GPS пен лимбті өлшеу кезінде су қоймаларындағы су деңгейінің ортометриялық биіктігінің қателіктерін зерттеу

Презентация қосу

Исмаилов Н.Я., Исмаилов К.Х.,
Джавадов Н.Г.,2014
Аннотация. Бұл мақалада әртүрлі су қоймаларда су
деңгейінің биіктігін GPS пен лимбті өлшеулер арқылы
анықтау қарастырылған. Жағалау аймақтарында судың
ортометриялық биік деңгейіндегі радиожабу
өлшеулердің қателіктері талданды. Жаһандық жылыну
әсерінен Жер бетінде массаны қайта бөлуден
туындаған, құрылымдық белгісіздікті ескере отырып
алынған жағалық судың ортометриялық биіктігін
радиожабу өлшеулер арқылы анықтауға арналған
формула алынды.
Кілтті сөздер: Қателік, лимбті өлшеу, GPS, су
қоймалары, деңгейді өлшеу.
Жағалық зоналардың гидрологиялық моделдері
эквипотенциальды бетке референциаланатыны
бізге жақсы белгілі. Эквипотенциальды бетке
байланысты су деңгейінің өзгеруі ортометриялық
биіктік немесе геоидтан жоғары биіктіктер
ретінде бейнеленеді. Су деңгейінің
ортометриялық биіктіктерін өлшеу ғылыми және
шаруашылық маңызды орын алып, бұл мақсатта
GPS өлшеулер, оның ішінде лимбті GPS өлшеулер
кеңінен қолданады. Бұл мақалада GPS жүйелер
арқылы әртүрлі су қоймаларда су алабының
ортометриялық биіктіктері лимбті өлшеулерінің
қаталіктері талданады. Лимбті GPS
(радиозатменных) өлшеулер жүргізу принціптерін
қарастырамыз. Радиооккультациялық
(радиозатменных) әдіс - стратосфера мен
тропосферадағы әртүрлі физикалық шамаларды
жанама өлшеуге арналған жаңа әдіс.
Бұл әдіс Жер орбитасынан 20 000 км биіктікте
орналасқан үздіксіз генерацияланатын GNSS
(GPS/GLONASS/Galileo) сигналдары мен
радиосигналдарды қолдануға негізделеді. GNSS
радиосигналдарына ионосферадағы электрондар және
температура, қысым мен атмосферадағы су булары
әсер етеді. 700 – 800 км биіктікте орналасқан төмен
орбиталы (LEO) спутник тұрғысынан, GNSS спутниктері
Жер горизонтында кейде пайда болып, кейде
көрінбейді. Төмен орбиталы (LEO) спутниктері мен
GNSS спутниктері бір-бірін атмосферадан көргенде
(радиооккультация режимі) GNSS сигналдары
атмосфера әсерінен аздап тежеледі. Соның
нәтижесінде LEO спутнигінен қабылданған сигналдар
арасында фазалық кідіріс пайда болады. Сол кідірістің
өлшемдері атмосфераның метеофакторы мен
атмосфераның электронды құрылымының мәндері
жөнінде айтуға мүмкіндік береді.
Радиожабулық өлшемдер көбіне 2000 жылы
ұшырылған 450 кмде орналасқан CHAMP (Challenging
Minisatellite Payload) пен GPS/MET (global positioning
system meteorology) спутниктері қолданады.
Алынған мәліметтер температураны болжау
мақсатында кең қолданылып, орта шама мен жоғарғы
тропосфера мен төменгі стратосфераға жіберілген
радиозондтардың аналогтық мәліметтермен
салыстырғанда орташа квадраттық ауытқу мәндері
ретінде әзірленеді.
Жағалаулық зонадағы су деңгейлерінің есептеліп
жатқан параметрлерінің схематикалық көрінісі 2 суретте
бейнеленген. Өлшенетін кейбір биіктік параметрлеріне
түсініктеме берейік. 2 суретте Р нүктесіндегі
ортометриялық биіктік Н -пен белгіленген. Биіктіктерді
өлшеуге негіз ретінде: (1) жер эллипсоиды беті, немесе
(2) геоид бетін ( N – геоид биіктігі) алуға болады. Геоид
эквипотенциальды бедер болып есептеледі. Геоид
биіктігі гравитациялық потенциалға тәуелді.
Геопотенциальдық С саны мына формуламен
табылады:

Бұл жерде - геоид геопотенциалы, -
зерттелетін нүктенің геопотенциалы.
Бұл ретте ортометриялық биіктік:
формуласымен табылады.
(2) формуладан Н есептеудің келесі теңдеулерін
алсақ болады:

(4) теңдеу шешімінің түрі:
Бір қарағанда Н -ты табу үшін С –ті өлшеп, (3) теңдеу
бойынша Н –тың квадраттарын есептесек жеткілікті.
Бірақ, біз қарастырып отырған лимбті өлшеуде бұл әдістің
ерекшелігін ескеру қажет, әсіресе құрылымдық белгісіздік деп
аталатын қосымша өлшеу қателіктерді ескеру маңызды.
Жаһандық жылу Жер бетінде сұйықтық массасының қайта
бөлінууне алып келді және тектоникалық қозғалыстарды
арттырып, қосымша жүктемелерді тудырды. Қажетті
көрсеткіштерді тікелей өлшеуге арналған техникалық
жабдықтардың жоқтығы, Жер бетіндегі массалар өзгерісін
бақылау және бұл процесстерді моделдеу, үлкен
тұрақсызыдығына себеп. 2002 – 2008 жылдарда өткізілген
GRACE (климат және гравитацияны қалпына келтіруді зерттеу
эксперементтері) халықаралық ғылыми эксперементтер Жер
бетіндегі сұйықтық массасының қайта бөлінуі бедер
деформациясын тудыратынын, GPS координаттардың уақытша
сериясында мезгілдік вариацияға алыып келетінін, тәулікке
созылатын полюстер қозғалысындағы вариацияны
тудыратынын көрсетті.
GPS – сигналдардың тропосферадағы кідіруін бағалау
арқылы орындалатын гидрологиялық өлшеулер жердегі
станциялардың позициялары, әсіресе, вертикаль
компоненттерінің уақыт бойынша нақтылығы мен тұрақтылық
жағдайына негізделеді. Осыған байланысты айта кететін
жайт, GPS – спутниктерінің орбитасы глобальды масштабта
жердегі станциялармен анықталады, орбитаны өлшеу
жауаптары жердегі станция позициясының дәлдігі мен
тұрақтылығына тәуелді. Оған қоса, 2001 жыодан бастап
қолданылатын GPS өлшеулердің радиоокультациондық
(лимбтік) әдісі жер атмосферасының өлшеулерінің
мәліметтерін үздіксіз алып отыруға мүмкіндік береді. Бұл
ретте GPS – өлшеулер алынған есептерді тиісті өңдеу кезінде
уақыт бойынша тұрақты нәтижелерді көрсетеді. Климаттық
жолдар мен трендтерді анықтау үшін бірнеше орталықтарда
радиоокультациондық (лимбтік) өлшеулер жүргізіліп, олардың
нәтижелерін біріктірген. Копенгаген, Дармштат, Потсдам,
Пасадена, Боулдер, Гратс сияқты қалаларда орналасқан алты
оккультациялық өлшеулер орталығында жүргізіліп,
нәтижелер базасында бағаланып, өңделген атмосфералық
трендтердің құрылымдық белгісіздігі зерттелді.
Геопотенциальдық биіктікті анықтау кезіндегі
құрылымдық белгісіздік жергілікті жердің биіктігіне
байланысты.
Бірінші жақындаған белгісіздік көрсетілген:

(1) және (6) ескере отырып,

қабылдаймыз. Одан

аламыз.
(1) және (8) ескеріп алатынымыз:
Осылайша, жалпы жылыну әсерімен Жер бетіндегі
массалардың қайта бөлінуінен түзілетін, құрылымдық
тұрақсыздықты есептеу, GPS жүйелер көмегімен
анықталытын әр түрлі су қоймаларындағы су массасының
ортометриялық биіктігін лимбті есептеулер арқылы
дәлірек есептейді.
Өлшеулер қателігінің абсолютті бағасын былай
бағаласақ болады:

(5) тегі өрнекті ескере отырып
эквивалентті ортометриялық биіктікке ауысуда

шығады.
(13) өрнектен:

(15) пен (16) дан мынандай мән шығады:

Осылайша, лимбімен өлшегендегі
эквивалентті ортометриялық биіктік
айырмашылық мынаған тең:
Жүргізілген зерттеулер жағдайы мен негізгі
қорытындыларды жүйелей келгенде:
Жағалаулық зоналарда судың ортометриялық
биіктіктері деңгейінің радиожабу өлшеулері
қателіктері талданды.
Жаһандық жылу әсерінен Жер бетіндгі
массалардың бөлінуінен түзілген құрылымдық
тұрақсыздықты ескере отырып, радиожабу есептерін
жүргізу арқылы жағалаулық сулардың
ортометриялық биіктіктерін табу формуласы
алынды.

Ұқсас жұмыстар

Gps аспаптарының жұмыс істеу принципі, қолданылу аясы

Сулы мұзды селдер секундына

GPS технологиясын топографиялық түсірімдерде қолдану. GPS қабылдағыштары және олардың сипаттамалары

Лазерлік сканер

Дербес жерсеріктік радиотелефондық байланыс. Дербес жерсеріктік байланыс жүйесінің нұсқалары. Жерсеріктік навигациялық GPS жүйесі

Топографиялық түсірісті автоматтық әдістерімен жүргізу туралы жалпы түсінік

Геодезия GPS технологиясын пайдалану

Қант өндірісін автоматтандыру

Электронды тахеометр

Химиялық заттардың әсерін гигиеналық реттеу негіздері

Пәндер