Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Refined astrogravimetric geoid in Poland – Part II

Łyszkowicz A.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2010

|

Vol. 4, no. 2

63-73

EN

Deflections of the vertical were traditionally used for modelling geoid on local and regional scale. First astrogeodetic geoid model for Poland was developed in 1961 while the last was calculated in 2005 in the framework of the project on precise geoid modelling. That model was developed using the improved deflections of the vertical, both astronomic and gravimetric. There are several effects, that were not fully considered, and problems that were not completely solved. They concern quality of archival astrogravimetric data, problem of weighting, the effects of plumb line curvature and elimination of outlying observations. In addition, all those geoid models were determined with the use of simplified astronomical levelling approach. The aim of this study was to improve the astrogravimetric geoid model in Poland by improving the procedure of astrogravimetric geoid modelling and by using improved data. In the part I of this paper (“Geomatics and Environmental Engineering”, Vol. 4, No. 1) theoretical background of astronomic levelling and least squares collocation methods are given. Then the accuracy of the components of the deflections of the vertical was estimated and the weights of astrogeodetic and astrogravimetric deflections of the vertical were determined. After that in the part II the astrogeodetic and astrogravimetric geoid models were determined from improved deflections of the vertical with the use of astronomical levelling. Other astrogeodetic and astrogravimetric geoid models were determined by least squares collocation with additional use of gravity anomalies. All four computed models were compared with the GPS/levelling geoid of the satellite POLREF network. The results obtained indicate that both astrogeodetic and astrogravimetric geoid models determined from the same input data using least squares collocation approach is by factor 5 to 7 more accurate than the ones obtained using classical astronomical levelling.

PL

Tradycyjnie odchylenia pionu są wykorzystywane do wyznaczenia przebiegu geoidy w skali lokalnej lub regionalnej. Pierwszy astrogeodezyjny model geoidy dla obszaru Polski został opracowany w 1961 roku, a ostatni model geoidy opracowano w 2005 roku w ramach grantu zamawianego dotyczącego wyznaczenia precyzyjnego modelu geoidy. Ostatni model geoidy został opracowany na podstawie poprawionych o błędy systematyczne astrogeodezyjnych i astrograwimetrycznych odchyleń pionu. Istnieje szereg czynników, które do końca nie zostały uwzględnione, oraz szereg problemów, których nie wzięto pod uwagę przy opracowywaniu kolejnych modeli geoidy. Problemy te dotyczą jakości danych archiwalnych, zagadnienia wagowania obserwacji, redukcji odchyleń pionu na geoidę, eliminacji obserwacji odstających. Ponadto, wszystkie te modele geoidy były opracowane z użyciem uproszczonej metody, jaką jest metoda niwelacji astronomicznej. Celem niniejszej pracy było opracowanie ulepszonego astrograwimetrycznego modelu geoidy dla obszaru Polski dzięki użyciu udoskonalonych danych i lepszego algorytmu obliczeniowego. W części I publikacji („Geomatics and Environmental Engineering”, t. 4, z. 1) przedstawiono, w dużym skrócie, podstawy teoretyczne niwelacji astronomicznej i kolokacji najmniejszych kwadratów. Następnie oszacowano dokładność składowych odchyleń pionu i określono sposób wagowania obserwacji. W części II opracowano metodą niwelacji astronomicznej dwa modele geoidy: jeden model z poprawionych astrogeodezyjnych danych, a drugi z astrograwimetrycznych danych. Kolejne dwa modele geoidy opracowano metodą kolokacji najmniejszych kwadratów: jeden model z danych astrogeodezyjnych, a drugi z astrogeodezyjnych odchyleń pionu i anomalii grawimetrycznych. Modele te zostały porównane z odstępami geoidy na punktach satelitarnej sieci POLREF. Wyniki porównania wskazują, że modele geoidy opracowane metodą kolokacji są od 5 do 7 razy lepsze niż modele opracowane klasyczną metodą niwelacji astronomicznej.

2

Refined astrogravimetric geoid in Poland – Part I

Łyszkowicz A.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2010

|

Vol. 4, no. 1

57-67

EN

Deflections of the vertical were traditionally used for modelling geoid on local and regional scale. First astrogeodetic geoid model for Poland was developed in 1961 while the last was calculated in 2005 in the framework of the project on precise geoid modelling. That model was developed using the improved deflections of the vertical, both astronomic and gravimetric. There are several effects, that were not fully considered, and problems that were not completely solved. They concern quality of archival astrogravimetric data, problem of weighting, the effects of plumb line curvature and elimination of outlying observations. In addition, all those geoid models were determined with the use of simplified astronomical levelling approach. The aim of this study was to improve the astrogravimetric geoid model in Poland by improving the procedure of astrogravimetric geoid modelling and by using improved data. In the part I of this paper theoretical background of astronomic levelling and least squares collocation methods are given. Then the accuracy of the components of the deflections of the vertical was estimated and the weights of astrogeodetic and astrogravimetric deflections of the vertical were determined. After that in the part II (“Geomatics and Environmental Engineering”, Vol. 4, No. 2, in print) the astrogeodetic and astrogravimetric geoid models were determined from improved deflections of the vertical with the use of astronomical levelling. Other astrogeodetic and astrogravimetric geoid models were determined by least squares collocation with additional use of gravity anomalies. All models were compared with the GPS/levelling geoid of the satellite POLREF network. The results obtained indicate that both astrogeodetic and astrogravimetric geoid models determined from the same input data using least squares collocation approach is by factor 5 to 7 more accurate than the ones obtained using classical astronomical levelling.

PL

Tradycyjnie odchylenia pionu są wykorzystywane do wyznaczenia przebiegu geoidy w skali lokalnej lub regionalnej. Pierwszy astrogeodezyjny model geoidy dla obszaru Polski został opracowany w 1961 roku, a ostatni model geoidy opracowano w 2005 roku w ramach grantu zamawianego dotyczącego wyznaczenia precyzyjnego modelu geoidy. Ostatni modelu geoidy został opracowany na podstawie poprawionych o błędy systematyczne astrogeodezyjnych i astrograwimetrycznych odchyleń pionu. Istnieje szereg czynników, które do końca nie zostały uwzględnione, oraz szereg problemów, których nie wzięto pod uwagę przy opracowywaniu kolejnych modeli geoidy. Problemy te dotyczą jakości danych archiwalnych, zagadnienia wagowania obserwacji, redukcji odchyleń pionu na geoidę, eliminacji obserwacji odstających. Ponadto, wszystkie te modele geoidy były opracowane z użyciem uproszczonej metody, jaką jest metoda niwelacji astronomicznej. Celem niniejszej pracy było opracowanie ulepszonego astrograwimetrycznego modelu geoidy dla obszaru Polski dzięki użyciu udoskonalonych danych i lepszego algorytmu obliczeniowego. W części I publikacji przedstawiono, w dużym skrócie, podstawy teoretyczne niwelacji astronomicznej i kolokacji najmniejszych kwadratów. Następnie oszacowano dokładność składowych odchyleń pionu i określono sposób wagowania obserwacji. W części II („Geomatics and Environmental Engineering”, t. 4, z. 2, w druku) opracowano metodą niwelacji astronomicznej dwa modele geoidy, a mianowicie jeden model z poprawionych astrogeodezyjnych danych, a drugi model z astrograwimetrycznych danych. Kolejne dwa modele geoidy opracowano metodą kolokacji najmniejszych kwadratów: jeden model z danych astrogeodezyjnych, a drugi z astrogeodezyjnych odchyleń pionu i anomalii grawimetrycznych. Modele te zostały porównane z odstępami geoidy na punktach satelitarnej sieci POLREF. Wyniki porównania wskazują, że modele geoidy opracowane metodą kolokacji są od 5 do 7 razy lepsze niż modele opracowane klasyczną metodą niwelacji astronomicznej.

3

Implementacja długo-, średnio- i krótkofalowych składowych sygnałów funkcjonałów potencjału zakłócającego w procesie modelowania geoidy

Kloch G., Kryński J.

Prace Instytutu Geodezji i Kartografii

|

2008

|

T. 54, z. 112

5-25

PL

Metoda remove-compute-restore znalazła powszechne zastosowanie do regionalnego modelowania grawimetrycznej geoidy. W metodzie tej, która umożliwia tworzenie dokładnych modeli geoidy przy użyciu danych grawimetrycznych praktycznie wyłącznie z rejonu objętego modelowaniem, wykorzystuje się podział funkcjonałów potencjału zakłócającego na składowe reprezentujące różne grupy spektralne. Do wyznaczenia tych składowych korzysta się z globalnego modelu geopotencjału, anomalii grawimetrycznych oraz danych o topografii terenu. Istotną rolę w modelowaniu geoidy, w szczególności przy użyciu metody remove-compute-restore, odgrywa rodzaj redukcji wprowadzonych do obserwacji grawimetrycznych, a co za tym idzie rodzaj anomalii grawimetrycznych. W pracy podano szczegółowy algorytm klasycznej metody wyznaczania geoidy grawimetrycznej, a następnie dokładnie omówiono anomalie grawimetryczne: wolno powietrzną, Faye'a i Helmerta, które najczęściej znajdują zastosowanie w modelowaniu geoidy. Opis metody remove-computerestore modelowania grawimetrycznej geoidy rozdzielono na trzy podrozdziały poświęcone odrębnym składowym spektralnym funkcjonałów potencjału zakłócającego: składowej długofalowej, składowej średniofalowej i składowej krótkofalowej. Zwrócono uwagę na zależność sposobu obliczania składowych średnio- i krótkofalowej od rodzaju anomalii grawimetrycznej. W szczególności omówiono zagadnienie obliczania efektu pośredniego w wyznaczanej wartości odstępu geoidy od elipsoidy. Przeprowadzone testy numeryczne wykazały potrzebę stosowania wzoru ścisłego do wyznaczania efektu pośredniego jedynie w górskich rejonach Polski.

EN

Remove-compute-restore method is commonly used for regional modelling of gravimetric geoid. In this method, which allows to develop precise geoid models using gravity data practically only from the modelled area, functionals of the disturbing potential are expressed in terms of components, which represent different spectral groups. Global geopotential model, gravity anomalies and topographic data are used to determine these components. An important role in modelling geoid, especially with the use of remove-compute-restore technique, plays the type of gravity reductions, and hence the type of gravity anomalies. In the paper a detailed algorithm of classical technique of modelling geoid is shown, and then free-air, Faye and Helmert gravity anomalies, which are most often used for modelling geoid, are discussed. The description of remove-compute-restore method of geoid modelIing is presented in three subsections, where separate spectral components of functionals of the disturbing potential: long, medium and short wave components are discussed. The authors paid attention to the dependence of the method of calculation of medium and short wave components on the type of gravity anomalies used. In particular, the problem of the determination of indirect effect in geoid undulation was discussed. Numerical tests showed the need of using the exact formula for calculating the indirect effect only in mountainous areas of Poland.

4

Ocena jakości poprawek terenowych "1992" oraz analiza ich przydatności do obliczenia poprawek terenowych na obszarze Polski spełniających wymagania centymetrowej geoidy

Kloch G., Kryński J.

Prace Instytutu Geodezji i Kartografii

|

2007

|

T. 53, z. 111

64-89

PL

Poprawki terenowe "1992" były obliczone dla 27% stacji grawimetrycznych na terenie Polski przy wykorzystaniu pomiarów nachylenia terenu w bezpośrednim otoczeniu punktów grawimetrycznych (strefa wewnętrzna) oraz map topograficznych (strefa pośrednia i zewnętrzna) wewnątrz promienia 22.5 km wokół punktu grawimetrycznego. Niestety, nie zachowało się wiele materiału archiwalnego. Z nielicznymi wyjątkami zachowały się jedynie sumaryczne wartości poprawek terenowych na punktach grawimetrycznych, tj. suma składowych z trzech stref obliczeniowych. Ze względu na niską rozdzielczość danych wysokościowych użytych do obliczeń poprawek terenowych "1992", ograniczenie promienia obliczania poprawek terenowych do 22.5 km wokół punktu grawimetrycznego oraz używanie różnych algorytmów i zapewne różnych standardów jakość poprawek terenowych "1992" odbiega od wymagań stawianych przy modelowaniu geoidy o centymetrowej dokładności. Autorzy niniejszej pracy podjęli próbę odpowiedzi na pytanie, czy wykorzystanie poprawek terenowych "1992" w całości lub w formie odtworzonych ich składowych wewnętrznych może podnieść jakość obliczanych na nowo poprawek terenowych na obszarze Polski spełniających wymagania dokładnościowe modelowania centymetrowej geoidy. W badaniach polegających na analizie wyników testów numerycznych wykorzystano udostępnione przez Przedsiębiorstwo Badań Geofizycznych materiały archiwalne zawierające składowe poprawek terenowych z poszczególnych stref obliczeniowych dla 3327 punktów obiektu Babia Góra ze zdjęcia grawimetrycznego dla tematu Karpaty Zachodnie 1975. W pierwszej kolejności przeprowadzono badania mające na celu ustalenie relacji między poprawkami terenowymi "1992" i poprawkami terenowymi z materiałów archiwalnych PBG. Następnie analizowano możliwość obliczenia składowej poprawki terenowej w strefie wewnętrznej przy użyciu modelu terenu DTED2 o rozdzielczości 1" x 1" oraz możliwość odtworzenia składowej poprawki terenowej w strefie wewnętrznej jako różnicy między wartością poprawki terenowej z bazy danych grawimetrycznych i sumą odtworzonych wartości składowych poprawki terenowej w strefach zewnętrznej i pośredniej. Dokonano oceny wpływu rodzaju wysokości stacji grawimetrycznej (wysokość z niwelacji lub z mapy topograficznej) na wielkość składowej poprawki terenowej w strefie pośredniej i zewnętrznej. Przebadano również wpływ rozdzielczości użytego modelu terenu na wielkość składowej poprawki terenowej w strefie pośredniej i zewnętrznej oraz wpływ rozdzielczości użytego modelu terenu na wielkość całkowitej poprawki terenowej w promieniu 22.5 km.

EN

Terrain corrections "1992" were calculated for 27% of gravity stations in Poland using terrain slopes data surveyed in the vicinity of each gravity point (inner zone) and data from topographic maps (middle and outer zone) within the radius of 22.5 km. Unfortunately very little archive records on the subject survived. With few exceptions only the final values of terrain corrections "1992", i.e. the total contributions of all three zones are available. Low resolution of height data used, limitation of the maximum radius of terrain correction computation to 22.5 km around gravity station, the use of different algorithms and probably different standards substantially affect the quality of terrain corrections "1992". As a result, the accuracy of terrain corrections "1992" is lower than the one required for modelIing geoid at centimetre level of accuracy. The authors of this paper made an attempt at investigating the usefulness of the terrain corrections "1992" (the total contribution of tree zones or the recovered contribution of the individual zones) for improving the quality of newly calculated terrain corrections, that will be used for modelling geoid with centimetre accuracy. Investigations based on analysis of the results of numerical tests conducted with use of the survived data records from PBG (Geophysical Exploration Company). The records contain the contributions of the inner, middle and outer zone to terrain corrections for 3327 gravity stations in Babia Gora area (gravity survey in Western Carpathians 1975). First, the relation between terrain corrections "1992" and terrain corrections from PBG records has been determined. Then, the possibility of computing precise terrain correction in the inner zone with the use of DTM of 1" x 1" resolution - called DTED2 was analysed, and the possibility to recover the contribution of the inner zone as a difference between terrain correction from data base "1992" and re covered contributions of middle and outer zones were investigated. The effects of height data type (Ievelled height or height obtained from the topographic map) as well as resolution of DTM used on terrain correction in the middle and outer zone as well as the effect of resolution of DTM on whole terrain correction within the radius of 22.5 km were investigated.