Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A crossvalidation-based comparison of kriging and IDW in local GNSS/levelling quasigeoid modelling

Ligas Marcin, Lucki Blazej, Banasik Piotr

Reports on Geodesy and Geoinformatics

|

2022

|

Vol. 114

1--7

EN

This study compares two interpolation methods in the problem of a local GNSS/levelling (quasi) geoid modelling. It uses raw data, no global geopotential model is involved. The methods differ as to the complexity of modelling procedure and theoretical background, they are ordinary kriging/least-squares collocation with constant trend and inverse distance weighting (IDW). The comparison itself was done through leave-one-out and random (Monte Carlo) cross-validation. Ordinary kriging and IDW performance was tested with a local (using limited number of data) and global (using all available data) neighbourhoods using various planar covariance function models in case of kriging and various exponents (power parameter) in case of IDW. For the study area both methods assure an overall accuracy level, measured by mean absolute error, root mean square error and median absolute error, of less than 1 cm. Although the method of IDW is much simpler, a suitably selected parameters (also trend removal) may contribute to differences between methods that are virtually negligible (fraction of a millimetre).

2

Geodesy: General theory and methodology 2015–2018

Borkowski Andrzej, Kosek Wiesław, Ligas Marcin

Geodesy and Cartography

|

2019

|

Vol. 68, no. 1

145--162

EN

The summary of research activities concerning general theory and methodology performed in Poland in the period of 2015–2018 is presented as a national report for the 27th IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics) General Assembly. It contains the results of research on new or improved methods and variants of robust parameter estimation and their application, especially to control network analysis. Reliability analysis of the observation system and an integrated adjustment approach are also given. The identifiability (ID) index as a new measure for minimal detectable bias (MDB) in the observation system of a network, has been introduced. A new method of covariance function parameter estimation in the least squares collocation has been developed. The robustified version of the Shift-Msplit estimation, termed as Shift-M*split estimation, which enables estimation of parameter differences (robustly), without the need of prior estimation of the parameters, has been introduced. Results on the analysis of geodetic time series, particularly Earth orientation parameter time series, geocenter time series, permanent station coordinates and sea level variation time series are also provided in this review paper. The entire bibliography of related works is provided in the references.

3

Least squares collocation alternative to Helmert's transformation with Hausbrandt's post-transformation correction

Ligas M., Banasik P.

Reports on Geodesy and Geoinformatics

|

2014

|

Vol. 97

23--34

EN

The paper presents a least squares collocation - based alternative to Helmert’s transformation with Hausbrandt’s post-transformation correction. The least squares collocation is used as an exact predictor i.e. it honors the data, thus the problem of zero residuals on transformation control points is overcome and zero residuals are assured by the method applied. Despite the fact that the procedure is presented for Helmert’s transformation it may easily be copied to any other form of coordinate transformation. A numerical example is provided within the content of the paper.

4

GDQM-PL 13 - the new gravimetric quasigeoid model for Poland

Szelachowska M., Kryński J.

Geoinformation Issues

|

2014

|

Vol. 6, no. 1(6)

5--19

EN

The new gravimetric quasigeoid model GDQM-PL 13 for Poland was determined. The 1' x 1' mean Faye anomalies, deflections of the vertical for the terrority of Poland, gravity anomalies from the neighbouring countries and the EGM2008 were used as input data. The remove-compute-restore (RCR) method and the least squares collocation approach with the planar logarithmic covariance function of gravity anomalies were applied. Height anomalies computed from the GDQM-PL 13 have been compared with the corresponding ones obtained from GNSS/levelling control traverse. The new quasigeoid model was also compared with the gravimetric quasigeoid model GDQ08 developed in 2008 for the area of Poland, with the EGM2008, and with the most recent global geopotential model based on GOCE data. The results of the comparison were analysed and the accuracy of the GDQM-PL 13 has been assessed and discussed.

PL

Opracowano nowy model quasigeoidy grawimetrycznej dla Polski o kryptonimie GDQM-PL 13. Jako dane wyjściowe wykorzystano średnie anomalie Faye'a w siatce 1' x 1', odchylenia pionu z obszaru Polski, anomalie grawimetryczne z sąsiednich krajów oraz model EGM2008. Obliczenia wykonano metodą kolokacji najmniejszych kwadratów z wykorzystaniem strategii remove-compute-restore" (RCR). Anomalie wysokości obliczone z modelu GDQM-PL 13 porównano z odpowiadającymi im anomaliami wysokości otrzymanymi z danych satelitarno-niwelacyjnych na punktach sieci POLREF, EUVN i ASG-EUPOS oraz na stacjach kontrolnego trawersu satelitarno-niwelacyjnego. Nowy model quasigeoidy porównano również z modelem quasigeoidy GDQ08 opracowanym dla obszaru Polski w 2008 roku, z modelem EGM2008 oraz z najnowszymi globalnymi modelami geopotencjału opracowanymi z wykorzystaniem danych z misji GOCE. Wyniki porównania poddano gruntownej analizie, a następnie oszacowano dokładność modelu GDQM-PL 13.

5

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.

6

Estimation of covariance parameters for GNSS/leveling geoid data by Leave-One-Out validation

Jarmołowski W.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2013

|

nr 16(4)

291--307

EN

The article describes the estimation of covariance parameters in Least Squares Collocation (LSC) by Leave-One-Out (LOO) validation, which is often considered as a kind of cross validation (CV). Two examples of GNSS/leveling (GNSS/lev) geoid data, characterized by different area extent and resolution are applied in the numerical test. A special attention is focused on the noise, which is not correlated in this case. The noise variance is set to be homogeneous for all points. Two parameters in three covariance models are analyzed via LOO, together with a priori noise standard deviation, which is a third parameter. The LOO validation finds individual parameters for different applied functions i.e. different correlation lengths and a priori noise standard deviations. Diverse standard deviations of a priori noise found for individual datasets illustrate a relevance of applying LOO in LSC. Two examples of data representing different spatial resolutions require individual noise covariance matrices to obtain optimal LSC results in terms of RMS in LOO validation. The computation of appropriate a priori noise variance is however difficult via typical covariance function fitting, especially in the case of sparse GNSS/leveling geoid data. Therefore LOO validation may be helpful in describing how the a priori noise parameter may affect LSC result and a posteriori error.

7

A priori noise and regularization in least squares collocation of gravity anomalies

Jarmołowski W.

Geodesy and Cartography

|

2013

|

Vol. 62, no. 2

199--216

EN

The paper describes the estimation of covariance parameters in least squares collocation (LSC) by the cross-validation (CV) technique called leave-one-out (LOO). Two parameters of Gauss-Markov third order model (GM3) are estimated together with a priori noise standard deviation, which contributes significantly to the covariance matrix composed of the signal and noise. Numerical tests are performed using large set of Bouguer gravity anomalies located in the central part of the U.S. Around 103 000 gravity stations are available in the selected area. This dataset, together with regular grids generated from EGM2008 geopotential model, give an opportunity to work with various spatial resolutions of the data and heterogeneous variances of the signal and noise. This plays a crucial role in the numerical investigations, because the spatial resolution of the gravity data determines the number of gravity details that we may observe and model. This establishes a relation between the spatial resolution of the data and the resolution of the gravity field model. This relation is inspected in the article and compared to the regularization problem occurring frequently in data modeling.

PL

Artykuł opisuje estymację parametrów kowariancji w kolokacji najmniejszych kwadratów (LSC) przy pomocy techniki kroswalidacji nazywanej leave-one-out (LOO). Wyznaczane są dwa parametry modelu Gaussa-Markova trzeciego rzędu (GM3) wraz z odchyleniem standardowym szumu a priori, które ma znaczny wpływ na macierz kowariancji złożoną z sygnału i szumu. Testy numeryczne przeprowadzono na dużym zbiorze anomalii grawimetrycznych Bouguera z obszaru centralnej części USA. Obszar ten mieści około 103000 pomiarów grawimetrycznych. Dane te wraz z regularnymi siatkami wygenerowanymi z modelu geopotencjalnego EGM2008 pozwalają na pracę z różną rozdzielczością przestrzenną i różnymi wariancjami sygnału i szumu. Odgrywa to kluczową rolę w badaniach numerycznych, ponieważ rozdzielczość przestrzenna danych grawimetrycznych wyznacza liczbę szczegółów pola siły ciężkości, które możemy obserwować i modelować. Oznacza to relację pomiędzy rozdzielczością przestrzenną danych i rozdzielczością modelu pola siły ciężkości. Związek ten jest w artykule analizowany i porównywany z problemem regularyzacji, występującym często w modelowaniu danych przestrzennych.

8

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.

9

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.

10

Least-squares collocation with integer parameters

Teunissen P. J. G.

Artificial Satellites : Journal of Planetary Geodesy

|

2006

|

Vol. 41, No. 2

59--66

EN

The prediction of spatially and/or temporal varying variates based on observations of these variates at some locations in space and/or instances in time, is an important topic in the various spatial and Earth sciences disciplines. This topic has been extensively studied, albeit under different names. In Geodesy it is generally referred to as least-squares collocation. The underlying model used is often of the trend-signal-noise type. This model is quite general and it encompasses many of the conceivable measurements. However, the methods of prediction based on these models have only been developed for the case the trend parameters are real-valued. In the present contribution we generalize the theory of least-squares collocation by permitting some or all of the trend parameters to be integer valued. We derive the solution of integer-based least-squares collocation and show how it compares to the solution of standard least-squares collocation.