Уточнение глобальной модели геоида по данным GPS и нивелирования для территории Ферганской долины

DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-568-579

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Д.Ш. Фазилова

Астрономический институт имени Улугбека Академии наук Республики Узбекистан,
ул. Астрономическая, 33, 100052, Ташкент, Республика Узбекистан;

Национальный университет Республики Узбекистан,
ул. Университетская, 4, 1000174, Ташкент, Республика Узбекистан;

E-mail: dil_faz@yahoo.com

А.Н. Казаков

Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова,
ул. Университетская, 2, 100095, Ташкент, Республика Узбекистан;
E-mail: Azlik19@yandex.ru

И.М. Алимухамедов

Центр передовых технологий при Министерстве инновационного развития Республики Узбекистан,
Олмазарский район, ул. Талабалар шахарчаси, 3А, 100174, Ташкент, Республика Узбекистан;
E-mail: info@cht-tashkent.uz

Аннотация

В Республике Узбекистан в настоящее время используют Балтийскую нормальную систему высот, связанную с поверхностью квазигеоида. Внедрение инновационных технологий глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) позволили с высокой точностью определять геометрические высоты, отнесенные к модели Земли — эллипсоиду. Для комплексного представления пространственных данных и анализа информации о территории, природных ресурсах, техногенных объектах, их динамике в Национальной географической информационной системе (НГИС) прежде всего необходимо решить задачу уточнения опорной высотной координатной системы и обеспечения ее связи с глобальной высотной основой, а именно обеспечить согласование этих двух систем высот. Задача усложняется тем, что для территории страны нет информации о квазигеоиде, определенном современными методами, которые необходимы для перехода от геометрических эллипсоидальных высот, полученных с помощью GPS-измерений к нормальным высотам, используемым для решения широкого круга практических задач различных областей наук об окружающей среде. Альтернативным решением проблемы в последние годы стало использование глобальных геопотенциальных моделей Земли (ГГМ), вычисленных с помощью различных спутниковых миссий. В работе рассмотрены две высокостепенные ГГМ EGM2008 и GECO для создания системы нормальных высот территории Ферганской долины. Значения аномалий высот по ним достигают максимума для региона и имеют величину около −49 м. Метод построения параметрической модели (или корректирующей поверхности) с использованием нивелирных и GPS-измерений в «общих точках» был использован для их уточнения. Диапазон вносимых поправок составил от −0,28 м до 0,29 м. Причем модель GECO была улучшена значительно по сравнению с EGM2008 в низменной части исследуемой области, имеющей большие величины аномалий геоида. В качестве эталонной поверхности выбран эллипсоид Красовского и соответствующая ему Балтийская система высот для создания в будущем сетки преобразования высот между локальной и геоцентрической системами координат. Результаты комплексного статистического анализа позволили выявить, что ГГМ GECO дает более точное представление рельефа области и рекомендована для решения практических задач на территории Ферганской долины.

Ключ. слова

EGM2008, GECO, GPS, система отсчета высот

Список литературы

  1. Дмитренко А.П. Современные трансформации определения геоида. Кривой Рог: Минерал, 2012. 218 с.
  2. Непоклонов В.Б. Об использовании новых моделей гравитационного поля Земли в автоматизированных технологиях изысканий и проектирования. Автоматизированные технологии изысканий и проектирования, 2009. № 3. Электронный ресурс: http://www.credo-dialogue.com/journal.aspx (дата обращения: 05.02.2022).
  3. Устьянцев В.Н. Механизм формирования структуры системы Земли. О роли стационарных энергетических центров в сохранении динамического равновесия системы Земли. Геотектоника, 2011. Электронный ресурс: http://geo.web.ru (дата обращения: 07.02.2022).
  4. Фазилова Д.Ш., Эгамбердиев Ш.А., Магдиев Х.Н. Анализ глобальных гравитационных моделей Земли EIGEN-6C4 и EGM2008 по геодезическим данным применительно к Ферганской долине. Труды Института прикладной астрономии РАН. Санкт-Петербург, 2017. Вып. 42. С. 133–137.
  5. Altamimi Z., Rebischung P., Métivier L., Collilieux X. ITRF2014: A New Release of the International Terrestrial Reference Frame Modeling Nonlinear Station Motions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2016. V. 121. No. 8. P. 6109–6131. DOI: 10.1002/2016JB013098.
  6. Barthelmes F., Köhler W. International Centre for Global Earth Models (ICGEM), in: Drewes H., Kuglitsch F., Adám J. et al. The Geodesists Handbook, Journal of Geodesy, 2016. V. 90. No. 10. P. 907–1205. DOI: 10.5194/egusphere-egu2020-3511.
  7. Dong D., Herring T.A., King R.W. Estimating regional deformation from a combination of space and terrestrial geodetic data. Journal of Geodesy, 1998. V. 72. P. 200–214. DOI: 10.1007/s001900050161.
  8. Drinkwater M.R., Floberghagen R., Haagmans R., Muz D., Popescu A. GOCE: ESA’s first Earth Explorer Core mission. In Earth Gravity Field from Space—From Sensors to Earth Sciences. Space Sciences Series of ISSI. Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2003. V. 17. P. 419–432. DOI: 10.1023/A:1026104216284.
  9. Fazilova D., Magdiev H. Comparative study of interpolation methods in development of local geoid. International Journal of Geoinformatics, 2018. V. 14, No. 1. P. 29–33.
  10. Fazilova D., Magdiev H., Sichugova L. Vertical Accuracy Assessment of Open Access Digital Elevation Models Using GPS. International Journal of Geoinformatics, 2021. V. 17. No. 1. P. 19–26.
  11. Forsberg R., Madsen F. High precision geoid heights for GPS levelling. Proceedings of GPS’90/SPG’90, 1990. P. 1060–1074.
  12. Förste Ch., Bruinsma S.L., Abrikosov O., Lemoine J.-M., Marty J.Ch., Flechtner F., Balmino G., Barthelmes F., Biancale R. EIGEN-6C4 The latest combined global gravity field model including GOCE data up to degree and order 2190 of GFZ Potsdam and GRGS Toulouse. GFZ Data Services, 2014. DOI: 10.5880/ICGEM.2015.1.
  13. Fotopoulos G., Featherstone W.E., Sideris M.G. Fitting a gravimetric geoid model to the Australian Height Datum via GPS data. In: Tziavos I.N. Gravity and Geoid. Department of Surveying and Geodesy, Aristotle University of Thessaloniki, 2003. P. 173–178.
  14. Gilardoni M., Reguzzoni M., Sampietro D. GECO: a global gravity model by locally combining GOCE data and EGM2008. Studia Geophysica et Geodaetica, 2016. V. 60. P. 228–247. DOI: 10.1007/s11200-015-1114-4.
  15. Haagmans R., de Min E, van Gelderen M. Fast evaluation of convolution integrals on the sphere using 1D FFT, and a comparison with existing methods for Stokes’ integral. Manuscripta Geodaetica, 1993. V. 18. P. 227–241.
  16. Hofmann-Wellenhof B., Moritz H. Physical Geodesy. 2nd edition. Wien: Springer, 2006. 403 p. DOI: 10.1007/978-3-211-33545-1.
  17. Herring T.A., King R.W., Floyd M., McClusky S.C. Introduction to GAMIT/GLOBK. Release 10.7. Technical report. Massachusetts Institute of Technology, 2018. Web resource: http://geoweb.mit.edu/gg/Intro_GG.pdf (accessed 10.09.2020).
  18. IERS Conventions. IERS Technical Note 36. Gérard Petit and Brian Luzum (eds.). Frankfurt am Main: Verlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie, 2010. 179 p.
  19. Jäger R. State of the art and present developments of a general concept for GPS based height determination. Proceedings of Geodesy Surveying in the Future, The Importance of Heights, International Federation of Surveyors, Gävle, Sweden, 1999. March 15–17. P. 161–174.
  20. Mukherjee S., Joshi P., Mukherjee S., Ghosh A., Garg R., Mukhopadhyay A. Evaluation of vertical accuracy of opensource Digital Elevation Model (DEM). International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2013. V. 21. P. 205–217. DOI: 10.1016/j.jag.2012.09.004.
  21. Pavlis N.K, Holmes S.A, Kenyon S.C, Factor J.K. The development and evaluation of the Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008). Journal of Geophysical Research: Solid Earth (1978–2012), 2012. V. 117. B04406. DOI: 10.1029/2011JB008916.
  22. Shretha R., Nazir A., Dewitt B., Smith S. Surface Interpolation Techniques to Convert GPS Ellipsoid Heights to Elevations. Surveying and Land Information Systems, 1993. V. 53. No. 2. P. 133–144.
  23. Soycan M. Improving EGM2008 by GPS and leveling data at local scale. Boletim de Ciências Geodésicas, 2014. V. 20 No. 1. P. 3–18. DOI: 10.1590/s1982-21702014000100001.
  24. Tapley B.D., Bettadpur S., Watkins M., Reigber C. The gravity recovery and climate experiment: Mission overview and early results. Geophys. Res. Lett, 2004. V. 31. L09607.

Для цитирования: Фазилова Д.Ш., Казаков А.Н., Алимухамедов И.М. Уточнение глобальной модели геоида по данным GPS и нивелирования для территории Ферганской долины. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2022. Т. 28. Ч. 1. С. 568–579 DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-568-579

For citation: Fazilova D.Sh., Kazakov A.N., Alimukhamedov I.M. Improving global Geoid by GPS and leveling data over the Fergana valley territory. InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2022. V. 28. Part 1. P. 568–579. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-568-579 (in Russian)