1 کارشناس ارشد دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهر اهر ایران

Transcript

1 بهار 97 سال بيست و هفتم شماره 107 صفحه 185 تا 192 مطالعه امکانسنجی جایگزینی ترازیابی دقیق با GPS/Levelling در منطقه ایران *2 حسین مهدی زاده 1 و یحیی جمور 1 کارشناس ارشد دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهر اهر ایران 2 دانشیار آموزشکده نقشه برداری سازمان نقشه برداری کشور تهران ایران تاريخ دريافت: 1394 /07 /22 تاريخ پذيرش: 1396 /10 /26 چكيده امروزه با گسترش استفاده از سامانه تعیین موقعیت جهانی )GPS( این امکان فراهم شده که بتوان ارتفاع ژئودتیک هر نقطه را نسبت به بیضوی مرجع به سادگی با کمترین زمان و هزینه تعیین کرد. با وجود مزایای روش نوین ترازیابی با GPS در برابر ترازیابی سنتی دسترسی به ارتفاع ارتومتریک نقاط با این روش محدودیت هایی دارد. نکته اساسی در این خصوص وجود اختالف میان سطح مبنای ارتفاعی ترازیابی سنتی )ژئویید( و سطح مبنای ارتفاعی GPS )بیضوی( است که باید اثر آن در ترازیابیهای نسبی مورد توجه قرار گیرد. در این پژوهش به جنبه های مختلف روش ترازیابی با GPS برای کسب بیشترین دقت در مؤلفه ارتفاعی و مقایسه این روش )ترازیابی با )GPS با ترازیابی هندسی )یا ترازیابی سنتی( پرداخته می شود. برای بررسی و مطالعه ترازیابی با GPS و میزان دقت قابل حصول از اطالعات شبکه 55 کیلومتری فیزیکال ژئودزی و شبکه ژئودینامیک ایران در منطقه آذربایجان و اطالعات نقاط ژئودزی جزیره قشم استفاده شده است. این اطالعات در برگیرنده ارتفاعات ارتومتریک و ژئودتیک شبکه نقاط مورد استفاده است که در این پژوهش در 5 دسته با فواصل مختلف تقسیم و انتخاب شده اند. برای محاسبه ارتفاع ژئویید از آخرین مدل ژئویید ملی جاذبی ایران )IRGeoid10( با دقت مطلق متوسط ±26 cm و دقت نسبی متوسط ±2/8 ppm استفاده شده است. نتایج حاصل بیانگر کاهش دقت اختالف ارتفاع ترازیابی با GPS بر حسب افزایش طول خطوط مبناست. محاسبه متغیر k به عنوان معیاری برای تشخیص درجه ترازیابی نشان میدهد که در حال حاضر ترازیابی با GPS در ایران دقتی معادل ترازیابی درجه 4 فراهم می سازد. djamour@ncc.org.ir کلیدواژه ها: ژئویید ارتفاع ارتومتریک ارتفاع بیضوی GPS ترازیابی با.GPS *نویسنده مسئول: یحیی جمور 1- پيشنوشتار تعیین اختالف ارتفاع نقاط از راه ترازیابی هندسی و با بهره گیری از دوربین های ترازیاب متداول ترین روش در اجرای طرحهای عمرانی و توسعه کشور است. همچنین از این روش در اجرای طرح های ملی تهیه نقشه برای ایجاد نقاط پایه )کنترل زمینی( برای تبدیل عکسهای هوایی و ماهوارهای به نقشه استفاده میشود. با وجود دقت باالی روش ترازیابی هندسی اجرای این روش بسیار زمانبر و پرهزینه و نتایج حاصل تحت تأثیر خطاهای سیستماتیک و اتفاقی بوده و تاکنون روش جایگزینی با همان دقت برای آن متصور نبوده است. امروزه با گسترش استفاده از سامانه تعیین موقعیت جهانی GPS System( )Global Positioning این امکان فراهم شده است که بتوان ارتفاع ژئودتیک هر نقطه را نسبت به بیضوی مقایسه به راحتی در کمترین زمان ممکن و با کمترین هزینه تعیین کرد. از سوی دیگر با گسترش روزافزون دقت تعیین موقعیت با GPS زمینه مطالعات گسترده در خصوص ترازیابی با GPS فراهم شده است. سرعت عمل کاهش هزینهها نبود نیاز به دید مستقیم آسانی در انجام عملیات ترازیابی پردازش سریع و آسان داده ها امکان انجام ترازیابی در همه شرایط جوی امکان انجام ترازیابی در شب و بسیاری مزایای دیگر در برابر ترازیابی سنتی )هندسی مثلثاتی( که پرهزینه زمان بر و طاقت فرساست ضرورت بررسی و پژوهش جنبههای مختلف و موثر بر دقت تعیین ارتفاع با GPS و امکانسنجی جایگزینی ترازیابی سنتی با ترازیابی با GPS را بیان میکند. از میان سامانه های ارتفاعی موجود )دینامیک نرمال وارتومتریک( در ایران سامانه ارتفاعی ارتومتریک با سطح مبنای ژئویید انتخاب شده است. نکته اساسی در به کارگیری این روش )ترازیابی با )GPS اختالف در سطح مبنای ارتفاعی ترازیابی سنتی )ژئویید( و سطح مبنای ارتفاعی GPS )بیضوی( است که باید اثر آن در ترازیابیهای نسبی مورد توجه قرار گیرد. به طور کلی سه عامل اصلی و مؤثر در تعیین دقت ارتفاع ارتومتریک در ترازیابی با GPS عبارتند از: دقت مدل ژئویید مورد استفاده منابع خطاهای GPS و طول خطوط مبنا. از آنجایی که مدل ژئویید به طور مستقیم در تبدیل ارتفاع بیضوی به ارتفاع ارتومتریک استفاده میشود دقت نسبی متوسط آن در تعیین دقت نسبی ارتفاع ارتومتریک مؤثر است. از این رو هر چه مدل ژئویید مورد استفاده در این تبدیل دقیقتر باشد ارتفاع ارتومتریک حاصل نیز دقت بیشتری دارد. از سوی دیگر دقت ذاتی ارتفاع بیضوی از دقت موقعیت مسطحاتی آن کمتر است که این امر ناشی از برخی منابع خطای GPS به عنوان عوامل اصلی محدود کننده دقت ارتفاعی آن است. مهمترین آنها خطای ساعت گیرنده خطای تروپسفر و ترکیب هندسی ماهواره ها هستند )2004.)Kleer, برای رویارویی با آنها میتوان به استفاده از معادالت تفاضلی در هنگام پردازش داده ها استفاده از مدل های استاندارد تصحیح تأخیر تروپسفر افزایش ارتفاع آنتن )2007 NorKamarudin, )Yahya and و استفاده از گیرندههای با قابلیت دیدن همزمان ماهوارههای دو سامانه تعیین موقعیت GPS و GLONASS برای بهبود مقدار )Dilution Of Precision) DOP اشاره کرد.)Sheng, 2005( یکی دیگر از عوامل محدود کننده دقت تعیین ارتفاع ارتومتریک در روش ترازیابی با GPS افزایش طول خط مبناست. با افزایش طول خط مبنا از یک سو دقت نسبی اختالف ارتفاع ژئویید )N ( که حاصل از مدل ژئویید است و از سوی دیگر میزان بهبود منابع خطای GPS همچون خطاهای مداری تروپسفر و یونسفر در روشهای تفاضلی کاهش می یابد. در این پژوهش به بررسی میزان دقت ارتفاع ارتومتریک حاصل از ترازیابی با GPS بر پایه طول خطوط مبنا و عوامل موثر بر آن پرداخته می شود. 2- سیر تکاملی مدل های ژئویید ایران اولین ژئویید ایران با بهبود مدل ژئوپتانسیل منطقهای )GeoPotential Model (2 GPM2 با همکاری مؤسسه ایفاگ آلمان مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران و سازمان نقشهبرداری کشور با استفاده از داده های ترازیابی به دست آمد RMS با و مدل موسوم به IRGeoid88 )Weber and Zomorrodian, 1988( Square( )Root Mean برابر با ±1/4 m ارائه گردید.)Weber and Zomorrodian, 1988( 185

2 ایران منطقه در GPS/Levelling با دقیق ترازیابی جایگزینی امکانسنجی مطالعه داده های از استفاده با IRGeoid88 مدل زمینه این در دیگر فعالیت یک عنوان به نقشه های از کیلومتر 1 مکانی تفکیک قدرت با )Digital Terrain Model) DTM پژوهش این در همچنین یافت. بهبود OSU89B ژئوپتانسیل مدل و 1/ BGI ثقلسنجی بینالمللی دفتر توسط شده تهیه زمینی کهن ثقل داده های از بی هنجاری های تبدیل برای شد. استفاده )Bureau Gravimetrique International( و )Remove Compute Restore) RCR فن )N( ژئویید ارتفاعهای به )Δg( جاذبه رفت کار به )Fast Fourier Transform) FFT روش انتگرال فرمول محاسبه برای.)Hamesh and Zomorrodian, 1992( برنز بیضوی فرمول بر مبتنی جدید روش یک از استفاده با دیگری پژوهش ارائه IRGeoid01 به موسوم ژئویید مدل و انجام استوکس فرمول از استفاده بدون ثقل داده های همراه به BGI ثقل داده های از کار این در.)Ardalan et al., )2001 شد کشور نقشهبرداری سازمان یک درجه ترازیابی شبکه بنچمارکهای روی شده فراهم )Global Land One-km Base Elevation) GLOBE جهانی DTM داده های )NCC( EGM96 جهانی ژئوپتانسیل مدل و کیلومتر 1 مکانی تفکیک قدرت با با مقایسه برای GPS با ترازیابی نقطه 258 و )Earth Gravitational Model )1996 با برابر RMS با حاصل ژئویید مدل پایان در و استفاده IRGeoid01 جاذبی ژئویید.)Ardalan et al., 2001( شد ارائه ±1/26 m استفاده ژئویید محاسبات در بیضوی مرزی مقدار مسئله گسترش با بعدی پژوهش ارتفاع سنجی داده های اول درجه نجومی مختصات با نقطه 10 BGI ثقل داده های از و کیلومتر 1 مکانی تفکیک قدرت با GLOBE جهانی DTM داده های ماهواره ای شد. انجام 360 مرتبه و درجه تا بیضوی هارمونیکهای بسط از حاصل جاذبی میدان ژئویید پایان در و استفاده ژئویید با مقایسه برای GPS با ترازیابی نقطه 51 از همچنین.)Safari et al., )2005 شد ارائه ±1/068 m معیار انحراف با IRGeoid05a به موسوم جاذبی روش از استفاده با IRGeoid05b ژئویید مدل به موسوم دیگری محصول روی NCC ثقل داده های BGI توسط شده فراهم ثقل داده های از استفاده و GLOBE جهانی DTM داده های ایران یک درجه ترازیابی شبکه بنچمارک های بر مبتنی GGM02S جهانی ژئوپتانسیل مدل و کیلومتر 1 مکانی تفکیک قدرت با برای GPS با ترازیابی نقطه 200 از همچنین شد. انجام GRACE ماهواره داده های با حاصل ژئویید پایان در و استفاده )IRGeoid05b( آمده دست به ژئویید با مقایسه.)Nahavandchi and Soltanpour, 2005( شد ارائه ±0/672 m معیار انحراف استوکس شده اصالح مربعات کمترین فرمول بهکارگیری با دیگر پژوهش یک شبکه بنچمارکهای روی NCC ثقل داده های BGI کهن ثقل داده های از استفاده رد ماهوارهای ارتفاعسنجی از حاصل جاذبه بی هنجاری های و ایران یک درجه ترازیابی DEM داده های از پژوهش این در.)Kiamehr, )2006 گرفت صورت دریا جهانی ژئوپتانسیل مدل 100 m تفکیک قدرت با SRTM داده های بر مبتنی برای GPS با ترازیابی نقطه 260 از و GRACE ماهواره داده های بر مبتنی GGM02S مدل پایان در و استفاده IRGeoid06 به موسوم شده آمده دست به ژئویید با مقایسه.)Kiamehr, )2006 شد ارائه ±0/58 m با برابر RMS با IRGeoid06 ژئویید انتگرال بهکارگیری با که است IRGeoid10 به موسوم ایران ژئویید مدل آخرین FFT روش و هلمرت فشردهسازی دوم روش remove-restore روش استوکس مدل این در استفاده مورد داده های.)Hatam, )2010 است آمده دست به یکبعدی داده های NCC جدید ثقل داده های مجموعه BGI کهن ثقل داده های از: عبارتند GPS با ترازیابی نقطه 819 از همچنین.DTM داده های و ماهوارهای ارتفاع سنجی ژئویید مدل پایان در و استفاده )IRGeoid10( آمده دست به ژئویید با مقایسه برای مدل های تکاملی سیر.)Hatam, )2010 شد ارائه ±0/26 m معیار انحراف با شده یاد است. شده ارائه 1 جدول در آنها دقت همراه به ایران جاذبی ژئویید ایران. ژئویید مدل های 1- جدول References ایران در جاذبی ژئویید مدل های دقت GPS با ترازیابی نقاط تعداد )Weber and Zomorrodian, 1988( --- ± 1/4)RMS( IRGeoid88 )Ardalan et al., 2001( 258 ± 1/26)RMS( IRGeoid01 )Safari et al., 2005( 51 ± 1/068)SD( IRGeoid05a )Nahavandchi and Soltanpour, 2005( 200 ± 0/672)SD( IRGeoid05b )Kiamehr, 2006( 260 ± 0/58)RMS( IRGeoid06 )Hatam, 2010( 819 ± 0/26)SD( IRGeoid10 2 شکل در ایران جغرافیایی محدوده در مطالعاتی مناطق موقعیت 1 شکل در 3 شکل در و آذربایجان منطقه در مبنا خطوط و ایستگاهها موقعیت توپوگرافی شده اند. داده نمایش قشم جزیره در مبنا خطوط و ایستگاه ها موقعیت توپوگرافی پیشنهادی روش 4- ارتفاع و بیضوی مبنای سطح از GPS با ترازیابی از حاصل ارتفاع که آنجا از برای بنابراین است ژئویید مبنای سطح از هندسی ترازیابی از حاصل ارتومتریک ترازیابی با GPS با ترازیابی از حاصل ارتومتریک ارتفاع های نسبی دقت مقایسه مبنای سطح با ارتومتریک ارتفاع های به بیضوی ارتفاع های باید هندسی مستقیم شوند. تبدیل ژئویید مطالعه مورد منطقه و نیاز مورد داده های 3- از باید GPS ترازیابی با هندسی ترازیابی جایگزینی بررسی منظور به و ژئودتیک ارتفاع دارای مشترک به طور که کرد استفاده ایستگاه هایی چندمنظوره شبکه ارتفاعی اطالعات از راستا این در باشند. ارتومتریک MPGGNI05 به موسوم ایران ژئودینامیک و ژئودزی فیزیکال )Multi-purpose Physical Geodesy and Geodynamic Network of Iran 2005( 45 E <λ< E 49 و 37 N>φ> N 39 جغرافیایی محدوده در آذربایجان منطقه در کیلومتر 20 از بیشتر فواصل برای کیلومتر( 65 تا )45 کیلومتر 55 متوسط تراکم با جغرافیایی محدوده قشمدر منطقه ارتفاعی اطالعات همچنین و برای کیلومتر 5 متوسط تراکم با 55 E >λ> 56 E و 26/58 N>φ> 26/92 N است. شده استفاده کیلومتر 20 از کمتر فواصل 186

3 حسین مهدی زاده و یحیی جمور شکل -2 توپوگرافی ایستگاه ها و خطوط مبنا با فواصل 20 تا 65 کیلومتر در منطقه آذربایجان. شکل -1 موقعیت مناطق مطالعه در محدوده ایران. شکل -3 توپوگرافی ایستگاه ها و خطوط مبنا برای فواصل 0/5 تا 20 کیلومتر در جزیره قشم. برای تبدیل ارتفاع ژئودتیک به ارتفاع ارتومتریک نیاز به یک مدل ژئویید است. در پژوهش حاضر برای این تبدیل از آخرین مدل ژئویید ملی ایران با نام IRGeoid10 با دقت مطلق متوسط ±0/26 m و دقت نسبی متوسط ±2/8 ppm استفاده شده است (.)Hatam, 2010 برای بررسی دقت ارتفاع ارتومتریک حاصل از ترازیابی با GPS و ارزیابی اثر طول خطوط مبنا روی آن از 5 دسته خطوط مبنا با فواصل متفاوت استفاده شده است که عبارتند از : دسته :1 در منطقه قشم برای فواصل حدود 1 کیلومتر و کمتر از آن (شکل.)4 دسته :2 در منطقه قشم برای فواصل 1 تا 5 کیلومتر (شکل.)5 دسته :3 در منطقه قشم برای فواصل 5 تا 20 کیلومتر (شکل.)6 دسته :4 در منطقه آذربایجان برای فواصل 20 تا 45 کیلومتر (شکل.)7 دسته :5 در منطقه آذربایجان برای فواصل 45 تا 65 کیلومتر (شکل.)8 با استفاده از ارتفاع ارتومتریک و ارتفاع بیضوی هر نقطه می توان ارتفاع ژئویید هر ایستگاه GPS و سپس تفاضل ارتفاع های ژئویید نقاط خط مبنا را به صورت زیر به دست آورد (شکل.)9 )1 که در آن NiGPS و NjGPS به ترتیب ارتفاع ژئویید حاصل از GPS در نقاط i و hi و hj به ترتیب ارتفاع بیضوی در نقاط i و Hi j و Hj به ترتیب ارتفاع ارتومتریک در نقاط i و ΔNGPS j اختالف ارتفاع ژئویید حاصل از GPS میان نقاط i و j Δh اختالف ارتفاع بیضوی میان نقاط i و j و ΔH اختالف ارتفاع ارتومتریک میان نقاط i و j هستند. سپس می توان با استفاده از مدل ژئویید ملی ایران ارتفاع ژئویید حاصل از مدل ژئویید را برای هر نقطه از نیمرخ و نیز با به کارگیری نتیجه حاصل از رابطه 1 تفاضل اختالف ارتفاع ژئویید هر طول مبنا را به صورت زیر به دست آورد : ;j )2 که در آن NiGeoid و NjGeoid به ترتیب ارتفاع ژئویید مدل نقاط i و j δni و δnj به ترتیب تفاضل میان ارتفاع ژئویید حاصل از GPS و ارتفاع ژئویید حاصل از مدل ژئویید در نقاط i و ΔNGeoid j اختالف ارتفاع ژئویید حاصل از مدل ژئویید میان نقاط i و j و ΔδN تفاضل میان δni و δnj هستند. 187

4 مطالعه امکان سنجی جایگزینی ترازیابی دقیق با GPS/Levelling در منطقه ایران شکل -5 خطوط مبنای دسته 2 در منطقه قشم (فواصل 1 تا 5 کیلومتر). شکل -4 خطوط مبنای دسته 1 در منطقه قشم (فواصل کمتر از 1 کیلومتر). شکل -7 خطوط مبنای دسته 4 در منطقه آذربایجان (فواصل 20 تا 45 کیلومتر). شکل -6 خطوط مبنای دسته 3 در منطقه قشم (فواصل 5 تا 20 کیلومتر). شکل -8 خطوط مبنایدسته 5 در منطقه آذربایجان (فواصل 45 تا 65 کیلومتر). 188 شکل -9 ارتباط میان ارتفاع ارتومتریک ارتفاع بیضوی و ارتفاع ژئویید.

5 حسین مهدی زاده و یحیی جمور ) ( σ H σ re. ppm = d ارتفاع بیضوی و d طول خط مبنا بر حسب کیلومتر هستند. با محاسبه دقت نسبی تعیین اختالف ارتفاع ارتومتریک حاصل از اندازه گیری های GPS میتوان امکانسنجی جایگزینی ترازیابی دقیق با ترازیابی با GPS را بررسی کرد. 5- بحث نتایج حاصل از محاسبات عددی در بخش 4 در جدول 2 ارائه شده است. محاسبات در 5 دسته با طول خطوط مبنای مختلف به ترتیب صعودی رده بندی شده اند. بهترین دقت به دست آمده ±0/016 m برای متوسط طول خطوط مبنا در دسته اول )L<1km( با مقدار 886/237 m و بدترین دقت ±0/142 m برای متوسط طول خطوط مبنا در دسته پنجم km( 45( km>l> 65 با مقدار 48154/739 m است. کمیت k به عنوان یک شاخص تعیین کننده درجه ترازیابی در سه حالت کمینه متوسط و بیشینه به دست آمده است. بهترین مقدار متوسط به دست آمده برای کمیت k در دسته سوم km( 5( km <L< 20 با مقدار 15/32 mm/ km و بدترین مقدار در دسته پنجم km( )45 km >L> 65 با مقدار 20/92 mm/ km است. شکل 10 دقت اختالف ارتفاع حاصل از ترازیابی با GPS نسبت به متوسط فواصل خطوط مبنا در هر دسته را نشان می دهد. شکل 11 ارتباط متغیر (mm/ km( k به عنوان معیار درجه ترازیابی در شبکههای ارتفاعی و متوسط طول خطوط مبنا را نشان میدهد. همچنین مقایسه اختالف میان اختالف ارتفاعهای ارتومتریک و اختالف ارتفاعهای بیضوی با اعمال مدل ژئویید )δ h( و بدون اعمال مدل ژئویید )δ h*( در جدول 3 نشان داده شده است. حال با استفاده از قانون انتشار خطاها میتوان انحراف معیار اختالف ارتفاع بیضوی خط مبنای را برای هر نیمرخ به دست آورد. σδh σh j به ترتیب انحراف معیار ارتفاع بیضوی نقاط i و j و σh i و که در آن انحراف معیار اختالف ارتفاع بیضوی در خط مبنای هستند. است: )4 )5 در حالت نسبی برای محاسبه اختالف ارتفاع ژئویید هر خط مبنا این رابطه برقرار و طبق قانون انتشار خطاها برای رابطه 4 این رابطه برقرار است: GPS Geoid 2 2 σ N = ) σ N ( + ) σ N ( GPS σδn انحراف معیار اختالف ارتفاع ژئویید حاصل از GPS در که در آن Geoid σδn انحراف معیار اختالف ارتفاع ژئویید در خط مبنای و خط مبنای ΔδN هستند. :σδδn مقدار RMS برای )σδδn نیز به صورت زیر به انحراف معیار تفاضل اختالف ژئویید هر خط مبنا ( دست می آید: ) 2 δn ( 1 δn i = )6 σ δ N = n ΔδNها و n تعداد خطوط مبنا در نیمرخ مورد نظر هستند. که در آن δ N متوسط از آنجا که مدل ژئویید ملی ایران دارای دقت نسبی ±2/8 ppm است )2010, Hatam ( پس: σδn Geoid (mm)=2.8 L(km( )7 )3 )8 که در آن L طول خط مبنا بر حسب کیلومتر است. طبق قانون انتشار خطاها برای رابطه 1 این رابطه برقرار است: ΔH است. σδh انحراف معیار که در آن با استفاده از رابطه 8 میتوان دقت نسبی تعیین اختالف ارتفاع GPS را بر حسب ppm به صورت زیر به دست آورد: )9 که در آن (ppm( σ(re.) دقت نسبی تعیین اختالف ارتفاع ارتومتریک حاصل از σ H = σ h + ) σ N ( n 2 GPS 2 شکل 10- دقت تعیین اختالف ارتفاع ارتومتریک در ترازیابی با GPS بر حسب میانگین فواصل خطوط مبنا. شکل 11- دقت تعیین اختالف ارتفاع ارتومتریک در ترازیابی با GPS بر حسب مقدار k به عنوان معیار درجه ترازیابی. 189

6 ایران منطقه در GPS/Levelling با دقیق ترازیابی جایگزینی امکانسنجی مطالعه )k(. ترازیابی درجه شاخص و ارتومتریک ارتفاع اختالف دقت 2- جدول k(max) (mm/ km) k(ave.) (mm/ km) k(min) (mm/ km) s H(ave.) (m) L(ave.) (m) L (km) نیمرخ 20/54 17/00 15/92 0/ /237 L<1 1 19/55 16/81 14/88 0/ /102 1<L<5 2 15/39 15/32 14/92 0/ /217 5<L< /75 17/84 16/51 0/ /335 20<L< /92 20/46 19/83 0/ /739 45<L<65 5 )k(. ترازیابی درجه شاخص و ارتومتریک ارتفاع اختالف دقت 2- جدول δ h * (m) δ h (m) L (m) L(ave.) (m) L (km) نیمرخ -0/043-0/ /664-0/051-0/ / /237 L<1 1-0/055-0/ /477 0/044 0/ /867-0/100-0/ /694-0/081-0/ /737-0/061-0/ / /102 1<L<5 2-0/043-0/ /253-0/030-0/ /990 0/050 0/ /955 0/070 0/ /484-0/241-0/ / /217 5<L<20 3-0/027-0/ /034-6/153-6/ /28-1/160-1/ /573-0/710-0/ / /335 20<L<45 4-1/199-1/ /050-1/459-1/ /887 1/511 1/ /695-0/407-0/ / /739 45<L<65 5-2/236-2/ /621 همزمان مشاهده قابلیت با گیرنده های از استفاده و آنتن ارتفاع افزایش تروپسفر مقدار بهبود برای )GLONASS و GPS( موقعیت تعیین سامانه دو ماهواره های کرد. اشاره DOP روش در ارتومتریک ارتفاع تعیین دقت کننده محدود عوامل از دیگر یکی سو یک از مبنا خط طول افزایش با مبناست. خط طول افزایش GPS با ترازیابی سوی از و است ژئویید مدل از حاصل که )N ( ژئویید ارتفاع اختالف نسبی دقت در یونسفر و تروپسفر مداری خطاهای همچون GPS خطای منابع بهبود میزان دیگر می یابند. کاهش تفاضلی روشهای نتیجهگیری 6- ارتفاع اختالف نسبی دقت بررسی و محاسبه پژوهش این انجام از هدف اب و شده رده بندی فواصل در GPS اندازه گیریهای از حاصل ارتومتریک ژئویید مدل دقت کلی به طور است. ایران ملی ژئویید مدل آخرین از استفاده مؤثر و اصلی عامل سه مبنا خطوط طول و GPS خطاهای منابع استفاده مورد هستند. GPS با ترازیابی روش از استفاده با ارتومتریک ارتفاع دقت تعیین در دقت کننده محدود اصلی عوامل ماهواره ها هندسی ترکیب و تروپسفر خطای معادالت از استفاده به می توان آنها با رویارویی برای که هستند GPS ارتفاعی تأخیر تصحیح استاندارد مدل های از استفاده داده ها پردازش هنگام در تفاضلی 190

7 جمور یحیی و زاده مهدی حسین اختالف تعیین دقت بیشترین که می دهد نشان پژوهش این از حاصل نتایج ±0/016 m متوسط مقدار GPS با ترازیابی روش از استفاده با ارتومتریک ارتفاع و 886/237 m مقدار با 1<L( km( اول دسته در مبنا خطوط طول متوسط برای پنجم دسته در مبنا خطوط طول متوسط برای ±0/142m متوسط مقدار دقت کمترین در آمده دست به نتایج پایه بر است /739 m مقدار با 45( km <L< 65 km( این در ارتومتریک ارتفاع اختالف تعیین دقت مبنا خط طول افزایش با 10 شکل کننده تعیین شاخص یک عنوان به k کمیت گرفتن نظر در با مییابد. کاهش روش برای k مقدار کمترین که میدهد نشان 11 شکل از حاصل نتایج ترازیابی درجه مقدار 1( km <L< 5 km( دوم دسته در 1713/102 m متوسط طول با مبنا خط 48154/739 m متوسط طول با مبنا خط برای مقدار بیشترین و 14/88 )mm/ km( اساس این بر است. 19/83 )mm/ km( مقدار 45( km>l> 65 km( پنجم دسته در درجه ترازیابی معادل GPS با ترازیابی روش به ارتومتریک ارتفاع اختالف تعیین IRGe- مدل با GPS باG ترازیابی متوسط نسبی دقت است. هندسی ترازیابی در 4 IRGeoid88 مدل با GPS با ترازیابی متوسط نسبی دقت و 7/54 ppm برابر oid10 مالحظهای قابل بهبود هم با مقایسه در که )Kiamehr, )2001 است بوده 36 ppm است. یافته در GPS با ترازیابی فراوان مزایای به توجه با و GPS فناوری افزون روز گسترش با نیاز عدم ترازیابی عملیات انجام در آسانی همچون هندسی ترازیابی روش با مقایسه شب در ترازیابی انجام ارتفاعی جابه جایی های پیوسته پایش امکان مستقیم دید به هندسی 4 درجه ترازیابی با آن بودن معادل دیگر سوی از و اقتصادی صرفه داشتن و پیوسته پایش عمرانی پروژه های در دقیق تر ژئویید مدل های شدن آماده تا می توان عملیات در کنترل نقاط موقعیت تعیین و عمرانی سازه های ارتفاعی جابه جایی های برد. بهره آن از خوبی به فتوگرامتری انجام کامل به طور کشورها از خیلی برای جایگزینی این که است گفتنی سه تا یک دقت با دقیق ژئویید مدل یک دارای که فرانسه مانند است شده نتایج و مشاهدات تولید در مالحظه قابل بهبود یک راه این از است. سانتی متر کارهای انجام برای بهبود این است. آمده وجود به ارتفاعی دقیق شبکههای بسیار زمان و هزینه لحاظ از موجود شبکههای نگهداری و حفظ نیز و زیربنایی ژئویید مدلهای بهترین در استفاده قابل دقت به توجه با ایران در دارد. اهمیت و گسترش و ایجاد فعالیتهای از بخشی دسیمتر( سه تا دو دقت )با موجود این در پیشنهادی روش با میتوانند ارتفاعی شبکههای نگهداری و حفظ نیز هزینه و زمان دید از توجهی خور در بهینه سازیهای و شوند جایگزین مقاله آید. وجود به عنوان به IRGeoid10 به موسوم ملی ژئویید مدل پایه بر حاصل نتایج نسبی دقت و ±26 متوسطcm مطلق دقت با ایران ژئویید مدل آخرین مدل های آن کارایی میزان تعیین برای می توان و است ±2 8/ متوسطppm را نتایج و برد کار به ارتومتریک ارتفاع اختالف تعیین برای را دیگر کرد. مقایسه خطا ±2-5 cm مبنا خط ارتفاع اختالف متر 100 هر در تروپسفر اینکه به توجه با ارتفاع اختالف با مبنا خطوط از حتی االمکان Gurtner ( et al., )1989 می کند ایجاد می شود. استفاده کمتر مشاهدات از میتوان منطقه یک در DOP مقدار بودن نامطلوب صورت در کرد. استفاده DOP مقدار بهبود برای GALILEO یا و GLONASS سامانه های چند سبب گیرنده آنتن فاز مرکز تغییرات از کردن نظر صرف اینکه به توجه با مدل های از داده ها پردازش در باید بنابراین می شود ارتفاعی خطای سانتی متر شود. استفاده مربوط تصحیح سپاسگزاری مورد داده های تأمین برای فنی کادر همه و کشور نقشهبرداری سازمان از وسیله بدین مشاورههای و کمکها برای حاتم دکتر آقای جناب از ویژه به و پژوهش این نیاز ارشد کارشناسی دوره پایان نامه از پژوهش این می شود. سپاسگزاری بیدریغشان است. شده برگرفته اهر واحد اسالمی آزاد دانشگاه References Ardalan, A. A., Hatam, Y., Sharifi, M. A., Safari, A., Ghazavi, K. and Motagh, M., High resolution geoidof Iran. Technical report, NCC, Iran, 155 pp. Gurtner, W., Beutler, G., Botton, S., Rothacher, M., Geiger, A., Kahle, H. G., Schneider, D. and Wiget, A.,1989- The use ofthe Global Positioning System in mountainous areas,manuscriptageodetica, 14, Hamesh, M. and Zomorrodian, H., 1992, Iranian gravimetric geoid determination, second step. NCC J Surveying 6: 17-24, Hatam, Y., Establishment of multi-observations geodetic and gravimetric networks and determination of geoid in Iran, France, University of Montpellier 2. Kiamehr, R., Potential of Iranian geoid for GPS/Levelling, National Cartographic Center of Iran, Geomatics 80 Conference, Tehran, Iran. Kiamehr, R., A strategy for determining the regional geoid by combining limited ground data withsatellite-based global geopotential and topographical models: a case study of Iran. J Geoid 79: Kleer, F., Troposphere Modeling and Filteringfor Precise GPS Leveling, Delft University of Technology, Netherlands,pp. 3. Nahavandchi, H. and Soltanpour, A., High resolution geoid determination, Iranian Gravimetric geoid 2005 (IRGG05), Technical report, NCC, Iran, 121 pp. Safari, A., Ardalan, A. A. and Grafarend, 2005-A new ellipsoidal gravimetric, satellite altimetry and astronomic boundary value problem, a case study: The geoid of Iran. J. Geodyn., 39: Sheng, L., The Feasibility of Replacing Precise Leveling with GPS for Permafrost Deformation Monitoring, Department of Geomatics Engineering, University of Calgery, UCGE Reports Number

8 مطالعه امکانسنجی جایگزینی ترازیابی دقیق با GPS/Levelling در منطقه ایران Weber, G. and Zomorrodian, H., Regional geopotential model improvement for the Iranian geoiddetermination. Bull. Géod., 62: Yahya, M. H. and NorKamarudin, Md., 2007, The impact of tropospheric delay towards the accuracy of GPS height determination, Malaysia, UniversitiTeknologi Malaysia pub. 192

9 Scientific Quarterly Journal, GEOSCIENCES, Vol. 27, No.107, Spring 2018 The feasibility of replacing precise levelling with GPS in Iran H. Mahdizadeh 1 and Y. Djamour 2* 1 M.Sc., Islamic Azad University, Ahar Branch, Ahar, Iran 2 Associate Professor, Geomatics College, National Cartographic Center, Tehran, Iran Received: 2015 October 14 Accepted: 2016 January 16 Abstract Today, with the use of Global Positioning System (GPS), it is possible to determine the geodetic height (relative to a Reference Ellipsoid) in easy mode with less time and cost. Despite of some advantages for leveling with GPS (GPS/Levelling) relative to traditional leveling, there is an important limitation which indicates the difference between Ellipsoid (as the reference datum for geodetic height) and Geoid (as the reference datum for orthometric height) named geoidal height. In order to achieve maximum accuracy in height component and then evaluating the quality results, different aspects of GPS/Levelling are considered in this study. In order to study the Feasibility of replacing precise levelling with GPS in Iran, a part of 55 km physical geodesy and geodynamic network in Azerbaan region as well as the dense geodetic multipurpose network in Qeshm island were used. Based on different distances between each couple of points, this information, consisting of Orthometric and Geodetic heights for each point, is classified in 5 groups. The last Geoid model of Iran (IRGeoid10) with an absolute average accuracy of ±26 cm and a relative average accuracy of ±2.8 ppm are used for geoidal height. Obtained results show the accuracy of leveling height difference with GPS would be reduced by increasing the length of baseline. Index K as a criterion for determining level degree was calculated. This index shows that levelling with GPS in Iran could provide a precision of 4th degree leveling which can serve many engineering applications. Keywords: Geoid, Orthometric height, Geodetic height, GPS, levelling with GPS For Persian Version see pages 185 to 192 *Corresponding author: Y. Djamour; djamour@ncc.org.ir 308