ΑΠΟ ΤΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΤΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ & ΑΠΟ ΤΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΣΤΗΝ ΠΑΡΕΜΒΑΣΗ

Transcript

1 3 ο ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕ ΡΙΟ ΑΤΜ, ΑΘΗΝΑ ΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2010 ΑΠΟ ΤΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΤΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ & ΑΠΟ ΤΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΣΤΗΝ ΠΑΡΕΜΒΑΣΗ Εκτίµηση µικροµετακινήσεων στον Ελλαδικό χώρο µέσω των µόνιµων δικτύων GNSS και επίδραση τους στα συστήµατα HTRS07 και ΕΓΣΑ87 Μ. Χατζηνίκος (3), Α. Φωτίου (1), Χ. Πικριδάς (2) ΑΠΘ - Τμήμα ΑΤΜ - Τομέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας (1) καθηγητής, Τοµέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας, Τµ. ΑΤΜ - ΑΠΘ (2) επίκουρος καθηγητής, Τοµέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας, Τµ. ΑΤΜ - ΑΠΘ (3) υποψήφιος διδάκτορας, Τοµέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας, Τµ. ΑΤΜ - ΑΠΘ Περίληψη Στην παρούσα εργασία µελετάται η επίδραση των µικροµετακινήσεων λόγω της γεωδυναµικής ιδιαιτερότητας που έχει ο Ελλαδικός χώρος. Η εγκατάσταση και λειτουργία αρκετών δικτύων µόνιµων σταθµών GNSS τα τελευταία χρόνια στη χώρα µας κατέστησε προσιτό τον προσδιορισµό θέσης στη καθηµερινή πρακτική του τοπογράφου µηχανικού. Λόγω της συνεχούς παροχής δορυφορικών δεδοµένων από τους µόνιµους σταθµούς GNSS η παρακολούθηση της γεωδυναµικής συµπεριφοράς του Ελλαδικού χώρου είναι πλέον εφικτή. Στην παρούσα εργασία µέσω της επιλογής ενός δικτύου µόνιµων σταθµών GNSS, προσδιορίζονται εκτιµήσεις των µετακινήσεων και προτείνονται τρόποι αντιµετώπισης τους µε έµφαση στα συστήµατα HTRS07 και στο ισχύον Γεωδαιτικό σύστηµα ΕΓΣΑ Εισαγωγή Τα τελευταία χρόνια δεκάδες µόνιµοι σταθµοί και δίκτυα GNSS έχουν εγκατασταθεί και λειτουργούν στη χώρα µας από Πανεπιστήµια, Πολυτεχνεία, Τεχνολογικά Ιδρύµατα, Ερευνητικά Ινστιτούτα και Εταιρείες. Αξίζει να αναφερθεί ότι στο σύνολο των µόνιµων σταθµών συµπεριλαµβάνονται και πέντε σταθµοί του Ευρωπαϊκού δικτύου EPN (Euref Permanent Network) που βρίσκονται στον Ελλαδικό χώρο µε τις ονοµασίες AUT1, DUTH, NOA1, TUC2 και PAT0 ( Fotiou et al. 2009): AUT1: Θέρµη Θεσσαλονίκης, Τµ. ΑΤΜ ΑΠΘ, υπεύθυνοι λειτουργίας Χ. Πικριδάς, Α. Φωτίου. DUTH: Ξάνθη, Τµ. ΑΤΜ-ΑΠΘ, υπεύθυνοι λειτουργίας Χ. Πικριδάς, Α. Φωτίου. NOA1: Αθήνα, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (ΕΑΑ), υπεύθυνοι λειτουργίας Α. Γκανάς, Γ. ρακάτος. TUC2: Χανιά, Τµ. Μηχ/κών Ορυκτών Πόρων, υπεύθυνοι λειτουργίας Σ. Μερτίκας, Ξ.Φραντζής. PAT0: Πάτρα, INSU, υπεύθυνοι λειτουργίας O.Charade, P.Briole. Ανάµεσα σε ερευνητικά κέντρα και εταιρείες που συντηρούν και διαχειρίζονται δίκτυα σηµειώνουµε την Κτηµατολόγιο Α.Ε µε 98 σταθµούς σε όλη την Ελλάδα του 1 από 13

2 δικτύου HEPOS ( ), τη Metrica A.E ( ) µε περίπου 35 σταθµούς, κυρίως στην ηπειρωτική Ελλάδα και µε συνεχή αύξηση, το ΕΑΑ ( ) µε περίπου 12 σταθµούς και το ΤΑΤΜ-ΑΠΘ (Ερευνητική Οµάδα) µε 5 προς το παρόν σταθµούς του δικτύου ΕΡΜΗΣ ( ) εκ των οποίων οι δύο (ΑUT1, DUTH) συµµετέχουν και στο δίκτυο ΕPN. Μέσω της διάθεσης δεδοµένων από µεγάλο αριθµό σταθµών GNSS o προσδιορισµός θέσης, εκ των υστέρων ή και σε πραγµατικό χρόνο, για όλες σχεδόν τις πρακτικές εφαρµογές κατέστη προσιτός και αποτελεί πλέον µια πραγµατικότητα για την Ελλάδα. Επίσης αρκετά ερευνητικά πεδία απέκτησαν µεγαλύτερο ενδιαφέρον εξαιτίας της παροχής µεγάλου όγκου δεδοµένων αλλά και της παρατήρησής τους σε πραγµατικό χρόνο (Φωτίου Α. και Χ. Πικριδάς 2006). Παράλληλα η έρευνα και οι µελέτες σε θέµατα µικροµετακινήσεων του γήινου φλοιού, ένα ιδιαίτερα σοβαρό πρόβληµα στον ελλαδικό χώρο µε την έντονη γεωδυνα- µική του δραστηριότητα, υποστηρίζονται σηµαντικά από τα υψηλής ποιότητας δορυφορικά δεδοµένα που απαιτούνται για το σκοπό αυτό (Kahle H.-G. et al. 1995, Rossikopoulos et al. 1998, Hollenstein et al. 2006, Chatzinikos et. al. 2007). Η εκτίµηση µικροµετακινήσεων του γήινου φλοιού απαιτεί καταρχάς παρατηρήσεις υψηλής ακρίβειας και µεγάλης διάρκειας, της τάξης των αρκετών ετών. Επιπλέον εξίσου σηµαντική είναι η ανάλυση και επεξεργασία των παρατηρήσεων µέχρι την τελική λύση, πού συνήθως εκφράζεται από τις συντεταγµένες σηµείων της γήινης επιφάνειας και τις ταχύτητές τους ανά έτος. Τέτοια σηµεία αποτελούν οι µόνιµοι σταθµοί GNSS, οι οποίοι παρέχουν συνεχώς δορυφορικές παρατηρήσεις και αποτελούν ένα δίκτυο σταθµών σε επίπεδο µιας χώρας, µια ηπείρου ή και όλης της γης. Η περιοχή του Αιγαίου πελάγους χαρακτηρίζεται ως µία από τις πιο ενεργές σεισµικά περιοχές των ηπείρων µε ταχύτητες που µπορούν να κυµαίνονται από 20 έως 40 mm/έτος για µία έκταση της τάξης των Km (Floyd et.al., 2010). Ιδιαίτερα ο Ελλαδικός χώρος, λόγω των έντονων δυναµικών φαινοµένων και των µετακινήσεων που παρατηρούνται µε την πάροδο των χρόνων, έχει περιγραφεί από διάφορους ερευνητές ότι αποτελείται από ένα σύνολο µικροπλακών που εν γένει µετακινούνται µε διαφορετικό τρόπο (Σχ. 1). 2 από 13

3 Σχήµα 1. Οι τεκτονικές πλάκες και τα επιµέρους ρήγµατα στην ευρύτερη περιοχή του Ελλαδικού χώρου (. Παραδείσης 2007). 2. Επεξεργασία δορυφορικών δεδοµένων και προσδιορισµός µετακινήσεων στον Ελλαδικό χώρο. Στο πλαίσιο των ερευνητικών της δραστηριοτήτων, τα τελευταία χρόνια η Eρευνητική Oµάδα του Τοµέα Γεωδαισίας και Τοπογραφίας του ΤΑΤΜ-ΑΠΘ, αποτελούµενοι κυρίως από τους καθηγητές Α. Φωτίου,. Ρωσσικόπουλο και τον επίκουρο καθηγητή Χ. Πικριδά, συλλέγει και επεξεργάζεται δεδοµένα από το Ευρωπαϊκό δίκτυο EPN (Euref Permanent Network), από το δίκτυο σταθµών (ΝΟΑ_ΝΕΤ) που έχει εγκαταστήσει το Αστεροσκοπείο Αθηνών (Γκανάς 2010) αλλά και πρόσφατα από το δίκτυο της εταιρείας Metrica (δίκτυο MetricaNet) για εκπαιδευτικούς και ερευνητικούς σκοπούς. Με στόχο τη µελέτη της γεωδυναµικής συµπεριφοράς των τελευταίων ετών στον Ελλαδικό χώρο και συγκεκριµένα από το έτος 2007 και έπειτα, επιλέχθηκαν δεκαεπτά (17) µόνιµοι σταθµοί οι οποίοι βρίσκονταν σε συνεχή λειτουργία. Το πρώτο στάδιο της παρούσας µελέτης αφορά την επεξεργασία των δορυφορικών δεδοµένων ενός µεγάλου εύρους δικτύου και τον υπολογισµό των ταχυτήτων κάθε σταθµού µέσω της εκτίµησης των µικροµετακινήσεων. Το υπό µελέτη δίκτυο θα ονoµάζεται στο εξής δίκτυο GREN (GReek Experimental Network). Η µελέτη στην παρούσα εργασία ξεκινά από το έτος 2007, διότι στο πλαίσιο υλοποίησης του Εθνικού Κτηµατολογίου της Ελλάδος ιδρύθηκε από την Κτηµατολόγιο Α.Ε ένα δίκτυο µόνιµων σταθµών GPS, γνωστό και ως δίκτυο HEPOS (Hellenic Positioning System). Το δίκτυο αυτό αποτελείται από 98 σταθµούς GPS οι οποίοι είναι οµοιόµορφα κατανεµηµένοι σε όλη την Ελλάδα. Κύριος σκοπός του HEPOS είναι η υλοποίηση ενός τρισδιάστατου γεωδαιτικού συστήµατος αναφοράς στην Ελλάδα για τις ανάγκες του Κτηµατολογίου και µέσω αυτού για τον µετασχηµατισµό συντεταγµένων στο ΕΓΣΑ87. Το νέο σύστηµα αναφοράς ονοµάστηκε HTRS07 και αποτελεί υλοποίηση του Ευρωπαϊ- 3 από 13

4 κού Συστήµατος Αναφοράς ETRS89. Συγκεκριµένα το HTRS07 αποτελεί µία πύκνωση του Ευρωπαϊκού Πλαισίου Αναφοράς ETRF2005. Ως εποχή αναφοράς, όπου αναφέρονται οι συντεταγµένες του HTRS07, λήφθηκε η εποχή Πρέπει να τονιστεί ότι για το HTRS07 δεν παρέχονται ταχύτητες µετακίνησης των µόνιµων σταθµών GPS του δικτύου. Περισσότερες πληροφορίες ως προς την επεξεργασία των δεδοµένων του δικτύου HEPOS, καθώς επίσης και για τον τρόπο υλοποίησης του νέου συστήµατος δίνονται στις εργασίες (Gianniou 2010, Katsampalos et al., 2009). Η επεξεργασία επίλυσης των βάσεων και της συνόρθωσης του δικτύου GREN πραγµατοποιήθηκε µε το λογισµικό Bernese v5.0 αλλά και µε τη βοήθεια ειδικού λογισµικού που έχει αναπτύξει η ερευνητική οµάδα και το οποίο «συνεργάζεται» µε το λογισµικό Bernese (Χατζηνίκος 2006, Πικριδάς κ.ά. 2010). Για την επίλυση του δικτύου χρησιµοποιήθηκαν επτά ηµερών δορυφορικά δεδοµένα κάθε έτους (2007, 2008, 2009, 2010) από τους δεκαεπτά µόνιµους σταθµούς GPS. Οι δέκα ανήκουν στο δίκτυο ΕΡΝ µε τους τρεις να βρίσκονται στην Ελλάδα (AUT1,NOA1,TUC2) και οι υπόλοιποι επτά α- ποτελούν µέρος του δικτύου ΝΟΑ_ΝΕΤ. Για την επιλογή των κατάλληλων παραµέτρων επίλυσης του δικτύου ελήφθησαν υπόψη οι οδηγίες που παρέχει η υπηρεσία του ΕPN (Bruyninx et al., 2010) καθώς επίσης και το Αστρονοµικό Ινστιτούτο του Πανεπιστηµίου της Βέρνης (AIUB) (Dach et al., 2007). Οι παράµετροι επεξεργασίας που επιλέχθηκαν στο λογισµικό Bernese v5.0 είναι: I. εδοµένα εισόδου 30 sec ηµερήσια Rinex δεδοµένα από 17 σταθµούς GPS για τα έτη 2007, 2008, 2009 και 2010 (µία εβδοµάδα δεδοµένων για κάθε έτος). Αρχεία δορυφορικών τροχιών υψηλής ακρίβειας (IGS precise ephemeris) και αρχεία κίνησης του πόλου (IGS ERP files). Ιονοσφαιρικοί χάρτες από το κέντρο ανάλυσης CODE (Central Orbit Determination Europe) Το αρχείο πλανητικών εφηµερίδων DE200. II. Προεπεξεργασία δεδοµένων Βασικοί τύποι παρατηρήσεων: Χρησιµοποιήθηκαν οι παρατηρήσεις φάσης και στις δύο συχνότητες (L 1, L 2 ). Οι παρατηρήσεις κώδικα (P 1, P 2 ) χρησιµοποιήθηκαν µόνο για τις διορθώσεις των σφαλµάτων των χρονοµέτρων του κάθε δέκτη GPS. Γωνία αποκοπής: 15 ο Στρατηγική καθορισµού των βάσεων: Οι βάσεις σχηµατίστηκαν µε τη µέθοδο observation max. Το δίκτυο αποτελείται από ανεξάρτητες βάσεις µήκους από 75 km µέχρι 1200 km. Μοντελοποίηση παρατηρήσεων: Για την µοντελοποίηση των παρατηρήσεων χρησιµοποιήθηκαν οι διπλές διαφορές και ο ελεύθερος ιονόσφαιρας γραµµικός συνδυασµός (L 3 ). Ολίσθηση κύκλων (Cycle Slips): Τα σφάλµατα ολίσθησης κύκλων διορθώθηκαν. Σε περίπτωση αδυναµίας διόρθωσής τους δηµιουργήθηκαν νέες ασάφειες φάσης. Βαθµονόµηση δορυφορικών και επίγειων κεραιών: Εφαρµόστηκαν οι απόλυτες διορθώσεις ως προς το κέντρο φάσης της κεραίας του δέκτη και του δορυφόρου (βλ. π.χ. Chatzinikos et al. 2009). 4 από 13

5 Ιονόσφαιρα: Χρησιµοποιήθηκαν παγκόσµιοι ιονοσφαιρικοί χάρτες από το ευρωπαϊκό κέντρο ανάλυσης δορυφορικών δεδοµένων. Τροπόσφαιρα: Χρησιµοποιήθηκε το προσεγγιστικό µοντέλο του Niell και υπολογίστηκαν τροποσφαιρικές παράµετροι για κάθε ένα σταθµό του δικτύου. III. Κυρίως Επεξεργασία Μοντέλο συνόρθωσης: Πραγµατοποιήθηκε συνόρθωση µε τη µέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων. Μέθοδος επίλυσης ασαφειών φάσης: Εφαρµόστηκε η τεχνική QIF (Quasi Ionosphere Free) µε τη βοήθεια παγκόσµιου ιονοσφαιρικού χάρτη. Το ποσοστό επίλυσης των ασαφειών είναι κατά µέσο όρο µεγαλύτερο από 92%. Σύστηµα αναφοράς (datum): Η υλοποίηση του συστήµατος αναφοράς ITRS στο Πλαίσιο Αναφοράς ITRF2005 (Altamimi et al., 2007)) στο δίκτυο GREN πραγµατοποιήθηκε µε εφαρµογή µερικών εσωτερικών δεσµεύσεων (minimal constraint solution (Πικριδάς 1999, Dach et al. 2007)) στους παρακάτω δεκαεπτά σταθµούς GPS. 1. GLSV (Ουκρανία) 2. MATE (Ιταλία) 3. NICO (Κύπρος) 4. NOT1 (Ιταλία) 5. RAMO (Ισραήλ) 6. WTZR (Γερµανία) 7. AUT1 (Ελλάδα) 8. TUC2 (Ελλάδα) 9. NOA1 (Ελλάδα) 10. LEMN (Ελλάδα) 11. PRKV (Ελλάδα) 12. KASI (Ελλάδα) 13. SPAN (Ελλάδα) 14. PONT (Ελλάδα) 15. VLSM (Ελλάδα) 16. RLSO (Ελλάδα) 17. GRAZ (Αυστρία) Ένας αριθµός από τους παραπάνω 17 σταθµούς αναφοράς πήραν µέρος στην έ- νταξη του δικτύου HEPOS στα συστήµατα ITRS και ETRS89 και επίσης αποτελούν µέρος του βασικού δικτύου δηµιουργίας του παγκόσµιου και ευρωπαϊκού συστήµατος α- ναφοράς (ITRS, ETRS89). Οι εκτιµήσεις των ταχυτήτων από την συνόρθωση όλων των εποχών, ως προς το πλαίσιο ITRF2005 απεικονίζονται γραφικά στο Σχήµα 2. 5 από 13

6 Σχήµα 2. Ταχύτητες των σηµείων του δικτύου GREN στο ITRF2005. Εκφράζοντας ποσοτικά τις εκτιµήσεις των ταχυτήτων για τους όλους σταθµούς οι τιµές ανά έτος ως προς τις συνιστώσες (N, E, U) κυµαίνονται από 0.6 mm, 4 mm, 0.1 mm αντίστοιχα έως 20 mm, 21 mm, 3 mm. Αξίζει να σηµειωθεί ο διαφορετικός προσανατολισµός που εµφανίζουν οι σταθµοί του Ελλαδικού χώρου επιβεβαιώνοντας τον διαφορετικό τρόπο µετακίνησης. Ενώ η Βόρεια Ελλάδα ακολουθεί τη µετακίνηση της Ευρασιατικής τεκτονικής πλάκας, µέρος της Κεντρικής και κυρίως η Νότια Ελλάδα συµπεριφέρονται διαφορετικά, γεγονός σηµαντικό σε σχέση µε την επιλογή και διαχείριση ενός συστήµατος αναφοράς. Με στόχο τη συµµετοχή περισσοτέρων σηµείων που να καλύπτουν µεγαλύτερο εύρος στον Ελλαδικό χώρο όσο και την επαλήθευση των προαναφερθέντων αποτελεσµάτων στο δίκτυο GREN προστέθηκαν και οι σταθµοί του δικτύου της εταιρείας ME- TRICA (Σχήµα 3), τα περισσότερα των οποίων εγκαταστάθηκαν εντός του έτους Το διευρυµένο δίκτυο "MetricaNet" θα αποκαλείται στο εξής δίκτυο ΕΧΜΕΝ (EΧtended MEtrica Network). Για το δίκτυο αυτό τα ηµερήσια δεδοµένα GPS για το χρονικό διάστηµα 29/08/2010 µέχρι 07/09/2010 επεξεργάστηκαν µε το λογισµικό Bernese v5.0 και µε χρήση των ίδιων παραµέτρων επεξεργασίας. 6 από 13

7 Σχήµα 3. Το δίκτυο των µόνιµων σταθµών MetricaNet έως 1/11/2010. Η συνόρθωση του δικτύου ΕΧΜΕΝ σε όλα τα στάδια έγινε µε εφαρµογή µερικών εσωτερικών δεσµεύσεων στο πλαίσιο ITRF2005 (βλέπε π.χ., ερµάνης και Φωτίου 1992, Ρωσσικόπουλος 1999). Η εποχή αναφοράς της τελικής επίλυσης του δικτύου (multi session solution) είναι το µέσο του χρονικού διαστήµατος επεξεργασίας των δεδοµένων (02/09/2010). Στο Σχήµα 4 δίνεται, ως ένα µέτρο ακρίβειας, η επαναληπτικότητα (repeatability) των σταθµών του δικτύου ΕΧΜΕΝ για το χρονικό διάστηµα επεξεργασίας των δεδοµένων. Όπως φαίνεται τα δορυφορικά δεδοµένα είναι υψηλής ποιότητας, π.χ. για τις 2-d συνιστώσες (Ν, Ε) (οριζόντιο επίπεδο) η επαναληπτικότητα είναι κατά µέσο όρο 2 mm ενώ για το κατακόρυφο επίπεδο (U) (1-d) είναι της τάξης των 7 mm. 7 από 13

8 Σχήµα 4. Επαναληπτικότητα (repeatability) των σταθµών του δικτύου ΕΧΜΕΝ για το χρονικό διάστηµα 29/08/2010 7/09/2010. Μετά τη συνόρθωση του δικτύου EXMEN εφαρµόστηκε ο τρισδιάστατος µετασχηµατισµός οµοιότητας για την ένταξή του στο σύστηµα HTRS07 του HEPOS, µε τα 11 κοινά σηµεία του ΕΧΜΕΝ (ITRF2005, ) και του HEPOS (HTRS07, ): GLSV, MATE, NICO, NOT1, NOA1(GR), WTZR, AUT1(GR), TUC2(GR), GRAΖ, ANKR, ORID. Το µοντέλο του µετασχηµατισµού οµοιότητας (βλ. π.χ. Φωτίου Α. 2007) έχει την βασική ιδιότητα να διατηρεί το σχήµα του δικτύου αναλλοίωτο, είναι προτιµότερο εφόσον περιγράφει ικανοποιητικά τις διαφορές των συστηµάτων και αποτελεί την συνήθη επιλογή. Στον Πίνακα 1 δίνονται τα αποτελέσµατα του µετασχηµατισµού οµοιότητας. Helmert transformation FILE 1: HEPOS Epoch (ETRF2005 / HTRF07 (02/07/2007)) FILE 2: ΕΧΜΕΝ NETWORK (ITRF2005 (02/09/2010)) LOCAL GEODETIC DATUM: ETRF2005 (HTRF07) RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS GLSV A W MATE A W NICO A W NOT1 A W WTZR A W ANKR A A GRAZ A A AUT1 W A από 13

9 401 NOA1 A A TUC2 A A ORID A A RMS / COMPONENT NUMBER OF PARAMETERS: 7 NUMBER OF COORDINATES: 33 RMS OF TRANSFORMATION: 25.9 MM PARAMETERS: TRANSLATION IN N : MM TRANSLATION IN E : MM TRANSLATION IN U : MM ROTATION AROUND N-AXIS: " ROTATION AROUND E-AXIS: " ROTATION AROUND U-AXIS: " SCALE FACTOR : MM/KM Πίνακας 1. Aποτελέσµατα µετασχηµατισµού οµοιότητας από το δίκτυο EXMEN (ITRF2005, ) στο δίκτυο HEPOS (HTRF07, ). Στο πρώτο τµήµα του Πίνακα 1 δίνονται οι εκτιµήσεις σφαλµάτων (residuals) κατά (N, E, U) για τα κοινά σηµεία, τα οποία εκφράζουν και το µέγεθος της προσαρµογής. Στην συνέχεια δίνεται το µέσο τετραγωνικό σφάλµα (τυπική απόκλιση) ή συµβολικά το rms του µετασχηµατισµού οµοιότητας και οι µεταθέσεις, στροφές και κλίµακα. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 1 τα residuals των σταθµών κυµαίνονται από 0.2 mm µέχρι 69.3 mm, και «κατά µέσο όρο» 34.2 mm, 22.1 mm, 9.1 mm κατά (Ν, Ε, U) αντιστοίχως. Το rms του µετασχηµατισµού είναι 25.9 mm και οι µεταθέσεις από το ITRF2005 (εποχή ) στο HTRF07 (εποχή ) είναι mm, mm, 20.2 mm κατά (Ν, Ε, U) αντιστοίχως. Τα προηγούµενα µεγέθη δείχνουν ότι ο µετασχηµατισµός δεν είναι ικανοποιητικός. Βασική αιτία είναι οι διαφορετικές διευθύνσεις των διανυσµάτων µετατόπισης µεταξύ των σταθµών οι οποίες οφείλονται στις διαφορετικές µετακινήσεις των µικροπλακών στον ελλαδικό χώρο. Κατά συνέπεια θα πρέπει να αναζητηθεί µία µέθοδος που να αντιµετωπίσει το προηγούµενο πρόβληµα ικανοποιητικά. Για το σκοπό αυτό πραγµατοποιήθηκε ένταξη του δικτύου EXMEN στο HTRS07 λαµβάνοντας υπόψη τις ταχύτητες µετακίνησης, σε όσους σταθµούς GPS ήταν δυνατό. Aπό την υπηρεσία του ευρωπαϊκού δικτύου µόνιµων σταθµών GPS (EPN) ελήφθησαν οι επίσηµες ταχύτητες µετακίνησης των σταθµών GLSV, MATE, NICO, NOT1, WTZR, ANKR, GRAZ, AUT1, TUC2 και ORID. Μετά τη συνόρθωση του δικτύου EXMEN, µε εφαρµογή των ταχυτήτων µετακίνησης µετατέθηκαν οι παραπάνω σταθµοί στην εποχή αναφοράς του δικτύου ΗΕPOS. Στη συνέχεια, για τα ίδια κοινά σηµεία, εφαρµόστηκε ο µετασχηµατισµός οµοιότητας στο σύστηµα HTRS07 (2007.5). Tα αποτελέσµατα του µετασχηµατισµού βελτιώθηκαν σηµαντικά, µε συνολικό "rms" 4.1 mm και "rms" 3.4 mm, 1.3 mm, 5.3 mm κατά (Ν, Ε, U) αντίστοιχα. Αξίζει να τονίσουµε ότι το µέγεθος των µεταθέσεων, των στροφών και της κλίµακας παρέµεινε στα ίδια επίπεδα όπως και προηγουµένως. Η βελτίωση στην ακρίβεια µετασχηµατισµού του δικτύου ήταν αναµενόµενη καθώς οι σταθµοί που πήραν µέρος στο µετασχηµατισµό αναφέρονται στην ίδια εποχή. 9 από 13

10 3. Επίδραση των µετακινήσεων στο ΕΓΣΑ87 Ο επόµενος στόχος της παρούσας εργασίας αφορά στην επίδραση της γεωδυνα- µικής συµπεριφοράς των τελευταίων ετών του Ελλαδικού χώρου στο σύστηµα ΕΓ- ΣΑ87. Για το σκοπό αυτό µετρήθηκαν µε τη χρήση της στατικής µεθόδου, οκτώ τριγωνοµετρικά σηµεία της ΓΥΣ σε τρία συνεχόµενα έτη (2008, 2009 και 2010). Τα σηµεία (βάθρα) βρίσκονται σε διαφορετικά φύλλα χάρτη 1:50000 της ΓΥΣ και συγκριµένα στα Φ.Χ.52(ΑΡΝΑΙΑ), 63(ΒΑΣΙΛΙΚΑ), 116(ΘΕΡΜΗ), 187(ΛΑΧΑΝΑΣ), 267(ΝΙΚΗΤΑΣ) και 352(ΣΤΑΥΡΟΣ). H έκταση που καλύπτουν τα παραπάνω φύλλα χάρτη είναι περίπου Km. Η επιλογή των τριγωνοµετρικών σηµείων έγινε µε γνώµονα την καλή τους κατάσταση και τον ορίζοντα προς τον δορυφορικό σχηµατισµό GPS. Όλες οι περίοδοι µετρήσεων διήρκησαν περισσότερο από τέσσερις ώρες ανά σηµείο και πραγµατοποιήθηκαν µε δέκτες δύο συχνοτήτων του ΤΑΤΜ/ΑΠΘ. Η πρώτη λύση (για κάθε χρονική περίοδο) πραγµατοποιήθηκε χρησιµοποιώντας ως σταθµό αναφοράς τον AUT1 και µε συντεταγµένες τις τιµές που δίνονται στο σύστηµα HTRS07, εποχή Όλες οι βάσεις επιλύθηκαν µε απόλυτη επιτυχία, δηλαδή µε ποσοστό επίλυσης των ασαφειών φάσης 100%. Οι συντεταγµένες που προέκυψαν µετασχηµατίστηκαν από το σύστηµα HTRS07 στο ΕΓΣΑ87 που διατίθεται µέσω της ιστοσελίδας του ΗEPOS. Στη συνέχεια υπολογίστηκαν µέσω της σχέσης (2D_ds=sqrt(dE 2 +dn 2 )), για κάθε σηµείο οι διαφορές που προκύπτουν από τις µετασχηµατισµένες στο ΕΓΣΑ87 συντεταγµένες σε σχέση µε τις τιµές που δίνονται από τη ΓΥΣ. Στο Σχ. 5 φαίνονται οι διαφορές-σφάλµατα ανά σηµείο για κάθε έτος επίλυσης. Σφάλµα θέσης από τις τιµές ΓΥΣ µε σηµείο αναφοράς το µόνιµο σταθµό AUT Σφάλμα σε mm Έ τος Επίλυσης Σχήµα 5. Σφάλµα θέσης στο ΕΓΣΑ87 κάθε σηµείου ως προς τις τιµές της ΓΥΣ προσδιορισµένο από το µόνιµο σταθµό AUT1 για κάθε έτος. Όπως φαίνεται στο Σχήµα 5 οι διαφορές κατά τη διάρκεια των τριών ετών και για όλα τα τριγωνοµετρικά σηµεία κυµαίνονται από 10 mm έως περίπου 70 mm κάτι που για τις συνήθεις τοπογραφικές µελέτες είναι αποδεκτό. Το µέγεθος των διαφορών ανά έτος ήταν αναµενόµενο επειδή όλα τα προς έλεγχο σηµεία εµφανίζουν παρόµοια γεωδυναµική συµπεριφορά µεταξύ τους αλλά και στην ευρύτερη περιοχή που ανήκει ο AUT1 (Fotiou et.al, 2003). 10 από 13

11 Εάν επιχειρηθεί προσδιορισµός συντεταγµένων EΓΣΑ87 από ένα σταθµό αναφοράς που παρουσιάζει διαφορετική γεωδυναµική συµπεριφορά, ο προσδιορισµός αυτός δεν θα είναι επιτυχής. Μία τέτοια επιλογή παρουσιάζεται στη συνέχεια. Τα προηγούµενα 8 σηµεία της ΓΥΣ προσδιορίσθηκαν µε σταθµό αναφοράς τον ΝΟΑ1(αντί ΑUΤ1) εισάγοντας σε αυτή την περίπτωση τις τιµές του ΝΟΑ1 που υπολογίζονται στο σύστη- µα HTRS07 για την εποχή (Gianniou, 2010). Όλες οι βάσεις GPS επιλύθηκαν µε απόλυτη επιτυχία. Οι συντεταγµένες που προέκυψαν µετασχηµατίστηκαν στο 160 Σφάλµα θέσης από τις τιµές ΓΥΣ µε σηµείο αναφοράς το µόνιµο σταθµό ΝΟΑ Σφάλμα σε mm Έ τος επίλυσης Σχήµα 6. Σφάλµα θέσης στο ΕΓΣΑ87 κάθε τριγωνοµετρικού σηµείου από τις τιµές ΓΥΣ προσδιορισµένο από το µόνιµο σταθµό ΝΟΑ1 για κάθε έτος επίλυσης ΕΓΣΑ87 ακριβώς µε τον ίδιο τρόπο όπως και στην προηγούµενη περίπτωση. Στο Σχήµα 6 δίνονται οι διαφορές-σφάλµατα θέσης των συντεταγµένων (2-d) κάθε τριγωνοµετρικού σηµείου ως προς τις τιµές της ΓΥΣ, για κάθε έτος επίλυσης. Φαίνεται καθαρά ότι οι διαφορές είναι µεγαλύτερες από τις αντίστοιχες που προέκυψαν µε σταθµό αναφοράς τον ΑUT1 (Σχήµα 5), φτάνοντας µάλιστα στα 140 mm. Με βάση τις δύο προηγούµενες επιλογές για προσδιορισµό θέσης στο EΓΣΑ87, προκύπτει ότι νέα σηµεία προσδιορίζονται από εν γένει κοντινούς σταθµούς αναφοράς που κατά τεκµήριο θα έχουν παρόµοια γεωδυναµική συµπεριφορά. 4. Συµπεράσµατα Η έντονη και διαφορετική σε πολλές περιοχές του ελλαδικού χώρου γεωδυναµική συµπεριφορά επιβεβαιώθηκε χρησιµοποιώντας υψηλής ποιότητας δορυφορικά δεδο- µένα και αυστηρές µεθόδους επεξεργασίας σύµφωνα µε τα διεθνή πρότυπα και προδιαγραφές. Η γεωδυναµική συµπεριφορά µπορεί να παρακολουθείται συνεχώς µέσω των δικτύων µόνιµων σταθµών GNSS µε τον προσδιορισµό ταχυτήτων µετακίνησης αλλά και µε προσοχή στο θέµα της επιλογής των µοντέλων µετακίνησης. Για το οποιοδήποτε δίκτυο GNSS, άρα και για τo δίκτυο HEPOS, θα πρέπει να προσδιορίζονται και να δίνονται ταχύτητες µετακίνησης για τους σταθµούς του. Η σηµερινή ενιαία ένταξη των διαφόρων νέων δικτύων που έχουν εγκατασταθεί από διάφορους φορείς και εταιρείες στο σύστηµα αναφοράς του HEPOS απαιτεί τη γνώση ταχυτήτων των σταθµών τους. Η "τοπική" ανεξάρτητη ένταξη των σταθµών µπορεί να είναι ικανοποιητική µε βάση τους πλησιέστερους σταθµούς του HEPOS. 11 από 13

12 H σωστή ένταξη συνεπάγεται και σωστό προσδιορισµό θέσης στο EΓΣΑ87. Βιβλιογραφία Altamimi, Z., X. Collilieux, J. Legrand, B. Garayt, Boucher C (2007). ITRF2005: A new release of the International Terrestrial Reference Frame based on time series of station positions and Earth orientation parameters, J. Geophys. Res., 112, B09401, doi: /2007jb Bruyninx, C., Altamimi, Z., Caporali, A., Kenyeres, A., Lidberg, M., Stangl, G., Torres, G. A. (2009). Guidelines for EUREF Densifications, Version 1: Chatzinikos M, Fotiou A, Pikridas C. (2007). Estimation of site velocities in Greece and surrounding areas, using permanent GPS station data. Paper presented at 1 st International Workshop on Advances in understanding crustal deformation in Southern Europe using the Global Positioning System. Sofia, Bulgaria, 3-5 December Chatzinikos Μ, A. Fotiou, Pikridas C. (2009). The effects of the receiver and satellite antenna phase center models on local and regional GPS networks. Proceedings of the International Symposium on Modern Technologies, Education and Professional Practice in Geodesy and Related Fields, Sofia, Bulgaria, 5-6 November. Γκανάς Α. (2010). NOANET: Το δίκτυο GNSS του Ε.Α.Α για την µελέτη της Γεωδυνα- µικής Γεωφυσικής του Ελληνικού Χώρου. " ορυφορική Γεωδαισία: Σύγχρονα Συστήµατα και Εφαρµογές". Επιστηµονική ηµερίδα τµήµατος Τοπογραφίας ΤΕΙ Αθήνας. 26 Μαΐου Αθήνα. Dach R, Hugentobler U, Fridez P, Meindl M. (2007). Bernese GPS software version 5.0 Astronomical Institute, University of Bern, Switzerland. ερµάνης A. και A. Φωτίου (1992). Mέθοδοι και εφαρµογές συνόρθωσης παρατηρήσεων, εκδόσεις Zήτη, Θεσσαλονίκη, σελ Fotiou A., V. Kagiadakis, C. Pikridas and D. Rossikopoulos (2003). Geodetically derived displacements and crustal deformation analysis: Application in the Volvi area. Proceedings of the 11 th International Symposium on Deformation Measurements, FIG commission 6, Santorini, Greece, May, pp Fotiou A., C. Pikridas, D. Rossikopoulos S. Spatalas, V. Tsioukas and S. Katsougiannopoulos (2009). The Hermes GNSS NtripCaster of AUTh. Proceedings of the EUREF 2009 Annual Symposium, Florence, Italy, May. Also in Bulletin of Geodesy and Geophysics (former Bollettino di Geodesia e Scienze Affini), vol. LXIX, No.1, (2010). Floyd M. A., H. Billiris, D. Paradissis, G. Veis, A. Avallone, P. Briole, S. McClusky, J.M. Nocquet, K. Palamartchouk, B. Parsons, England P. (2010). A new velocity field for Greece: Implications for the kinematics and dynamics of the Aegean. Journal of Geophysical Research, vol. 115, b10403, doi: /2009jb Gianniou M. (2010). Realization of ETRS89 in Greece by the HEPOS network. 53th EUREF TWG Meeting, Gävle, June 1, Sweden. Hollenstein C., Geiger A., Kahle H.-G., Veis G. (2006). CGPS time-series and trajectories of crustal motion along the West Hellenic Arc. Geophys. J. Int., 164: Kahle H.-G., Muller M.V., Geiger A., Danuser G., Mueller S., Veis G., Billiris H., Paradissis D. (1995). The strain field in northwestern Greece and the Ionian islands: results inferred from GPS measurements. Tectonophysics, 249: από 13

13 Katsampalos, K., C. Kotsakis, Gianniou M. (2009). Hellenic Terrestrial Reference System 2007 (HTRS07): a regional densification of ETRS89 over Greece in support of HEPOS. EUREF 2009 Symposium, May , Florence Italy. Παραδείσης. (2009). Αξιοποίηση του HEPOS στη Γεωδυναµική. Ηµερίδα ΠΣ ΑΤΜ, 24 Φεβρουαρίου, Αθήνα. Πικριδάς Χ. (1999). Η αξιοποίηση της σύγχρονης τεχνολογίας GPS και ο ποιοτικός έ- λεγχος των γεωδαιτικών εργασιών. ιδακτορική διατριβή, ΤΑΤΜ-ΑΠΘ. Πικριδάς Χ., Φωτίου Α., Ρωσσικόπουλος. και Μ. Χατζηνίκος (2010). Ερευνητική δραστηριότητα και προοπτικές από τη λειτουργία του δικτύου µόνιµων σταθµών GNSS του ΤΑΤΜ-ΑΠΘ. " ορυφορική Γεωδαισία: Σύγχρονα Συστήµατα και Εφαρ- µογές". Επιστηµονική ηµερίδα τµήµατος Τοπογραφίας ΤΕΙ Αθήνας. 26 Μαΐου Αθήνα. Rossikopoulos, D., A. Fotiou, E. Livieratos, P. Baldi (1998). A rigorous analysis of GPS data to detect crustal deformations. Application in the area of the Ionian Sea. Tectonophysics 294, Ρωσσικόπουλος. (1999). Τοπογραφικά δίκτυα και υπολογισµοί. 2η έκδοση, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη. Φωτίου Α.(2007). Γεωµετρική Γεωδαισία - Θεωρία και Πράξη. Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη. Φωτίου Α., Πικριδάς Χ. (2006). GPS και Γεωδαιτικές Εφαρµογές. Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη. Χατζηνίκος Μ. (2006). Επίλυση µεγάλων βάσεων και δικτύων GPS µε το λογισµικό Bernese. Μεταπτυχιακή εργασία, ΤΑΤΜ-ΑΠΘ. 13 από 13