ορυφορική Γεωδαισία ΤΕΠΑΚ, Σχολή Πολιτικών Μηχ. / Τοπογράφων Μηχ. και Μηχ. Γεωπληροφορικής

Transcript

1 ορυφορική Γεωδαισία ΤΕΠΑΚ, Σχολή Πολιτικών Μηχ. / Τοπογράφων Μηχ. και Μηχ. Γεωπληροφορικής 6 ο Εξάμηνο ιδάσκων:. εληκαράογλου Ιστοσελίδες μαθήματος: εληκαράογλου, ΣΑΤΜ, ΕΜΠ Επισκ. Καθ. ΤΕΠΑΚ Μια σύντομη αναδρομή στην πορεία προς τα σημερινά συστήματα και γεωδαιτικές δορυφορικές τεχνολογίες. εληκαράογλου, ΣΑΤΜ, ΕΜΠ Επισκ. Καθ. ΤΕΠΑΚ 1

2 Χαρακτηριστικά ορόσημα της ορυφορικής Γεωδαισίας Τέσσερεις κύριες φάσεις εξελίξεων: : ανάπτυξη βασικών μεθόδων δορυφορικών μετρήσεων και ανάλυσης : Σημαντικές επιστημονικές εφαρμογές και ανάπτυξη νέων γεωδαιτικών μεθόδων παρατήρησης των δορυφόρων: SLR, Doppler(TRANSIT) και δορυφορική αλτιμετρία : Επιχειρισιακή χρήση δορυφορικών τεχνικών στη γεωδαισία, γεωδυναμική και τοπογραφία (πρώτα σημαντικά αποτελέσματα με GPS, ανανέωση ενδιαφέροντος για τις αστρομετρικές μεθόδους) 1993-σήμερα: Εκτεταμένη χρήση του GPS; Αλτίμετρα, Συνθετικό Ραντάρ (SAR) συνεχώς βελτιούμενες νέες αποστολέςtopex, ERS-I, ERS-II, ENVISAT,..., GALILEO.. εληκαράογλου, ΣΑΤΜ, ΕΜΠ Επισκ. Καθ. ΤΕΠΑΚ 4 Οκτωβρίου, Η απαρχή της διαστημικής εποχής 2

3 Sputnik-1...Ο συντροφικός ταξιδιώτης της Γης Βασικός στόχος Η μελέτη του πεδίου της γήινης βαρύτητας, ως συμβολή στο Διεθνές Έτος Γεωφυσικής Πρωτοποριακά επιτεύγματα Παρατηρήθηκε το φαινόμενο Doppler Τα ραδιοσήματα του, σε δύο συχνότητες and MHz, χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη της ιονόσφαιρας Explorer 1 (Ιαν. 1958), ο πρώτος αμερικανικός δορυφόρος. Vanguard 1 (1958), ο αρχαιότερος σήμερα σε τροχιά δορυφόρος Echo 1 (1960) ΑΝΝΑ 1B (1962), ο πρώτος πραγματικά γεωδαιτικός δορυφόρος (με Laser κατάφωτα, Doppler, SECOR, φώτα) 3

4 Geodetic Applications of Observations of the Moon, Artificial Satellites and Rockets (George Veis, Ph.D., OSU, 1958) Smithsonian Astrophysical Observatory, Καίμπριζ, Mass. (Βοστώνη) απαρχή της δορυφορικής Γεωδαισίας με τη δημιουργία των καμερών Baker- Nunn (satellite tracking cameras) Baker-Nunn, oι πρώτες κάμερες παρακολούθησης δορυφόρων (1957) Περίπου 12 ανά τον κόσμο, σε λειτουργία από το Smithsonian Astrophysical Observatory Πρώτα διηπειρωτικής κλίμακας γεωδαιτικά δίκτυα 4

5 Φωτογράφηση των δορυφόρων με φόντο τα αστέρια Μετρήσεις διευθύνσεων στο χώρο Πρώτοι υπολογισμοί του σχήματος της Γης J 2 (1957) J 3 (1959) J 12 (1961) Βαλλιστικές κάμερες (1962) Πρώτα συστήματα Doppler (1958) Σταθμοί TRANET (1959) Οπρώτος δορυφόρος TRANSIT (1960) Ακρίβεια εντοπισμού m (ίδια περίπου με εκείνη των οπτικών συστημάτων) 5

6 Echo 2 (1964) Passive Geodetic Satellite, PAGEOS (1966) Σύστημα TRANSIT ορυφόροι OSCAR Πρώτοι φορητοί δέκτες (Geoceiver) Ακρίβεια (το 1965) 20m (Απόλυτη) 10m (Σχετική) Πρώτα αποτελέσματα για τη κίνηση του γήινου πόλου (1969) Σειρά δορυφόρων SLR Beacon B (1964) Diademe-1, -2 (1967 GEOS-1, -2 (1970) Μόνιμοι Σταθμοί SLR Πρώτα μεταφερόμενα συστήματα, Mobile SLR/MOBLAS (1967) Μοντέλα πεδίου βαρύτητας (Standard Earth Models) Cnm, n=m=8 6

7 Κατάφωτα λέιζερ στη Σελήνη από τις πτήσεις Apollo 11 (1969), 14, 15 Συστήματα LLR Ταυτόχρονες καμπάνιες μετρήσεων από οπτικά συστήματα και SLR/LLR World Geodetic System, WGS Τέλος των οπτικών συστημάτων Ακρίβεια 20 m / 5 m 12 κάμερες BC-4 1ο παγκόσμιο γεωδαιτικό δίκτυο από 45 σταθμούς Συστήματα Doppler Ακρίβεια 1 m / 0.5 m 7

8 Γεωδαιτικοί δορυφόροι SLR GEOS-3 (1974, μαζί με αλτίμετρο ραντάρ) Starlette (1975) LAGEOS-1 (1976) Ακρίβεια των SLR Από 30 cm το 1971 Σε 5 cm το 1977 Nd-Yag και ψηφιακές τεχνικές ανάλυσης Πρώτοι δορυφόροι με αλτίμετρα ραντάρ SKYLAB (1973) Geos-3 (1974) Μελέτη των ωκεανών Ραγδαία βελτίωση των μοντέλων του γήινου πεδίου βαρύτητας GEM4 (n=m=16), 1972 GEM8 (n=m=25), 1976 WGS-72 8

9 Προγράμματα TIMATION (από το 1964) και 621Β ενοποιούνται NAVSTAR /GPS NTS-1 (Timation III) Χρονόμετρα Rubidium NTS-2 1ος δορυφόρος GPS (1977) Doppler OSCAR NOVA Ακρίβεια 1 m / 0.25 m SEASAT (1978) Μεταφερόμενα συστήματα SLR 2ης γενιάς MOBLAS 4,, 8 TLRS (1979) MTLRS 10/5 cm 4 cm 9

10 Πρόγραμμα Crustal Dynamics (NASA) Πολυετής διεθνής συνεργασία Εντατικές καμπάνιες μετρήσεων VLBI και SLR Περαιτέρω βελτίωση των μοντέλων του πεδίου βαρύτητας GEM10B (n=m=36), 1978 OSU81 (n=m=180), 1981 GPM2 (n=m=200), Πρόγραμμα MERIT SLR/LLR, VLBI, Doppler Υπηρεσία μελέτης της Περιστροφή της Γης Σταδιακή ανάπτυξη του GPS 6 δορυφόροι (1980) Πρώτοι φορητοί γεωδαιτικοί δέκτες ( ) Ακρίβεια 50 / 10 cm 10

11 Οι τελευταίοι των δορυφόρων Doppler TRANSIT ( ) Νέοι δορυφόροι SLR Meteor & Ajisai, 1986 Etalon 1 & 2, 1989 GPS 11 (1985) Το ατύχημα του δ.λ. Challenger (1986) επιπτώσεις στο GPS Επόμενοι GPS Block II δορυφόροι (1989) η γενιά δορυφόροι GPS (Block II, IIR) 24 δορυφόροι (1993 Σκόπιμη υποβάθμιση της ακρίβειας Επιλεκτική ιαθεσιμότητα (SA) Τεχνικές ιαφορικού GPS ( < 5 m ) Γεωδαιτικές τεχνικές σχετική ακρίβεια από 1 έως 0.1 ppm 11

12 Νέα γενιά δορυφόρων με αλτίμετρα ραντάρ GEOSAT (1985) ERS-1 (1991) TOPEX/Poseidon (1992) ERS-2 (1995) GFO (1998) Ακρίβεια από 10 cm (GEOSAT) 2 cm (ERS-2, TOPEX) Νέες εφαρμογές γεωδαισίας των θαλασσών ιακοπή της Επιλεκτικής ιαθεσιμότητας Μοναδικές δυνατότητες εφαρμογών εντοπισμού με υψηλή ακρίβεια, γρήγορα και χαμηλό κόστος Ολοκληρωμένα συστήματα GPS με άλλες δορυφορικές τεχνολογίες Εφαρμογές στην ναυσιπλοΐα και αεροπλοΐα Global Navigation Satellite Systems (GNNS) 12

13 2001 -?? Νέα γενιά δορυφόρων με αλτίμετρα ραντάρ Συστηματική μελέτη των θαλασσών TOPEX/Poseidon + Jason-1 (2001) ENVISAT ICESAT ?? Σύγκλιση τεχνολογιών GPS/Galileo, GIS, Internet,.. 13

14 2002 -?? Location Based Services Υπηρεσίες Αξιοποίησης της γεωγραφικής θέσης Σήμερα σε εξέλιξη Εκμοντερνισμός του GPS (GPS 3ης γενιάς) Το ευρωπαϊκό σύστημα εντοπισμού και πλοήγησης GALILEO 14

15 Χρονοσειρές -> διαχρονικές μεταβολές 15

16 ITRF Τι πληροφορία περιέχουν οι γεωδαιτικές χρονοσειρές? Η συμπεριφορά του σεισμικού κύκλου Interseismic/Μεταξύ σεισμών: γραμμική μεταβολή (κίνηση) σε συγκεκριμένα σημεία, ως συνάρτηση του χρόνου => σταθερή ταχύτητα Coseismic: απότομη μεταβολή στις χρονοσειρές, ανάλογα με το μέγεθος και το βάθος του σεισμικού ρήγματος Postseismic/Μετά τους σεισμούς: αναπροσαρμογές του γήινου φλοιού (ολίσθηση, χαλάρωση, ), που σχετίζονται με τους τεκτονικούς μηχανισμούς και τη ρεολογία του φλοιού 16