Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
W. Kosek 1,2 , W. Popiński 3 , A. Wnęk 1 , M. Zbylut 1 PowerPoint Presentation
Download Presentation
W. Kosek 1,2 , W. Popiński 3 , A. Wnęk 1 , M. Zbylut 1

W. Kosek 1,2 , W. Popiński 3 , A. Wnęk 1 , M. Zbylut 1

163 Views Download Presentation
Download Presentation

W. Kosek 1,2 , W. Popiński 3 , A. Wnęk 1 , M. Zbylut 1

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Zastosowanie analizy falkowej do porównania współrzędnych środka mas Ziemi wyznaczanych z obserwacji SLR, GNSS i DORIS W. Kosek 1,2, W. Popiński 3, A. Wnęk 1, M. Zbylut 1 1) Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie 2) Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Warszawa 3) Główny Urząd Statystyczny, Warszawa KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI 13-15 września 2012, Warszawa

  2. Wstęp • Zmiany środka mas Ziemi spowodowane są przemieszczeniem mas w obrębie stałej Ziemi, oceanów, atmosfery oraz hydrosfery lądowej • Ruch środka mas Ziemi może być obserwowany za pomocą technik geodezji satelitarnej. • Przyjęcie początku układu odniesienia w środku mas Ziemi jest korzystne z punktu widzenia wyprowadzania równań ruchu satelitów Ziemi.

  3. Początek ITRF wyznaczany jest z wieloletnich obserwacji SLR (Lageos 1 i 2) • Dokładność wyznaczenia początku układu ITRF ma ogromy wpływ na: - wyznaczenie orbit, • współrzędne stacji i ruchy płyt tektonicznych, • wyznaczenie altimetrycznych zmian poziomu oceanu.

  4. Współrzędne środka mas Ziemi wyznaczane są obecnie z następujących technik geodezji satelitarnej: 1.SLR (Satellite Laser Ranging) 2.GNSS (Global Navigation Satellite System) 3.DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellites)

  5. Współrzędne środka mas Ziemi wyznaczane są obecnie z następujących technik geodezji satelitarnej: 1.SLR (Satellite Laser Ranging) 2.GNSS (Global Navigation Satellite System) 3.DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellites)

  6. DATA • SLR weekly geocenter time series GEOC94-12.GCC; Sośnica, K., D. Thaller,A. Jäggi, R. Dach, G. Beutler; 2011: Reprocessing17 years of observations to LAGEOS-1 and -2satellites.* Geodätische Woche 2011, Nürnberg,Germany, September 26-29, 2011, http://www.bernese.unibe.ch/publist/2011/pres/ks_Geod_Woche.pdf • aparent geocenter IGS weekly combined solution from 1994.0 to 2011.90 ftp://igs-rf.ign.fr/pub/sum/5-4_igs.sum • DORIS IGN/JPL geocenter time series available at CDDIS from 1993.01 to 2011.43, ign11wd01.geoc.Z ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/doris/products/geoc/

  7. Składowe współrzędnych środka mas Ziemi w płaszczyźnie równikowej XY wyznaczone technikami DORIS, GNSS i SLR

  8. Składowe współrzędnych środka mas Ziemi w płaszczyznach YZ i ZX

  9. Współczynniki korelacji pomiędzy szeregami czasowymi współrzędnych środka mas Ziemi X, Y, Z wyznaczonych z obserwacji GNSS, SLR i DORIS

  10. Zastosowanie analizy falkowej do analiz zmian współrzędnych środka mas Ziemi • Obecnie analiza falkowa umożliwia badanie szeregów czasowych w czasie jak i częstotliwości poprzez wyznaczenie współczynników transformaty falkowej • Znając współczynniki transformaty falkowej można wyznaczyć dla zespolonego szeregu czasowego - zmienne w czasie amplitudy i fazy wybranych oscylacji, widma mocy, polaryzacje, - korelacje w funkcji częstotliwości (tzw. semblancje) pomiędzy współrzędnymi x+iy odpowiadające różnym technikom Stosując technikę falkową można także dokonać dekompozycji zespolonego szeregu czasowego na składowe częstotliwościowe.

  11. WAVELET TRANSFORM COEFFICIENTS The wavelet transform coefficients of complex-valued signal defined: where - dilation and translation parameters - Discrete Fourier Transforms (DFT) of time series - Continuous Fourier Transform (CFT) of the modified Morlet wavelet function given by the following time domain formula (Schmitz-Hübsch and Schuh 1999): ,

  12. WAVELET SPECTRUM Time-freqency spectrum: m- positive integer, n – number of data Frequency spectrum:

  13. Widma falkowe współrzędnych środka mas Ziemi w płaszczyznach XY YZ i ZX wyznaczonych z obserwacji GNSS, DORIS i SLR

  14. Widma falkowe współrzędnych środka mas Ziemi w płaszczyznach XY YZ i ZX wyznaczonych z obserwacji SLR

  15. Widma falkowe współrzędnych środka mas Ziemi w płaszczyznach XY YZ i ZX wyznaczonych z obserwacji GNSS

  16. Widma falkowe współrzędnych środka mas Ziemi w płaszczyznach XY YZ i ZX wyznaczonych z obserwacji DORIS

  17. WAVELET POLARISATION retrograde prograde circular circular elliptic the shape of ellipse degenerates to a line

  18. Polaryzacje falkowe współrzędnych środka mas Ziemiw płaszczyźnie XY wyznaczonych z obserwacji GNSS, SLR i DORIS

  19. Polaryzacje falkowe współrzędnych środka mas Ziemi w płaszczyźnie YZ wyznaczonych z obserwacji GNSS, SLR i DORIS

  20. Polaryzacje falkowe współrzędnych środka mas Ziemiw płaszczyźnie ZX wyznaczonych z obserwacji GNSS, SLR i DORIS

  21. WAVELET SEMBLANCE The spectro-temporal semblance of the order , between and , time series is defined for as: , where - spectro-temporalcoherence, - spectro-temporal phase synchronization, • time-frequency wavelet spectrum of - time-frequency wavelet cross-spectrum - DFT of

  22. Semblacje falkowe pomiędzy współrzędnymi środka mas Ziemi w płaszczyźnie XY wyznaczonymi z obserwacji GNSS, SLR i DORIS

  23. Semblacje falkowe pomiędzy współrzędnymi środka mas Ziemi w płaszczyźnie YZ wyznaczonymi z obserwacji GNSS, SLR i DORIS

  24. Semblacje falkowe pomiędzy współrzędnymi środka mas Ziemi w płaszczyźnie ZX wyznaczonymi z obserwacji GNSS, SLR i DORIS

  25. Wnioski • Widma falkowe współrzędnych środka mas Ziemi wyznaczone z obserwacji DORIS pokazują, że dane te zdominowane są przez szum szczególnie w kierunku osi Z oraz w paśmie oscylacji o okresach krótszych niż pół roku. • Funkcje polaryzacji pokazują, że w płaszczyźnie równikowej XY oscylacja roczna w szeregach czasowych DORIS jest lewoskrętna, podczas gdy w szeregach czasowych SLR i GNSS prawoskrętna. • Funkcje polaryzacji pokazują, że w płaszczyznach prostopadłych do płaszczyzny równika YZ i ZX oscylacja roczna we współrzędnych środka mas Ziemi wyznaczonych techniką SLR jest lewoskrętna. • Funkcja semblancji pomiędzy szeregami czasowymi środka mas Ziemi GNSS i SLR pokazuje zgodność w fazie prawoskrętnej oscylacji rocznej w płaszczyźnie równika ziemskiego XY. Funkcja semblancji pomiędzy tymi technikami a techniką DORIS dla tej oscylacji w płaszczyźnie równika ziemskiego przyjmuje ujemne wartości.

  26. INTRODUCTION The center of mass (CoM) variations of the Earth is caused by mass distribution within the solid Earth, atmosphere and ocean. Geocenter motion is observed by stations located on the surface of the Earth, which track satellites orbiting around the CoM of the total Earth system. The geocenter plays a crucial role in the definition of the International Terrestrial Reference Frame (ITRF). The origin of the ITRF is theoretically defined at the long - term mean of SLR CoM time series. For instance, in the case of sea level which is measured by satellite altimetry in the ITRF, the geocenter has a significant impact on the sea level determination. For these reasons the CoM of the Earth, should be observed and determined with the highest possible accuracy.