CC BY
66
УДК 528.242
ПОСТРОЕНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ГЕОИДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПУТНИКОВЫХ И НАЗЕМНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Владимир Максимович Гридчин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры космической и физической геодезии, тел. (983)312-86-72, e-mail: [email protected]
Владимир Иванович Обиденко
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры космической и физической геодезии, тел. (383)221-25-64, e-mail: [email protected]
Дмитрий Анатольевич Чалков
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры космической и физической геодезии, тел. (963)517-73-45, e-mail: [email protected]
Наталья Николаевна Кобелева
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, ст. преподаватель кафедры космической и физической геодезии, тел. (913)938-15-06, e-mail: [email protected]
Приводятся результаты работы по разработке способов получения нормальных высот на территории Новосибирской области с использованием глобальной модели геоида EIGEN6C-4 и коммерческого ПО для обработки ГНСС-измерений. Вычислен систематический сдвиг между аномалиями высот, определенными по глобальной модели геоида EIGEN6C-4 и аномалиями высот, вычисленными из комбинации результатов ГНСС-измерений и наземных измерений (геометрического нивелирования) на территорию региона.
Ключевые слова: глобальная модель геоида EIGEN6C-4, определение нормальных высот из ГНСС-измерений, аномалия высоты.
BUILDING OF THE LOCAL GEOID MODEL USING SATELLITE AND GROUND MEASUREMENTS
Vladimir M. Gridchin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Graduate, Department of Space and Physical Geodesy, phone: (913)726-58-00, e-mail: [email protected]
Vladimir I. Obidenko
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor, Department of Space and Physical Geodesy, phone: (913)002-7085, e-mail: [email protected]
Dmitriy A. Chalkov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Graduate, Department of Space and Physical Geodesy, phone: (963)517-73-45, e-mail: [email protected]
Natalia N. Kobeleva
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Senior Lecturer, Department of Space and Physical Geodesy, phone: (913)938-15-06, e-mail: [email protected]
The results of research on the development of methods for obtaining normal heights for the territory of the Novosibirsk Region using the global model of the geoid EIGEN6C-4 and software for processing GNSS measurements are presented. A systematic shift was determined between the normal altitudes calculated from the global geoid model EIGEN6C-4 and the heights determined from GNSS measurements and geometric leveling on the territory of the Novosibirsk Region.
Key words: Global Earth Gravitational Model EIGEN6C-4, definition of normal heights from GNSS-measurements, local model of geoids.
Результатом геодезических работ по определению положения объекта с использованием глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) являются его координаты в геоцентрической системе координат и высоты относительно общеземного эллипсоида. Однако для выполнения большинства геодезических работ необходимо знать высоты пунктов относительно принятой уровенной поверхности (нормальные высоты). Одним из наиболее быстрых и эффективных методов получения нормальных высот пунктов по итогам спутниковых измерений является использование глобальных моделей геоида.
Точность определения высот геоида над общеземным эллипсоидом WGS84 по этим моделям для данной территории определяется типом, подробностью и точностью данных, которые были использованы при расчете данной модели [1]. Среди множества существующих моделей геоида, наиболее подходящей для выполнения исследования является глобальная модель геоида EIGEN6C-4, сведения о которой приведены в Международном центре глобальных земных моделей (International Centre for Global Earth Models - ICGEM) Германия [2].
Новая глобальная модель геоида EIGEN6C-4, создана на основе наземных, воздушных гравиметрических данных, альтиметрических измерений и включает набор гармонических коэффициентов геопотенциала до 2190-й степени.
Целью настоящих исследований являлось разработка и исследование способа получения нормальных высот на территории Новосибирской области на основе относительных спутниковых геодезических измерений с использованием глобальной модели геоида EIGEN6C-4 и коммерческого программного обеспечения обработки ГНСС-измерений. Выбор модели EIGEN6C-4 обусловлен результатами исследований [3], согласно которому определено, что модель геопотенциала EIGEN6C-4 наилучшим образом согласуется с квазигеоидом, полученным из наземных данных.
В качестве исходных данных в работе были использованы каталоги координат и высот пунктов ГГС в СК ГСК-2011, на которых в 2016 году по программе СГС-1 выполнены ГНСС-измерения с целью определения региональных параметров связи государственной системы координат 2011 года (ГСК-2011) с государственной системой координат 1995 года (СК-95). Каталог состоит из 23 пунктов, равномерно расположенных по территории Новосибирской
области, для которых наряду с геодезическими координатами, полученными из ГНСС-измерений, известны и нормальные высоты (рис. 1).
Для исследований модели геоида с сайта [2] (International Centre for Global Earth Models (ICGEM)) были получены исходные данные по модели EIGEN6C-4. Для формирования фрагмента из созданной для эллипсоида WGS-84 глобальной модели геоида EIGEN6C-4 с шагом 1' на регион, охватывающий территорию Новосибирской области (52-58° с. ш. / 74-86° в. д.) была использована программа «SINTEGRAV» созданная в лаборатории физической геодезии СГУГиТ. Эти данные были импортированы в коммерческое программное обеспечение для обработки ГНСС-измерений Leica Geo Office (ПО LGO). На рис. 2 показано положение геоида относительно эллипсоида WGS-84 на территории Новосибирской области по глобальной модели геоида EIGEN6C-4.
С использованием данной модели гравитационного поля EIGEN6C-4 в ПО LGO были вычислены нормальные высоты всех участвующих в проекте пунктов ГГС HyEIGEN6C-4. Измеренное значение высот Нтизм над квазигеоидом для этих же пунктов ГГС было определено из геометрического нивелирования. По разности между нормальными высотами, вычисленными по модели (HyEIGEN6C-4) и полученными из нивелирования (Нтизм) на каждом пункте ГГС определен сдвиг глобальной модели геоида по высоте А. На основании сдвига на каждом пункте ГГС для Новосибирской области в целом вычислен систематический сдвиг по высоте Аср (как среднее арифметическое значение из всех А) между
положением геоида, вычисленным по модели ЕЮЕК6С-4, и квазигеоидом, задаваемым нормальными высотами. Результаты вычислений приведены в таблице.
Рис. 2. Положение геоида на территории Новосибирской области
по модели ЕЮЕК6С-4
Разность нормальных высот, вычисленных по модели ЕЮЕК6С-4.0ЕМ, и определенных из геометрического нивелирования на контрольных пунктах СГС-1
Пункт ГГС Сдвиг А (м) Уклонение от среднего (м)
М8ТУ 0,293 -0,067
БОЯС 0,129 -0,230
ШОУ 0,177 -0,182
БЯМ2 0,209 -0,150
кяог 0,250 -0,109
викя 0,517 0,158
РЯТК 0,453 0,094
МЕБК 0,409 0,049
иьта 0,414 0,055
иоиь 0,332 -0,027
УУЛЬ 0,339 -0,020
БЛКЬ 0,391 0,031
УЛЯК 0,425 0,066
К1ЯР 0,182 -0,177
ИШ8 0,337 -0,023
Пункт ГГС Сдвиг А (м) Уклонение от среднего (м)
METL 0,487 0,128
BUGO 0,424 0,065
DMTR 0,466 0,107
DLOZ 0,381 0,022
KORA 0,460 0,101
KRNK 0,383 0,024
SHUK 0,339 -0,021
MYZK 0,465 0,106
По итогам исследований, на основании данных на 23 пунктах ГГС, равномерно расположенных по территории Новосибирской области, систематический сдвиг по высоте аномалий высот, определяемых по глобальной модели гравитационного поля EIGEN6C-4, составил величину 0,329 м, что на 8 см меньше, чем результат, полученный в исследованиях [4], [5] по модели геоида EGM2008 (0,43 м). Среднеквадратическая погрешность вычисленной величины сдвига составила ±0,106 м, что грубее чем в вышеназванных исследованиях (± 0,07 м). Максимальная и минимальная величина сдвига А на отдельном пункте составила 0,465 м и 0,129 м соответственно.
Таким образом, при общем уменьшении величины систематического сдвига по высоте глобальной модели геоида EIGEN6C-4 по сравнению с аналогичной величиной систематического сдвига у глобальной модели геоида EGM2008, точность получения величины систематического сдвига по модели EIGEN6C-4 ниже.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сурнин Ю. В. Регулярный подход к оцениванию орбитальных, геодезических и геодинамических параметров по результатам спутниковых измерений // Вестник СГУГиТ. -2015. - Вып. 1 (29). - С. 6-14.
2. Global Gravity Field Models // International Centre for Global Earth Models (ICGEM) [Электронный ресурс]. - 2013. - Режим доступа: http://icgem.gfz-potsdam.de/ICGEM/ International Centre for Global Earth Models (ICGEM).
3. Исследование современных глобальных моделей гравитационного поля Земли : монография / В. Ф. Канушин, А. П. Карпик, И. Г. Ганагина, Д. Н. Голдобин, А. М. Косарева, Н. С. Косарев. - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. - 270 с.
4. Гиенко Е. Г. Исследование точности получения нормальных высот и уклонений отвесной линии на территории Новосибирской области с помощью глобальной модели геоида EGM2008 // ГЕ0-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск : СГГА, 2011. Т. 1, ч. 2. - С. 181-186.
5. Обиденко В. И., Опритова О. А., Решетов А. П. Разработка методики получения нормальных высот на территории Новосибирской области с использованием глобальной модели геоида EGM2008 // Вестник СГУГиТ. - 2016. - Вып. 1 (33). - С. 14-25.
© В. М. Гридчин, В. И. Обиденкко, Д. А. Чалков, Н. Н. Кобелева, 2018
