Врахування регіональних тропосферних затримок при супутникових спостереженнях - Автореферат

Підвищення точності геодезичних вимірювань з метою визначення місцеположення обєктів та опорних геодезичних мереж при розвязанні задач геодезії та геодинаміки завжди були актуальними питаннями. Визначенням поправок в супутникові вимірювання за рахунок впливу як атмосфери в цілому, так і тропосфери, присвячено цілий ряд наукових робіт, авторами яких є відомі вчені. Для врахування впливу тропосфери на результати вимірювань розроблено цілий ряд математичних моделей за якими здійснюється опис параметрів тропосфери і виконуються розрахунки відповідних поправок (моделі Хопфілда, Саастамойнена, Блека тощо). Основним недоліком цих моделей є те, що вони базуються на глобальних моделях розподілу метеорологічних параметрів і не дозволяють враховувати регіональні особливості тропосфери в момент проведення спостережень та використовувати результати вимірювань з супутників для траєкторій поширення радіохвиль, які наближені до горизонтальних. Дослідження виконано згідно тематики науково-дослідних робіт Національного університету водного господарства та природокористування, кафедри землеустрою, геодезії та геоінформатики та галузевої науково-дослідної лабораторії геодинаміки та геоінформатики цього ж університету, зокрема - в рамках державної науково-технічної програми „Енергоефективні та ресурсозберігаючі технології генерування, перетворення та використання енергії” при роботах на геодинамічних полігонах в еколого-небезпечних районах (м.Кузнецовськ, АЕС) на основі Постанови Кабінету Міністрів України від 11.09.1995р за №728 та від 28.06.1997р за №669, при створенні спеціальної геодезичної мережі в районі Чорнобильської АЕС спільно з спеціалістами „Поліссягеодезкартографії”, при виконанні широкого кола робіт за госпдоговірними тематиками Національного університету водного господарства та природокористування, де автор приймав особисту участь.Приводяться основні положення, які виносяться на захист, дані про публікації та апробацію результатів досліджень. У першому розділі „Аналіз досліджень з моделювання тропосферної затримки” приведено огляд основних досліджень зі створення аналітичних моделей врахування тропосферних затримок. Розглядається окремо як гідростатична складова тропосферної затримки, так і волога. Також приведені функції відображення, які використовуються з метою врахування зенітної віддалі при визначенні величини тропосферної затримки. Результати аналізу вхідних параметрів, які використовуються в найбільш вживаних аналітичних моделях врахування тропосферних затримок при супутникових спостереженнях, приведено в табл.1.У виразах (4) та (5): , , , - інтегральні характеристики стану тропосфери, що залежать від її густини; - молярна маса сухого повітря; - висота шару над поверхнею; - універсальна газова стала; - абсолютна температура повітря; - парціальний тиск водяної пари. В програмному середовищі MATHCAD 2001 нами було створено алгоритм і програму та розраховані значення при значеннях зенітної віддалі 50, 300, 700, 850. Для перевірки достовірності розробленої моделі використовувались результати розрахунку тропосферної затримки, отримані в роботах інших вчених. В третьому розділі „Використання даних числових метеорологічних полів в якості вхідних параметрів моделі тропосферної затримки” проведено аналіз оперативних метеорологічних даних з числових метеорологічних полів, які є результатом обробки великих масивів статистичної інформації, а також постійних спостережень з використанням відповідних методик і обладнання. На основі результатів досліджень даних числових метеорологічних полів, найбільш повно описаними в роботах Т.Шулера із Військово-технічного університету Мюнхена, встановлено, що числові поля метеорологічних параметрів в силу своєї доступності для всіх територій, оперативності та актуальності можуть служити джерелом вхідних даних для моделей врахування тропосферної затримки.Проаналізовано існуючі аналітичні моделі врахування тропосферної затримки і виявлено, що параметри у більшості моделей, які є результатом обробки статистичних даних, дають зміщену оцінку для різних територій земної поверхні. Запропонована модель визначення регіональної тропосферної затримки, на відміну від інших аналітичних моделей, дозволяє розраховувати тропосферну затримку при довільних значеннях зенітної віддалі та з використанням метеорологічних параметрів для кожного сферичного шару. Проведене порівняння результатів моделювання тропосферної затримки, які виконані в роботі, з дослідженнями, виконаними іншими дослідниками, підтверджує можливості її практичного застосування на регіональному рівні.

Основний зміст роботи

1. Проаналізовано існуючі аналітичні моделі врахування тропосферної затримки і виявлено, що параметри у більшості моделей, які є результатом обробки статистичних даних, дають зміщену оцінку для різних територій земної поверхні.

2. Запропонована модель визначення регіональної тропосферної затримки, на відміну від інших аналітичних моделей, дозволяє розраховувати тропосферну затримку при довільних значеннях зенітної віддалі та з використанням метеорологічних параметрів для кожного сферичного шару. Створено алгоритм і програму розрахунку значень тропосферної затримки.

3. Проведене порівняння результатів моделювання тропосферної затримки, які виконані в роботі, з дослідженнями, виконаними іншими дослідниками, підтверджує можливості її практичного застосування на регіональному рівні.

4. В роботі запропоновано використовувати в якості вхідних метеорологічних параметрів розробленої моделі числові поля метеорологічних параметрів. Цифрова форма представлення і їх поширення через компютерні мережі дозволяє алгоритмізувати процедуру врахування метеорологічних параметрів за траєкторією поширення супутникового радіосигналу.

5. Розроблено методику і алгоритми, які дозволяють на основі опрацювання даних про орбіти супутників, супутникових спостережень на станціях та числових полів метеорологічних параметрів вводити поправки безпосередньо у виміри.

6. На основі розробленої методики та схеми проведення експериментальної перевірки виконано розрахунки з врахування тропосферної затримки на коротковекторних перманентних станціях та проведена оцінка точності отриманих результатів.

7. Розроблену модель та методику врахування регіональних тропосферних затримок необхідно впроваджувати при побудові державних геодезичних мереж країни.

1. Малярчук С.А., Черняга П.Г., Янчук Р.М. Вибір місць закладання пунктів GPS-спостережень на території проммайданчиків для розвитку мереж згущення // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - Львів: Ліга-прес, 2000. - С.196-200.

2. Бялик М.В., Черняга П.Г., Степанченко О.М., Тригуба О.С., Янчук Р.М. Локальна модель атмосфери для врахування затримок при GPS-вимірюваннях // Вісник Рівненського державного технічного університету. - Рівне, 2001. - Вип.1(8).- С.234-241.

3. Янчук Р.М. Визначення видовження траєкторії проходження радіосигналу при GPS-вимірюваннях внаслідок її викривлення в атмосфері // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - Львів, 2005. - С.101-106.

4. Янчук Р.М. Уведення поправок за тропосферну затримку у файли спостережень на GPS-станціях // Вісник геодезії та картографії. - К., 2006. - №1. - С.21-24.

5. Янчук Р.М. Застосування числових полів метеорологічних параметрів у задачах моделювання тропосферної затримки супутникового радіосигналу // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - Львів, 2007. - С.115-119.