odry. Ponadto, została oszacowana zarówno wewnętrzna, jak i zewnętrzna dokładność wersji 5. globalnych modeli geopotencjału opracowanych na podstawie danych z misji GRACE. Obliczono wariancje błędów wysokości geoidy dla poszczególnych stopni badanych modeli. Zmiany ekwiwalentnej warstwy wody wyznaczone z globalnych modeli geopotencjału opracowanych na podstawie danych z misji GRACE zostały porównane z odpowiednimi zmianami otrzymanymi z modelu hydrologicznego. Wyniki poddano analizie i dyskusji. Ostatecznie wybrano metodę filtracji oraz szereg czasowy globalnych modeli geopotencjału najbardziej odpowiednie do oszacowania zmian rozkładu mas w systemie Ziemia dla obszaru Polski.

5

Reference frames and reference networks

Bosy J., Krynski J.

Geodesy and Cartography

|

2015

|

Vol. 64, no. 2

147--176

EN

The summary of research activities concerning reference frames and reference networks performed in Poland in a period of 2011-2014 is presented. It contains the results of research on implementation of IUGG2011 and IAU2012 resolutions on reference systems, implementation of the ETRS89 in Poland, operational work of permanent IGS/ EUREF stations in Poland, operational work of ILRS laser ranging station in Poland, active GNSS station networks in Poland, maintenance of vertical control in Poland, maintenance and modernization of gravity control, and maintenance of magnetic control in Poland. The bibliography of the related works is given in references.

6

Gravity field modelling and gravimetry

Krynski J.

Geodesy and Cartography

|

2015

|

Vol. 64, no. 2

177--200

EN

The summary of research activities concerning gravity field modelling and gravimetric works performed in Poland in the period of 2011-2014 is presented. It contains the results of research on geoid modelling in Poland and other countries, evaluation of global geopotential models, determination of temporal variations of the gravity field with the use of data from satellite gravity space missions, absolute gravity surveys for the maintenance and modernization of the gravity control in Poland and overseas, metrological aspects in gravimetry, maintenance of gravimetric calibration baselines, and investigations of the nontidal gravity changes. The bibliography of the related works is given in references.

7

Accuracy assessment of GOCE-based geopotential models and their use for modelling the gravimetric quasigeoid - A case study for Poland

Godah W., Szelachowska M., Krynski J.

Geodesy and Cartography

|

2014

|

Vol. 63, no. 1

3--24

EN

The GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) has significantly upgraded the knowledge on the Earth gravity field. In this contribution the accuracy of height anomalies determined from Global Geopotential Models (GGMs) based on approximately 27 months GOCE satellite gravity gradiometry (SGG) data have been assessed over Poland using three sets of precise GNSS/levelling data. The fits of height anomalies obtained from 4th release GOCE-based GGMs to GNSS/levelling data were discussed and compared with the respective ones of 3rd release GOCE-based GGMs and the EGM08. Furthermore, two highly accurate gravimetric quasigeoid models were developed over the area of Poland using high resolution Faye gravity anomalies. In the first, the GOCE-based GGM was used as a reference geopotential model, and in the second – the EGM08. They were evaluated with GNSS/levelling data and their accuracy performance was assessed. The use of GOCE-based GGMs for recovering the long-wavelength gravity signal in gravimetric quasigeoid modelling was discussed.

PL

Misja GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) przyczyniła się do znacznego poprawienia znajomości pola siły ciężkości Ziemi. W artykule przedstawiono wyniki oszacowania dokładności anomalii wysokości, wyznaczonych z globalnych modeli geopotencjału opracowanych na podstawie blisko 27 miesięcy pomiarów z satelitarnej misji gradiometrycznej GOCE. Do oszacowania wykorzystano trzy zbiory dokładnych danych satelitarno-niwelacyjnych z obszaru Polski. Omówiono wyniki wpasowania wartości anomalii wysokości otrzymanych z czwartej wersji globalnych modeli geopotencjału wyznaczonych na podstawie danych misji GOCE do danych satelitarno-niwelacyjnych oraz porównano je z wynikami odpowiedniego wpasowania trzeciej wersji globalnych modeli geopotencjału otrzymanych z GOCE oraz z modelu EGM08. Ponadto, wykorzystując wysokorozdzielczy zbiór grawimetrycznych anomalii Faye’a, wyznaczono dla obszaru Polski dwa grawimetryczne modele quasigeoidy o wysokiej dokładności. W pierwszym przypadku jako model referencyjny użyto model utworzony na podstawie danych z misji GOCE, w drugim – model EGM08. Wygenerowane modele quasigeoidy porównano z danymi satelitarno-niwelacyjnymi oraz oszacowano ich dokładność. Omówiono przydatność otrzymanych na podstawie danych z misji GOCE globalnych modeli geopotencjału do odtworzenia długofalowego sygnału grawimetrycznego przy modelowaniu grawimetrycznej quasigeoidy.

8

Time variations of the gravity ﬁeld over Europe obtained from GRACE data

Kloch-Glowka G., Krynski J., Szelachowska M.

Reports on Geodesy

|

2012

|

z. 1/92

175--190

EN

Time variations of the gravity field derived from time series of geopotential model developed from GRACE data can be interpreted in terms of geoid heights, and mass time variations with unprecedented temporal resolution. Following the results of authors previous research presented at 2nd General Assembly of the IGFS, 20-22 September 2010, Fairbanks, Alaska, the series of monthly solutions of geopotential models developed from GRACE data in JPL, filtered with the use of DKK1 filter, and GLDAS hydrological model were used in the analyses. Variations of hydrology as well as variations of geoid heights for the period August 2002 – June 2010 at the continental part of Europe and selected 14 subareas were estimated with spatial resolution of 0.5° x 0.5° . Variations in mass distribution obtained from geopotential models were compared with the respective results obtained from hydrological data. Models of geoid height changes (parameters of trend and seasonal variations) were determined for the area of Europe and for 14 subareas. To verify models of geoid height changes, over the period July 2010 - October 2010 values of geoid height changes calculated using GRACE data were compared with values based on the models developed.

9

Search for geodynamic signals in time series of astrometric observations

Krynski J., Zanimonskiy Y. M.

Reports on Geodesy

|

2012

|

z. 1/92

87--102

EN

Since 1963 astronomical observations are conducted at Borowa Gora Geodetic-Geophysical Observatory of the Institute of Geodesy and Cartography with the use of transit instrument. Instrumental, technological and methodical improvements in acquiring and pre-processing of rotational time observations make the time series inconsistent over the whole period of operation of the instrument. The rotational time determined was initially referred to the FK5 catalogue system; starting from the data of 1986 it is also referred to the Hipparcos catalogue system. Data series from last almost 25 years is particularly valuable for the analysis. Complex spectral analysis of a long-standing rotational time data series from 1986.0-2010.6 was performed. A number of periodic terms were separated from the series investigated and the numerical model of the series has been formed. The effects of beat observed in the numerical model were discussed. The existence of a distinguished weekly term in the data investigated has been observed. The results obtained were compared with the spectra of EOP from the analysis of IERS data.

10

Gravimetry for geodesy and geodynamics - brief historical review

Krynski J.

Reports on Geodesy

|

2012

|

z. 1/92

69--86

EN

For last two centuries the role of gravity measurements in geodesy was continuously growing with the development of physical geodesy, growing needs for precise geodetic products and progress in technology. A very condensed historical review of gravimetric surveys with their uncertainty characteristics is given in the paper. It starts with single gravity measurements using simple pendulum through the application of reversible pendulum up to four-pendulum apparatus. Superiority of relative gravity survey over absolute gravity survey using pendulum has been highlighted. Further, the development of static spring gravimeters is briefly presented followed by precise ballistic gravimeters that provide more accurate gravity than relative gravity survey and become a valuable tool for geodynamic research. The concept of superconducting gravimeter and its role in geodynamic research is highlighted. Special emphasis is given to the portable free-fall gravimeter A10 designed for field survey. Also the achievements in the direction of developing atomic absolute gravimeters are briefly mentioned. The evolution of the concept and realization of the gravity control is discussed on the background of the progress in gravimetry, paying special attention on its scale and gravity level. It is illustrated with some examples of evolving Polish national gravity control. Finally an attempt to formulate the concept of modern gravity control is presented.

11

Effect of laser and clock stability and meteorological conditions on gravity surveyed with the A10 free-fall gravimeter - first results

Sekowski M., Krynski J., Dykowski P., Mäkinen J.

Reports on Geodesy

|

2012

|

z. 1/92

47--59

EN

The Institute of Geodesy and Cartography in Warsaw, Poland, operates the A10-020 free-fall portable gravimeter since November 2008. Numerous gravity measurements with the A10-020 gravimeter, conducted under both laboratory and field conditions, provide a unique material for the estimation of accuracy as well as reliability of the determined gravity. Time series of regular, monthly measurements conducted with the A10-020 at the Borowa Gora Geodetic-Geophysical Observatory for over two years at two laboratory test sites and one field station has been analysed in terms of their internal consistency and compliance with the previous measurements performed with a few other absolute gravimeters (mainly FG5). The results of a number of calibrations of both, the rubidium oscillator and the polarization-stabilized laser interferometer of the A10-020 were considered in the analysis. The effect of applying the frequency standard as well as laser interferometer calibration data on the quality of gravity determined was investigated. In addition, the impact of weather conditions as well as variability of metrological parameters on surveyed gravity was taken into consideration when evaluating accuracy and reliability of gravity survey with the A10 gravimeter. Also the possibility of the occurrence of gross errors in gravity determination with the A10 gravimeter was discussed.

12

The use of GPS data at T-T Zone for the verification of the recent terrestrial reference frames considering possible geodynamic processes

Godah W., Krynski J., Cisak J.

Geoinformation Issues

|

2012

|

Vol. 4, no. 1(4)

5--13

EN

The interpretation of the geodynamic phenomena with the use of GPS observations strongly depends on the quality of the terrestrial reference frame. The aim of this contribution is to verify station velocities from recent ITRF/ETRF solutions as well as to evaluate the possible geodynamic processes by using long time series of GPS data from four permanent GNSS stations operating in T-T zone. The components of four baselines were calculated with the use of the Bernese v.5.0 GPS software using GPS observation data from 2004–2012. Time variations of baseline components and baseline length were analysed and their linear trends were estimated by applying linear regression analysis. The obtained results have indicated that the variations are within the range from –0.2 to 0.3 mm/year in X–component, from –0.6 to –0.3 mm/year in Y–component, from –0.2 to 0.2 mm/year in Z–component and from –0.2 to 0.6 mm/year for the baseline length. The estimated linear trends of baselines components variations fit substantially better to the respective ones derived from ITRF2008/ETRF2000 (R8) than to the ones from ITRF2005/ETRF2000 (R5).

PL

Możliwość interpretowania zjawisk geodynamicznych na podstawie analizy obserwacji GPS w dużej mierze zależy od jakości ziemskiego układu odniesienia. Celem niniejszej pracy jest zweryfikowanie prędkości stacji uzyskanych ze współczesnych rozwiązań ITRF/ETRF, a także ocena ewentualnych procesów geodynamicznych przy użyciu długiego szeregu czasowego obserwacji na stacjach permanentnych GNSS położonych w rejonie strefy Teisseyre’a-Tornquista. Składowe czterech wektorów obliczono przy użyciu programu Bernese v.5.0 z obserwacji GPS z lat 2004–2012. Poddano analizie zmiany czasowe składowych tych wektorów oraz ich długości; przy wykorzystaniu analizy regresji wyznaczono trendy liniowe tych zmian. Rezultaty analiz wskazują na zmiany w przedziałach -0.2 do 0.3 mm/rok w składowej X, -0.6 do -0.3 mm/ rok w składowej Y, -0.2 to 0.2 mm/ rok w składowej Z oraz -0.2 do 0.6 mm/ rok w długości wektora. Wyznaczone trendy liniowe zmian składowych wektorów wykazują znacząco lepszą zgodność z odpowiednimi zmianami otrzymanymi z rozwiązań w układach ITRF2008/ETRF2000 (R8) niż ze zmianami z rozwiązań w układach ITRF2005/ETRF2000 (R5).

13

Evaluation of the effect of uncertainty of height data on the accuracy of terrain corrections

Szelachowska M., Krynski J.

Geodesy and Cartography

|

2009

|

Vol. 58, no 2

71-88

EN

The accuracy of computed terrain corrections might be an important issue when modelling precise gravimetric geoid, especially for evaluating the quality of geoid model developed. It depends on the accuracy of heights and positions of gravity points used and on the quality of digital terrain model applied. The work presents the attempts towards the estimation of the effect of uncertainty in height and position of gravity points as well as uncertainty of digital terrain model on the accuracy of computed terrain corrections. Analytical formulae for the respective error propagation were developed and they were supported, when needed, by numerical evaluations. Propagation of height data errors on calculated terrain corrections was independently conducted purely numerically. Numerical calculations were performed with the use of data from gravity database for Poland and digital terrain models DTED2 and SRTM3. The results obtained using analytical estimation are compatible with the respective ones obtained using pure numerical estimation. The terrain correction error resulting from the errors in input data generally does not exceed 1 mGal for Poland. The estimated accuracy of terrain corrections computed using height data available for Poland is sufficient for modelling gravimetric geoid with a centimetre accuracy.

PL

Dokładność obliczanych poprawek terenowych jest istotną kwestią w procesie modelowania precyzyjnej geoidy grawimetrycznej, zwłaszcza przy ocenie jakości wyznaczanego modelu geoidy. Dokładność poprawek terenowych zależy od dokładności wysokości i położenia stacji grawimetrycznych wykorzystywanych do obliczeń oraz od jakości stosowanych numerycznych modeli terenu. W artykule przedstawiona jest próba oszacowania wpływu błędów wysokości i położenia stacji grawimetrycznych oraz błędów numerycznego modelu terenu na dokładność wyznaczanych poprawek terenowych. W celu oceny propagacji błędów zostały wyprowadzone wzory analityczne, wsparte z konieczności w kilku przypadkach obliczeniami numerycznymi. Została również przeprowadzona numeryczna ocena propagacji błędów danych wysokościowych na obliczane poprawki terenowe. Testy numeryczne wykonano przy wykorzystaniu danych z grawimetrycznej bazy danych dla Polski oraz numerycznych modeli terenu DTED2 oraz SRTM3. Wyniki otrzymane z oszacowań analitycznych i numerycznych są spójne. Błąd poprawki terenowej, wynikający z błędów danych wysokościowych dostępnych dla obszaru Polski, w większości przypadków nie przekracza 1 mGal. Dokładność poprawek terenowych w Polsce jest wystarczająca do modelowania geoidy z dokładnością centymetra.

14

The effect of topography and quality of a digital terrain model on the accuracy of terrain corrections for centimetre quasigeoid modelling

Grzyb M., Krynski J., Mank M.

Geodezja i Kartografia

|

2006

|

Vol. 55, no 1

23-46

EN

Modelling quasi geoid with centimetre accuracy requires taking into account irregularities of topography in the vicinity of a gravity station, i.e. the terrain correction to surveyed gravity. Accuracy of determination of the terrain correction affects quality of quasigeoid model determined. It depends on the resolution and accuracy of terrain data that usually is provided in the form of a digital terrain model DTM. Investigations were conducted with the use of the Digital Terrain Elevation Data DTED2 model developed for Poland according to the NATO-STANAG 3809 standard, as well as global models SRTM3 and SRTM30 (The Shuttle Radar Topography Mission). Also height data from the gravity database was considered. The prism method of determination of terrain corrections was applied in majority of numerical tests. Practical method for determining the optimum radius of the integration cap considering roughness of topography as well as required accuracy of terrain corrections was developed. The effect of vertical and horizontal uncertainty of a DTM as well as its resolution on the quality of the terrain corrections was investigated. The terrain corrections obtained using a prism method were also compared with the respective ones calculated using the FFT approach. The usefulness of the available topography data for precise terrain correction computation in Poland was discussed. The results of the investigations were used to determining the strategy of computation of the terrain corrections to point gravity data in the gravity database for Poland. The "2005" terrain correction set calculated for 1 078 046 gravity stations contributes to the increase of precision of gravimetric quasigeoid models developed for Poland.

PL

Przy wyznaczaniu centymetrowej quasigeoidy niezbędne jest uwzględnienie nieregularności topografii występujących wokół stacji grawimetrycznej, czyli wprowadzenie do pomierzonego przyspieszenia siły ciężkości poprawek terenowych. Dokładność obliczania poprawek terenowych ma wpływ na dokładność wyznaczanego modelu quasigeoidy. Zależy ona od dokładności i rozdzielczości danych wysokościowych oraz użytych do wyznaczania poprawek terenowych parametrów. W badaniach przeprowadzonych w ramach niniejszej pracy wykorzystano opracowany przez Zarząd Geografii Wojskowej, według standardu NATO-STANAG 3809, numeryczny model terenu DTED2 (Digital Terrain Elevation Data) dla obszaru Polski oraz modele SRTM3 (The Shuttle Radar Topography Mission) i SRTM30 dla obszaru Polski i obszarów przyległych. Porównano wyniki testowe obliczenia poprawki terenowej uzyskane przy użyciu metody prostopadłościanów i metody wykorzystującej trans formaty Pouriera. Poprawki terenowe obliczano metodą prostopadłościanów polegającą na sumowaniu wpływów nadwyżek lub niedoborów mas pochodzących od graniastosłupów o podstawach prostokątnych na składową pionową przyspieszenia siły ciężkości.. Opracowano praktyczną metodę wyznaczania wymiary obszaru, z jakiego topografia powinna być uwzględniana przy obliczaniu poprawki terenowej. Analizowano również wpływ błędów wysokości, a także błędów położenia punktów modelu na dokładność uzyskiwanych poprawek terenowych. Przedyskutowano użyteczność dostępnych danych dotyczących topografii terenu do obliczania precyzyjnych poprawek terenowych w Polsce. Uzyskane wyniki badań wykorzystano do określenia strategii obliczenia poprawek terenowych dla ponad miliona punktów grawimetrycznych zawartych w bazie danych grawimetrycznej dla Polski. Dzięki obliczonemu dla I 078 046 punktów grawimetrycznych zbiorowi poprawek terenowych możliwe będzie zwiększenie precyzji obliczanych dla obszaru Polski modeli quasigeoidy grawimetrycznej.

15

Study on choice of global geopotential model for quasigeoid determination in Poland

Krynski J., Lyszkowicz A.

Geodezja i Kartografia

|

2005

|

Vol. 54, no 1

17-36

EN

The choice of global geopotential model used in remove-restore technique for determination of regional quasigeoid from gravity data may affect the solution, in particular when the accuracy is supposed to reach a centimetre level. Global geopotential model plays also an important role in validating heigh anomalies at GPS/levelling sites that are used for the estimation of the external accuracy of quasigeoid models. Six different global geopotential models are described in the paper. Three kinds of numerical tests with use of terrestrial gravity data and GPS/levelling height anomalies were conducted. The first one concerned comparison of height anomalies at GPS/levelling sites in Poland with corresponding ones computed from various geopotential models. In the second on the terrestrial gravity anomalies in Poland and neighbouring countries were compared with corresponding gravity anomalies computed from global geopotential models. Finally the quasigeoid models obtained from gravity data with use of different global geopotential models were verified against corresponding height anomalies at GPS/levelling sites in Poland. Data quality was discussed and best fitting global geopotential model in Poland was specified.

PL

Wybór globalnego modelu geopotencjału użytego w procedurze remove-restore w procesie wyznaczania regionalnej quasigeoidy ma wpływ na rozwiązania, w szczególności, gdy oczekuje się dokładności centymetrowej. Globalny model geopotencjału odgrywa także istotną rolę w określaniu jakości anomalii wysokości wyznaczonych z pomiarów GPS na punktach o znanej wysokości normalnej, które używane są do określenia zewnętrznej dokładności modeli quasigeoidy. W pracy podano charakterystykę 6 globalnych modeli geopotencjału. Przeprowadzono trzy rodzaje testów numerycznych modeli geopotencjału, w których wykorzystano naziemne dane grawimetryczne oraz anomalie wysokości na punktach sieci POLREF i EUV52. Pierwszy test dotyczył porównania anomalii wysokości na punktach sieci POLREF i EUVN52 z odpowiadającymi anomaliami wysokości obliczonymi z różnych globalnych modeli geopotencjału. W ramach drugiego testu dokonano porównania anomalii grawimetrycznych z obszaru Polski i krajów sąsiednich z odpowiadającymi anomaliami grawimetrycznymi obliczonymi z globalnych modeli geopotencjału. Trzeci test obejmował porównanie modeli quasigeoidy obliczonych przy użyciu różnych globalnych modeli geopotencjału z anomaliami wysokości na punktach sieci POLREF i EUVN52. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano oceny jakości danych grawimetrycznych oraz anomalii wysokości na punktach sieci POLREF i EUVN52 oraz wskazano najlepiej pasujący do obszaru Polski globalny model geopotencjału.

16

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

Krynski J., Mank M., Grzyb M.

Geodezja i Kartografia

|

2005

|

Vol. 54, no 4

155-175

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.

17

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

Osada E., Krynski J., Owczarek M.

Geodezja i Kartografia

|

2005

|

Vol. 54, no 3

99-117

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.