Σύγχρονες μέθοδοι παρακολούθησης του πεδίου βαρύτητας της Γης και εφαρμογές στη γεωδαισία, την τοπογραφία και την ωκεανογραφία Τομέας Γεωδαισίας και Τοπογραφίας Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, ΑΠΘ Γ.Σ. Βέργος Παρουσίαση στο πλαίσιο της ημερίδας Δορυφορική γεωδαισία: Σύγχρονα συστήματα και εφαρμογές Τμήμα Τοπογραφίας, ΤΕΙ Αθήνας 26 Μαΐου 2010
ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Γιατί βαρύτητα για παρακολούθηση της Γης;
ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Γιατί βαρύτητα για παρακολούθηση της Γης; Σύγχρονες αποστολές παρακολούθησης του πεδίου βαρύτητας
ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Γιατί βαρύτητα για παρακολούθηση της Γης; Σύγχρονες αποστολές παρακολούθησης του πεδίου βαρύτητας Ακρίβεια και διακριτική ικανότητα
ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Γιατί βαρύτητα για παρακολούθηση της Γης; Σύγχρονες αποστολές παρακολούθησης του πεδίου βαρύτητας Ακρίβεια και διακριτική ικανότητα Εφαρμογές από σύγχρονες αποστολές, δυνατότητες και προοπτικές
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Οι μεταβολές και διακυμάνσεις, χωρικές και χρονικές, της βαρύτητας είναι η φυσική απόκριση του πλανήτη
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Οι μεταβολές και διακυμάνσεις, χωρικές και χρονικές, της βαρύτητας είναι η φυσική απόκριση του πλανήτη σε διεργασίες που λαμβάνουν χώρα o στο εσωτερικό του o στην ατμόσφαιρα o στις ηπειρωτικές περιοχές o στους ωκεανούς
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Οι μεταβολές και διακυμάνσεις, χωρικές και χρονικές, της βαρύτητας είναι η φυσική απόκριση του πλανήτη σε διεργασίες που λαμβάνουν χώρα o στο εσωτερικό του o στην ατμόσφαιρα o στις ηπειρωτικές περιοχές o στους ωκεανούς Γεωλογικές, γεωδυναμικές, ατμοσφαιρικές μεταβολές μεταβολές στη βαρύτητα υδρολογικές, ωκεάνιες και και διακυμάνσεις προκαλούν
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Image from http://www.irtc.org/stills/1997-06 06-30/view.html
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Βαρύτητα και διεργασίες στο εσωτερικό της Γης
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Η βαρυτική έλξη δεν είναι σταθερή αλλά μεταβάλλεται στην επιφάνεια της Γης
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Η βαρυτική έλξη δεν είναι σταθερή αλλά μεταβάλλεται στην επιφάνεια της Γης Η βαρύτητα δεν είναι σταθερή και ίση με 9.81 ms -2
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Εικόνα CSR/NASA
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Η βαρυτική έλξη δεν είναι σταθερή αλλά μεταβάλλεται στην επιφάνεια της Γης Η βαρύτητα δεν είναι σταθερή και ίση με 9.81 ms -2 Οι ωκεάνιες μάζες παρουσιάζουν και αυτές μεταβολές
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Εικόνες από CNES/AVISO/NASA
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Εικόνες από CNES/AVISO/NASA
ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΗΣ Εικόνες από CNES/AVISO/NASA
ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Πώς μπορούμε να παρακολουθήσουμε τις διεργασίες εσωτερικό, την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα της Γης; στο
ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Πώς μπορούμε να παρακολουθήσουμε τις διεργασίες εσωτερικό, την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα της Γης; στο Εικόνα από Michelle Lana Προσδιορίζοντας, μέσω αξιόπιστων μεθόδων, το σχήμα, τις διαστάσεις και τις μεταβολές του πεδίου βαρύτητας της Γης
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ Μέχρι τις αρχές του 1990 κατά κύριο λόγο μέσω κλασσικών επίγειων βαρυτημετρικών μετρήσεων στην ξηρά και τη θάλασσα
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ Μέχρι τις αρχές του 1990 κατά κύριο λόγο μέσω κλασσικών επίγειων βαρυτημετρικών μετρήσεων στην ξηρά και τη θάλασσα μεγάλο κόστος χρονοβόρες ανομοιογένεια στη διακριτική ικανότητα ανομοιογενής, μεταβαλλόμενη και χαμηλή ακρίβεια λίγα δεδομένα στους ωκεανούς απουσία δεδομένα σε απομακρυσμένες περιοχές
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ Μέχρι τις αρχές του 1990 κατά κύριο λόγο μέσω κλασσικών επίγειων βαρυτημετρικών μετρήσεων στην ξηρά και τη θάλασσα μεγάλο κόστος χρονοβόρες ανομοιογένεια στη διακριτική ικανότητα ανομοιογενής, μεταβαλλόμενη και χαμηλή ακρίβεια λίγα δεδομένα στους ωκεανούς απουσία δεδομένα σε απομακρυσμένες περιοχές Οι δορυφορικές μέθοδοι ξεπερνούν επίγειων μεθόδων μετρήσεων τα προβλήματα των
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ Μέχρι τις αρχές του 1990 κατά κύριο λόγο μέσω κλασσικών επίγειων βαρυτημετρικών μετρήσεων στην ξηρά και τη θάλασσα μεγάλο κόστος χρονοβόρες ανομοιογένεια στη διακριτική ικανότητα ανομοιογενής, μεταβαλλόμενη και χαμηλή ακρίβεια λίγα δεδομένα στους ωκεανούς απουσία δεδομένα σε απομακρυσμένες περιοχές Οι δορυφορικές μέθοδοι ξεπερνούν επίγειων μεθόδων μετρήσεων τα προβλήματα εξομάλυνση του σήματος λόγω ύψους δορυφόρου μία ευκαιρία κατά την εκτόξευση του δορυφόρου των
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ Τρεις βασικές μέθοδοι high-low satellite to satellite tracking (hl-sst) CHAMP
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ Τρεις βασικές μέθοδοι high-low satellite to satellite tracking (hl-sst) CHAMP low-low satellite to satellite tracking (ll-sst) GRACE
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ Τρεις βασικές μέθοδοι high-low satellite to satellite tracking (hl-sst) CHAMP low-low satellite to satellite tracking (ll-sst) GRACE satellite gravity gradiometry (SGG) GOCE
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ Τεχνική hl-sst
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ Τεχνική ll-sst
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ Τεχνική SGG
ΑΚΡΙΒΕΙΑ ΚΑΙ ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ Απαιτούμενη ακρίβεια υψομέτρων γεωειδούς για διάφορες γεωδαιτικές εφαρμογές
ΑΚΡΙΒΕΙΑ ΚΑΙ ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ Απαιτούμενη ακρίβεια υψομέτρων γεωειδούς για διάφορες ωκεανογραφικές εφαρμογές
ΑΚΡΙΒΕΙΑ ΚΑΙ ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ Απαιτούμενη ακρίβεια ανωμαλιών βαρύτητας για διάφορες γεωδυναμικές εφαρμογές
Δορυφορική αλτιμετρία ΠΑΡΑΤΗΡΩΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΩΚΕΑΝΟΥΣ
ΠΑΡΑΤΗΡΩΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΩΚΕΑΝΟΥΣ Δορυφορική αλτιμετρία o μέτρηση της στιγμιαίας στάθμης της θάλασσας o μεταβολές μέσης στάθμης θάλασσας o ωκεάνια κυκλοφορία (ταχύτητα και διεύθυνση ρευμάτων) o ιδιότητες θαλάσσιου νερού (αλατότητα, θερμοκρασία, πυκνότητα)
ΠΑΡΑΤΗΡΩΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΩΚΕΑΝΟΥΣ Αλτιμετρικοί δορυφόροι
ΠΑΡΑΤΗΡΩΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΩΚΕΑΝΟΥΣ
ΠΑΡΑΤΗΡΩΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΩΚΕΑΝΟΥΣ Αρχή δορυφορικής αλτιμετρίας
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Μεταβολή στο πεδίο βαρύτητας από το σεισμό 9.1Μ στην Ινδονησία (2004) (CSR/NASA)
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Βόρεια του ισημερινού μέγιστα το καλοκαίρι και ελάχιστα τον χειμώνα
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Νότια του ισημερινού μέγιστα το χειμώνα και ελάχιστα το καλοκαίρι
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Δεδομένα δορυφορικής αλτιμετρίας στην ανατολική Μεσόγειο
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Μοντέλο ΜΣΘ στην ανατολική Μεσόγειο
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Μεταβολές στάθμης θάλασσας (Ιανουάριος 1993 Δεκέμβριος 2000) Sea Level Variations (January 1993 - December 2000) 12 10 1993-2000: y = -0.0021x + 10.06 8 cm 6 4 2 0 Jan-93 May-93 Sep-93 Jan-94 May-94 Sep-94 Jan-95 May-95 Sep-95 Jan-96 May-96 Sep-96 Jan-97 May-97 Sep-97 Jan-98 May-98 Sep-98 Jan-99 May-99 Sep-99 Jan-00 May-00 Sep-00 Μέγιστη τιμή μεταβολής ΜΣΘ τον Φεβρουάριο του 1998 εξαιτίας του El Niño Δεκέμβριος 1998 (La Niña)
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Μοντέλο τοπογραφίας της επιφάνειας της θάλασσας από συνδυασμό δεδομένων βαρύτητας & αλτιμετρίας
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Cyclades Anti-cyclone Mid-Ionian Jet Part of the Eastern Cretan Gyre (??) or jet north of Crete Western Cretan Gyre Rhodes Gyre Smaller Jets feeding the Mid-Mediterranean Mediterranean Jet Ierapetra Anticyclone Mid-Mediterranean Mediterranean Jet Θαλάσσια κυκλοφορία ταχύτητα και διεύθυνση ρευμάτων
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Μοντέλο γεωειδούς για τον ελληνικό χώρο από δεδομένα βαρύτητας
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Μετρήσεις GPS σε τριγωνομετρικά ΓΥΣ για χωροστάθμηση με GPS (GPS/Leveling )
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Παραμετρική επιφάνεια διόρθωσης βαρυτημετρικού γεωειδούς για βελτιστοποίηση βάσει των δεδομένων GPS/Χωροστάθμησης
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ max min mean rms std N GPS -Ngrav. local ORIGINAL -0.220-0.714-0.452 0.471 0.133 5-parameter 0.193-0.245 0.000 0.111 0.111 3 rd order pol. 0.198-0.237 0.000 0.104 0.104 N GPS -N GGM03c ORIGINAL 1.256-0.423 0.159 0.408 0.376 5-parameter 0.849-0.357 0.000 0.300 0.300 3 rd order pol. 0.772-0.336 0.000 0.255 0.255 N GPS -N EIGEN5c ORIGINAL 1.209-0.603 0.040 0.378 0.376 5-parameter 0.830-0.351 0.000 0.294 0.294 3 rd order pol. 0.771-0.317 0.000 0.252 0.252 N GPS -N EGM08 ORIGINAL 1.314-0.268 0.750 0.786 0.234 5-parameter 0.360-0.634 0.000 0.168 0.168 3 rd order pol. 0.320-0.598 0.000 0.156 0.156 N GPS -N EGM96 ORIGINAL 0.860-0.784-0.124 0.215 0.176 5-parameter -0.822-0.354 0.000 0.289 0.289 3 rd order pol. 0.758-0.293 0.000 0.250 0.250 Συγκρίσεις βαρυτημετρικών υψομέτρων του γεωειδούς με δεδομένα GPS/Χωροστάθμησης
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ mean std mean std Map id 132 12 N GPS - N EGM08 0.748 0.118 0.816 0.084 N GPS - N grav. Local 0.247 0.109 0.445 0.058 Map id 85 166 N GPS - N EGM08 0.848 0.060 0.604 0.084 N GPS - N grav. Local 0.478 0.050 0.318 0.042 Map id 26 303 N GPS - N EGM08 0.540 0.141 0.298 0.166 N GPS - N grav. Local 0.092 0.112-0.103 0.129 Έλεγχος γειτονικών φύλλων ΓΥΣ για συστηματικές διαφορές στα υψόμετρα
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ o Η δορυφορική γεωδαισία προσφέρει μια πλειάδα ετερογενών δεδομένων, πολύ υψηλής ακρίβειας και διακριτικής ικανότητας
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ o Η δορυφορική γεωδαισία προσφέρει μια πλειάδα ετερογενών δεδομένων, πολύ υψηλής ακρίβειας και διακριτικής ικανότητας o Πρόσφορο πεδίο συνεργασίας με άλλες γέω- οικο- περιβάλλονεπιστήμες και αμοιβαία ωφέλεια
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ o Η δορυφορική γεωδαισία προσφέρει μια πλειάδα ετερογενών δεδομένων, πολύ υψηλής ακρίβειας και διακριτικής ικανότητας o Πρόσφορο πεδίο συνεργασίας με άλλες γέω- οικο- περιβάλλονεπιστήμες και αμοιβαία ωφέλεια o Νέες δυνατότητες και προοπτικές για τις καθαρά τοπογραφικές εφαρμογές (αποτύπωση με GPS, υψομετρία με GPS, ενοποίηση κατακόρυφων συστημάτων αναφοράς)
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ o Η δορυφορική γεωδαισία προσφέρει μια πλειάδα ετερογενών δεδομένων, πολύ υψηλής ακρίβειας και διακριτικής ικανότητας o Πρόσφορο πεδίο συνεργασίας με άλλες γέω- οικο- περιβάλλονεπιστήμες και αμοιβαία ωφέλεια o Νέες δυνατότητες και προοπτικές για τις καθαρά τοπογραφικές εφαρμογές (αποτύπωση με GPS, υψομετρία με GPS, ενοποίηση κατακόρυφων συστημάτων αναφοράς) o Δυνατότητα διαχρονικής παρακολούθησης ενός συνεχώς μεταβαλλόμενου πλανήτη και των επιπτώσεών στο φυσικό, το ανθρωπογενές και το δομημένο περιβάλλον