Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Future of National Reference Frames – from static to kinematic?

Poutanen M., Häkli P.

Geodesy and Cartography

|

2018

|

Vol. 67, no. 1

117--129

EN

Technical development, new applications and requests for increased accuracy in georeferencing are setting new demands for accuracy and reliability of reference frames. Due to crustal deformations and local movements of benchmarks, a static reference network deteriorates with time, thus eventually requiring update of the whole system. Technically, renewal of a reference frame is straightforward and should be done whenever enough new data or updated information exist to get an improvement in accuracy. An example is the International Terrestrial Reference Frame, ITRF, which is renewed regularly. The situation is more complicated with national reference frames which may have been given a legal status, and parameters defined by the national legislation. Even without that, renewal and implementation of such a frame is a multi-million euro project taking years to complete. Crustal deformations and movements deteriorate static reference frames (defined by fixed/static coordinates of benchmarks) with time. Eventually, distortions in a static reference frame will become bigger than the uncertainties of GNSS measurements, thus deteriorating the obtainable accuracy of the measurement technique. Instead of a static reference frame, one can use semi-kinematic or kinematic approach where either the transformation from global to the national reference frame or the coordinates of reference frame benchmarks are time-dependent. In this paper we give a short overview of the topic, and discuss on technical issues and future aspects of the reference frames in the viewpoint of National Mapping and Cadastre Authorities (NMA) with an example on the national strategy in Finland.

2

Wpływ niepływowych efektów obciążeniowych na współrzędne punktów i realizację układu odniesienia w regionalnej sieci GPS

Liwosz T.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Geodezja

|

2017

|

z. 56

3--125

PL

Efekty obciążeniowe wywołane niepływowym naciskiem atmosfery, oceanów i wody kontynentalnej na powierzchnię Ziemi powodują jej deformację. Przemieszczenia punktów z powodu tych efektów zwykle nie są uwzględniane podczas opracowania obserwacji GPS (ang. Global Positioning System). Celem pracy było przeanalizowanie wpływu modelowania niepływowych efektów obciążeniowych podczas opracowania obserwacji GPS na współrzędne punktów oraz na realizację geodezyjnego układu odniesienia w regionalnej sieci GPS. Analizy przeprowadzono na podstawie rozwiązań GPS, które otrzymano w wyniku spójnego opracowania ciągłych obserwacji dobowych GPS dla okresu 10 lat zarejestrowanych na 51 stacjach położonych w Europie. W analizach wykorzystano modele obciążeniowe, tworzone i udostępniane przez trzy różne instytucje, które stosowano na poziomie obserwacji (metoda a priori). W wyniku modelowania efektu niepływowego obciążenia powierzchni Ziemi atmosferą otrzymano średnią poprawę powtarzalności dobowych szeregów czasowych składowej wysokościowej o 6.3%, oceanami o 0.9%, a wodą kontynentalną o 2.1%. Łączne modelowanie wszystkich efektów spowodowało poprawę powtarzalności składowej wysokościowej o 9.8% dla rozwiązań dobowych i o 13.1% dla rozwiązań tygodniowych. Najlepszą zgodność współrzędnych pomiędzy rozwiązaniami, w których dla danego efektu wykorzystano modele z różnych instytucji, stwierdzono dla rozwiązań z modelowanym efektem obciążeniowym z powodu atmosfery. Dla większości stacji różnice współrzędnych nie przekraczały 1 mm w żadnej ze składowych. Niemniej, dla kilku stacji położonych w rejonie wybrzeża Morza Północnego i Morza Bałtyckiego, stwierdzono rozbieżności w dobowych szeregach czasowych współrzędnej wysokościowej dochodzące do 6 mm. Modelowanie efektu z powodu obciążenia powierzchni Ziemi wodą kontynentalną usunęło sygnał roczny z szeregu czasowego współczynnika skali sieci regionalnej. Modelowanie efektów obciążeniowych nie wpłynęło na układ odniesienia realizowany na podstawie 10-letnich obserwacji. Modelowanie wszystkich efektów łącznie spowodowało zmniejszenie błędów prędkości punktów GPS, które dla wszystkich składowych wyniosło 7% i aż 23%, jeśli podczas wyznaczania prędkości wyznaczano dodatkowe wyrazy opisujące sygnały o okresie rocznym i półrocznym obecne we współrzędnych GPS. W analizowanych szeregach czasowych współrzędnych punktów, oprócz sygnałów o okresie rocznym i półrocznym, stwierdzono także sygnały o okresie roku drakonicznego GPS (351.4 dni) i jego harmoniczne. Modelowanie efektów obciążeniowych me wpłynęło znacząco na okresowości zawarte w szeregach czasowych współrzędnych i na amplitudy sygnałów rocznych i półrocznych. Modelowanie efektu z powodu obciążenia powierzchni Ziemi wodą kontynentalną pozwoliło lepiej zinterpretować szeregi czasowe współrzędnej wysokościowej, w których dla kilku stacji pojawił się zbyt duży (sztuczny) sygnał roczny wynikający z niewielkiego rozmiaru analizowanej sieci regionalnej (efekt sieci). Analiza szumowa szeregów czasowych współrzędnych GPS z modelowanym efektem obciążenia powierzchni Ziemi atmosferą wykazała zmniejszenie amplitud szumu potęgowego oraz zwiększenie amplitud szumu białego i indeksów spektralnych (uwydatnienie większej korelacji czasowej). Z kolei modelowanie efektu z powodu wody kontynentalnej spowodowało zmniejszenie wartości indeksów spektralnych (zmniejszenie korelacji czasowej). Modele obciążeniowe zastosowano również jako poprawki do uzyskanych w wyniku opracowania obserwacji GPS współrzędnych (metoda a posteriori). Uzyskano bardzo dobrą zgodność powtarzalności współrzędnych z metodą a priori (różnice nieistotne statystycznie). Przy czym, w różnicach współrzędnych z modelowanym efektem z powodu wody kontynentalnej uzyskanymi w tych dwóch metodach zaobserwowano sygnał roczny o maksymalnej amplitudzie 0.2 mm.

EN

Non-tidal loading effects due to atmosphere, ocean, and continental water cause deformation of the Earth's surface. Global Positioning System (GPS) observations are usually not corrected for the displacements due to these effects. The aim of this work was to analyse the impact of the non-tidal loading effects modelling during G PS data processing on station coordinates and a reference frame realization in a regional GPS network. The analyses were performed on the basis of GPS solutions, which were obtained from homogeneous processing of daily GPS data collected during a period of 10 years at 51 permanent stations evenly distributed in Europe. The non-tidal loading models, created by three different institutions, were applied at the observation level (a priori approach). Modelling the non-tidal loading effect due to the atmosphere improved the mean repeatability of daily time series of the height component by 6.3%, due to oceans by 0.9%, and due to continental water by 2.1 %. Modelling all the non-tidal loading effects improved the mean repeatability of the height component by 9.8% in case of daily solutions, and by 13.1% in case of weekly solutions. The best consistency between solutions, in which models from different institutions were applied, was obtained for the non-tidal atmospheric effect. However, for a few sites located at the North Sea and Baltic Sea shores, the differences in daily time series for the height component reached 6 mm. Modelling of the non-tidal loading effects did not affect a reference frame realized by 10-year solutions. Modelling all the non-tidal effects improved the velocity errors in all components by 7%, and by 23% when in addition also annual and semiannual signals that are present in site coordinate time series were estimated during the velocity estimation. In coordinate time series, in addition to annual and semiannual signals, also the GPS draconitic signal (351.4 days) and its harmonics were found. Modelling the non-tidal effects did not significantly influence the periodicities present in the GPS coordinate time series or annual and semiannual amplitudes. Modelling the continental water loading effect improved the interpretation of time series for some stations for which, due to a small size of the regional network (network effect), too high (spurious) annual signals were observed. Noise analysis of the GPS coordinate time series showed that modelling the non-tidal atmospheric loading decreased the power law amplitudes, and increased the white noise amplitudes and spectral indices (time correlation increased). On the other hand, modelling the continental water loading decreased the spectral indices of the coordinate time series for the height component (time correlation decreased). The non-tidal loading effects were also applied a posteriori, i.e., as corrections to the estimated coordinates. The comparison of a posteriori and a priori methods showed very high consistency in the repeatability of station coordinates (differences were not significant). In the difference time series between solutions in which the continental water loading effect was modeled, an annual signal was found, with a maximum amplitude of 0.2 mm.

3

Verification of the Polish geodetic reference frame by means of a new solution based on permanent GNSS data from the years 2011-2014

Liwosz T., Ryczywolski M.

Reports on Geodesy and Geoinformatics

|

2016

|

Vol. 102

52--66

EN

The new solution for the Polish geodetic primary GNSS network was created to verify the currently used reference frame (PL-ETRF2000). The new solution is based on more GNSS data (more daily observation sessions included, a longer data timespan, GLONASS observations added) which were processed in a newer reference frame (IGb08) according to up-to-date methodology and using the latest version of Bernese GNSS Software. The new long-term solution (spanning 3.7 years) was aligned to the IGb08 reference frame using a minimum constraints approach. We categorized Polish reference stations into two categories according to their data length. We obtained good agreement of the new solution with the PL-ETRF2000: for most stations position differences did not exceed 5 mm in horizontal, and 10 mm in vertical components. However, for 30 stations we observed discontinuities in position time series, mostly due to GNSS equipment changes, which occured after the introduction of PL-ETRF2000. Position changes due to the discontinuities reached 9.1 mm in horizontal components, and 26.9 mm in vertical components. The new solution takes into account position discontinuities, and in addition also includes six new stations which were installed after the introduction of the PL-ETRF2000. Therefore, we propose to update the currently-used reference frame for the Polish geodetic primary network (PL-ETRF2000) with the new solution. The new solution was also accepted by the EUREF Technical Working Group as a class A solution (highest accuracy) according to EUREF standards.