جمعه, 1 بهمن 1395


مدل ژئوئید ایران

برنامه محاسباتی برخط جهت تعیین ارتفاع ژئوئید براساس مدل IRG2016 در ایران

(بزودی راه‌اندازی خواهد شد.)




ارتفاع ژئوئید:

ژئوئید بعنوان یکی از سطوح هم‌پتانسیل میدانگرانی زمین که سطح متوسط آبها را به بهترین شکل ممکن تقریب می‌زند، برای سال‌ها مورد توجه ژئودزین‌ها و پژوهشگران علوم زمین بوده است. گاوس (C.F.Gauss ) اولین کسی بود که تقریب ذکر شده فوق را برای ژئوئید در سال 1828 بعنوان سطح ریاضی زمین ارائه کرد. بعدها Listing سطح تعریف شده توسط گاوس را ژئوئید نامید. کاربرد عملی مشخص بودن این سطح، تبدیل ارتفاع‌های ژئودتیک اندازه‌گیری شده توسط گیرنده‌های GNSS به ارتفاع ارتومتریک و کاهش حجم عملیات ترازیابی بعنوان کاری پرهزینه است.



شکل1: ارتفاع ژئوئید


برای تعیین ژئوئید نیاز به اطلاعات گرانی در کل کره‌زمین می‌باشد ولی در عمل می‌توان با تلفیق داده‌های ماهواره‌ای و زمینی طول موج‌های بلند ارتفاع ژئوئید که سهم عمده‌ای ( 90% ) در آن دارد، را با استفاده از مدل‌های ژئوپتانسیلی تعیین کرده در حالی که برای محاسبه طول موج‌های کوتاه باید از داده‌های زمینی استفاده گردد.

تعیین ژئوئید دقیق در ایران موضوع جدیدی نمی‌باشد. تلاش‌های بسیاری توسط محققین و پژوهشگران مختلف در سالهای گذشته در این زمینه انجام شده است. نخستین تحقیقات در این خصوص مربوط به 30 سال قبل می‌باشد. جایی که وبر و زمردیان (Weber and Zomorrodian, 1988 ) روش انتگرالی را برای بهبود مدل ژئوپتانسیلی GPM2 (Wenzel, 1985 ) متناسب با داده‌های آنومالی‌گرانی زمینی برای تعیین ژئوئید محلی در ایران بکار بردند. آنها به دقت اولیه‌ای در حدود ±1.4m در مقایسه با مشاهدات داپلر و ترازیابی دقیق در منطقه مورد مطالعه دست یافتند. پس از آن هامش و زمردیان (Hamesh and Zomorrodian, 1992 ) با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی (DTM ) حاصل از نقشه‌های 1:250,000 اثر تصحیحات توپوگرافی را بر روی داده‌های گرانی برگرفته از بانک اطلاعاتی BGI (Bureau Gravimetrique International ) محاسبه کرده و با استفاده از تکنیک حذف و اضافه یک ژئوئید محلی برای ایران محاسبه نمودند. سپس اردلان (Ardalan, 1999 ) و صفری و همکاران (Safari et al., 2005 ) ژئوئید دقیق ایران را با بکار بردن تقریب بیضوی فرمول برنز و معکوس انتگرال آبل-پوآسن تعیین کردند. همچنین نجفی (Najafi, 2004 ) و نهاوندچی و سلطانپور (Nahavandchi and Soltanpour, 2005 ) روش استوکس-هلمرت را برای تعیین ارتفاع ژئوئید دقیق در ایران بکار بردند. کیامهر (Kiamehr, 2006 ) مدل ژئوئید دقیق ایران را بر اساس اصلاح کمترین مربعات کرنل استوکس بیان نمود. سپس صدیقی و همکاران (Sedighi et al., 2008 ) اثر تغییرات دانسیته را بر روی تعیین ارتفاع ژئوئید دقیق محاسبه کردند. پس از آن حاتم (Hatam, 2010 ) ژئوئید محلی ایران بنام IRGeoid10 را بر اساس روش استوکس و تکنیک حذف و اضافه و روش FFT یک بعدی ارائه نمود. او به دقتی در حدود 0.26m بر روی 819 ایستگاه کنترل GNSS/Leveling دست یافت. در نهایت سعادت و همکاران (Saadat et al., 2016 ) ژئوئید دقیق ایران به نام IRG2016 را بر اساس تلفیق داده‌های زمینی و گرادیومتری ماهواره‌ای بر مبنای توابع پایه شعاعی (RBFs ) ارائه کردند.


شکل2: مدل ژئوئید IRG2016

 

در این محاسبات از 21,525 داده‌های گرانی‌سنجی پالایش شده در بانک اطلاعاتی سازمان‌ نقشه‌برداری کشور و داده‌های گرادیومتری ماهواره گوس استفاده شده است. آنها به دقتی در حدود 0.24m بر روی 1079 ایستگاه کنترل GNSS/Leveling پراکنده شده مطابق شکل3 در سراسر ایران دست یافتند.


شکل3: پراکندگی 1079 ایستگاه GNSS/Levelling  در کشور


منابع
  1. Ardalan A.A., 1999. high resolution regional geoid computation in the World Geodetic Datum 2000 based upon collocation of linearized observational functionals of the type gravity potential and gravity intensity. Phd dissertation, Stuttgart university. 250 pp
  2. Hamesh M., Zomorrodian H., 1992. Iranian gravimetric geoid determination, second step. NCC J Surveying 6: 17-24, 52-63
  3. Hatam C.Y., 2010. Etablissement des nouveaux reseaux multi-observations geodesiques et gravimetriques et determination du geoide en Iran, Geophysics, Universite Montpellier 2, French
  4. Kiamehr R., 2006. Precise Gravimetric Geoid Model for Iran Based on GRACE and SRTM Data and the Least-Squares Modification of Stokes’ Formula: with Some Geodynamic Interpretations, Ph.D. thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, Iran
  5. Nahavandchi H., Soltanpour A., 2005. Improved Determination of Heights Using a Conversion Surface by Combining Gravimetric Quasi/Geoid and GPS-levelling Height Differences. Studia Geophysica et Geodaetica 50: 165-180
  6. Najafi M., 2004. Determination of Precise geoid for Iran based on Stokes-Helmert Scheme. Report 2003,  National Cartographic Center of Iran (NCC), TOTAK Project, Iran
  7. Saadat S.A., Safari A., and Needell D., 2016. IRG2016: RBF-based regional geoid model of Iran, ...,under review
  8. Safari, A., Ardalan, A. A., Grafarend, 2005. A new ellipsoidal gravimetric, satellite altimetry and astronomic boundary value problem, a case study: The geoid of Iran. J. Geodyn., 39: 545-568
  9. Sedighi M., Najafi-alamdari M., Tabatabaie S.H., 2008. Gravity Field Implied Density Modeling, for Precise Determination of the Geoid, Journal of Applied Science 8 (19): 3371-3379, ISNN 1812-5654
  10. Weber G., Zomorrodian, H., 1988. Regional geopotential model improvement for the Iranian geoid determination. Bull. Géod., 62: 125-141
  11. Wenzel H.G., 1985. Hochauflösende Kugelfunktionsmodelle für das Gravitationspotential der Erde. Wissenschaftliche Arbetien der Fachrichtung Vermessungswesen der Universität Hannover, Nr.137, Hannover, 1985




DOURAN Portal V3.9.8.8

V3.9.8.8