Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка и исследование метода повышения точности геодезической координатной основы Социалистической Республики Вьетнам

ВАК РФ 25.00.32, Геодезия

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование метода повышения точности геодезической координатной основы Социалистической Республики Вьетнам"

На правах рукописи

БУЙ ЙЕН ТИНЬ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ КООРДИНАТНОЙ ОСНОВЫ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ВЬЕТНАМ

Специальность 25.00.32 - «Геодезия»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре астрономии и космической геодезии Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК)

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Крылов Виктор Иванович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Маркузе Юрий Исидорович, доктор технических наук, с.н.с. Кафтан Владимир Иванович.

Ведущая организация:

Институт Астрономии РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится «_»_2005 г. в_час. на заседании

диссертационного совета Д.212.143.03 в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 105064, Москва К-64, Гороховский пер., д. 4, МИИГАиК, ауд. 321.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИГАиК.

Автореферат разослан «_»_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ¡^ю «Климков Ю.М.

¿aoejJ TrTec

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

В настоящее время построение опорной геодезической сети перешло от традиционных на современные технологии с использованием методов и измерительных средств космической геодезии. Бурное развитие и широкое применение в высокоточных геодезических работах получила GPS-технология. Параллельно с этим резко возросли и современные требования к точности геодезических работ по построению опорных геодезических сетей. В последнее время абсолютная точность их построения уже выше сантиметра, а относительная точность определения взаимоположения пунктов от 10"7 до 10"8.

Однако, под воздействием геодинамических факторов и деформаций земной коры пункты опорной геодезической сети постоянно смещаются со скоростью до нескольких десятков мм в год. Следовательно, опорную геодезическую сеть необходимо систематически контролировать, обновлять и поддерживать на высоком уровне точности.

Координатной основой на территории Социалистической республики Вьетнам (СРВ) в настоящее время служит государственная геодезическая сеть (ITC) VN-2000, построенная спутниковыми технологиями. Фактически, геодезические работы по построению этой сети завершились в 1998 г.. Результаты последних геодинамических исследований доказывают, что геодезические пункты земной поверхности на территории Вьетнама могут смещаться со скоростью около 50 мм в год. Следовательно, спустя почти 7 лет с момента окончания измерительной работы до текущего момента пункты ГГС Вьетнама могут сместиться от 30 до 40 см. Это приводит к деформации геодезической сети и должно учитываться при проведении геодезических работ.

В связи с этим актуальными представляются исследования и научно-технические разработки, посвященные решению проблемы повышения точности ГТС Вьетнама.

Цель работы

Целью диссертационной работы является исследование вековых и периодических движений пунктов геодезических сетей и разработка методических рекомендаций по повышению точности и стабильности опорной системы координат.

Поставленная цель достигнута за счет решения следующих основных задач:

- выявление векового тренда и скрытых периодичностей в амплитудно-временных рядах станций сети IGS;

- обоснование и интерпретация физических причин вековых и периодических изменений координат пунктов;

- разработка и исследование кинематических моделей, которые описывают изменения координат пунктов земной поверхности.

Методы исследований

Теоретические методы: метод наименьших квадратов, спектральный анализ, теория приливов.

Экспериментальные методы: анализ реальных данных изменений координат станций сети IGS, математическое моделирование и интерполирование.

Научная новизна

Новыми научными результатами можно считать следующие.

1. Разработан математический аппарат для исследования амплитудно-временных рядов изменений координат пунктов земной поверхности.

2. Выявлены гармоники с годовым, полугодовым и двухнедельным периодами изменений координат станций сети IGS.

3. Получены оценки остаточного влияния приливов и сезонных факторов на изменения координат пунктов в масштабе всей земной поверхности.

4. Разработана кинематическая модель и обоснована возможность ее использования для введения поправок в координаты пунктов как сети IGS, так и ГГС Вьетнама.

Практическая ценность работы

1. На моделях и реальных данных проведено исследование итерационного метода спектрального анализа.

2. Получены рабочие формулы для введения поправок в координаты пунктов опорных геодезических сетей.

3. Получены оценки влияния геодинамических факторов на координаты пунктов, расположенных на территории Индокитайского полуострова.

Положения, выносимые на защиту

1. Итерационный метод спектрального анализа, разработанный на основе способа наименьших квадратов в сочетании со сканированием частот.

2. Результаты спектрального анализа временных рядов 236 ГС8-станций.

3. Численные оценки остаточного влияния приливов и сезонных факторов на изменения координат пунктов в масштабе всей земной поверхности.

4. Кинематические модели для аппроксимации и прогнозирования смещения станций глобальной опорной геодезической сети (ГСв) и опорной геодезической сети Вьетнама (УЫ-2000).

Публикации и апробация работы

По теме диссертации опубликованы 4 научные статьи. Результаты работы доложены на 58-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК (Москва, 3-4 апреля 2003 г.), 59-й юбилейной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК (Москва, 8-9 апреля 2004 г.), Международной научно-технической конференции, посвященной 225-летию МИИГАиК (Москва, 2004 г.), 60-й юбилейной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК (Москва, 6-7 апреля 2005 г.).

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Материал диссертации изложен на 181 страницах, включает 57 рисунков и 43 таблицы. Список литературы содержит 112 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована проблема, обоснована ее актуальность, поставлена цель, определены задачи диссертационной работы и коротко изложено основное содержание каждой главы диссертации.

Первая глава «Необходимость выявления и учета влияния геодинамических факторов» посвящена обзору литературы. На основании обзора литературных источников можно заключить:

1. Современные требования к точности геодезических работ по построению ГТС очень высокие. Абсолютные значения точности уже менее одного сантиметра, а относительные точности определения взаимоположения пунктов - от 10'7 до 10"*. В то же время, смещение земной поверхности под влиянием геодинамических факторов составляет от сантиметра до нескольких сантиметров в год. Это делает задачу исследования по выявлению и учету влияния геодинамических явлений весьма актуальной и необходимой.

2. Во многих геодинамических исследованиях, проводимых в последнее время, были зарегистрированы остаточные влияния земных приливов, особенно на станциях прибрежных территорий. Их амплитуды могут достигать нескольких сантиметров. Это свидетельствует о неадекватности используемой приливной модели. Кроме этого, годовые волны также обнаружены при выполнении исследований. Их амплитуды варьируются от 5 мм до 15 мм. Исследователи пытались интерпретировать это как результаты сезонного влияния и их моделировать. Но остается много факторов сезонного характера, которые еще не моделированы. Параллельно с этими факторами геотектонические факторы, в частности, движение литосферных плит, также заслуживают большого внимания. Публикуемые IGS координаты показывают, что этот факт не учитывается в процессе обработки результатов GPS-измерений. Естественно, возникает необходимость учета его влияния.

3. Абсолютные координаты IGS-станций определяются в системе координат ITRF-2000 с очень высокой точностью - 3 мм для горизонтальной и 6 мм для вертикальной составляющей. Координаты каждой станции

публикуются и ежедневно обновляются в двух видах: в виде геоцентрических прямоугольных координат (х, у, z) в одном файле и в виде топоцентрических координат (п, е, и) - в другом файле. Высокая точность определения координат IGS-станций, а также высокая частота их обновления позволяют наблюдать и фиксировать практически все закономерности изменений координат пунктов. Следовательно, можно использовать координаты станций IGS для выявления факторов, непосредственно деформирующих земную поверхность и тем самым изменяющих координаты находящихся на ней опорных геодезических станций.

Однако, непосредственно использовать файлы координат, публикуемые службой IGS, для цели исследования неудобно. Поэтому автором диссертации на языке программирования Си разработана программа «TRANS», которая может автоматически выбирать по заложенному списку кодов станций нужный файл, его обрабатывать и преобразовывать в удобные для исследования три независимых файла (три временных ряда). В результате для каждой станции получаются 6 файлов — 6 временных рядов.

Во второй главе «Разработка и исследование итерационного метода спектрального анализа» описана теория и приведены результаты исследований предложенного автором метода преобразования амплитудно-временных рядов в амплитудно-частотные ряды. Теоретическое обоснование итерационного метода спектрального анализа заключается в следующем.

Пусть У\,У2>Уу—'Уп ' измеренные значения некоторой величины,

полученные в соответствующие моменты времени /р^»^»—> tn ■

В качестве аналитической функции, аппроксимирующей этот временной

ряд, используем следующее выражение

т _

y=at+b+£ (Ak -cos(сок t)+Bk -sm((Ok t) + yp• (1)

Задача заключается в вычислении коэффициентов a, b, Ah Вк, у^ для т

гармоник, содержащихся в правой части функции (1), и в нахождении частот cot этих гармоник.

g

Решение этой задачи будем выполнять в два этапа. На первом этапе вычислим приближённые значения искомых неизвестных, а на втором этапе осуществим их уточнение. Вначале найдём приближённые коэффициенты векового тренда из усечённой функции (1), представив её в виде уравнений поправок:

ai^b-y^v^ (2)

где V, - поправки в измеренные значения у,. Коэффициенты а, Ъ вычисляются по методу наименьших квадратов под условием [V1] = min.

После нахождения приближённых коэффициентов а и Ъ функцию (1) представим теперь в виде: т

£ЛЛк cos(в>к li)+Bk sin(ö,/t 'V + yP+lrvr (3)

где l-=(aJ-+b-y-). Остаётся ещё вычислить коэффициенты гармоник Ah Вь у^ и соответствующие им частоты сок. Предварительные параметры каждой

гармоники, начиная с первой, можно вычислять последовательно, каждый раз оставив в выражении (3) только одну очередную гармонику. Тогда уравнения поправок для этой гармоники будут иметь вид:

(А ■ cos(<ü tj)+B-sin (со+ у°)+1=V-. (4)

Однако, решение нелинейных уравнений (4) усложняется тем обстоятельством, что частота находится в тригонометрических выражениях. Возможности современной вычислительной техники позволяют преодолеть это затруднение путём сканирования частоты в заданных пределах. Такой подход позволяет для каждого значения фиксированной частоты сок вычислить коэффициенты гармоники Аь под условием [v2J = min.

Из полученного множества наборов чисел а, А, В и искомым решением будет то, при котором функция

S = Z[(A{a)cos{w-ti)+B(io)-sm(a)-ti)+y0)-lif (5)

/'= 1

принимает наименьшее значение. Опыт работы по вычислению приближённых значений искомых параметров функции (1) показал, что сканирование частот достаточно производить лишь один раз, при этом критерием выбора решений служат локальные минимумы функции 5. т-ая выявляемая гармоника будет та, значение 5 которой самое наименьшее среди остальных (кроме значений у т-1 уже выявленных гармоник). Таким образом, в результате первого этапа мы имеем предварительные значения коэффициентов линейной компоненты а и Ь, значения коэффициентов Л*, Вь у^ гармоник и соответствующие им частоты

со^. Численные эксперименты по реальным данным показали, что значения

ординат оси симметрии колебаний во всех случаях ничтожны. Ими можно

пренебречь при реализации метода.

На втором этапе придётся лишь уточнить предварительные значения этих параметров из решения линеаризованной системы уравнений поправок

/я _ Л

Л.Аа+АЬ+ £ (cos(w?J;)■AA,+s\n{<я?J;)■AB,) + » £_| к * к к ' к

+ 1 (В°к • • СО-А° -I; ■ *т(е>°^))■ Аа>к + (6)

+Ь° +Д(Л« соз^.) +В°к -ъНсору-у. = V..

Тем самым, найдём уточнённые значения параметров функции (I): а=а" + Аа Ь=Ь" + АЬ А, = А°к + ААк. В,=В° + АВ„ щ=а% + Аык Результаты сравнения итерационного метода спектрального анализа по модельным и реальным данным с методом Фурье-преобразований позволяют сделать следующие выводы:

- оба метода качественно дают почти одинаковое амплитудно-частотное представление. Однако, итерационный метод дает количественно лучшие результаты как по амплитуде, так и по частоте;

- метод Фурье-преобразований более чувствителен к количеству используемых измерений и временному разрешению, чем итерационный метод, что делает метод Фурье-преобразований нестабильным при работе;

- итерационный метод можно использовать с любым количеством измерений, в то время как число измерений, использующихся в Фурье-преобразованиях, строго фиксировано. Оно равно 2т, что может привести к вынужденному отбрасыванию многих измерений;

- итерационный метод предоставляет возможности комплексного решения задачи спектрального анализа временных рядов, т.е. определения тренда и выявления периодических компонент, совместного уточнения параметров и оценки их точности;

В качестве иллюстрации на рис. 1 показаны исходный амплитудно-временной ряд изменений высоты (и) станции \tASl (Испания) и его амплитудно-частотное представление.

Амплитудно-временное представление

-50

1994 1994 7 1995 4 1996 1 1996 S 1997 5 1998 2 1998 9 1999 6 2000 3 2001 Время (год) Фурье-преобразования

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 1 Частота [Mrofi,)

Итерационный метод

195 210 225 240 255 270 285 300

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 I: Частота (1/год)

195 210 225 240 255 270 285 300

Рис.1. Амплитудно-временное и амплитудно-частотное представление изменений высоты станции MAS 1-Испания

Третья глава «Анализ физических причин вековых и периодических изменений координат опорных геодезических IGS-станций». Целью этой главы является интерпретация корреляции между изменениями координат пунктов и природными явлениями. С помощью предложенного автором метода проведен спектральный анализ 708 временных рядов топоцентрических координат 236 IGS-станций. Вековая компонента обнаружена во всех рассматриваемых временных рядах. Среди выявленных периодов главными являются годовая, полугодовая и двухнедельная гармоники. В табл. 1 представлены выявленные периоды вместе с их частотой появления.

Таблица 1. Список выявленных периодических гармоник

№ Выявленный период (сутки) Количество станций, в которых обнаружена волна

1 575.26±2.72 82/236 (34.8%)

2 447.02 ±1.89 150/236 (63.8%)

3 366.56 ±0.98 203/236 (86.3%)

4 289.34 ±0.81 122/236 (51.9%)

5 219.90 ±0.74 140/236 (59.6%)

6 197.58±0.59 125/236 (53.2%)

7 180.21 ±0.53 217/236 (92.3%)

8 156.77 ±0.58 129/236 (54.9%)

9 115.65 ±0.26 192/236(81.7%)

10 88.33 ±0.18 184/236 (78.3%)

11 73.35±0.26 136/236(57.9%)

12 58.15±0.14 147/236 (62.6%)

13 27.50 ±0.15 62/236 (26.4%)

14 14.48 ±0.03 82/236 (34.9%)

15 13.67 ±0.02 211/236(89.8%)

16 9.20 ±0.05 45/236(19.1%)

17 7.17± 0.06 49/236 (20.9%)

/. Анализ влияния приливных факторов на изменения координат пунктов Результаты изучения приливной теории, а также практических исследований свидетельствуют о хорошем согласовании расчетов по приливной теории с полученными практическими результатами. Суть такого согласования состоит в следующем:

- в количестве волн и численных значениях их параметров. 100% рассматриваемых теоретических волн (13) обнаружены в практических результатах с хорошим согласованием по численной величине;

- значения амплитуды выявленных волн в высотной компоненте в 3 — 5 раз больше, чем их соответствующие значения в северной и восточной компонентах. Этот факт подтверждают расчеты по рабочим формулам;

- главные волны: двухнедельная и полугодовая волны. Это обосновано их самым четким пиком, самой большой амплитудой и самой большой частотой появления. По приливной теории они также являются главными волнами от зонального прилива;

- двухнедельная и полугодовая волны имеют большие амплитуды на станциях прибрежных территорий. Их амплитуды на таких станциях в 5-10 раз больше, чем амплитуды на станциях, расположенных внутри континента.

На основе выполненного анализа можно прийти к следующим выводам:

- большинство выявленных волн имеют гравитационное происхождение и являются остаточной частью приливных волн;

- влияние остаточной части приливных волн может вызывать периодические вариации земной поверхности и самих станций от несколько мм до сантиметра (для станций прибрежных районов). Подавляющую долю влияния составляют остаточные части от полугодовой и двухнедельной волн.

2. Анализ влияния движения литосферных плит на изменения координат

По полученным вековым компонентам определен горизонтальный вектор движения каждой Ю8-станции. Горизонтальные векторы движения ГСБ-станций, полученные по СР8-методам и по абсолютной модели движения плит ЫЫК-ЫЦУЕН А, хорошо согласуются (см. табл.2).

Это позволяет сделать следующие выводы:

- результаты СРБ-измерений практически не только подтверждают концепцию геотектоники, но и показывают хорошее согласование в величинах и направлениях векторов движения с геологической моделью ЫЫЯ-ЫиУЕЬ-1 А;

- горизонтальные вековые смещения ЮБ-станций вызваны, в основном,

движением литосферных плит. Из-за этого станции смещаются со скоростью до

нескольких десятков мм в год.

Таблица 2. Скорость и направление горизонтальных векторов движения ЮЯ-станций, полученные по СРБ-измерениям и геофизическим данным

Скорость (мм/год) Азимут (градус)

Л» Код Плита NNR- GPS NNR- GPS

станции NUVEL- данные NUVEL- данные

1А IGS 1А 1GS

1 KARR Австралийская 71.0 67.4 33.7 34.4

2 TOW2 Австралийская 62.0 60.8 28.7 28.4

3 MAGO Евразийская 20.0 23.8 144.0 155.2

4 POTS Евразийская 24.0 24.1 55.8 53.9

5 use Индийская 58.0 52.9 44.0 51.5

6 FORT Южноамериканская 13.0 12.3 334.9 337.6

7 JABI Австралийская 69.0 74.6 32.1 27.2

8 SHAO Евразийская 26.0 34.8 120.8 115.1

3. Анализ влияния сезонных факторов на изменения координат

Исследования направлены на выяснение корреляции между изменением количества выпадения осадков, температуры воздуха и вариациями высоты опорных станций. Для этого на территории бывшего СССР выбраны 13 ГСБ-станций, рядом с которыми находятся метеостанции. Проведен спектральный анализ временных рядов, образуемых количеством выпадения осадков, температурой воздуха на выбранных метеостанциях. Сравнение полученных из спектрального анализа результатов показывает следующее:

- годовой сигнал существует во всех метеорологических временных рядах и представляет собой самую большую по величине волну среди выявленных волн. Годовой сигнал также обнаружен во всех временных рядах изменений высоты и также является главной волной;

- периоды и фаза годовой волны от изменений температуры, количества осадков и вариаций высоты станций хорошо согласуются. Расхождение значений их годового периода в среднем не более четырех суток.

Температура воздуха, количество выпадения осадков и вариации высоты достигают максимума в июне-августе, а минимума - в декабре-феврале;

- кроме годового сигнала, во временных рядах изменений температуры воздуха и количества осадков обнаружены еще полугодовая гармоника и другие гармоники, которые также выявлены во временных рядах изменений высоты, но существенно уступающие годовой гармонике по величине амплитуды и по точности ее определения.

Исходя из полученных результатов, можно предположить, что осадки и температура воздуха периодически деформируют земную поверхность с годовым периодом по вертикальному направлению.

Кроме влияний приливов, температуры воздуха, выпадения осадков, в годовые и полугодовые изменения координат станций, может быть, накладываются еще влияния от передвижения поверхностных масс, изменения грунтовых вод, изменения высот снежного покрова и, возможно, систематических ошибок. Следовательно, выявленные гармоники изменений координат станций представляют собой не что иное, как результирующее влияние, вызванное разными причинами, но разделение вкладов каждого из них пока не удается осуществить. Результирующее вертикальное смещение земной поверхности от таких факторов составляет от 5 мм до 15 мм.

Четвертая глава «Разработка и исследование кинематической модели». Эта глава посвящена разработке и исследованиям кинематической модели, предназначенной для учета влияния геодинамических факторов. В общую кинематическую модель, представленную формулой 7, входят вековая компонента, вызываемая движением литосферных плит, и периодические гармоники, вызываемые сезонными факторами и остаточной частью приливов:

*<0 = *.+ДК(0 = *.+ КгС-О+Чг +<-\ +

+СГ~ -со(?)

'к

¡к '=1 'к

где К - обозначение величины, для которой необходимо построить кинематическую модель. В качестве К могут быть приняты следующие величины: топоцентрические координаты п, е, и; геоцентрические координаты X, У, 2, приращения координат АХ, А У, а2 и т.д., К(1)~ значение рассматриваемой величины в момент I,

Кп - значение рассматриваемой величины в выбранный за начало момент времени ДК(I)- поправка в начальное значение Кав момент I, Ук -скорость изменений величины К в момент

Мк -постоянная ,зависящая от выбора начального момента времени, Т'к -период ¡-ой гармоники для рассматриваемой величины К, С'к-амплитуда ¡-ой гармоники величины К,

<р'к - начальная фаза / - ой гармоники величины К; т- количество выявленных гармоник, год,-годовая волна, полу год,- полугодовая волна, двухнедель.-двухнедельная волна,

Кинематическая модель для ЮБ-станций построена по параметрам,

•I

полученным из спектрального анализа реальных данных. Эти параметры для станций, не являющихся ЮБ-пунктами, вычислялись путем интерполирования с помощью программы Мар1пй>. Проведенные в данной работе исследования показали, что такой интерполятор можно применять для этой цели. На рис. 2 в качестве примера показано графическое сравнение кинематических моделей (синие линии) с реальными вариациями координат одной из ЮБ-станций.

1996 1996 8 1997 6 1998 4 1999 2 2000 Время (год)

1996 1996 8 1997.6 1998 4 1999 2 2000 Время (год)

1996 1996 8 1997 6 1998 4 1999 2 2000 Время (год)

Рис. 2. Сравнение модельных координат с реальными координатами

и - высотная компонента (мм), п - северная компонента (мм), е - восточная компонента (мм).

Выполнена оценка точности кинематической модели, построенной для

ГСБ-станций, при аппроксимации. Результаты показаны в таблице 3.

Таблица 3. Оценка качества кинематической модели при аппроксимации реальных смещений за трехлетний интервал времени

№ Код станции (страна) О) (2) (3)

(мм) (мм) (%)

1 ALBH (Канада) 39.8 5.9 85.09

2 AREQ (Перу) 50.5 11.0 78.20

3 AUCK. (Новая Зеландия) 115.6 11.6 89.98

4 BAHR (США) 126.7 9.4 92.56

5 BRMU (Великобритания) 45.9 11.4 75.25

6 С1Т1 (США) 116.7 8.3 92.88

7 GLSV (Украина) 76.7 5.9 92.26

8 МАС1 (Австралия) 100.3 6.3 93.67

9 ОАТ2 (США) 123.1 9.4 92.34

10 TR01 (Норвегия) 64.5 6.0 90.70

сред.= 8.5 сред.=88.29

В табл. 3 и последующих таблицах использованы следующие обозначения:

(1) - максимальное значение смещения в мм станции от первоначального места за исследуемый интервал времени,

(2) - максимальное расхождение в мм модельных от реальных значений смещения за исследуемый интервал времени,

(3) - процент смещения, учитываемого кинематической моделью.

При аппроксимации кинематические модели могут учитывать около 50 % смещения высотной компоненты и около 90 % смещения северной и восточной компонент. Результаты исследований показывают, что вековая часть в северной и восточной компоненте и периодическая часть в высотной компоненте хорошо моделированы. Из-за этого построенная кинематическая модель позволяет учитывать около 90% реальных смещений. На трехлетнем промежутке времени с ее помощью можно оценить реальное место станции с ошибкой около 1 см. Реальное же смещение станции от первоначального места за такой интервал времени может достичь до десятка сантиметров.

Выполнено исследование кинематической модели для прогнозирования координат IGS-станций на разные интервалы времени. К примеру, в таблице 4 приведены результаты исследований для станции BAHR. Как показали исследования, модель позволяет учитывать около 90% смещения при прогнозе до 5 лет. За такой промежуток времени станции смещались от 10 до 40 см. С применением кинематической модели можно оценивать реальное место станций с точностью не ниже 4 см, а при интервале прогноза до 180 суток точность прогноза выше 1 см.

Таблица 4. Оценка качества кинематической модели при прогнозе смещений

№ станция BAHR интервал прогноза (сутки) О) (2) (3)

(мм) (мм) (%)

1 1-180 67.4 9.8 85.5

2 181-540 193.3 24.7 87.2

3 541-900 241.0 28.4 88.2

4 901-1150 275.3 31.6 88.5

5 1151-1770 347.3 36.4 89.5

Результаты исследований кинематической модели, построенной методом интерполяции, на станциях разных районов мира показывают, что с ее применением реальное место станции прогнозируется на 5 лет с точностью выше 8 см. Однако, это получается только для тех районов, как Северная Америка, Западная Европа и Австралия, где обеспечена необходимая плотность опорных IGS-пунктов. В таких районах вектор горизонтального движения хорошо моделирован, однако, существуют систематические расхождения между модельными и реальными координатами в высотной компоненте. Из-за этого при малых интервалах прогноза (меньше трех лет) кинематическая модель может учитывать только 40-50% доли смещения. Однако, при увеличении интервала прогноза до 4-5 лет или больше кинематическая модель может учитывать около 80% доли смещения. Для иллюстрации в таблице 5 приведены результаты исследований качества кинематической модели, построенной методом интерполяции для станции LONG (США).

Таблица 5. Оценка качества кинематической модели, построенной методом интерполяции

№ станция LONG интервал прогноза (сутки) (1) (2) (3)

(мм) (мм) (%)

1 1-900 122.0 61.9 49.3

2 901-1800 221.1 61.9 72.0

3 1801-3451 408.0 72.2 82.3

В четвертой главе также рассмотрен вопрос о районировании по всей Земле полученных из спектрального анализа амплитуд, фаз и скоростей. Это выполнено с помощью интерполятора программы Мар1п&> в сочетании с мировой картой. На рис. 3 показана карта районирования по всей земной поверхности амплитуд двухнедельной гармоники высотной компоненты.

Амплитуда в мм

1 08

1 14

1 2

0 2£

□ 32

0 31

в 4.4

в 5

1 56

1 6.2

Рис. 3. Районирование амплитуд двухнедельной волны для высотной компоненты (красные звездочки - ЮБ-пункты)

Из представленных результатов можно извлечь следующие выводы:

- Кинематическая модель позволяет учесть большую долю влияния геодинамических факторов на опорную геодезическую сеть (ОГС), как с постоянно действующими приемниками, так и без них.

- В ОГС с постоянно действующими приемниками, например ЮБ, кинематическая модель, построенная на реальных данных, может использоваться для аппроксимации и прогнозирования изменения координат с высокой точностью и на длительный интервал времени, что способствует

повышению точности и стабильности сети.

- В ОГС без постоянно действующих приемников кинематическая модель, получаемая методом интерполяции, может использоваться для прогнозирования изменения координат. Она также позволяет повысить точность и поддержать стабильность сети, однако качество прогноза еще зависит от обеспечиваемой плотности пунктов с постоянно действующими приемниками и характера района расположения.

- Предложенная кинематическая модель не является жесткой и фиксированной, поскольку она получена эмпирическим методом. Она должна постоянно находиться под контролем, корректировкой и уточнением посредством повторных или непрерывных измерений.

Пятая глава: «Предложение по повышению точности геодезической координатной основы СРВ (кинематический вариант)»

1. Краткое описание природных условий СРВ. Даны физико-географические, климатические, а также геофизические, тектонические и сейсмические особенности территории Вьетнама и Индокитайского полуострова. При этом необходимо отметить следующие факторы:

- длинная морская береговая линия и гидрология Вьетнама создают благоприятные условия для того, чтобы на его территории могло сильно действовать приливное влияние;

- ожидается большое влияние от сезонных факторов из-за того, что температура воздуха, воздушное давление, количество осадков, перераспределение воздуха и вод сильно варьируются;

- большая часть территории Вьетнама находится на одной микроплите, поэтому горизонтальное перемещение пунктов ГТС должно иметь почти одинаковое направление.

2. Текущее состояние, нерешенные вопросы для TTC Вьетнама. Дан обзор истории построения и современное состояние ГГС Вьетнама: плановой, высотной, гравиметрической сетей и GPS-сети. Сформулированы первоочередные задачи:

- разработка методики ОРБ-измерений для повышения точности передачи высот;

- разработка адекватной модели тропосферы для строгой математической обработки вРв-измерений на территории СРВ;

- разработка метода и построение модели для учета влияния геодинамических факторов с целью повышения точности геодезической координатной основы, переход от статической к кинематической сети.

3. Обзор исследовательских работ по геодинамике, выполненных на территории Вьетнама. Выполняются исследования, в основном, горизонтального движения в зонах разлома. Работы по исследованиям влияния геодинамических явлений в локальных условиях практически отсутствуют.

4. Оценка по кинематической модели влияния геодинамических факторов на территории Вьетнама и Индокитайского полуострова. Используя карты районирования скорости, амплитуд двухнедельной, полугодовой и годовой волн, выполнена оценка влияния геодинамических факторов на территории Индокитайского полуострова.

Влияние приливов, главным представлением которых является двухнедельная волна, на территории Индокитайского полуострова почти одинаковое. Здесь приливный фактор может вызвать вертикальные деформации до 4 мм, а горизонтальные - до 2 мм. В конечном итоге радиус-вектор станции на этой территории может варьироваться до 5 мм под влиянием приливов.

Под влиянием сезонных, приливных и пока необъясняемых факторов земная поверхность на территории Лаоса, северной части Камбоджи, северной и центральной частей Вьетнама может испытывать деформации годового характера с амплитудой около 8 мм для вертикальной компоненты и около 4 мм для горизонтальных компонент. В остальных районах такое действие составляет 5 мм для вертикальной и 3 мм для горизонтальной составляющей. Результирующее смещение годового характера земной поверхности от таких факторов составляет от 5 мм до 10 мм.

Совместное влияние сезонных, приливных и других факторов также вызывает у земной поверхности на территории Индокитайского полуострова периодические деформации полугодового характера. Под влиянием таких факторов земная поверхность на этой территории периодически деформируется с амплитудой 2-4 мм для вертикальной компоненты и около 2 мм для горизонтальных компонент. Результирующее смещение полугодового характера земной поверхности от таких факторов составляет 3-5 мм.

Причиной самых значительных горизонтальных перемещений земной поверхности на территории Индокитайского полуострова является, по-видимому, движение литосферных плит. Почти вся территория Индокитайского района передвигается по восточному направлению со скоростью 25-32 мм в год, а скорость смещения по северному направлению составляет 10-20 мм в год. Это вызывает горизонтальное движение в районе порядка 27-37 мм в год.

5. Предложение по повышению точности геодезической координатной основы Вьетнама (кинематический вариант). Разработка кинематической модели для станций GPS-cemu Вьетнама и Индокитайской GPS-cemu.

Оценки влияния геодинамических факторов на территории Вьетнама и Индокитайского полуострова показывают, что под их воздействием станции в этом районе могут смещаться от 30 до 40 мм в год. Следовательно, учет влияния таких факторов для повышения точности и стабильности ГТС Вьетнама представляет собой весьма актуальную задачу. Однако, в настоящее время на территории Индокитайского полуострова отсутствуют станции с постоянно действующими приемниками, не проводятся периодические измерения на пунктах ГТС Вьетнама. В связи с этим, предложены кинематические варианты для повышения точности и поддержки стабильности координатной основы Вьетнама и Индокитайского полуострова.

Первый вариант:

- построение (методом интерполяции) кинематических моделей для пунктов ГТС Вьетнама и Индокитайской GPS-сети, и с их помощью введение поправок в каталожные значения координат этих опорных пунктов;

- выполнение периодических измерений на опорных пунктах этих сетей для корректировки и уточнения построенной модели.

Второй вариант:

- построение на территории Индокитайского полуострова кинематической геодезической сети и связывание ее с TTC Вьетнама;

- построение (на реальных данных или методом интерполяции) кинематических моделей для опорных пунктов ГТС;

- введение поправок в каталожные значения координат опорных пунктов с помощью полученных моделей;

- выполнение периодических наблюдений на опорных пунктах ГТС с целью корректировки и уточнения построенной модели.

Часть первого варианта реализована в данной диссертации. На основании кинематической модели получены формулы, описывающие изменения координат 4-х пунктов ГТС VN-2000 и 3-х пунктов Индокитайской GPS-сети с начальным моментом 2000.0. В качестве иллюстрации в табл. 6 показаны построенные кинематические модели для исходного пункта VN-2000, а вычисленные с их помощью поправки в каталожные координаты этого пункта вместе с результирующим смещением (г, мм) станции приведены в табл. 7.

Таблица 6. Кинематические модели для исходного пункта VN-2000

компоненты кинематической модели (TV,, е0, и0 каталожные координаты в момент to= 2000.0)

каталожные координаты веков, часть периодическая часть

годовая полугодовая двухнедельная

По -20,0.t l,7.cos (6,62.t-4,93) l,9.cos (13,07.t-3,28) 0,6.cos (168,66.1-1,77)

е„ 30,5.t 2,6.cos (6,69.t-2,29) 2,5.cos (13,08.1-1,43) 0,8.cos (168,28.t-5,68)

Ц. -l,l.t 7,6.cos (6,22.t-l,67) 3,9.cos (12,89.1-5,91) l,9.cos (168,41.t-2,47)

Результаты сравнения горизонтальных векторов 19-и станций в регионе Юго-Восточной Азии, которые получены методом интерполяции и моделью ЫМЯ-МЦУЕЬ-1 А, свидетельствуют о систематических расхождениях по модулю (9 мм в год) и в направлении (12 градусов). В табл. 7 также

представлены расстояния (э, мм) между положениями исходного пункта, определенными методом интерполяции и моделью МЫЯ-КЦУЕЬ-1 А. Это показало, что за 7 лет исходный пункт мог сместиться на 26 см, но по кинематической модели можно оценивать его реальное место с ошибкой 8 см.

Таблица 7. Вычисленные поправки в каталожные значения координат исходного пункта ¥N-2000

поправки в каталожные значения координат (мм) за интервал времени прогноза (год) (г - результирующее смещение станции, мм)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

По -12 -23 -32 -44 -52 -«4 -72 -84 -92 -104 -112 -125 -132 -146

е» 17 32 48 63 79 94 108 126 13« 157 165 186 195 214

«о 6 -1 3 -1 -1 -3 -3 -7 -3 -11 -3 -U -6 -15

г 21 40 J« 77 94 114 130 152 164 т 199 224 235 259

S 5 11 16 22 27 33 38 43 49 54 60 65 71 gl

Заключение

Теоретические разработки и экспериментальные исследования, выполненные в данной диссертации, направлены на установление закономерностей изменений координат пунктов опорных геодезических сетей с целью повышения точности вычисления их местоопределения. В рамках выполнения данной работы получены следующие результаты:

1. Выполнен анализ современных требований к точности построения ITC и влияния геодинамических факторов на деформацию земной поверхности. Проведен анализ природных условий на территории Вьетнама, текущего состояния ITC Вьетнама. Обоснована необходимость введения поправок в координаты пунктов, положение которых изменяется под воздействием геодинамических факторов.

2. Разработан и исследован итерационный метод спектрального анализа. Этот метод позволяет выполнить комплексное решение задачи спектрального анализа временных рядов, т.е. совместного определения тренда и выявления периодических компонент, а также выполнения оценки точности искомых параметров.

24

3. В изменениях координат станций с уверенно выявлены гармоники с двухне периодами. Обосновано, что вековое дви литосферных плит, изменения же с дву остаточной частью Лунного прилива, а и: периодами вызываются совместным влш факторов.

4. Разработаны и исследованы кинематические модели для IGS-станций и станций без постоянно действующих приемников. Эти модели позволяют аппроксимировать и прогнозировать изменения координат станций, при этом учитывается до 90% смещений.

5. По кинематической модели выполнена оценка влияния геодинамических факторов на территории Вьетнама и Индокитайского полуострова.

6. Предложен кинематический вариант повышения точности ГТС Вьетнама, построены кинематические модели для некоторых станций ГТС VN-2000 и Индокитайской опорной GPS-сети.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Крылов В. И, Буй Йен Тинь. Итеративный метод спектрального анализа// Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 2005, №2. -с. 3-14.

2. Крылов В. И, Буй Йен Тинь. Исследование изменений в положении станций наблюдения ИСЗ сети IGS// Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 2004, спец. выпуск - с. 3-10.

3. Крылов В. И, Буй Йен Тинь. Координатная основа во Вьетнаме: процесс построения и нерешенные проблемы// Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 2003, спец. выпуск - с. 3-11.

4. Крылов В. И, Буй Йен Тинь. Международные системы отсчета: современное состояние// Сборник «Международная научно-техническая конференция, посвященная 225-летию МИИГАиК», Москва, 8-9 апреля 2004.-с. 187-195.

УПП «Репрография» МИИГАиК 105064, Москва, Гороховский пер., 4 Подписано в печать 02.11.2005. Гарнитура Тайме Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,5 Тираж 80 экз. Заказ №185 Цена договорная

... . »23 7 53

РНБ Русский фонд

2006-4 25161

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Буй Йен Тинь

Введение.

1. Необходимость выявления и учета влияния геодинамических факторов.

1.1. Современные требования к точности геодезических измерений. Геодинамические явления и необходимости учета их влияния.

1.2. Система GPS и ее преимущества при решении высокоточных геодезических задач.

1.3. Международная служба GPS для геодинамики (IGS) и предоставляемые ею возможности при решении геодинамических задач

1.4. Обзор геодинамических исследований.

1.5. Выводы.

1.6. Подготовительные работы к исследованию.

2. Разработка и исследование итерационного метода спектрального анализа.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Теоретическая идея метода.

2.3. Численные эксперименты.

2.4. Сравнение итерационного метода с методом Фурье-преобразования.

2.5. Выводы.

3. Анализ физических причин вековых и периодических изменений координат опорных геодезических IGS-станций.

3.1. Формулировка задачи.

3.2. Анализ влияния приливных факторов на вариации координат.

3.3. Смещения пунктов наблюдений из-за движения литосферных плит. ф 3.3.1. Основные положения геотектоники.

3.3.2. Анализ практических результатов.

3.4. Связи смещений пунктов наблюдений с сезонными факторами.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и исследование метода повышения точности геодезической координатной основы Социалистической Республики Вьетнам"

Земная поверхность постоянно подвергается воздействиям разнообразных факторов, которые влекут за собой смещения и деформации земной поверхности, вариации координат находящихся на ней пунктов государственной геодезической сети (ГТС). Из наиболее значимых таких факторов назовем движение литосферных плит, сезонные и приливные факторы. Под действием таких факторов земная поверхность деформируется и находящиеся на ней пункты могут смещаться от своего первоначального места за год от нескольких до сотни мм.

Как показано в работах [4;5;7;88], современные требования к точности построения по GPS-технологии опорных геодезических сетей очень высокие. В последнее время абсолютная точность их построения уже выше ^сантиметра, а относительная точность определения взаимоположения ] пунктов от 10"7 до 10"8. Однако под воздействием геодинамических факторов и деформаций земной коры пункты опорной геодезической сети постоянно смещаются. Следовательно, опорную геодезическую сеть необходимо систематически контролировать, обновлять и поддерживать на высоком уровне точности.

Координатной основой на территории Социалистической республики Вьетнам (СРВ) в настоящее время служит государственная геодезическая система VN-2000, построенная спутниковыми технологиями. Она состоит из 70 пунктов, равномерно расположенных по всей территории страны. Основными недостатками VN-2000 являются:

- интервал времени, за которое были выполнены измерения на пунктах, для создания ГГС весьма короткий. Он составляет около 7 часов;

- программа обработки результатов измерений, которая была использована в процессе создания сети, не позволяла учесть влияние многих геодинамических факторов, влияющих на точность полученных координат;

- сеть является статической, т.е. ее пункты остаются стационарными.

В то же время результаты геодинамических исследований, проводимых на территории Вьетнама в последнее время, показывают, что скорость смещения части земной поверхности в этом регионе составляет около 50 мм в год [111]. Поэтому, спустя почти 7 лет с момента окончания измерительной работы (в конце 1998 г.) до текущего момента пункты ГГС Вьетнама могли сместиться от 30 до 40 см. Это приводит к деформации геодезической сети и должно учитываться при проведении геодезических работ.

В связи с этим разработка и исследования метода по выявлению и учету влияния геодинамических факторов с целью повышения точности и стабильности геодезической координатной основы Вьетнама представляет собой весьма важную и актуальную задачу. Однако в настоящее время на территории Вьетнама нет реальных данных, необходимых для решения поставленной задачи. Поэтому, в ходе ее решения используются реальные топоцентрические координаты станций Международной службы GPS для \fгеодинамики (IGS). Проведены исследования по выявлению в заданных координатах скрытых закономерностей (вековых и периодических). По полученным результатам разработаны и исследованы кинематические модели, обоснованы возможности их применения в учете влияния геодинамических факторов. Эти модели, как показано в данной диссертации, позволяют учесть около 90% смещения опорных станций и тем самым способствуют аппроксимации, прогнозу изменений координат станций, повышению точности вычисления их положения и стабильности опорной сети. Применяя разработанный метод, выполнена оценка влияния геодинамических факторов на территории Вьетнама и Индокитайского полуострова, построены кинематические модели для пунктов GPS-сети СРВ и Индокитайской GPS-сети и предложен кинематический вариант по повышению геодезической координатной основы СРВ.

Поставленная цель достигнута за счет решения следующих основных задач:

- выявление векового тренда и скрытых периодичностей в амплитудно-временных рядах станций сети IGS;

- обоснование и интерпретация физических причин вековых и периодических изменений координат пунктов;

- разработка и исследование кинематических моделей, которые описывают изменения координат пунктов земной поверхности;

- формулировка предложения по повышению точности геодезической координатной основы Вьетнама.

В ходе решения сформулированной проблемы в диссертационной работе:

- составлены программы автоматизированного использования координат пунктов сети IGS;

- разработан и исследован итерационный метод спектрального анализа;

- выполнен спектральный анализ временных рядов топоцентрических координат 236 IGS-станций и произведена классификация их результатов;

- произведен анализ истории построения и текущего состояния ГГС Вьетнама, выполнен анализ природных условий, влияющих на координаты пунктов GPS-сети Вьетнама (физико-географические, геотектонические, климатические, гидрологические, геологические и сейсмические условия), обоснована необходимость и актуальность учета влияния геодинамических факторов при выполнении геодезических работ на территории Вьетнама;

- выполнена оценка по кинематической модели влияния геодинамических факторов на территории Вьетнама и Индокитайского полуострова.

С учетом вышеизложенных особенностей структура и содержание диссертации выглядят следующим образом:

В первой главе обосновывается необходимость и актуальность проведения исследований по выявлению и учету влияния геодинамических факторов. Приводятся сведения о современных требованиях к точности геодезических работ, о возможностях GPS-системы и службы IGS при решении высокоточных задач. В этой же главе описывается программа "TRANS", разработанная автором в среде Си и предназначенная для преобразования данных в удобную для исследования форму.

Важным разделом диссертации является вторая глава, в которой излагаются теоретическая основа и практические исследования предложенного автором итерационного метода спектрального анализа. Этот метод служит как математический инструмент для решения поставленной проблемы.

Третья глава отводится вопросам анализа и интерпретации физических причин, вызывающих вековые и периодические изменения координат геодезических пунктов. Этими факторами являются движение литосферных плит, приливные явления и сезонные факторы.

Четвертая глава посвящена разработке кинематической модели и ее исследованию, аналитическому и графическому районированию влияний геодинамических факторов. Обосновываются возможности работы кинематической модели, а также даны рекомендации по ее применению.

В пятой главе рассматриваются вопросы, касающиеся тектонических, климатических условий Вьетнама, истории построения и текущего состояния ГГС Вьетнама. Произведена оценка по кинематической модели влияния геодинамических факторов на территории Вьетнама и Индокитайского полуострова. Сформулированы предложения кинематического варианта по повышению точности и стабильности геодезической координатной основы Вьетнама.

Заключение Диссертация по теме "Геодезия", Буй Йен Тинь

Выводы

- влияние геодинамических факторов (приливных, сезонных и геотектонических) может вызывать смещения земной поверхности на территории Индокитайского полуострова, в том числе и на территории Вьетнама, от 30 до 40 мм в год. Их необходимо учитывать для повышения точности геодезической координатной основы и повышения качества геодинамических исследований.

- параметры, характеризующие влияние рассмотренных геодинамических факторов на территории Индокитайского полуострова, получены из интерполяции одноименных параметров на IGS-станциях. По этим параметрам были построены кинематические модели для некоторых станций Индокитайской GPS-сети и GPS-сети Вьетнама. Они позволяют вычислить и ввести поправки в соответствующие компоненты координат станций.

Рекомендации

- построение моделей для учета влияния сезонных факторов: как температуры, влажности, количества осадков, атмосферного давления, передвижения поверхностных масс для территории Вьетнама.

- необходимо выполнение повторных или непрерывных измерений на пунктах государственной геодезической сети координат СРВ с целью проверки и уточнения предложенной выше кинематической модели.

- необходимо участвовать в региональных или глобальных геодинамических проектах для решения как научных, так и прикладных задач, которые требуют высокоточных измерений.

151

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Теоретические разработки и экспериментальные исследования, выполненные в данной диссертации, направлены на установление закономерностей изменений координат пунктов опорных геодезических сетей с целью повышения точности вычисления их местоопределения. Основными результатами и выводами, которые получены в рамках выполнения данной работы, являются следующие:

1. Выполнен анализ современных требований к точности построения ГГС и влияния геодинамических факторов на деформацию земной поверхности. Проведен анализ физико-географических, гидрологических, климатических, геофизических и сейсмических условий на территории Вьетнама, текущего состояния ГТС Вьетнама. Обоснована необходимость введения поправок в координаты пунктов, положение которых изменяется под воздействием геодинамических факторов.

2. Разработан и исследован итерационный метод спектрального анализа. Он разработан на основе метода наименьших квадратов в , сочетании со сканированием частот. Отметим следующие основные преимущества итерационного метода спектрального анализа:

- итерационный метод можно использовать с любым количеством измерений;

- итерационный метод работает стабильно вне зависимости от количества измерений и временного разрешения;

- итерационный метод спектрального анализа позволяет выполнить комплексное решение задачи спектрального анализа временных рядов, т.е. совместного определения тренда и выявления периодических компонент, а также выполнения оценки точности искомых параметров.

3. В изменениях координат станций сети IGS обнаружен вековой тренд и уверенно выявлены гармоники с двухнедельным, полугодовым и годовым периодами. Результаты анализа физических причин вековых и периодических изменений координат позволяют сделать следующие выводы:

- станции сети IGS постоянно смещаются под постоянным воздействием геодинамических факторов;

- вековое движение станций вызвано движением литосферных плит, изменения с двухнедельным периодом вызываются остаточной частью Лунного прилива, изменения с годовым и полугодовым периодами вызываются совместным влиянием прилива, сезонных и других факторов;

- высотные компоненты станций, в основном, подвержены периодическим изменениям. Напротив, восточные и северные составляющие больше подвержены вековым изменениям и мало зависят от периодических частей;

- годовая, полугодовая и другие волны связаны своим происхождением, как с приливами, так и с сезонными факторами и возможно с систематическими ошибками GPS-измерений. Для разделения влияния каждого из этих факторов на координаты пунктов наблюдения необходимо проводить дополнительные исследования.

4. Разработаны и исследованы кинематические модели для IGS-станций и станций без постоянно действующих приемников. Из полученных результатов необходимо отметить следующие:

- кинематические модели могут применяться для учета и минимизации влияния геодинамических факторов на координаты геодезических пунктов. Они также позволяют аппроксимировать, прогнозировать изменения координат опорных пунктов.

- кинематические модели способствуют минимизации влияния геодинамических факторов и, тем самым, повышению точности определения положения пунктов опорной геодезической сети и поддержания ее стабильности.

- предложенная кинематическая модель должна постоянно находиться под контролем, корректировкой и уточнением посредством повторных или непрерывных измерений.

5. По кинематической модели выполнена оценка влияния геодинамических факторов на территории Вьетнама и Индокитайского полуострова. Основным результатами являются:

- влияние геодинамических факторов (приливных, сезонных и геотектонических) может вызывать смещения земной поверхности на территории Индокитайского полуострова, в том числе и на территории Вьетнама, от 30 до 40 мм в год;

- кинематические модели для станций Индокитайской GPS-сети и GPS-сети Вьетнама построены путем интерполяции одноименных параметров на IGS-станциях.

6. Предложены два кинематических варианта с целью повышения точности геодезической координатной основы Вьетнама. Оба варианта нуждаются в использовании разработанного и обоснованного метода построения кинематической модели. Часть первого варианта реализована в данной диссертации. Построены кинематические модели для станций сети VN-2000 СРВ и Индокитайской GPS-сети, по этим моделям вычислены поправки в каталожные значения координат исходного пункта VN-2000. За 7 лет исходный пункт мог сместиться на 26 см, но по кинематической модели можно оценивать его реальное место с ошибкой 8 см.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Буй Йен Тинь, Москва

1. Большаков В.Д., Гайдаев П.А. Теория математической обработки геодезических измерений. М.:Недра, 1977. —367 с.

2. Бугаевский JI.M., Вахрамеева JI.A. Картографические проекции. М.: Недра, 1992. -293 с.

3. Вергасов В.А., Журкин И.Г., Нейман Ю.М. и др. Вычислительная математика. — М.:Недра, 1976. -230 е.

4. Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения GPS и ее применение в геодезии. — М.: Картгеоцентр, 1999. -272 с.

5. Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения GPS и ее применение в геодезии. — М.: Картгеоцентр, 2004. -355 с.

6. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения, том 1. -М.: Мир, 1971.-312 с.

7. Жаров В.Е. Сферическая астрономия// http://www.astronet.ru/db/msg/.

8. Закатов П.С. Курс высшей геодезии. — М.:Недра, 1976. -511 с.

9. Кафтан В.И. Временной анализ геопространственных данных: кинематические модели. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: 2003.

10. Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad 11. Санкт-Петербург:БХВ-Петербург, 2003. -560 с.

11. Костина JI. Д. Изучение годичного движения полюса Земли за период с 1993 по 1996 гг.//Изв. Гл. астрон. обсерв. в Пулкове. -2000, № 214. с. 417-421.

12. Крылов В. И. Космическая геодезия. М.:МИИГАиК, 2002. -175 с.

13. Крылов В. И, Буй Йен Тинь. Итеративный метод спектрального анализа// Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 2005, №2. —с. 3-14.

14. Крылов В. И, Буй Йен Тинь. Исследование изменений в положении станций наблюдения ИСЗ сети IGS// Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 2004, спец. выпуск, -с. 3-10.

15. Крылов В. И, Буй Йен Тинь. Координатная основа во Вьетнаме: процесс построения и нерешенные проблемы// Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 2003, спец. выпуск, -с. 3-11.

16. Крылов В. И, Буй Йен Тинь. Международные системы отсчета: современное состояние// Сборник «Международная научно-техническая конференция, посвященная 225-летию МИИГАиК», Москва, 8-9 апреля 2004.-е. 187-195.

17. Кузин С.П., Махматгазиев Б. Международная геодинамическая служба-IGS// Сборник научных трудов «Космическая геодезия и современная геодинамика» под редакцией Масевича А.Г. М.: 1996. -253 с.

18. Латынина Л. А., Васильев И. М. Деформации земной коры под влиянием атмосферного давления// Физ. Земли. -2001, №5. — с. 45-54.

19. Jle Минь. Построение спутниковой геодезической сети в Индокитае и методы определения аномалии высоты во Вьетнаме. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 2000. —91 с.

20. Мельхиор П. Земные приливы. Перевод с английского языка под редакцией Парийского Н.Н. М.:Мир, 1968. -482 с.

21. Пеллинен Л.П. Высшая геодезия (теоретическая геодезия) — М.:Недра, 1978. -264 с.

22. Прилепин М.Т. Некоторые результаты решения геодинамических задач геодезическими методами// Сборник научных трудов международной конференции, посвященной 225-летию МИИГАиК. -с. 7-14, секция геодезия. -М.: 2004.-479 с.

23. Синдоренков Н.С. Физика нестабильностей вращения Земли. —М: Физматлит, 2002. -384 с.

24. Сорокин Н. А. Исследование эволюции элементов орбиты искусственного спутника Земли «Эталон-1»// Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1995, №4. -с. 75-84.

25. Татевян С.К. Использование спутниковых позиционных измерений для геодинамических исследований// Сборник научных трудов международной научной конференции, посвященной 225-летию МИИГАиК. с. 106-110, секция геодезия. -М.: 2004, 479 с.

26. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. —М.: МГУ, 1995. -475 с.

27. Хаки Косукэ. Годичные вертикальные колебания земной поверхности и нагрузки, создаваемые снежным покровом// Nihon jishin gakkai nyusureta = Neivtlett. SeismoL Soc. Jap. 2002. 12, №5, c. 20-23.

28. Amoroso A., Cresccntini L., Scarpa R. Removing tidal and atmospheric effects from Earth deformation measurements// Abstr. 24th Gen. Assemb. Eur Geophys. Soc. includ. Symp. «Solid Earth Geophys. and Geoid». 1999. Geophys. Res. Abm. 1999. 1 № 1. 18.

29. Aoki Yotuke, SehoU Christopher H. Vertical deformation of the Japanese islands, 1996-1999// J: Geophys. Res. II 2003. W, Jf 5, с ETGI0/1-ETGI0/I2. 04.11-52.103

30. Aoki Shigeru, Ozawa Taku, Shibuya Kazuo, Masuyama Akihiro. Ocean tide observed with differential GPS technique in Lutzow-Holm Bay Antarctica// Sokuchi gakhushi J. Geod. Soc. Jap. 2001. 47, № 1. с 181-186.

31. Argus D.F., Gordon R.G. No-net-rotation model of current plate velocities incorporating plate motion model NUVEL-1// Geophys. Res. Lett. (18) 2039-2042, 1991.

32. Blexoitt Geoffrey, Lavallee David, Clarke Peter, Nurutdinov Konstantin. A new global mode of Earth deformation: seasonal cycle detected// Science. 2001. 284, № 5550, с 2342-2345.

33. Braitenberg Carla, Zadro Maria. Time series modeling of the hydrologic signal in geodetic measurements// Sokuchi gakkaishi = J. Geod. Soc. Jap. 2001. 47, № 1, с 95-100.

34. DeMets C., R. G. Gordon, D. F. Argus and S. Stein. Current plate motions// Geophys. J. Int., 101, 425-478, 1990.

35. DeMets. C., R. G. Gordon, D. F. Argus and S. Stein. Effect of recent revisions to the geomagnetic reversal time scale on estimate of current plate motions// Geophys. Res. Lett., vol. 21, no. 20, 2191-2194, 1994.

36. Dong D., Fang P., Bock Y., Cheng M. K., Miyaxaki S. Anatomy of apparent seasonal variations from GPS-derived site position time series// J. Geophys. Res. B. 2002. 107, №4, c. ETG9/1-ETG9/18.

37. Gegoui P., Legros H. Geodetic sites displacements induced by oceanic and atmospheric loadings// Abstr. Eur. Geophys Soc. Symp. «Solid Earth Geophys. andNatur. Hazards», Vienna, 1997. Pt l.Ann, geophys. 1997. IS. Suppl. № 1. c. 202.

38. Guo Hai-rong, YangYuan-xi, Jiao Wen-hai. Robust spectral analysis on time scries of geocenler motion// Cehui xuebao= Acta geodaet. et cartogr. sin. 2003. 32, №4, c. 308-312.

39. Han Ying, Fu Yang. The horizontal cruslal motion models in the mainland of China// Xi 'an gongcheng xueyuan xuebao J. Xi 'an Eng. Univ. 2003. 25, № I.e. 70-73.

40. Hatanaka Yuki, Sengoku Arata, Sato Tadahiro. GPS permanent array as a tool for measuring tidal signals. The 14th International Symposium on Earth Tides (ETS2000), Mizusawa, Aug. 28 Sept. 1, 2000. Propam and Abstr. Miziuawa. 2000. c. 46.

41. Heflin Michael, Watkins Michael. Geocenter estimates from the global positioning system// Abstr. AGU (Amer. Geophys. Union) Fall Meet. San Francisco, Calif. Dec 8-12, 1997. EOS 1997. 78, № 46. G21A-S.

42. Heki Kosuke. Seasonal modulation of interseismic strain buildup in Northeastern Japan driven by snow loads// Science. 2001. 293, №5527, с 89-92.

43. IGS 1999 Directory IGS Central Bureau, Jet Propulsion Laboratory. 1999, 123 pag.

44. IERS Technical Note 3 IERS Standars (1989) - Editor D.D. Mc Carthy, Paris, 1989.

45. IERS Technical Note 21 IERS Conventions (1996) - Editor D.D. Mc Carthy, Paris, 1996.

46. IERS Technical Note 32 IERS Conventions (2003) - Editors D.D. Mc Carthy and Gerard Petit, Frankfurt, 2004.

47. Ivins Erik K., James Thomas S. Antarctic rebound and the time-dependence of the Earth's shape// WGG 99: XXII General Assembly oj the Inlcrnatumal Union of Geodesy and Geophysics , Birmingham, in U Jvly. 1999: Abstr. Week A. Birmingham. 1999, с. A.61.

48. Khan Shfaqat Abbas, Ticherning Carl Christian. Determination of semidiurnal ocean tide loading constituents using GPS in Alaska// Geophys. Res. Lelt. 2001. 28, №11, c.2249-2252.

49. Kuzin S. P., Sorokin N. A., Tatevian S. K. Recent results of the analysis DORIS data at the Institute of Astronomy RAS.// IDS Analysis Workshop 20-21 Feb. 2003, Paris, France, http://lareg.eng.ign.iMDS/events/prog-2003.html.

50. Maisumoto Koji, Sato Tadahiro, Takanezawa Takashi, Ooe Masatsugu. GOTIC2: a program for computation in oceanic tidal loading effect// Sokuchi gakkaishi -J. Geod. Soc. Jap. 2001. 47, №l.c. 243-248.

51. Mangiarotti S., Cazenave A., Soudarin L., Cretaux J. F. Annual vertical crastal motions predicted from surface mass redistribution and observed by space geodesy// J. Geophys. Res. B. 2001. 106 № 3. c. 4277-4291.

52. MERIT Standards, October, 1983. (IAU/IUGG Joint Working Group on the Rotation of the Earth)

53. Peter Wilson, Ger. W. Michel (Editors). The Geodynamics of S and SE Asia (GEODYSSEA) project. Scientific Tecnical Report. 1998.

54. Qin Xian-ping, Yang Yuan-xi. Geocenter variations derived from the data of SLR to Lageos 2// Cehui xuebao = Acta geodaet. et cartogr.sin. 2003. 32, №2, с 120-124.

55. Ren Jinwei, Holt W. E., Shen-Tu B. The anticlockwise rotation of Southeast Asia// Abstr. AGU (Amer Gcopfcy. Urn) Fall Meet. San Francisco. Calif. Dec. 8-12. 1997. EOS 1997.78, № 46, С. T21B-15 0830h.

56. Sato Cachishige. Tectonic plate motion and station motion derived from rales of change of global positioning system baseline lengths// Sokuchi gokkatshi -J. Geod. Soc. Jap. 1998. 44. №3. 143-167.

57. Simons W J. R, Ambrosius В. A. C, Noomen R., Angennann D., Wilson P., Becker M., Reinhan E., Walpersdorf A., Vigny C. Observing plate motions in S. E. Asia: geodetic results of the GEODYSSEA project// Geophys. Res. Lett 1999. 26 № 14. 2081-2084.

58. Some results on investigation of geocenter motions by satellite methods: Abstr. AGU (Amer. Geopbys. Union) Fall Meet. San Francisco. Calif. Dec. 812.1997. Montag Horst. EOS 1997. 22, № 46. G21A-7.

59. The annual polar motion excitation: Abstr. Eur. Geophys. Soc Symp. «Solid Earth Geophys. and Natur. Hazards». Vienna. 1997. Pi 1. Del Rio R. Abarca. Ann. geophys. 1997. IS Suppl. №l.c. 204.

60. Titov O. A. Seasonal variations of basclengths from VLBI data analysis// Abstr. Eur. Gephys. Soc. Symp. «Solid Eanh Geophys. and Natur. Hazards», Vienna. 1997. Pt 1. Ann. geophys. 1997. IS. Supp. № 1. С100.

61. Van Dam Т., Wahr J., Milly P. C. D., Shmakin А. В., Blewitt G., Lavallee D., Larson К. M. Crustal displacements due to continental water loading// Geophys. Res. Lett. 2001. 28, № 4, с 651-654.

62. Wang W.-J. Nonlinear mechanism for polar motion with period of 7 months// J. Geod. 2002. 76, № 4, с 209-215.

63. Watkins Michael M. Eanes Richard J. Observations of geocentcr variations due to ocean tides// Abstr AGU (Amer Geophys. Union) Fall Meet., San Francisco. Calif., Dec 8-12. 1997. EOS 1997. 78. №46. G21A-5.

64. Wdovrintki Shomon, Sudman Yonadav, Bock Yehuda. Geodetic detection of active faults in S. California// Geophys. Res. Lett. 2001. 28, № 12, с 2321-2324.

65. Wu Xiaoping, Heflin Michael В., Ivins Erik R., Argue Donald F., Webb Frank H. Large-scaJe global surface mass variations inferred from GPS measurements of load-induced deformation. Geophys. Ret. Lett. 2003. 30, № 14, с 5/1-5/4.

66. Zhou Xu-Hua, Gao Bu-Xi. Изменения положения геоцентра, их причины и оценки. Diqiu wuli xuebao = Acta geophys sin. 2000. 43, № 2. 160163.87. ftp://garner.ucsd.edu/88. http://igscb.jpl.nasa.gov/19. http://www.sbl.statkart.no/products/operational/1. Л Г 1

67. Cao Dinh Trieu, Pham Huy Long. Kien tao dirt gay lanh tho Viet Nam. -Ha Noi.: NXB KHKT, 2002, 208 tr.1. Л r r

68. Cao Dinh Trieu, Pham Huy Long. Mot so net dac trung kien tao dirt gay•t Л rlanh tho Viet Nam// Tap chi cac khoa hoc ve Trai dat nam 2002, № 9, tr. 261-271.

69. Cao Binh Trieu. Nghien сшд dieu kien kien tao dia chan dai dixt gay Song H6ng tren pham vi dit Пёп lanh th6 Viet Nam// Bao cao t6ng kSt nhiem vu khoa hoc nam 1999. HaNoi, 1999.

70. Cao Binh Trieu, Nguyin Thanh Xuan. But gay sinh chan Tay Вас Viet1. Л Г Л t

71. Nam// Bao cao de tai cap со so, Vien Vat ly dia cau. Ha Noi, 1996.

72. Cao Binh Тгюи. Hinh thai ciu true vo Trai dit lanh tho Viet Nam va кё can// Bao cao tong ket de tai со so nam 1999. Ha Noi, 1999.

73. Duong Chi Cong. Nghien сии danh gia chuyen dong ngang dut gay Song Hong bang phuang phap xir ly hon hop so lieu trac dia mat dat va trac dia ve tinh. Luan an pho tien sy ky thuat. Ha Noi.: 2002, 124 tr.

74. Ha Minh Hoa, Bang Hung Vo, Pham Hoang Lan va nnk. NghiSn сшд со so khoa hoc cua viec xay dung cac mang luoi GPS cac cap hang trong he toa dotrdong hoc// Bao cao tong ket khoa hoc va ky thuat — Ha Noi.: 2004, 172 tr.

75. Ha Minh Hoa, Nguyen Ngoc Lau, Le Trung Chan va nnk. Nghien cmj ung dung cong nghe GPS de xac dinh chuyen dich vo trai dat tren khu vyc dut gay Lai Chau-Bien Bien// Be tai nghien cuu Vien nghien сии dia chinh, Bo Tai nguyen va Moi trimng. Ha Noi, 2004.

76. Hoang Minh Ngoc. Khao sat do chinh xac do cao GPS tren khoang cach dai о Viet Nam. Luan van thac sy ky thuat. -Ha Noi: 2002, 97 tr.л r

77. Nguyen Trong Yem, Van Due Chuong. Ban do kien tao ba nuoc Lao, Campuchia, Viet Nam ty le 1:1 000 000// Chuyen khao "Bia chat-Tai nguyen", tr. 14-20, Ha Noi.: NXB KHKT, 1991.

78. Phong dia dong luc Vien Vat ly dia cau. Bao cao tong ket nhiem vu quan trac Ыёп dang tai tram Hoa Binh. So lieu bien dang tram Hoa Binh 19931998. HaNoi, 1999.

79. Phong dia dong luc -Vien Vat ly dia cau TT KHTN va CN Quoc gia.r f r r r r r

80. Bao cao tong ket nhiem vu quan trac bien dang tai tram Phu Lien. So lieu bien dang tram Phu Lien 1989-1991. Ha Noi, 1999.

81. Phung Van Phach, Nguyln Trong Yem, Vu Van Chinh. Hoan canh dia dong luc tan ki<Sn tao hien dai lanh th6 Viet Nam// Chuyen khao "Dia chat-Tai nguyen", tr 101-110. HaNoi.: NXB KHKT, 1991.

82. Tong cuc dia chinh. Bao cao xay drnig he quy chieu va he toa do quoc gia. HaNoi, 1998, 127 tr.9 Г Г t

83. Tong cuc dia chinh. Bao cao xay dung he quy chieu va he thong diem toa do qu6c gia. HaNoi, 1999, 250 tr.

84. Tran Cong Minh. Khi tuong va khi hau dai cuong Ha Noi: NXB Dai hoc qudc gia Ha Noi, 2004, 256 tr.

85. Tr§n Dinh To, Duong Chi Cong, Vy Quoc Hai, Kurt Feigl, Matthias1. Г у r

86. Becker. Danh gia hoat dong kien tao hien dai dai dut gay Song Hong theo so lieu do GPS// Chuyen khao "Dia chlt-Tai nguyen", tr233-294. Ha Noi.: NXB KHKT, 1991.

87. Tran Dinh To, Duong Chi Cong. Ung dung ky thuat GPS vao nghien сшл hoat dong dai dut gay Song Hong// Dac san KHCN Vien khoa hoc va cong nghe dia chinh. tr. 43-46.r r r

88. Tran Dinh To, Duong Chi Cong. Mot so ket qua nghien cuu bien dang dai dut gay bang cac phuorng phap trac diaII Tap chi dia chinh.r \

89. Tran Dinh To. Danh gia so lieu do GPS dai dut gay Song Hong khu vuc Ba Vi Tarn Dao// Tap chi cac khoa hoc ve trai dat, № 3, nam 2001.

90. Tran Dinh To, Nguyen Trong Yem. Xac dinh hoat dong dai dut gay Song Hong khu vuc Tam Dao-Ba Vi bang ky thuat dinh vi GPS// Chuyen khao "Dia chlt-Tai nguyen", tr. 233-294. Ha Noi.: NXB KHKT, 1991.

91. Peter Wilson, Gero W. Michel (Editors). The GEODYnamics of S and SE Asia (GEODYSSEA) project. Scientific Technical Report STR98/14. GeoForschungs Zentrum Potsdam 1998. (GFZ Potsdam).

92. Maplnfo Professional. Руководство пользователя. Troy, New York. 2000.