Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων

Transcript

1 «HEPOS καισύγχροναγεωδαιτικάσυστήματααναφοράς: Θεωρία και υλοποίηση, προοπτικές και εφαρμογές» Επιστημονικό διήμερο εργασίας Θεσσαλονίκη, 5 Σεπτεμβρίου 008 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων Κ. Κατσάμπαλος, Καθηγητής ΤΑΤΜ/ΑΠΘ Χρ. Κωτσάκης, Επίκ. Καθηγητής ΤΑΤΜ/ΑΠΘ Β. Βλαχάκης, ΑΤΜ, ΜΦ ΤΑΤΜ/ΑΠΘ Α. Γκανίλας, ΑΤΜ, ΜΦ ΤΑΤΜ/ΑΠΘ Ι. Παπούδας, ΑΤΜ, ΜΦ ΤΑΤΜ/ΑΠΘ Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Πολυτεχνική Σχολή Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

2 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 01 / Επισκόπηση παρουσίασης Παρουσίαση του προβλήματος Επιλύσεις δικτύων με δεδομένα του συστήματος HEPOS Χρονοσειρές συντεταγμένων από την EUREF Ταχύτητες σημείων από παλιότερες εργασίες για τον Ελληνικό χώρο Επίδραση των ταχυτήτων Από τη σκοπιά της Γεωδαισίας Δυνατότητες διαχείρισης ταχυτήτων σε ένα δίκτυο

3 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 0 / ΔΙΚΤΥΑ ΣΤΑΘΕΡΑ ή ΔΥΝΑΜΙΚΑ; Η γήινη επιφάνεια βρίσκεται σε διαρκή κίνηση και μεταβάλλεται με το χρόνο Βασικές αιτίες που προκαλούν μεταβολές/κινήσεις 1. Γεωδυναμικές: σεισμοί, τεκτονικές κινήσεις. Γεωφυσικές: κατολισθήσεις, καθιζήσεις 3. Τοπικές: καθιζήσεις, παραμορφώσεις Άμεση επίπτωση στα κτήρια που είναι εγκατεστημένοι οι σταθμοί HEPOS & Μετακινήσεις λόγω φθορών και παραμορφώσεων του κτηρίου

4 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 03 / πεδίο παραμόρφωσης(strain field) VS. πεδίο ταχυτήτων(velocity field) ΠΡΙΝ ΤΟ HEPOS Περιοδικές/περιστασιακές μετρήσεις(campaigns) Ανάλυσητοπικώνπαραμορφώσεων(π.χ. τανυστές παραμόρφωσης) Ανεξάρτητο από σύστημα αναφοράς Δείχνει την τάση του εδάφους για παραμόρφωση Ενδιαφέρει τους γεωφυσικούς ΜΕΤΑ ΤΟ HEPOS Συνεχής καταγραφή δεδομένων(continuous data) Υπολογισμός πεδίου ταχυτήτων Αναφέρεται σε κάποιο σύστημα αναφοράς Δείχνει την τάση για«ομαλή» μετακίνηση (χρήσιμο για πρόγνωση) Ενδιαφέρει τους γεωδαίτες P.J. Clarke (199)

5 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 0 / Επιλύσεις δικτύων με δεδομένα του συστήματος HEPOS Μελέτη διαχρονικών μεταβολών με βάση μετρήσεις GPS από το σύστημα HEPOS 5 σταθμοίhepos στηνδελλάδα+ σταθμοίepn Δεδομένα: Ημερήσια RINEX για τους σταθμούς: 001Α(Μαχαιρά, ΑΙΤΩΛΟΑΚΑΡΝΑΝΙΑΣ) 005Α(Πέτα, ΑΡΤΑΣ) 00Α(Κεφαλλονιά, ΚΕΦΑΛΛΗΝΙΑΣ) 00Α(Λευκάδα, ΛΕΥΚΑΔΑΣ) 08Α(Πλαταριά, ΘΕΣΠΡΩΤΙΑΣ) AUT1(Θεσσαλονίκη) NOA1(Αθήνα) Περίοδοι δεδομένων: Session 1: 19-0 Οκτωβρίου 007 (DOY: 9, 93) Session : 5-7 Ιανουαρίου 008 (DOY: 05, 0, 07) Session 3: 8-30 Ιουνίου 008 (DOY: 180, 181, 18) Σύστημα αναφοράς: ETRF005, epoch 007.5(HTRS07) Ακριβείς(precise) εφημερίδες IGS

6 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 05 / Επίλυσημεόλεςτιςδυνατέςβάσεις(5 HEPOS + EPN) Συνόρθωση με ελάχιστες δεσμεύσεις με σταθερό τον σταθμό ΑUT1 1 o N Λύσεις: AUT1 Οκτώβριος 007 ( ημέρες) Ιανουάριος 008 (3 ημέρες) 0 o N Ιούνιος 008 (3 ημέρες) 39 o N 38 o N 08A A A A A NOA1 Σύστημα αναφοράς: ETRF005, epoch (HTRS07) Μέσοι όροι διαφορών 3Δ αποστάσεων S session S HEPOS : 10mm 3mm 0 o E 1 o E o E 3 o E o E mm

7 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 0 / Διανύσματα μετατόπισης 1 o N 0 o N AUT1 Λύσεις: Οκτώβριος 007 ( ημέρες) Ιανουάριος 008 (3 ημέρες) Ιούνιος 008 (3 ημέρες) 39 o N 08A 00A 005A Σύστημα αναφοράς: ETRF005, epoch (HTRS07) 001A 38 o N 37 o N 00A 0 mm 19 o E 0 o E 1 o E o E 3 o E NOA1 o E Μέσοι όροι(session-hepos): ΔΕ ΔΝ Δr 8 mm 10 mm 13 mm 3mm mm mm mm 1 mm 3 mm

8 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 07 / Επίλυση με όλες τις δυνατές βάσεις(5 HEPOS) Συνόρθωση με ελάχιστες δεσμεύσεις με σταθερό τον σταθμό 005Α Λύσεις: 30' 08A Οκτώβριος 007 ( ημέρες) Ιανουάριος 008 (3 ημέρες) Ιούνιος 008 (3 ημέρες) 39 o N A A A Σύστημα αναφοράς: ETRF005, epoch (HTRS07) 30' Μέσοι όροι διαφορών 3Δ αποστάσεων S session S HEPOS : 00A 38 o N 0 o E 0' 0' 1 o E 0' 5mm mm 11 mm

9 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 08 / Διανύσματα μετατόπισης 0 o N Λύσεις: 30' 08A Οκτώβριος 007 ( ημέρες) Ιανουάριος 008 (3 ημέρες) 005A Ιούνιος 008 (3 ημέρες) 39 o N 30' 00A 001A Σύστημα αναφοράς: ETRF005, epoch (HTRS07) 38 o N 00A Μέσοι όροι(session-hepos): 30' 37 o N 5 mm 19 o E 30' 0 o E 30' 1 o E 30' o E ΔΕ ΔΝ Δr mm mm 5 mm mm mm 3 mm 3 mm 10 mm 11 mm

10 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 09 / Χρονοσειρές συντεταγμένων από την EUREF Μελέτη μετατοπίσεων των τριών σταθμών του δικτύου EPN στην Ελλάδα Δεδομένα: Περίοδος δεδομένων: Εβδομαδιαίες λύσεις για τους σταθμούς(sinex): AUT1 (Θεσσαλονίκη) NOA1(Αθήνα) TUC(Χανιά) GPS week: (//005 /8/008) GPS week: (7/5/00 /8/008) GPS week: (/1/005 /8/008) Ταχύτητες για κάθε σταθμό(υπολογισμένες από EUREF) Σύστημα αναφοράς: Οι συντεταγμένες ITRF δίνονται από την EUREF στο σύστημα ITRF005 και στην εποχή της εβδομάδας Οι συντεταγμένες ETRF προέκυψαν από την μετατροπή μέσω B/A στο σύστημα ETRF005 και στην αντίστοιχη εποχή

11 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 10 / Σύστημα αναφοράς: ITRF005 εποχές από έως o N 3Δ Ταχύτητες EUREF (ITRF005) 0 o N AUT AUT1:.9 cm/yr NOA1: 1.3 cm/yr TUC: 1.39 cm/yr 38 o N NOA1 AUT1: 3 o N =.7 cm/yr, v N = 0.3 cm/yr, v h = cm/yr TUC NOA1: = 0.91 cm/yr, v N = cm/yr, v h = 0.7 cm/yr 3 o N TUC: = 0.78 cm/yr, v N = -1.1 cm/yr, v h = 0.3 cm/yr 0 o E o E o E o E 8 o E

12 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 11 / Σχετικές συντεταγμένες και ταχύτητες από εποχή έως o N 0 o N AUT1 3Δ Σχετικές ταχύτητες NOA1:.08 cm/yr TUC:. cm/yr 38 o N 8 NOA1 3 o N 8 TUC NOA1: =-1.5 cm/yr, v N =-1.3 cm/yr, v h =0.3 cm/yr 3 o N TUC: = -1.9 cm/yr, v N = -1.8 cm/yr, v h = 0.30 cm/yr 0 o E o E o E o E 8 o E

13 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 11 / Σχετικές συντεταγμένες και ταχύτητες από εποχή έως o N 3Δ Σχετικές ταχύτητες 0 o N AUT1 AUT NOA1:.08 cm/yr TUC:. cm/yr 38 o N 8 NOA1 NOA1 3 o N 8 TUC TUC NOA1: =-1.5 cm/yr, v N =-1.3 cm/yr, v h =0.3 cm/yr 3 o N TUC: = -1.9 cm/yr, v N = -1.8 cm/yr, v h = 0.30 cm/yr 0 o E o E o E o E 8 o E

14 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 1 / Σύστημα αναφοράς: ΕTRF005 εποχές από έως o N 3Δ Ταχύτητες EUREF AUT1 ETRF005 ITRF005 0 o N AUT1: 1.03 cm/yr NOA1:.81 cm/yr.8 cm/yr 1.3 cm/yr TUC: 3.0 cm/yr 1.39 cm/yr 38 o N NOA1 AUT1: = 0.11 cm/yr, v N = -1.0 cm/yr, v h = cm/yr I05:.7 cm/yr 0.3 cm/yr cm/yr 3 o N 8 TUC NOA1: = cm/yr, v N = -.3 cm/yr, v h = 0.7 cm/yr I05: 0.91 cm/yr cm/yr 0.7 cm/yr 3 o N 8 10 TUC: = -1. cm/yr, v N = -.5 cm/yr, v h = 0.3 cm/yr I05: 0.78 cm/yr -1.1 cm/yr 0.3 cm/yr 3 o N 0 o E o E o E o E 8 o E

15 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 1 / Σύστημα αναφοράς: ΕTRF005 εποχές από έως o N 3Δ Ταχύτητες EUREF 0 o N AUT1 AUT ETRF005 AUT1: 1.03 cm/yr NOA1:.81 cm/yr ITRF005.8 cm/yr 1.3 cm/yr TUC: 3.0 cm/yr 1.39 cm/yr 38 o N NOA1 NOA1 AUT1: = 0.11 cm/yr, v N = -1.0 cm/yr, v h = cm/yr I05:.7 cm/yr 0.3 cm/yr cm/yr 3 o N 8 TUC TUC NOA1: = cm/yr, v N = -.3 cm/yr, v h = 0.7 cm/yr I05: 0.91 cm/yr cm/yr 0.7 cm/yr 3 o N 8 10 TUC: = -1. cm/yr, v N = -.5 cm/yr, v h = 0.3 cm/yr I05: 0.78 cm/yr -1.1 cm/yr 0.3 cm/yr 3 o N 0 o E o E o E o E 8 o E

16 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 13 / Σχετικές συντεταγμένες και ταχύτητες από εποχή έως o N 0 o N AUT1 3Δ Σχετικές ταχύτητες NOA1:.1 cm/yr (.08 cm/yr) TUC:.33 cm/yr (. cm/yr) 38 o N 8 NOA1 3 o N 8 TUC NOA1: = -1.1 cm/yr, v N = cm/yr, v h = 0.3 cm/yr 3 o N (-1.5 cm/yr) (-1.3 cm/yr) (0.3 cm/yr) TUC: = -1.7 cm/yr, v N = cm/yr, v h = 0.30 cm/yr 3 o N 0 o E o E o E o E 8 o E (-1.9 cm/yr) (-1.8 cm/yr) (0.30 cm/yr)

17 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 13 / Σχετικές συντεταγμένες και ταχύτητες από εποχή έως o N 3Δ Σχετικές ταχύτητες AUT1 AUT1 NOA1:.1 cm/yr (.08 cm/yr) 0 o N TUC:.33 cm/yr (. cm/yr) 38 o N 8 NOA1 8 NOA1 3 o N 8 TUC 8 TUC NOA1: = -1.1 cm/yr, v N = cm/yr, v h = 0.3 cm/yr 3 o N (-1.5 cm/yr) (-1.3 cm/yr) (0.3 cm/yr) TUC: = -1.7 cm/yr, v N = cm/yr, v h = 0.30 cm/yr 3 o N 0 o E o E o E o E 8 o E (-1.9 cm/yr) (-1.8 cm/yr) (0.30 cm/yr)

18 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 1 / Πρόσφατες εργασίες που περιλαμβάνουν υπολογισμό ταχυτήτων στην Ελλάδα CGPS-West Hellenic Arc (ITRF000, epoch ) AEGEANET (ITRFyy, epoch ) Ch. Hollenstein, A. Geiger, H.-G. Kahle and G. Veis(00) D.Delikaraoglou, H.Billiris, D.Paradissis, P.C.England, B.Parsons and P.J.Clarke(00)

19 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 1 / Πρόσφατες εργασίες που περιλαμβάνουν υπολογισμό ταχυτήτων στην Ελλάδα CGPS-West Hellenic Arc (ITRF000, epoch ) AEGEANET (ITRFyy, epoch ) NOA1 8 TUC Ch. Hollenstein, A. Geiger, H.-G. Kahle and G. Veis(00) D.Delikaraoglou, H.Billiris, D.Paradissis, P.C.England, B.Parsons and P.J.Clarke(00)

20 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 15 / WEGENER (Working group of European Geoscientists for the Establishment of Networks for Earth-Science Research) Εργασίεςμεβάσητεχνικέςδιαστημικήςγεωδαισίας(SLR, VLBI, GPS) γιατηνμελέτη, μεταξύ άλλων, της τοπικής κίνησης τεκτονικών πλακών στην περιοχή της Μεσογείου Μετρήσεις σε αραιά χρονικά διαστήματα από το 1980 (WEGENER/MEDLAS) ΣτηνΕλλάδα: μετρήσειςslr σε σταθμούςαπότο198 ASKITES 3Δ ταχύτητες (ITRF000, ep ) Campaigns Euref 89, Epoch 9 (ITRF9) KARITSA XRISOKALARIA DIONYSOS DION: 1 mm/yr ASKT: mm/yr ROUM: 8 mm/yr KRTS: mm/yr KATV: 9 mm/yr XRIS: 1 mm/yr KATAVIA 0 mm/yr ROUMELLI R. Noomenet al. (199)

21 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 17 / ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ ΣΤΗ ΓΕΩΔΑΙΣΙΑ Υπάρχει επίδραση των γεωδυναμικών φαινομένων σε ένα δίκτυο GNSS(π.χ. HEPOS) Με ποιον τρόπο θα λαμβάνονται υπόψη οι γεωδυναμικές κινήσεις για να μπορεί να συνδέεται διαχρονικά με παγκόσμια δυναμικά ΣΑ τύπου ITRS ; ΣτηνΕλλάδαδενυπάρχουνσταθμοίπουανήκουνστοδίκτυοτηςIGSήτηςIERS Μπορούν να αξιοποιηθούν τα σημεία WEGENER(SLR) που παρατηρούνται απότο198 καισυμμετείχανστηλύσηγιατονορισμότωνitrfμέχριτο000 ; Ακόμα κι αν τα παραπάνω ερωτήματα απαντηθούν μπορούν οι υπάρχοντες σταθμοί του συστήματος HEPOS να αποτελούν το δυναμικό γεωδαιτικό ΣΑ της Ελλάδας; είναι απαραίτητη η εγκατάσταση δικτύου«μηδενικής τάξης»(fiducial/zero order) ;

22 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 18 / Σταθμοί «μηδενικής τάξης» για τον υπολογισμό συντεταγμένων και ταχυτήτων (NGS CORS) Onsala, Sweden (EPN) Χωριστή Δράμας Συκιά Χαλκιδικής Nicosia, Cyprus (EPN) Ν. Φώκαια Χαλκιδικής

23 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 19 / Ηπειρωτικά και κρατικά Δίκτυα μονίμων σταθμών GNSS

24 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 0/ Συμπέρασμα: ένα τέτοιο δίκτυο πρέπει να λαμβάνει υπόψη και να παρακολουθεί τις μεταβολές Οι συνηθέστεροι τρόποι διαχείρισης των μεταβολών είναι: Υπολογισμός ταχυτήτων σε συγκεκριμένα σημεία Υπολογισμός πεδίου ταχυτήτων Υπολογισμός παραμέτρων μετασχηματισμού

25 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 1/ Υπολογισμός ταχυτήτων σε συγκεκριμένα σημεία Με τις ταχύτητες«συγχρονίζονται» οι θέσεις των σταθμών αναφοράς και μέσω αυτών προκύπτει η θέση του χρήστη στην επιθυμητή εποχή Ποια μεθοδολογία θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί; τι λύσεις θα χρησιμοποιούνται (ημερήσιες, εβδομαδιαίες) ; φιλτράρισμα δεδομένων δημιουργία χρονοσειρών; πως θα συνορθώνεται το δίκτυο(ποιες και πόσες δεσμεύσεις) ; Ποια υπηρεσία θα είναι υπεύθυνη για τους υπολογισμούς; Κάθε πότε θα ενημερώνονται οι ταχύτητες; Οι ταχύτητες θα εφαρμόζονται από τηνυπηρεσίαστοδίκτυοήαπότον χρήστηστηθέση;

26 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων / Υπολογισμός πεδίου ταχυτήτων Με παρεμβολή στο πεδίο ταχυτήτων υπολογίζεται η ταχύτητα οποιουδήποτε σημείου Με ποια μεθοδολογία θα προκύψουν οι αρχικές ταχύτητες των σημείων ; Πως θα υπολογίζεται το πεδίο ταχυτήτων με βάση τις αρχικές ταχύτητες ; Ποιο θα είναι το σύστημα αναφοράς του ; Ποια μπορεί/πρέπει να είναι η διακριτική ικανότητα του παραγόμενου πεδίου ταχυτήτων ; Τι διάστημα δεδομένων θεωρείται επαρκές για έναν τέτοιο υπολογισμό ; Θα λαμβάνονται υπόψη γεωλογικές, σεισμολογικές και γεωφυσικές πληροφορίες ; Η εφαρμογή των διορθώσεων για τη θέση θα γίνεται από τον χρήστη ή από κάποια υπηρεσία ;

27 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων 3/ Υπολογισμός παραμέτρων μετασχηματισμού Σύνδεση μεταξύ διαφορετικών εποχών μέσω ενός 7 παραμετρικού μετασχηματισμού Υπάρχει δυνατότητα να υπολογίζονται: 7 παράμετροιαπόκάθεεποχήπροςτηνεποχήαναφοράς; ή 7 παράμετροι για κάθε εποχή αναφοράς του ΣΑ και 7 χρονικά μεταβαλλόμενες παράμετροι(ρυθμός μεταβολής για κάθε παράμετρο); Η διαχείριση των επιπτώσεων των γεωδυναμικών φαινομένων είναι αρμοδιότητα του φορέα λειτουργίας του δικτύου

28 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων / OPUS(Online Positioning User Service) / SCOUT (Scripps Coordinate Update Tool)

29 Χρονικές μεταβολές και μοντέλα ταχυτήτων / Ανακεφαλαίωση Ταχύτητες: από τις μεγαλύτερες που παρατηρούνται στην Ευρώπη Έντονη γεωδυναμική δραστηριότητα Ανάγκη για διαρκή παρακολούθηση των μεταβολών στο δίκτυο ΟΜΩΣ: ΈλλειψησταθμώνπουανήκουνστοδίκτυοτηςIGS (ήτηςiers) Έλλειψη σταθμών GNSS «μηδενικής τάξης» Μικρό διάστημα λειτουργίας του συστήματος HEPOS λίγα δεδομένα ΑΣ ΑΝΑΡΩΤΗΘΟΥΜΕ: Μεποιαμέθοδοθαδίνεταιηδιαχείρισητωνμεταβολών; Ποιο θα είναι το σύστημα αναφοράς των ταχυτήτων; Είναι δυνατόν το δίκτυο στη σημερινή του μορφή να αποτελεί τον κύριο γεωδαιτικό σκελετό της χώρας ως προς τις συντεταγμένες και τις ταχύτητες;

30 Ευχαριστούμε για την προσοχή σας ραντεβού στο επόμενο συνέδριο? σεμινάριο? workshop?